Fehlersuche bei hoher Leistungsaufnahme

Zunächst ist es wichtig, festzustellen, ob die Pumpe möglicherweise weit oberhalb des vorgesehenen Vakuumniveaus läuft. Die Position des Vakuummeters muss das tatsächliche Vakuumniveau anzeigen und das Vakuummeter muss genau sein. Wir empfehlen ein spezielles Vakuummessgerät für einen Druck zwischen 0 und 1.100 mbar, kein Kombigerät für Vakuum und Druck.

Oft bekommt man den Eindruck, dass nur ein brandneues Messgerät vertrauenswürdig ist. Vergewissern Sie sich immer, dass die Vakuum-Messwerte korrekt sind. Übrigens ist es nicht möglich, an der Maschine ein höheres Vakuumniveau zu erreichen als an der Vakuumpumpe. Bei Druckabfall in den Rohrleitungen befindet sich die Vakuumpumpe auf dem höchsten Vakuumniveau. Bestimmen Sie also zunächst das Vakuumniveau und vergleichen es dann mit den typischen Betriebsbedingungen. Ein höheres Vakuumniveau
führt in der Regel (aber nicht immer) zu einem höheren Leistungsbedarf. Stellen Sie sicher, dass der gewählte Antriebsmotor den Betrieb der Pumpe über das gesamte Vakuumniveau ermöglicht. Andernfalls ist ein Vakuum-Überdruckventil zur Begrenzung des Vakuumniveaus erforderlich.

Vergewissern Sie sich, dass die tatsächliche Fördergeschwindigkeit den Installationswerten entspricht. Manchmal kann schon der Einbau eines falschen Motors – 1.500 U/min. statt 1.000 U/min. – das Problem sein. Das kommt vor allem bei neuen Systemen oder nach einer Motorenwartung vor.

Das Übersetzungsverhältnis von Keilriemen und Untersetzungsgetriebe sollte mit der tatsächlichen Drehzahl verglichen werden. Die Hersteller von Antrieben nennen für die Bestimmung der tatsächlichen Leistung bzw. Drehzahl das genaue Übersetzungsverhältnis. Bei den neueren, hocheffizienten Motoren liegt die Volllast-Drehzahl in der Regel näher an einer Nennleistung von 1.200 oder 1.800 U/min. Wenn Sie beispielsweise einen Antrieb mit 950 U/min (eine übliche Drehzahl für ältere Motoren) wählen und einen neuen Motor mit 990 U/min einbauen, erhöht sich die Fördergeschwindigkeit um 4,2 %, bei einer vergleichbaren Steigerung der Leistung.

Ein weiterer häufiger Grund für einen hohen Leistungsbedarf ist eine starke Wassermitförderung, die entweder auf überschüssiges Sperrwasser oder auf den Prozess selbst zurückgeführt werden kann. Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen sind für einen spezifischen Sperrwasserdurchfluss ausgelegt. Eine Erhöhung um 25 oder gar 50 % beeinträchtigt die Leistung normalerweise nicht. Wird der Durchfluss allerdings um das Zwei- bis Dreifache über dem Nennwert erhöht, führt dies mit hoher Wahrscheinlichkeit zu einer Überlastung der Motoren oder einem Versagen des Riementriebs. Obwohl NASH Pumpen normalerweise mit Schwallwasser zurechtkommen, kann dies doch zu Problemen führen, die nur zeitweise auftreten – und das erschwert die Fehlersuche.

Es gibt verschiedene Gründe für einen hohen Sperrwasserdurchfluss, wie etwa erhöhten Sperrwasserdruck, ungenügende Öffnungen, gegebenenfalls eine abgenutzte Sprühdüse oder alles zusammen. Der Sperrwasserdruck beträgt normalerweise 0,7 bis 1 bar ü. Auch hier sollte der Druck oberhalb der Öffnung und der Sprühdüse gemessen werden. Solange die Öffnungen und Sprühdüsen intakt sind, kann der Sperrwasserdruck problemlos bis zu 1 bis 1,4 bar ü betragen. Wenn der Druck allerdings noch höher ist, wird das überschüssige Wasser nur verschwendet und trägt zum Leistungsproblem bei.

Ältere Vakuumsysteme haben oft abgenutzte Sprühdüsen, oder die Düsen wurden durch ein gerades Rohr ersetzt. Die Düse fungiert als Öffnung. Ein kontinuierlicher Durchfluss über einen Zeitraum von 20 Jahren führt zu einer Vergrößerung des Durchmessers und einer Verdopplung des Durchflusses.

Ein zu hoher Durchfluss aus dem Prozess (Mitförderung) ist normalerweise leicht zu erkennen und zu beheben. Um eine Mitförderung festzustellen, reicht es schon, das aus der betreffenden Vakuumpumpe austretende Wasser anzuschauen, sofern möglich. Wenn die Vakuumpumpe mit klarem Sperrwasser arbeitet, aber das austretende Wasser trüb ist, ist das ein klarer Hinweis auf Mitförderung.

Vor allem in Papierfabriken sind Vakuumsysteme oft mit Vakuum-Vorabscheider zwischen dem Prozess und den Vakuumpumpen versehen. Der Abscheider entfernt Wasser und Verunreinigungen aus dem Luftstrom, bevor er in die Vakuumpumpe gelangt. Die Position der Vorabscheider hängt von der Absaugeinheit und der Drehzahl ab. Jeder stationäre Vakuum- oder Saugkasten sollte einen der Vakuumpumpe vorgeschalteten Abscheider haben.

Auch in Papierfabriken sollten Register- oder Saugwalzen bei einer Drehzahl unter 1.000 U/min mit Vorabscheidern ausgestattet sein. Bei dieser Geschwindigkeit wird das unter Vakuum entfernte Wasser von der Walze und dem internen Saugkasten mitgerissen und zur Vakuumpumpe geleitet. Bei einer höheren Geschwindigkeit wird das Wasser durch die Zentrifugalkraft aus dem Saugwalzenmantel herausgeschleudert. Unter bestimmten Bedingungen können dabei erhebliche Wassermengen von den Saugrollen an den Doppelsiebformern mit hoher Geschwindigkeit mitgerissen werden.

Um die Funktionsweise von Luft/Wasser-Vorabscheidern zu verstehen, braucht es auch Wissen über die korrekte Verrohrung und über Zubehör wie Dichtungsbehälter oder Pumpen mit niedrigem NPSH-Wert. Auch wenn ein Abscheider vorhanden ist, muss das abgeschiedene Wasser das System durch ein barometrisches Fallrohr oder eine Pumpe mit niedrigem NPSH-Wert verlassen. Wie bereits erwähnt, können das Fallrohr und der Dichtungsbehälter verwendet werden, wenn der Höhenunterschied zwischen dem Boden des Abscheiders und dem Flüssigkeitsstand im Dichtungsbehälter ausreichend ist. Vakuumsysteme, deren Abscheider nicht hoch genug gelagert sind, benötigen möglicherweise eine Pumpe mit niedrigem NPSH-Wert. Die Entwicklung und Installation dieser Systeme ist mit einem erheblichen technischen Aufwand verbunden, auf den hier nicht näher eingegangen wird. Luft/Wasser-Abscheidesysteme zwischen der Anlage und der Vakuumpumpe können für den Betrieb der Vakuumpumpe jedoch extrem wichtig sein.

Manchmal tritt das Problem der Mitförderung in Form von Schwallwasser in den Vakuumrohrleitungen auf. Dadurch rutschen die Keilriemen, die die Vakuumpumpen antreiben, immer wieder durch. Die schwankenden Lasten können am Antriebsmotor gemessen werden. Das Ganze ist in der Regel mit einer ziemlich regelmäßigen Frequenz zu beobachten – zum Beispiel alle 20 oder 40 Sekunden. Dieses Problem kann behoben werden, indem die Wasseransammlungen aus der Rohrleitung entfernt oder Abscheider hinzugefügt werden.

Eine weitere mögliche Ursache für zu viel Flüssigkeit in der Vakuumpumpe kann der Gegendruck sein. Gegendruck entsteht, wenn der Verdichtungsdruck höher als der atmosphärische Druck ist. Gut konzipierte Vakuumsysteme arbeiten mit einem Verdichtungsdruck von weniger als 50 mbar ü. Bei einem guten Auslasssystem verläuft die Rohrleitung nicht aufwärts und ist für eine spezifische Geschwindigkeit ausgelegt. Bei manchen älteren Vakuumsystemen wurden zusätzliche Vakuumpumpen in das System eingebaut, ohne dass Auslasssystem und Rohrleitungen angepasst wurden. Die zusätzliche Vakuumpumpe drückt mehr Luft durch unterdimensionierte Rohrleitungen – das erhöht die Reibung und führt zu Gegendruck auf die Vakuumpumpen.

Gegendruck kann auch entstehen, wenn das aus der Pumpe austretende Sperrwasser nicht mit der gleichen Geschwindigkeit aus dem Auslassabscheider oder dem Sammelbehälter der Vakuumpumpe ausströmt, wie es eingetreten ist. Prüfen Sie, ob der Ausfluss aus dem Auslassabscheider ungehindert abfließen kann. Bei Systemen mit einem Auslass-Sammelbehälter muss der Flüssigkeitsstand in diesem Behälter kontrolliert werden, um diesen auf dem richtigen Niveau zu halten. Ein erstes Anzeichen für einen zu hohen Flüssigkeitsstand im Sammelbehälter oder für verstopfte Wasserauslässe im Auslassabscheider ist, dass Wasser zusammen mit dem Fördermedium aus der Abluftleitung austritt bzw. herausgeblasen wird.

Ablagerungen in der Pumpe sind eine weitere mögliche Ursache für zu viel Flüssigkeit in der Pumpe. Dies kann durch fehlende Vorabscheider oder durch Ablagerungen von Calciumkarbonat verursacht werden. Solche Ablagerungen sind normalerweise auf dem Laufrad und in den Auslassöffnungen der Pumpe zu finden. Diese Ablagerungen führen zu einem inneren Gegendruck und verhindern, dass Sperrwasser und Luft ungehindert austreten können. In vielen Fällen können Ablagerungen mit einem Entkalker entfernt werden, während die Pumpe abgeschaltet ist. Bei hartem Wasser kann man dem Sperrwasser entweder chemische Dispergatoren zusetzen, sodass der Kalk in der Lösung verbleibt, oder auf weiches Wasser umstellen.