Wie sich eine ungleichmäßige Saugstromverteilung auf die Leistung einer Kreiselpumpe auswirkt

Die Saugseite einer Kreiselpumpe wird oft einfach als der Weg betrachtet, durch den Flüssigkeit in die Pumpe gelangt. Tatsächlich hat der hydraulische Zustand an der Pumpensaugseite einen erheblichen Einfluss auf die Effizienz, Vibration, Kavitationsleistung, Lagerbelastung und Gesamtlebensdauer der Pumpe.

Eine Pumpe kann zwar richtig ausgewählt und hergestellt sein, aber eine schlechte Ansaugleitung kann dennoch zu einem instabilen Einlassströmungsfeld führen.

Ein wichtiges Problem istungleichmäßige Saugstromverteilung. Wenn Geschwindigkeit, Druck oder Strömungsrichtung am Laufradeinlass nicht einigermaßen gleichmäßig sind, kann das daraus resultierende hydraulische Ungleichgewicht sowohl die Pumpenleistung als auch die mechanische Zuverlässigkeit beeinträchtigen.

Dieses Thema ist besonders wichtig fürhorizontale Split-Case- und Doppelansaug-Kreiselpumpen, wo eine ausgewogene Strömungsverteilung auf beiden Seiten des Laufrads für einen stabilen Betrieb unerlässlich ist.

 

 

1. Was ist eine ungleichmäßige Saugstromverteilung?

Idealerweise sollte sich die Flüssigkeit mit einem relativ gleichmäßigen Geschwindigkeitsprofil und minimaler Verwirbelung der Pumpensaugseite nähern.

Allerdings können Armaturen und Rohrleitungen vor der Pumpe den Durchfluss stören.

Beispielsweise entwickelt ein Flüssigkeitsstrom, der durch ein Rohrkrümmer strömt, ein asymmetrisches Geschwindigkeitsprofil und eine Sekundärströmung. Wenn das Kniestück zu nahe am Saugstutzen der Pumpe installiert wird, reicht der Abstand möglicherweise nicht aus, damit die Strömung gleichmäßiger wird, bevor sie in das Laufrad eintritt.

Zu den häufigsten Ursachen für eine Verzerrung des Saugstroms gehören:

Winkelstücke zu nahe an der Pumpe installiert

T-Stücke oder Äste in der Nähe der Saugdüse

Falsch positionierte Reduzierstücke

Teilweise geöffnete Ventile

Kurze Saugrohrwege

Schlecht gestaltete Pumpenansaugstrukturen

Luft- oder Dampfeintrag

Zu hohe Sauggeschwindigkeit

Falsche Rohrleitungsanordnung

Das Ergebnis ist eine ungleichmäßige Geschwindigkeits- und Druckverteilung am Laufradeintritt.

 

2. Warum ist es für Doppelsaugpumpen wichtiger?

Eine Doppelsaugpumpe ist so konzipiert, dass Flüssigkeit von beiden Seiten in das Laufrad gelangt.

Unter idealen Bedingungen verteilt sich die Strömung annähernd gleichmäßig auf die beiden Laufradaugen. Dies trägt zum Ausgleich der hydraulischen Kräfte bei und ermöglicht einen reibungslosen Betrieb der Pumpe.

Wenn die Ansaugströmung asymmetrisch wird, erhält eine Seite des Laufrads möglicherweise mehr Strömung als die andere.

Dies kann Folgendes verursachen:

Ungleichmäßiger Einlassfluss → hydraulisches Ungleichgewicht → zusätzliche Radial-/Axialkräfte → Vibration und Komponentenbelastung

Aus diesem Grund ist die Anordnung der Saugleitungen besonders wichtig für Split-Case-Pumpen mit großem Förderstrom und andere Kreiselpumpen mit Doppelansaugung.

Bei den technischen Leitlinien für Doppelsaugpumpen wird besonders darauf geachtet, eine ungleiche Strömung zu den beiden Laufradaugen zu vermeiden.

 

3. Hauptursachen für ungleichmäßigen Saugfluss

3.1 Winkelstücke zu nah an der Pumpe

Ein Krümmer ändert die Strömungsrichtung und erzeugt ein ungleichmäßiges Geschwindigkeitsprofil.

Wenn ein Krümmer direkt oder sehr nahe an der Saugdüse installiert wird, kann die verzerrte Strömung in das Laufrad gelangen, bevor es ausreichend Abstand zur Stabilisierung hat.

Abhängig von der Pumpen- und Rohrleitungskonfiguration können längere gerade Abschnitte oder geeignete Strömungsbegradigungsanordnungen erforderlich sein.

3.2 Schlecht konstruierte Reduzierstücke

Um ein größeres Saugrohr an die Pumpendüse anzuschließen, sind häufig Reduzierstücke erforderlich.

Ein falsch ausgewähltes oder ausgerichtetes Reduzierstück kann jedoch zu zusätzlichen Strömungsstörungen oder zur Bildung von Lufteinschlüssen führen.

Bei horizontalen Saugleitungen werden gegebenenfalls exzentrische Reduzierstücke verwendet, um das Risiko einer Dampf- oder Luftansammlung zu verringern. Die richtige Ausrichtung hängt von der Rohrleitungsgeometrie ab und davon, ob sich die Flüssigkeitsquelle über oder unter der Pumpe befindet. Daher sollte die endgültige Anordnung den Rohrleitungsanforderungen des Pumpenherstellers und des Projekts entsprechen.

3.3 Unzureichende gerade Rohrlänge

Zwischen strömungsstörenden Armaturen und der Pumpenansaugung ist oft ein gewisses Maß an geraden Rohrleitungen erforderlich.

Es gibt keine universelle Länge, die für jede Pumpe gilt. Abhängig vom Pumpentyp, der Saugkonfiguration und den vorgeschalteten Anschlüssen erfordern technische Spezifikationen möglicherweise mehrere Rohrdurchmesser mit relativ ungestörtem Durchfluss vor der Saugdüse. Einige häufig zitierte Designs verwenden in bestimmten Konfigurationen etwa 4D–10D.

Die Installationsanweisungen des Herstellers sollten Vorrang vor einer allgemeinen Faustregel haben.

3.4 Luft- oder Dampfeinschluss

In eine Kreiselpumpe eindringende Luft kann den Saugstrom erheblich stören.

Mögliche Quellen sind:

Unzureichende Flüssigkeitseintauchung

Wirbel in Tanks oder Sümpfen

Höhepunkte in der Saugleitung

Schlechte Reduzieranordnung

Zu hohe Sauggeschwindigkeit

Leckage auf der Saugseite

Luft oder Dampf können die hydraulische Leistung verringern und zu einem instabilen Betrieb und kavitationsähnlichen Symptomen führen. Durch die richtige Gestaltung des Saugsystems sollten daher sowohl Turbulenzen als auch die Gasmitnahme minimiert werden.

 

4. Auswirkungen auf die Pumpenleistung

Ein ungleichmäßiger Saugfluss kann sich sowohl hydraulisch als auch mechanisch auf die Pumpe auswirken.

Reduzierte hydraulische Effizienz

Eine ungleichmäßige Einlassströmung verhindert, dass das Laufrad unter den vorgesehenen hydraulischen Bedingungen arbeitet. Dies kann die hydraulischen Verluste erhöhen und die Effizienz verringern.

Erhöhte Vibration

Eine ungleichmäßige Belastung des Laufrads kann schwankende hydraulische Kräfte erzeugen, die zu erhöhten Vibrationen beitragen.

Kavitationsrisiko

Schlechte Saugbedingungen können die lokale Geschwindigkeit erhöhen und den Druck in der Nähe des Laufradauges verringern. Reicht der verfügbare NPSH-Wert nicht aus, kann es zu Kavitation kommen.

Erhöhte Lager- und Wellenbelastungen

Eine hydraulische Unwucht kann zusätzliche Kräfte in das Rotorsystem einleiten und so die Belastung von Lagern, Wellen und Kupplungskomponenten erhöhen.

Reduzierte Lebensdauer der Komponenten

Ständige Vibrationen und ungewöhnliche hydraulische Kräfte können den Verschleiß von Lagern, Gleitringdichtungen, Verschleißringen und anderen Komponenten beschleunigen.

Daher ist die Saugleitung nicht nur eine Verbindung zwischen der Flüssigkeitsquelle und der Pumpe-sondern ein wichtiger Teil des Pumpenhydrauliksystems.

 

5. So verbessern Sie die Saugstromverteilung

Halten Sie die Saugleitungen einfach

Die Saugleitung sollte so direkt wie praktisch möglich sein und unnötige Biegungen und Anschlüsse sollten minimiert werden.

Sorgen Sie für einen ausreichenden geraden Lauf

Halten Sie gemäß den Empfehlungen des Pumpenherstellers und den geltenden Projektstandards eine ausreichende, relativ ungestörte Rohrlänge zwischen den strömungsstörenden Armaturen und der Pumpenansaugung ein.

Verwenden Sie geeignete Ellenbogen

Wo Bögen unvermeidbar sind, können geeignete Konfigurationen mit großem -Radius dazu beitragen, schwere Strömungsstörungen zu reduzieren.

Reduzierstücke richtig anordnen

Wählen Sie Reduzierstücke entsprechend der tatsächlichen Saugrohrgeometrie und den Flüssigkeitsbedingungen aus und richten Sie sie aus.

Bieten Sie unabhängige Rohrunterstützung

Die Saugleitungen sollten ordnungsgemäß abgestützt und ausgerichtet sein, ohne übermäßige äußere Belastungen auf das Pumpengehäuse auszuüben.

Kontrollieren Sie den Lufteinschluss

Vermeiden Sie hohe Stellen, an denen sich Luft ansammeln kann, und stellen Sie sicher, dass Tanks, Auffangwannen und Ansaugstrukturen ausreichend mit Flüssigkeit überflutet sind.

Betrachten Sie das komplette Saugsystem

Bei großen oder kritischen Pumpeninstallationen sollten Saugrohrleitung, Pumpeneinlass, Tank oder Sumpf, Betriebsniveau, NPSH und Strömungsbedingungen gemeinsam und nicht separat bewertet werden.

 

6. Praktische Kontrollen während der Inbetriebnahme

Bei der Inbetriebnahme einer neuen Kreiselpumpe können mehrere Parameter dabei helfen, saugseitige Probleme zu erkennen.

Monitor:

Saugdruck

Förderdruck

Durchflussrate

Motorstrom

Vibration

Lagertemperatur

Pumpengeräusch

NPSH-bezogene Betriebsbedingungen

Wenn unmittelbar nach der Installation ungewöhnliche Vibrationen auftreten, überprüfen Sie die Saugleitung, bevor Sie davon ausgehen, dass die Pumpe selbst defekt ist.

Besonderes Augenmerk sollte auf Bögen, Reduzierstücke, Ventile, Rohrhalterungen, Lufteinschlüsse und den Abstand zwischen dem letzten strömungsstörenden Anschluss und der Pumpenansaugung gelegt werden.

 

7. HNYB-PUMPEN: Vollständige Überlegungen zu Pumpen und Systemen

HNYB PUMPS stellt Kreiselpumpenlösungen für die Wasserversorgung, Kraftwerke, Bergbau, petrochemische Prozesse, industrielle Zirkulation und andere anspruchsvolle Anwendungen her.

Unser Produktsortiment umfasst:

Horizontale Kreiselpumpen mit geteiltem Gehäuse

Horizontale mehrstufige Kreiselpumpen

Endansaugende Kreiselpumpen

Selbstbalancierende mehrstufige Pumpen

Hochdruckkreiselpumpen-

Chemische Kreiselpumpen

Bei Hochleistungspumpen mit geteiltem Gehäuse und Doppelansaugung erfordert ein zuverlässiger Betrieb mehr als nur die Auswahl des richtigen Durchflusses und der richtigen Förderhöhe.

Das Gesamtsystem sollte berücksichtigt werden:

Pumpenauswahl + Saugrohrleitung + Ansaugbedingungen + NPSH + Rohrunterstützung + Betriebsbedingungen

Eine ordnungsgemäße Verteilung des Saugstroms trägt dazu bei, dass die Pumpe näher an den beabsichtigten hydraulischen Bedingungen arbeitet, und kann das Risiko von Vibrationen, Kavitation und vorzeitigem Komponentenverschleiß verringern.

 

Eine ungleichmäßige Verteilung des Saugstroms ist bei Kreiselpumpenanwendungen ein leicht zu übersehender Faktor, dessen Auswirkungen jedoch von der hydraulischen Leistung bis zur mechanischen Zuverlässigkeit reichen können.

Zu nah an der Saugdüse installierte Winkelstücke und Anschlüsse, ungeeignete Reduzierstücke, unzureichende gerade Rohrlänge, übermäßige Sauggeschwindigkeit und Lufteinschlüsse können das Einlassströmungsfeld stören.

Bei Doppelsaugpumpen und horizontalen Split-Case-Pumpen ist die Aufrechterhaltung einer ausgeglichenen Strömung auf beiden Seiten des Laufrads besonders wichtig.

Das Grundprinzip ist einfach:

Eine zuverlässige Pumpe braucht ein zuverlässiges Saugsystem.

Durch die Kombination der richtigen Pumpenauswahl mit gut-konstruierten Saugrohren, angemessener Rohrunterstützung, kontrollierter Luftporenbildung und geeigneten Inbetriebnahmepraktiken können Benutzer die Pumpenstabilität verbessern, Vibrationen reduzieren und die Lebensdauer der Ausrüstung verlängern.

HNYB PUMPS bietet industrielle Kreiselpumpenlösungen basierend auf den tatsächlichen Durchfluss-, Förderhöhen-, Flüssigkeits-, Temperatur-, Druck- und Installationsanforderungen. Kontaktieren Sie unser Engineering-Team für professionelle Pumpenauswahl und Anwendungsunterstützung.