EP1422424B1 - Method and apparatus for the early detection of failures in a centrifugal pump - Google Patents

Method and apparatus for the early detection of failures in a centrifugal pump Download PDF

Info

Publication number
EP1422424B1
EP1422424B1 EP03021880.4A EP03021880A EP1422424B1 EP 1422424 B1 EP1422424 B1 EP 1422424B1 EP 03021880 A EP03021880 A EP 03021880A EP 1422424 B1 EP1422424 B1 EP 1422424B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
centrifugal pump
spring element
fault detection
early fault
axial
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP03021880.4A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1422424A3 (en
EP1422424A2 (en
Inventor
Heinz-Dieter Prof. Dr. Hellmann
Christian Trautmann
Falk Schäfer
Jürgen Schill
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KSB AG
Original Assignee
KSB AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KSB AG filed Critical KSB AG
Publication of EP1422424A2 publication Critical patent/EP1422424A2/en
Publication of EP1422424A3 publication Critical patent/EP1422424A3/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1422424B1 publication Critical patent/EP1422424B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D15/00Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
    • F04D15/0088Testing machines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/04Shafts or bearings, or assemblies thereof
    • F04D29/041Axial thrust balancing
    • F04D29/0413Axial thrust balancing hydrostatic; hydrodynamic thrust bearings

Description

Gegenstand der Erfindung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Störungsfrüherkennung bei einer mit einer Entlastungseinrichtung ausgestatteten Kreiselpumpe, wobei die Entlastungseinrichtung einen axialen Spalt und gegebenenfalls einen oder mehrere radiale Spalte besitzt, über welche ein Entlastungsstrom geführt wird, wobei ferner ein die Entlastungseinrichtung im Sinne eines Abhebens von dem axialen Spalt beaufschlagendes Federelement vorhanden ist.The invention relates to a method and apparatus for early fault detection in a centrifugal pump equipped with a relief device, wherein the relief device has an axial gap and optionally one or more radial gaps over which a discharge current is passed, further wherein the relief device in the sense of lifting is provided by the axial gap acting on spring element.

Zur Störungsfrüherkennung bei Kreiselpumpen wurden bisher Sensoren eingesetzt, welche von einer Norm abweichende Schwingungen, Erwärmungen, Geräusche oder andere meßbare Größen feststellten und einer Überwachungseinheit übermittelten. Eine Vielzahl der Sensoren war zu diesem Zweck an der Außenseite des Pumpengehäuses angeordnet. Eine direkte Verbindung mit dem Ort einer Störungsentstehung bestand somit nicht. Die von den Sensoren bezogenen Signale waren nicht immer klar und eindeutig, so daß Fehlmeldungen nicht ausgeschlossen werden konnten. Vor allem bestand die Gefahr, daß solche Meldungen erst spät erfolgten, ein Schaden also bereits eingetreten war.For the early detection of disturbances in centrifugal pumps, sensors have hitherto been used which detected vibrations deviating from one standard, heating, noise or other measurable variables and transmitted them to a monitoring unit. A plurality of the sensors were arranged for this purpose on the outside of the pump housing. A direct connection with the place of a fault formation thus did not exist. The signals obtained from the sensors were not always clear and unambiguous, so that false reports could not be ruled out. Above all, there was a danger that such reports would come late, so that damage had already occurred.

Eine wesentliche Störung im Inneren der Kreiselpumpe ergibt sich, wenn Lager verschleißen oder wenn eine Entlastungseinrichtung nur noch unzureichend arbeitet. Eine solche Störung kann schleichend erfolgen. So mag sie in ihren Anfängen noch ohne außen an der Kreiselpumpe feststellbare Symptome bleiben und erst nach Eintritt eines erheblichen Schadens und einem möglichen Ausfall der Kreiselpumpe manifest werden.A significant disturbance inside the centrifugal pump results when bearings wear out or when a relief device only works insufficiently. Such a disturbance can occur creepingly. Thus, in its beginnings, it may still remain without symptoms on the outside of the centrifugal pump and become manifest only after the occurrence of considerable damage and possible failure of the centrifugal pump.

Es kann zwar auch eine Bestimmung von Axialkräften mit Hilfe eines axial berührenden Sensors, einer Kraftmeßdose, vorgenommen werden. Eine solche Kraftmeßdose kann aber aus konstruktiven Gesichtspunkten nicht dauerhaft eingesetzt werden.Although it can also be a determination of axial forces by means of an axially contacting sensor, a load cell, made. Such But load cell can not be used permanently from a design point of view.

Die EP 0 971 212 A1 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung des Druckverlustes und des Durchflusses einer Flüssigkeit in beziehungsweise durch eine Kreiselpumpe. Beim Betrieb der Kreiselpumpe werden auf den Pumpenrotor wirkende Axialkräfte zur Bestimmung des Drucks und/oder des Durchflusses herangezogen. Das in der EP 0 971 212 A1 beschriebene Verfahren bedingt einen magnetgelagerten Pumpenrotor und ist bei einer Kreiselpumpe der eingangs genannten Art nicht anwendbar.The EP 0 971 212 A1 discloses a method for determining the pressure loss and flow of a liquid into or through a centrifugal pump. During operation of the centrifugal pump, axial forces acting on the pump rotor are used to determine the pressure and / or the flow. That in the EP 0 971 212 A1 described method requires a magnet-mounted pump rotor and is not applicable to a centrifugal pump of the type mentioned.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Störungsfrüherkennung bei Kreiselpumpen der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei weitgehender Nutzung bereits vorhandener Elemente eine zuverlässige Aussage über sich anbahnende Störungen erbringen.The invention has for its object to provide a method and apparatus for early fault detection in centrifugal pumps of the type mentioned, which provide a reliable statement about impending disturbances with extensive use of existing elements.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß während des Betriebes der Kreiselpumpe, ausgehend von der Pumpenkennlinie der Kreiselpumpe und der Federkonstanten des Federelementes, die Verformung des Federelementes gemessen und ein Rückschluß auf den aktuellen Betriebspunkt der Kreiselpumpe gezogen wird.The stated object is achieved in that measured during operation of the centrifugal pump, starting from the pump characteristic of the centrifugal pump and the spring constant of the spring element, the deformation of the spring element and a conclusion is drawn to the current operating point of the centrifugal pump.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß jeweils für den mittels der Störungsfrüherkennung zu überwachenden Kreiselpumpentyp und das zu fördernde Medium Basismessungen vorgenommen werden, die die Axialkraft, die Entlastungskraft und die Druckverteilung im Radseitenraum mit Betriebspunkten auf der Kennlinie der Kreiselpumpe ins Verhältnis setzt.In an advantageous embodiment of the invention, it is proposed that in each case for the means of early fault detection to be monitored centrifugal pump type and the medium to be delivered measurements are made, the axial force, the unloading force and the pressure distribution in the Radseitenraum with operating points on the characteristic of the centrifugal pump in proportion.

Außerdem wird vorgeschlagen, daß eine die Frequenzspektren des Federelementes ermittelnde dynamische Messung zur Feststellung von Frequenzbändern, welche dem Förderstrom zugeordnet werden und damit einen Hinweis auf mögliche Störungen in der Kreiselpumpe geben, vorgenommen wird.It is also proposed that a frequency spectra of the spring element determining dynamic measurement for detecting frequency bands, which are assigned to the flow and thus give an indication of possible disturbances in the centrifugal pump, is made.

In besonders gelagerten Fällen, insbesondere bei einer grundsätzlichen Untersuchung der auf die Welle einer Kreiselpumpe einwirkenden Axialkräfte, kann es von Vorteil sein, mit Hilfe eines zweiten Federelementes, welches in Gegenrichtung zum ersten Federelement angeordnet ist, auch eine Kontrolle auf einen in Richtung der Druckseite der Kreiselpumpe erfolgenden Axialschub und gegebenenfalls eine Messung dieses Axialschubes vorzunehmen. Ein solcher Axialschub kann bei extremer Überlast und einer daraus resultierenden Schubumkehr auftreten.In particularly stored cases, in particular in a fundamental examination of the forces acting on the shaft of a centrifugal pump axial forces, It may be advantageous to make with the aid of a second spring element, which is arranged in the opposite direction to the first spring element, a check on a taking place in the direction of the pressure side of the centrifugal pump axial thrust and optionally a measurement of this axial thrust. Such an axial thrust can occur under extreme overload and resulting thrust reversal.

Eine besonders vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich, wenn als Federelement ein kardanischer Ring verwendet wird, der so dimensioniert ist, daß er durch eine aufgrund der Auslegung der Entlastungseinrichtung vorgegebene definierte Rest-Axialkraft zur Einstellung eines ebenfalls vorgegebenen Axialspaltes verformt wird. Eine mit den genannten Elementen ausgestattete Entlastungseinrichtung ist bekannt durch die WO 00/77405 A1 .A particularly advantageous apparatus for carrying out the method according to the invention is obtained when a cardanic ring is used as the spring element, which is dimensioned so that it is deformed by a predetermined residual axial force given by the design of the relief device for setting a likewise predetermined axial gap. A provided with said elements discharge device is known by the WO 00/77405 A1 ,

Der Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens und der dieses Verfahren nutzenden Vorrichtung empfiehlt sich insbesondere für die Erkennung eines beginnenden Lagerverschleißes oder unzulässiger hydraulischer Vorgänge sowie zur Vermeidung eines Anlaufens des Rotors am Gehäuse der Kreiselpumpe.The use of the method according to the invention and of the device using this method is recommended, in particular, for the detection of an incipient bearing wear or inadmissible hydraulic processes and for avoiding a start-up of the rotor on the housing of the centrifugal pump.

Das erfindungsgemäße Verfahren und seine Vorrichtung kommen mit einem Minimum an Sensoren aus. Durch ihre unmittelbare Anbindung an die Entlastungseinrichtung ergibt sich eine sehr frühzeitig und zuverlässig reagierende Störungserkennung. Durch das elastische Verhalten des in der als besonders vorteilhaft angesehenen Vorrichtung verwendeten Kardanringes kann im übrigen das rotordynamische Verhalten der Kreiselpumpe stabilisiert werden.The inventive method and its device come with a minimum of sensors. Their direct connection to the relief device results in a very early and reliable reactive fault detection. By the elastic behavior of the gimbals used in the device considered to be particularly advantageous device can be stabilized otherwise the rotor dynamic behavior of the centrifugal pump.

Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt In

Fig.1
einen Ausschnitt aus einer im Schnitt dargestellten mehrstufigen Kreiselpumpe mit einem saugseitig angeordneten kardanischen Ring, der sowohl zur Einstellung eines vorgegebenen Axialspaltes an einer Entlastungseinrichtung als auch als Element einer AxialkraftMeßeinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient;
Fig. 2
einen Ausschnitt aus einer im wesentlichen der Ausführung der Fig. 1 entsprechenden Kreiselpumpe mit einem saugseitig und einem druckseitig angeordneten kardanischen Ring zur Schaffung einer in beiden Schubrichtungen wirkenden Axialkraft-Meßvorrichtung;
Fig. 3
eine schematische Darstellung einer Kreiselpumpe mit einer Einrichtung zur Verarbeitung der von der Axialkraft-Meßvorrichtung aufgenommenen Signale.
Reference to an embodiment of the invention will be explained in more detail. The drawing shows In
Fig.1
a section of a multi-stage centrifugal pump shown in section with a suction side arranged gimbal ring, both for setting a predetermined axial gap on a relief device and as an element of a AxialkraftMeßeinrichtung serves to carry out the method according to the invention;
Fig. 2
a section of a substantially the execution of Fig. 1 corresponding centrifugal pump with a suction side and a pressure side arranged gimbal ring to provide a force acting in two directions of thrust Axialkraft measuring device;
Fig. 3
a schematic representation of a centrifugal pump with a device for processing the signals recorded by the Axialkraft-measuring device.

Wie In der Fig. 1 dargestellt, ist in dem Gehäuse 1 einer Kreiselpumpe eine Welle 2 gelagert, die mehrere Laufräder 3 trägt. In der Zeichnung sind nur zwei der Laufräder 3 erkennbar.Like in the Fig. 1 shown, a shaft 2 is mounted in the housing 1 of a centrifugal pump, which carries a plurality of wheels 3. In the drawing, only two of the wheels 3 can be seen.

Auf der Welle 2 ist im übrigen der Doppelkolben 4 einer erfindungsgemäßen Entlastungseinrichtung befestigt. Der Doppelkolben 4 wird umgeben von einem Gehäuseteil 5, mit dem er zwei radiale Spalte 6 und 7 bildet. Zwischen den radialen Spalten 6 und 7 befindet sich ein axialer Spalt 8. Der axiale Spalt 8 hat eine veränderliche Weite s.On the shaft 2, moreover, the double piston 4 of a relief device according to the invention is attached. The double piston 4 is surrounded by a housing part 5, with which it forms two radial gaps 6 and 7. Between the radial gaps 6 and 7 there is an axial gap 8. The axial gap 8 has a variable width s.

Am druckseitigen Ende der Kreiselpumpe wird die Welle 2 durch ein hydrodynamisches Axiallager 9 aufgenommen. Dem Axiallager 9 ist ein kardanischer Ring 10 zugeordnet. Der kardanische Ring 10 dient zunächst in bekannter Weise dem Ausgleich von Fluchtungsfehlern, die bei der Montage einer mehrstufigen Kreiselpumpe unvermeidlich sind. Im übrigen ist der kardanische Ring 10 so dimensioniert, daß er durch den in der Kreiselpumpe auftretenden, zur Saugseite hin gerichteten Restschub elastisch verformt wird. Dabei ist die Federkonstante des kardanischen Ringes 10 an die übrigen Gegebenheiten der Entlastungseinrichtung angepaßt:

  • Die Entlastungseinrichtung ist so ausgelegt, daß sich in allen Betriebszuständen der Kreiselpumpe ein Restschub ergibt, der in Richtung der Saugseite wirkt. Ausgehend von einer maximalen Weite s des axialen Spaltes 8 im Ruhezustand der Kreiselpumpe wird nun durch eine elastische Verformung des kardanischen Ringes 10 der Spalt 8 unter Betriebsbedingungen bis auf eine vorgegebene Minimalweite geschlossen, bei welcher eine Berührung der den Spalt 8 begrenzenden Flächen des Doppelkolbens 4 und des Gehäuseteils 5 noch vermieden wird. Dabei kommt der Entlastungseinrichtung zustatten, daß der axiale Spalt 8 eine selbstregelnde Funktion besitzt.
At the pressure-side end of the centrifugal pump, the shaft 2 is received by a hydrodynamic thrust bearing 9. The thrust bearing 9 is assigned a gimbal ring 10. The gimbal 10 initially serves in a known manner to compensate for misalignment, which are inevitable in the assembly of a multi-stage centrifugal pump. Moreover, the gimbal ring 10 is dimensioned so that it is elastically deformed by the residual thrust occurring in the centrifugal pump, directed towards the suction side. The spring constant of the gimbal ring 10 is adapted to the other conditions of the relief device:
  • The relief device is designed so that there is a residual thrust in all operating conditions of the centrifugal pump, which acts in the direction of the suction side. Starting from a maximum width s of the axial gap 8 in the idle state of the centrifugal pump is now by an elastic deformation of the gimbal ring 10 of the gap 8 under operating conditions to a predetermined Minimum closed, in which a touch of the gap 8 limiting surfaces of the double piston 4 and the housing part 5 is still avoided. In this case, the relief device is sufficient that the axial gap 8 has a self-regulating function.

Durch die Integration des kardanischen Ringes 10 in eine geeignete Meßvorrichtung werden frühzeitig solche Kräfte erkennbar, die auf unzulässige hydraulische Zustände oder einen einsetzenden Lagerverschleiß hindeuten. Die während des Pumpenbetriebes erfolgende Verformung des kardanischen Ringes 10 wird durch ein geeignetes Mittel, beispielsweise einen - nicht dargestellten - Dehnungsmeßstreifen bekannter Art, festgestellt und als Signal über eine Leitung 11 zu einer Einrichtung zur Signalverarbeitung übermittelt. Die direkte mechanische Ankopplung des als Axialkraftaufnehmer wirkenden kardanischen Ringes 10 an das Meßsystem ermöglicht die Messung von Signalen ohne den dämpfenden Einfluß eines Fluidfilms, welcher sich bei berührungslosen Aufnehmern stets zwischen Sensor und Bauteil befindet.By integrating the gimbal 10 in a suitable measuring device such forces can be seen early, indicating inadmissible hydraulic conditions or an incipient bearing wear. The occurring during the pump operation deformation of the gimbal 10 is determined by a suitable means, for example a - not shown - strain gauges known type, and transmitted as a signal via a line 11 to a device for signal processing. The direct mechanical coupling of the acting as Axialkraftaufnehmer gimbal ring 10 to the measuring system allows the measurement of signals without the dampening influence of a fluid film, which is always located in non-contact sensors between sensor and component.

Die in der Fig. 2 dargestellte Axialkraft-Meßvorrichtung ist, wie die Vorrichtung der Fig. 1, am druckseitigen Lagerträger 12 einer Hochdruck-Gliederpumpe angebracht. Die einzelnen Komponenten der Meßvorrichtung werden von einem zylindrischen Gehäuse 13 aufgenommen. Die Anpassungskonstruktion sieht den Einsatz von zwei kardanischen Ringen 14, 15 vor, wodurch die Messung von Axialkräften in beiden Wirkungsrichtungen ermöglicht wird. Zur Stabilisierung des rotordynamischen Verhaltens können die kardanischen Ringe 14, 15 vorgespannt werden. Dies geschieht beim saugseitigen Ring 14 über einen Distanzring 16, beim druckseitigen Ring 15 über eine Distanzbuchse 17.The in the Fig. 2 shown axial force measuring device is how the device of Fig. 1 Mounted on the pressure-side bearing support 12 of a high-pressure column pump. The individual components of the measuring device are received by a cylindrical housing 13. The adaptation design provides for the use of two gimbals 14, 15, thereby enabling the measurement of axial forces in both directions of action. To stabilize the rotor dynamic behavior, the gimbals 14, 15 can be biased. This is done at the suction-side ring 14 via a spacer ring 16, the pressure-side ring 15 via a spacer bushing 17th

Die Krafteinleitung in die Vorrichtung erfolgt ausgehend vom Pumpenrotor über einen Axiallagerteller 18, welcher drehfest mit der Welle 2 verbunden ist. Der Axiallagerteller 18 überträgt je nach Wirkungsrichtung des Axialschubs die Kraft auf eines von zwei Axialrillenkugellagern 19, 20, welche direkt an die kardanischen Ringe 14, 15 gekoppelt sind. Die kardanischen Ringe 14, 15 werden auf Durchbiegung beansprucht und stellen somit Federelemente in einer Kraftschlusskette dar. Unausgeglichene Restkräfte werden über den Distanzring 16 oder die Distanzbuchse 17 in das Gehäuse weitergeleitet. Durch jeweils einen Zylinderstift 21 werden die kardanischen Ringe 14, 15 gegen ein Verdrehen gesichert. Über Leitungen 22 und 23 wird der Verformungszustand einer Einrichtung zur Signalverarbeitung übermittelt.The introduction of force into the device takes place starting from the pump rotor via an axial bearing plate 18, which is non-rotatably connected to the shaft 2. Depending on the direction of action of the axial thrust, the axial bearing plate 18 transmits the force to one of two axial ball bearings 19, 20, which are coupled directly to the gimbals 14, 15. The gimbals 14, 15 are subjected to deflection and thus represent spring elements in a traction chain. Unbalanced residual forces are forwarded through the spacer ring 16 or the spacer 17 into the housing. By one each Cylinder pin 21, the gimbals 14, 15 are secured against rotation. Via lines 22 and 23 of the deformation state of a device for signal processing is transmitted.

In der Fig. 3 ist die Signalverarbeitung der über die kardanischen Ringe 14, 15 an einer Hochdruck-Gliederpumpe 24 aufgenommenen Meßsignale schematisch dargestellt. Erstes Glied der Axialkraftmeßkette sind die mit - nicht dargestellten - Dehnungsmeßstreifen (DMS) applizierten kardanischen Ringe 14, 15. Wie bereits ausgeführt, ist je ein Ring 14 bzw. 15 pro Belastungsrichtung vorgesehen. Auf jedem Ring 14, 15 sind zwei - nicht dargestellte - DMS-Vollbrücken installiert, deren Ein- und Ausgangssignale parallel geschaltet werden. Durch Speisung mit einer konstanten Spannung über einen Meßverstärker und bei identischen Kennwerten der in den Brücken verwendeten DMS bildet die Schaltung den elektrischen Mittelwert der beiden Brückenausgangssignale. Hierdurch werden die durch eventuelle exzentrische Krafteinleitung in die Ringe verursachten ungleichmäßigen Spannungsverteilungen ausgeglichen.In the Fig. 3 the signal processing of the measuring signals recorded via the gimbals 14, 15 on a high-pressure column pump 24 is shown schematically. First member of the Axialkraftmeßkette are the - not shown - strain gauges (DMS) applied gimbal rings 14, 15. As already stated, one ring 14 or 15 per load direction is provided. On each ring 14, 15 are two - not shown - DMS full bridges installed whose input and output signals are connected in parallel. By supplying it with a constant voltage across a sense amplifier and with identical characteristics of the strain gages used in the bridges, the circuit forms the electrical average of the two bridge output signals. As a result, caused by any eccentric force in the rings uneven stress distributions are compensated.

Das Ausgangssignal wird über einen DMS-Verstärker 25 an einen Meßwertumformer 26 weitergeleitet. Dieser wandelt das Signal in eine Ausgangsspannung von 0-10V um. Anschliessend wird das Signal an eine Meßwerterfassungskarte eines Computers 27 geleitet, wodurch eine Darstellung und Weiterverarbeitung der aufgenommenen Meßdaten möglich ist.The output signal is forwarded via a strain gauge amplifier 25 to a transducer 26. This converts the signal into an output voltage of 0-10V. Subsequently, the signal is passed to a Meßwerterfassungsungskarte a computer 27, whereby a representation and further processing of the recorded measurement data is possible.

Die in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung ist als Versuchsaufbau zu betrachten. Für den praktischen Betrieb können die verwendeten Elemente zum großen Teil in die Kreiselpumpe 24 integriert werden. Auf einzelne der Elemente kann in der praktischen Anwendung auch verzichtet werden, so z.B. auf den druckseitigen Ring 15. Anstelle zweier Axialrillenkugellager 19, 20 kann auch ein hydrodynamisches Axiallager verwendet werden.In the Fig. 3 shown device is to be regarded as a test setup. For practical operation, the elements used can for the most part be integrated into the centrifugal pump 24. Individual elements can also be dispensed with in practice, for example, on the pressure-side ring 15. Instead of two axial ball bearings 19, 20, a hydrodynamic axial bearing can also be used.

Claims (8)

  1. Method for early fault detection in a centrifugal pump equipped with a balancing device (4, 6, 7, 8), wherein the balancing device has an axial gap (8) and possibly one or more radial gaps (6, 7), through which a balancing flow is conducted, wherein furthermore there is a spring element (10, 14), which acts on the balancing device in the sense of lifting it off from the axial gap, characterized in that, during the operation of the centrifugal pump (24), the deformation of the spring element (10, 14) is measured on the basis of the pump characteristic of the centrifugal pump (24) and the spring constant of the spring element (10, 14), and a conclusion is drawn with respect to the current operating point of the centrifugal pump (24).
  2. Method according to Claim 1, characterized in that baseline measurements are taken in each case for the type of centrifugal pump that is to be monitored by means of the early fault detection and for the medium that is to be pumped, said baseline measurements relating the axial force, the balancing force and the pressure distribution within the impeller chamber to operating points on the characteristic curve of the centrifugal pump (24).
  3. Method according to Claim 1, characterized in that a dynamic measurement is taken in each case for the type of centrifugal pump that is to be monitored by means of the early fault detection and for the medium that is to be pumped, said dynamic measurement determining the frequency spectra of the spring element (10, 14) to establish frequency bands that are associated with the pumped flow and consequently indicate possible faults in the centrifugal pump (24).
  4. Method for early fault detection according to one of Claims 1 to 3, characterized in that a check is made on an axial thrust occurring in the direction of the delivery side of the centrifugal pump (24) with the aid of a second spring element (15), which is arranged in the opposite direction to the first spring element (14), and possibly a measurement of this axial thrust is taken.
  5. Apparatus for carrying out the method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that a cardanic ring (10, 14), which is dimensioned such that it is deformed by a residual axial force predetermined by the configuration of the balancing device for setting a likewise predetermined axial gap, is used as the spring element.
  6. Use of the method for early fault detection according to one of Claims 1 to 4 for detecting incipient bearing wear.
  7. Use of the method for early fault detection according to one of Claims 1 to 4 for avoiding running of the rotor against the casing of the centrifugal pump.
  8. Use of the method for early fault detection according to one of Claims 1 to 4 for detecting impermissible cavitation conditions.
EP03021880.4A 2002-11-20 2003-09-27 Method and apparatus for the early detection of failures in a centrifugal pump Expired - Lifetime EP1422424B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10254041 2002-11-20
DE10254041A DE10254041B4 (en) 2002-11-20 2002-11-20 Method and apparatus for early fault detection in centrifugal pumps

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP1422424A2 EP1422424A2 (en) 2004-05-26
EP1422424A3 EP1422424A3 (en) 2009-05-20
EP1422424B1 true EP1422424B1 (en) 2016-08-10

Family

ID=32185857

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP03021880.4A Expired - Lifetime EP1422424B1 (en) 2002-11-20 2003-09-27 Method and apparatus for the early detection of failures in a centrifugal pump

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6877947B2 (en)
EP (1) EP1422424B1 (en)
JP (1) JP4093949B2 (en)
DE (1) DE10254041B4 (en)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7552176B2 (en) * 2003-03-12 2009-06-23 Microsoft Corporation Reducing unwanted and unsolicited electronic messages by exchanging electronic message transmission policies and solving and verifying solutions to computational puzzles
DE102013223806A1 (en) * 2013-11-21 2015-05-21 Ksb Aktiengesellschaft relief device
CN103629121A (en) * 2013-12-12 2014-03-12 兰州理工大学 Dynamic axial force testing device for impeller of centrifugal pump
CN104121179B (en) * 2014-07-11 2016-05-18 兰州理工大学 A kind of testing arrangement of impeller blade surface liquid pressure of centrifugal pump
CN104500413B (en) * 2014-11-21 2017-01-11 江苏大学 Measuring unit for measuring axial force of submerged pump
CN106907337B (en) * 2017-05-10 2018-05-25 沈阳工业大学 The Research on Testing System of Thrust on Aluminum and method of canned motor pump
CA3081681C (en) * 2017-12-29 2022-05-31 Halliburton Energy Services, Inc. Sensor failure diagnosis in a pump monitoring system
WO2019132953A1 (en) * 2017-12-29 2019-07-04 Halliburton Energy Services, Inc. Valve failure determination in a pump monitoring system
RU181078U1 (en) * 2018-02-13 2018-07-04 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Восточный федеральный университет имени М.К.Аммосова" Sectional type electric pump unit
DE102018210842B4 (en) * 2018-07-02 2020-01-16 KSB SE & Co. KGaA Arrangement for receiving the axial thrust of a centrifugal pump
DE102019001120A1 (en) 2019-02-15 2020-08-20 KSB SE & Co. KGaA Relief device

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE886250C (en) * 1951-11-10 1953-08-13 Klein Lifting device for relief disks of centrifugal machines
CH501839A (en) * 1966-11-12 1971-01-15 Zabrzanska Fabryka Masz Gornic Dynamic pump
US3542494A (en) * 1967-11-09 1970-11-24 Nikkisco Co Ltd Canned motor pump
JPS5587889A (en) * 1978-12-27 1980-07-03 Kubota Ltd Abnormal balancing detector for multistage pump
US4578018A (en) * 1983-06-20 1986-03-25 General Electric Company Rotor thrust balancing
US4884942A (en) * 1986-06-30 1989-12-05 Atlas Copco Aktiebolag Thrust monitoring and balancing apparatus
DE3725754A1 (en) 1987-08-04 1989-02-16 Busch Dieter & Co Prueftech DEVICE FOR MONITORING PUMPS FOR HAZARDOUS CAVITATION
US5104284A (en) * 1990-12-17 1992-04-14 Dresser-Rand Company Thrust compensating apparatus
JP2636097B2 (en) 1991-08-08 1997-07-30 動力炉・核燃料開発事業団 Monitoring device for the amount of wear of thrust bearings in immersion type electric pumps
DE29500744U1 (en) * 1995-01-18 1996-05-15 Sihi Ind Consult Gmbh Fluid machine with relief piston
SE516957C2 (en) 1995-04-25 2002-03-26 Abs Pump Prod Ab Ways to determine for a centrifugal pump the operating conditions of the torque in terms of call height and volume flow by measuring the resulting radial force on the impeller shaft for size and direction
EP0971212B1 (en) * 1998-07-10 2011-04-20 Levitronix LLC Method to determine the pressure loss and the flow rate through a pump
DE19927135A1 (en) 1999-06-15 2000-12-21 Ksb Ag Relief device for multi-stage centrifugal pumps

Also Published As

Publication number Publication date
DE10254041A1 (en) 2004-06-03
DE10254041B4 (en) 2011-07-07
US6877947B2 (en) 2005-04-12
EP1422424A3 (en) 2009-05-20
US20040151581A1 (en) 2004-08-05
EP1422424A2 (en) 2004-05-26
JP4093949B2 (en) 2008-06-04
JP2004169704A (en) 2004-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1422424B1 (en) Method and apparatus for the early detection of failures in a centrifugal pump
DE2716024C3 (en) Rolling bearing housing
DE102017213090A1 (en) Arrangement, turbomachine and method for detecting a shaft fracture of a shaft
DE102018210842B4 (en) Arrangement for receiving the axial thrust of a centrifugal pump
EP3093641B1 (en) Method for determining the axial tensile force introduced into a component
DE102019112792A1 (en) Method for determining a flow volume of a fluid conveyed by a pump
WO2008089800A1 (en) Floating ring seal with monitoring function
DE2642080C3 (en) Procedure for determining the axial thrust of rolling bearings
WO2004063690A1 (en) Force transducer for measuring axial forces
EP3589843B1 (en) Method and device to detect an indicator for the prediction of an instability in a compressor, and corresponding use
EP0492279B1 (en) Measuring device for establishing characteristic magnitudes which display the working of hydraulic systems
DE102017210968A1 (en) Bearing device for a shaft
EP0542751B1 (en) Device for sealing feed-through gaps between the wall of a housing and a shaft
EP1977112B1 (en) Centrifugal pump having an axial thrust balancing device
DE102005059982B3 (en) Inner ring dismantling method for ball joint bearing arrangement, involves detecting condition of installed inner ring, dismantling ring by axle, detecting another condition at dismantled ring, and comparing two conditions with one another
EP2963403A1 (en) Force transducer system based on the shearing principle with overload protection
EP1333276B1 (en) Method and apparatus for detection of cavitation
DE102006058269B4 (en) Method for calibrating at least one pressure sensor and corresponding pressure sensor
DE4304818A1 (en) Equipment for detecting load-induced stresses in roller bearings
DE19706836C2 (en) Device for determining the weight of a hydraulically movable component
EP3460442A1 (en) Device for measuring motion, machine and method for calibrating the device for measuring motion
EP3147528B1 (en) Measuring device and method for recording a grinding torque
DE2642044B1 (en) DEVICE FOR DETERMINING THE STATIC AND / OR DYNAMIC AXIAL THRUST OF A FIXED BEARING
EP1862787A2 (en) Force transducer
DE102021122476A1 (en) Mechanical seal arrangement with torque measuring device and method for this

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL LT LV MK

PUAL Search report despatched

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A3

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL LT LV MK

17P Request for examination filed

Effective date: 20090625

AKX Designation fees paid

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PT RO SE SI SK TR

17Q First examination report despatched

Effective date: 20110408

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20151103

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20160405

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PT RO SE SI SK TR

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: EP

Ref country code: AT

Ref legal event code: REF

Ref document number: 819325

Country of ref document: AT

Kind code of ref document: T

Effective date: 20160815

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: FG4D

Free format text: LANGUAGE OF EP DOCUMENT: GERMAN

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R096

Ref document number: 50315513

Country of ref document: DE

REG Reference to a national code

Ref country code: NL

Ref legal event code: MP

Effective date: 20160810

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20160810

Ref country code: FI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20160810

Ref country code: NL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20160810

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: BE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20160930

Ref country code: ES

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20160810

Ref country code: SE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20160810

Ref country code: GR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20161111

Ref country code: PT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20161212

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R119

Ref document number: 50315513

Country of ref document: DE

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: RO

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20160810

Ref country code: EE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20160810

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PL

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: CZ

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20160810

Ref country code: BG

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20161110

Ref country code: DK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20160810

Ref country code: SK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20160810

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: MM4A

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: MC

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20160810

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: ST

Effective date: 20170531

26N No opposition filed

Effective date: 20170511

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 20161110

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20160930

Ref country code: FR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20161010

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20170401

Ref country code: IE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20160927

Ref country code: CH

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20160930

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20160810

Ref country code: LU

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20160927

REG Reference to a national code

Ref country code: AT

Ref legal event code: MM01

Ref document number: 819325

Country of ref document: AT

Kind code of ref document: T

Effective date: 20160927

REG Reference to a national code

Ref country code: BE

Ref legal event code: MM

Effective date: 20160930

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20161110

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: AT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20160927

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: HU

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT; INVALID AB INITIO

Effective date: 20030927

Ref country code: CY

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20160810

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: TR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20160810