Optimierung paralleler Pumpensysteme für effizientes Durchflussmanagement

Stellen wir uns dieses Szenario vor: In einer Fabrik, die schon seit Jahren in Betrieb ist, fällt es den Maschinen schwer, mit den wachsenden Produktionsanforderungen Schritt zu halten.Erwartung der Verdoppelung der DurchflussrateStattdessen ist die Durchflussverbesserung vernachlässigbar, und beide Pumpen beginnen häufige Ausfälle zu erleben, was zu einem vollständigen Ausfall führt.

Die Steigerung der Durchflussraten ist nicht so einfach wie das Einschalten einer zweiten Pumpe.Als Datenanalysten, müssen wir über die Flussmetriken auf Oberflächenebene hinausgehen, um Systemdesign, Betriebslogik und zugrunde liegende Risiken zu untersuchen.Dieser Artikel untersucht häufige Fallstricke im Parallelpumpenbetrieb durch eine Datenanalyse und bietet Optimierungsstrategien zur Verbesserung des Durchflusses und zur Sicherung der Anlagen.

Vor der Erörterung von Parallelpumpenkonfigurationen ist ein grundlegendes Konzept zu klären: Systemkonstruktion.Es gibt zwei grundlegende Konstruktionsansätze:

1. Parallelbetriebssysteme:Diese ermöglichen es Pumpen, gleichzeitig oder unabhängig voneinander zu laufen, um unterschiedliche Durchflussbedürfnisse zu erfüllen.
2. Standby-Pumpensysteme:Hier dient eine Pumpe als primäres Arbeitspferd, während die andere während der Wartung oder bei Ausfällen in leeres Betrieb bleibt.

Die fehlerhafte Verwendung eines Standby-Systems für den Parallelbetrieb ist eine häufige Ursache für Durchflussprobleme und Ausfall der Ausrüstung.Wenn nicht verfügbar, werden Feldinspektionen und Datenanalysen notwendig, um die Konstruktionsabsicht abzuleiten.

Eine Systemkurve veranschaulicht die Beziehung zwischen Rohrleitungswiderstand und Durchflussrate und zeigt den erforderlichen Kopf, um Flüssigkeit mit bestimmten Geschwindigkeiten durch das System zu bewegen.Die Form und Position dieser Kurve beeinflussen direkt die Leistung und Leistung der PumpeDas Verständnis des Parallelbetriebs erfordert die Beherrschung von Systemkurvenkonzepten.

Während theoretische Berechnungen Systemkurven modellieren können, verursachen reale Faktoren wie Rohralterung, Ventilverschleiß und Veränderungen der Flüssigkeitseigenschaften häufig Diskrepanzen.Genaue Kurven erfordern die Erhebung und Analyse von Felddaten durch:

1. Datenerhebung: Messung von Kopfverlusten bei verschiedenen Durchflussraten mit Drucksensoren und Durchflussmessern
2. Datenverarbeitung: Reinigung, Korrektur und Durchschnittsmessung zur Lärmbekämpfung
3. Kurvenanpassung: Modellierung der Kopf-Fluss-Beziehung mathematisch (z. B. quadratische Gleichungen)
4. Validierung: Vergleichen von angepassten Kurven mit Betriebsdaten für Anpassungen

Die Überlagerung der Systemkurve auf die Leistungskurven der Pumpe zeigt die Betriebspunkte, an denen sich die Kurven kreuzen, und bestimmt die tatsächlichen Durchfluss- und Kopfbedingungen.

In idealen Parallelsystemen mit abgestimmten Pumpen und sanften Systemkurven steigt der Durchfluss bei minimaler Kopfänderung erheblich an.

• Untergroße Rohrleitungen, die steile Systemkurven erzeugen
• Abweichungen bei der Leistung der Pumpe
• Betrieb außerhalb des optimalen Wirkungsbereichs

Diese können Folgendes verursachen:

• Ungleichmäßige Stromverteilung:Unterschiedliche Pumpenleistungen, die zu Überlast- oder Leerlaufbedingungen führen
• Kavitation:Niedriges Einlassdrucksystem, bei dem der Widerstand des Systems übertrieben ist
• Überlastung des Motors:Nichteffizienter Betrieb, der elektrische Komponenten belastet
• Schwingung/Lärm:Mechanische Belastung durch unsachgemäße Bedienung

Wenn die Paralleloperation schlechter abläuft, wenden die Analysten verschiedene Diagnosemethoden an:

1. Analyse der Leistungskurve:Prüfer- oder Feldprüfungen von Pumpenkurven
2. Systemkurvenanalyse:Bewertung der Widerstandsmerkmale der Rohrleitung
3. Überprüfung der Betriebsdaten:Analyse von Strömungs-, Kopf-, elektrischen und Temperaturmetriken von SCADA/PLC-Systemen
4. Vibrationsanalyse:Erkennung von Kavitation, Lagerverschleiß oder Ungleichgewichtsproblemen
5. Analyse des Energieverbrauchs:Bewertung der Effizienz und Ermittlung des Einsparpotenzials

Die Lösungen sind je nach Problemart unterschiedlich:

Verbesserung der Systementwicklung:

• Anpassung der Rohre zur Verringerung des Widerstands
• Rationalisierung der Layouts zur Minimierung der Ausstattung
• Installation von VFDs zur präzisen Strömungsregelung

Verbesserung der Pumpenwahl:

• Auswahl von Leistungsgleichstellungen
• Priorisierung hocheffizienter Modelle
• Gewährleistung angemessener NPSH-Margen

Betriebssteuerung:

• Einführung intelligenter Steuerungssysteme
• Regelmäßige Inspektionen der Ausrüstung
• Überwachung von Leistungsdaten in Echtzeit

Das Kühlsystem einer Chemieanlage nutzte zwei parallele Zentrifugalpumpen, um die erhöhte Last zu beheben.Analyse ergeben:

• Leistungsunterschiede zwischen Pumpen
• Eine steile Systemkurve aus untergroßen Rohren
• Ungleichmäßige Strömungsverteilung durch SCADA-Daten
• Kavitation im Frühstadium durch Vibrationsanalyse

Die Lösung:

1. Ersetzen einer Pumpe für eine bessere Leistungsübereinstimmung
2. Neugestaltung der Rohrstruktur, um den Widerstand zu minimieren
3. Installation von VFDs für eine optimierte Geschwindigkeitsregelung

Nach der Einführung konnte das System einen stabilen Betrieb mit angemessenen Durchflussraten und reduziertem Energieverbrauch erzielen.

1. Die Menge der Parallelpumpe sollte durch eine Kosten-Nutzen-Analyse den Systemanforderungen entsprechen
2. Nichtparallele Systeme dürfen niemals gleichzeitig betrieben werden, außer bei kurzen Übergängen.
3. Richtig konzipierte Parallelsysteme bieten Flexibilität und Zuverlässigkeit
4. Parallele Konfigurationen übertreffen häufig einzelne große Pumpen bei variabler Nachfrage
5. Nicht übereinstimmende Pumpen können parallel arbeiten, wenn sich die Abschaltköpfe ausrichten und die spezifischen Geschwindigkeiten ähnlich sind
6. Erst die schwächeren Pumpen auf Basis der Leistungsdaten starten
7. VFDs helfen, Belastungen auszubalancieren und Systempumpenunterschiede zu überwinden
8. Verhindern Sie Kavitation, indem Sie vor dem Einsatz der zweiten Pumpen einen extrem kurvenartigen Betrieb vermeiden
9. Überwachen Sie die Laufzeiten genau mit Timern, um Wartungsentscheidungen zu treffen
10. Die Anfangspumpen müssen ohne Überlastung die volle Systemlast bewältigen.