Die Auswirkungen des Langzeitbetriebs von Kreiselpumpen mit geringem Durchfluss auf die Pumpe

Dec 02, 2024

Die Förderleistung einer Kreiselpumpe kann durch verschiedene Methoden stufenlos eingestellt werden. Im Allgemeinen arbeitet die Pumpe am Nennpunkt am besten, aus bestimmten Gründen kann es jedoch vorkommen, dass die Pumpe mit einer niedrigen Durchflussrate arbeitet, was die folgenden negativen Auswirkungen haben kann.
(1) Der Wirkungsgrad nimmt ab und der Stromverbrauch steigt. Kreiselpumpen werden im Allgemeinen so ausgelegt, dass der Punkt mit dem höchsten Wirkungsgrad nahe dem Nennbetriebspunkt I liegt. Wenn eine Kreiselpumpe mit einer geringen Durchflussrate arbeitet, nimmt ihr Wirkungsgrad schnell ab. Im Allgemeinen gilt: Je geringer die Förderleistung derselben Pumpe, desto geringer ist der Wirkungsgrad. Daher ist der Betrieb mit einer niedrigen Durchflussrate nicht wirtschaftlich. Im Allgemeinen ist es zu diesem Zeitpunkt erforderlich, eine geeignete hocheffiziente Kleinpumpe umzurüsten.
(2) Die Zunahme des Vibrationsgeräuschs verursacht Umweltverschmutzung, beschädigt Pumpenkomponenten und beeinträchtigt die Lebensdauer der Pumpe. Am Auslegungsbetriebspunkt sind aufgrund der Ausrichtung der Flüssigkeitsströmungsrichtung mit der Schaufelrichtung der Ablösungsverlust, der Aufprallverlust und der Wirbelverlust relativ gering und liegen nahe bei Null. Wenn die Pumpe jedoch im Bereich mit geringem Durchfluss betrieben wird, weicht sie vom Auslegungspunkt ab, was zu einem weiteren Anstieg des Strömungsverlusts, des Stoßverlusts und des Wirbelverlusts der Strömungskomponenten der Pumpe führt. Diese Verluste gehen mit einer großen Menge an hydraulischem Lärm und mechanischen Vibrationen einher.
(3) Der interne Rückfluss der Pumpe nimmt erheblich zu, was zu einem Anstieg der Kohäsionswärme und einem Anstieg der Flüssigkeitstemperatur im Inneren der Pumpe führt, was zu einer Erwärmung des Pumpenkörpers und einer Beeinträchtigung der mechanischen Leistung der Pumpenkomponenten führt. Gleichzeitig verschlechtert sich dadurch auch die Kavitationsleistung der Pumpe, was sich weiter auf die Ansaugbedingungen der Pumpe auswirkt.
(4) Die Radialkraft der Kreiselpumpe nimmt zu, wodurch sich die Beanspruchungssituation des Pumpenrotors verschlechtert. Durch die Abweichung der Pumpe vom Auslegungsbetriebspunkt im Schwachstrombereich nimmt die Flüssigkeitsströmungsgeschwindigkeit in der Wirbelkammer ab. Laut der Geschwindigkeitsdreiecksanalyse erhöht sich jedoch stattdessen die Geschwindigkeit des Flüssigkeitsausflusses im Laufrad, was dazu führt, dass die Flüssigkeit nicht konvergiert und einen Stoß bildet, wodurch der Druck kontinuierlich ansteigt und eine Radialkraft erzeugt wird.