DE19615923A1 - Verfahren zur Bestimmung der momentanen Betriebsbedingungen für eine Zentrifugalpumpe - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung der momentanen Betriebsbedingungen für eine Zentrifugalpumpe, wobei durch das Verfahren nach der Er­ findung der aktuelle Betriebspunkt auf der Pumpenkennlinie bestimmt wird, die das Verhältnis zwischen Förderhöhe und Fördervolumen bei einer gegebenen Drehzahl anzeigt.

Eine Zentrifugalpumpe hat ein spiralförmiges Gehäuse, in dem ein Flügelrad mit mehreren Flügeln rotiert. Der Ab­ stand zwischen der Außenwand des Gehäuses und der Flügel­ radwelle verändert sich kontinuierlich aufgrund der Spiralform des Gehäuses. Wenn die Pumpe arbeitet, erzeugt dies eine Radialkraft auf des Flügelrad, und die Pumpe ist so ausgebildet, daß sie bei bestimmten definierten Be­ triebsbedingungen ihre bestmögliche Leistung und ge­ ringstmögliche auf das Flügelrad wirkende Radialkraft auf­ weist. Die Radialkraft wird auf die Pumpenwelle übertragen und von deren Lagern aufgenommen.

Die Verwendung bekannter Vorrichtungen zur Bestimmung der Betriebsbedingungen und Definition des Betriebspunktes auf der Pumpenkennlinie haben das Vorhandensein zweier Flüssigkeitsauslässe für eine Druckmessung angrenzend an die Pumpe zur Bedingung. Neben den praktischen und technischen Komplikationen, die sich aus einer solchen Konstruktion ergeben, sind diese Messungen vergleichsweise unzuverlässig. Eine präzise Bestimmung des aktuellen Be­ triebspunktes der Pumpe auf der Pumpenkennlinie ist wichtig, wenn die Pumpe Teil eines Prozesses ist und zu­ verlässig gemessene Werte zum Steuern der Pumpe benutzt werden können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren zu schaffen, mit dem der aktuelle Betriebspunkt der Pumpe auf einfache Weise zuverlässig bestimmt werden kann.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere, vorteilhafte Ausge­ staltungen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen.

Im einzelnen werden bei dem Verfahren nach der Erfindung die Größe und Richtung der resultierenden Radialkräfte auf die Flügelradwelle gemessen. Durch einen Vergleich mit früher gemessenen bekannten Werten kann die aktuelle Position an der Pumpenkennlinie bestimmt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer Zentrifugalpumpe im Querschnitt,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Zentrifugalpumpe nach Fig. 1, der Flügelradwelle und ihrer Lager in einem senkrechten Querschnitt durch die Flügelradwelle,

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Pumpenkennlinie und der resultierenden Kraft auf die Flügelradwelle als eine Funktion des Flüssigkeitsstroms und

Fig. 4 die Stelle der Radialkraft auf der Welle.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Pumpe hat ein Gehäuse 1 und ein Flügelrad 2. Das Flügelrad 2 hat mehrere Flügel 4. Im Gehäuse 1 befinden sich ein Einlaß 8 und ein Auslaß 3. Die in Fig. 1 gezeigte Pumpe hat ferner eine Zwischenwand 11 im Gehäuse 1, die bei bestimmten Pumpenarten vorhanden ist. Die Pumpe wird von einem Motor 9 angetrieben, von dem die Kraft auf das Flügelrad 2 durch die Welle 7 übertragen wird. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die Welle 7 in zwei Lagern 5 und 6 abgestützt. Die Art und Anzahl der Lager, die verwendet werden, hängt von der Größe und anderen Eigenschaften der Pumpe ab. Die Kräfte, die auf die Welle 7 wirken, werden durch eine Meßvorrichtung 10 gemessen, die das vordere Lager 6 umgibt. Die Meßvorrichtung 10 kann z. B. ein sog. Preßduktor-Radialspannungsmesser sein, durch den die Last z. B. in vier verschiedenen Richtungen recht­ winklig zueinander gemessen werden kann. Durch Vornahme einer Anzahl solcher Messungen unter kontrollierten Be­ dingungen und bei bekannten Flüssigkeitsströmen kann man die Kurven 22 und 23 in den Diagrammen der Fig. 3 und 4 bilden. Diese Messungen können vom Pumpenhersteller vorge­ nommen werden, bevor die Pumpe installiert wird. Bei Be­ triebsbedingungen kann daraufhin die Radiallast auf der Pumpenwelle gemessen und die Position auf der Pumpenkenn­ linie 21 der Fig. 3 mit einem vernachlässigbaren Fehler von nur etwa einigen wenigen Prozent bestimmt werden.

Die Last auf der Pumpenwelle kann auch dadurch bestimmt werden, daß die Biegung der Welle bestimmt wird, die durch die auf das Flügelrad wirkenden Radialkräfte hervorgerufen wird. Zu diesem Zweck können Dehnungsmesser verwendet werden, die z. B. an einer Buchse angebracht werden, die die Welle zwischen dem Gehäuse und dem ersten Lager um­ gibt, das dem Gehäuse am nächsten liegt. Jedoch bringt es eine solche Einrichtung mit sich, daß das Lager in vom Flügelrad fortweisender Richtung verschoben wird, was er­ hebliche Nachteile bedeuten kann. Andere Verfahren zum Messen der Biegung der Welle sind z. B. in GB 1 303 993 und GB 1 303 994 beschrieben. Die dort beschriebenen Verfahren sind technisch komplizierter und erfordern einen größeren Raumbedarf. Daher bringen sie Nachteile der gleichen Art wie Dehnungsmesser mit sich und können außerdem eine er­ höhte Unsicherheit hinsichtlich der Meßwerte hervorrufen. Die Biegung der Welle beträgt etwa nicht mehr als 0,05 mm, während eine Messung der Biegekraft erheblich zuver­ lässigere Werte ergibt, als eine Messung der Biegung, die durch die Kraft hervorgerufen wird.

Claims (4)

1. Verfahren zur Bestimmung der momentanen Betriebs­ bedingungen für eine Zentrifugalpumpe, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die resultierende Radialkraft auf die Flügelradwelle gemessen wird und die Meßwerte mit früher gemessenen Werten verglichen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe und die Richtung der Kraft gemessen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Radialkraft auf ein oder in Verbindung mit einem die Welle abstützenden Lager gemessen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft, die auf ein Lager wirkt, gemessen wird.