Beveiligingen voor pompen
Bescherm uw pomp tegen ongewenste situaties
J.W. Vogelesang
Adviseur PumpSupport, Hendrik Ido Ambacht
1. Inleiding
Wanneer de druk te veel toeneemt of de toevoer van vloeistof stopt, dan kan de pompinstallatie daar ernstige schade door oplopen, met grote gevolgen voor veiligheid en milieu. Bovendien brengen reparaties en een eventuele productiestop vaak hoge kosten met zich mee. Een goed ontworpen en geïnstalleerd pompsysteem is gelukkig tegen alle mogelijke situaties beveiligd, maar ook hier geldt dat voorkomen beter is dan genezen.
Bij het ontwerpen en installeren van een pompinstallatie is het van groot belang rekening te houden met alle mogelijke situaties waarin de pomp moet kunnen functioneren. Wanneer dit niet gebeurt, dan kunnen pompinstallaties schade oplopen door bijvoorbeeld:
- overbelasting van de aandrijving doordat bijvoorbeeld vloeistofeigenschappen veranderen;
- te hoge druk, vooral een risico bij verdringerpompen;
- drooglopen als de toevoer van vloeistof stopt;
- te geringe doorstroming (het zogenaamde ‘dooddraaien‘);
- het optreden van cavitatie.
Marge: Hou al in de ontwerpfase rekening met alle mogelijke situaties
De schade kan bestaan uit een defect of breuk van onderdelen. Afgezien van de kosten die dit met zich meebrengt, kan lekkage van brandgevaarlijke of giftige vloeistoffen overlast en zelfs gevaar opleveren, denk bijvoorbeeld aan slipgevaar voor personeel. Bovengenoemde situaties zijn niet altijd eenvoudig te vermijden. Bij het leegpompen van een put is de kans op drooglopen groot. Als de put leeg is en de pomp wordt niet tijdig afgeschakeld, dan pompt de pomp alleen nog lucht.
Niet elke pomp zal hierbij meteen schade oplopen. Een membraanpomp kan vrijwel zonder beperkingen drooglopen, maar veel pompen zijn hier zeer gevoelig voor. De excentrische wormpomp (monopomp) is op dit punt berucht. De beste preventieve beveiliging tegen schade door drooglopen is dus het gebruik van een pomp die droogloopbestendig is.
Helaas zijn het vaak andere overwegingen die bij de selectie van een pomp een doorslaggevende rol spelen, zoals pomprendement, regelbaarheid of aanschafprijs. Daarom kan de keuze vallen op een pomp die minder bestand is tegen onvoorziene situaties. Beveiligingsmaatregelen moeten dan de risico‘s tot een minimum beperken, maar ook hier geldt dat preventie de beste beveiliging is.
Let op! Vaak wordt ter beveiliging van de pomp of de aandrijving de elektromotor uitgeschakeld. Daardoor stopt de pomp en kunnen, bijvoorbeeld door het wegvallen van een koeling of smering, risico‘s ontstaan voor apparatuur of de veiligheid van personeel.
Vloeistofpompen zijn ruwweg onder te verdelen in centrifugaalpompen en verdringerpompen. De verdringerpompen zijn verder onder te verdelen in roterende en oscillerende verdringerpompen. Voorbeelden van oscillerende pompen zijn zuigerpompen, plunjerpompen en membraanpompen. Onder de roterende verdringerpompen vallen bijvoorbeeld tandwielpompen, schroefpompen en slangenpompen. Afgezien van de uitvoeringsdetails en de toepassingen verschillen de pompkarakteristieken van verdringerpompen onderling niet veel van elkaar. De pompkarakteristiek helpt de achtergronden van beveiliging beter te begrijpen.
Figuur 1 en 2 geven voorbeelden van de pompkarakteristiek van een centrifugaalpomp en een verdringerpomp. In beide gevallen zijn de pompen bedoeld voor het gemeenschappelijke bedrijfspunt B met bijbehorende capaciteit Q en manometrische opvoerhoogte H. Elk van de pompkarakteristieken bestaat uit twee curven, waarvan de bovenste de pompcapaciteit geeft bij wisselende opvoerhoogte (lees ook: verschildruk) en de onderste het bijbehorende opgenomen vermogen.
De grafieken zijn gebaseerd op de resultaten die de pompfabrikant op de proefstand heeft gemeten, en gelden dus uitsluitend voor een bepaald vast pomptoerental, viscositeit en soortelijke massa van de vloeistof.
De opvoerhoogte die de pomp op moet brengen is steeds afhankelijk van de opvoerhoogte die het systeem vraagt en bestaat hoofdzakelijk uit de geodetische opvoerhoogte (hoe ver moet de vloeistof omhoog worden gepompt?) en de weerstandshoogte (afhankelijk van onder andere de stroomsnelheid in de leiding, de viscositeit van de vloeistof, de lengte van de leiding en de stand van de regelafsluiter).
In de praktijk zal de benodigde opvoerhoogte vaak sterk variëren, omdat bijvoorbeeld het niveau van een voorraadtank verandert, een afsluiter op een tappunt wat meer of minder opengedraaid wordt, of de vloeistoftemperatuur en daarmee ook de viscositeit verandert. Daarom werkt men vaak met leidingkarakteristieken waarin (meestal door berekening bepaald) wordt aangegeven wat bij verschillende gewenste capaciteiten de bijbehorende benodigde opvoerhoogte moet zijn.
Het bedrijfspunt van de pomp zal zich steeds instellen op het snijpunt van de leidingkarakteristiek en de pompkarakteristiek (zie figuur 3). De opvoerhoogte die de pomp moet leveren is dus altijd afhankelijk van de systeemcondities. De pomp moet daarom beveiligd zijn tegen systeemcondities waarvoor deze niet geschikt is.
De indicatie geldt in het algemeen. Sommige pompen zijn speciaal voor dit doel aangepast of zelf al geschikt.
2. Overbelasting van de aandrijving
De meest toegepaste overbelastingsbeveiliging is (naast de smeltpatroon) de thermische beveiliging van de elektromotor. Deze schakelt de motor uit zodra de opgenomen stroomsterkte een bepaalde vooraf ingestelde maximale waarde overschrijdt. Hiervoor gebruikt men vaak de nominale stroomsterkte van de elektromotor, maar het is beter de instelling te baseren op de in de praktijk gemeten normale waarde. Dan zal de pomp direct uitschakelen zodra de opgenomen stroomsterkte hoger is dan deze waarde, terwijl de elektromotor nog niet is overbelast.
Als de pomp meer vermogen vraagt dan waarvoor de aandrijving is ontworpen, dan wordt de aandrijving overbelast. De pompleverancier zal dus een aandrijving van voldoende vermogen moeten selecteren op basis van de bedrijfsomstandigheden waaronder de pompset (pomp met motor) moet functioneren.
Een effectieve manier van preventieve beveiliging bij een verdringerpomp is het baseren van het motorvermogen op de openingsdruk van de veiligheidsklep. Bij een centrifugaalpomp is effectieve beveiliging mogelijk door de pomp aan te laten drijven door een motor met een nominaal vermogen dat gelijk of hoger is dan het door de pomp maximaal opgenomen vermogen Pmax (zie figuur 1). Bedenk wel dat het opgenomen vermogen toeneemt zodra de soortelijke massa van de vloeistof of de viscositeit stijgt, bijvoorbeeld bij het verpompen van verschillende vloeistoffen met andere eigenschappen.
Bij overbelasting door te hoge viscositeiten (denk aan opstartcondities of extreme koude), kan het herhaaldelijk uitschakelen van de pomp worden voorkomen door tijdelijk de pompdruk (tegendruk) te verlagen. Dit is mogelijk door bijvoorbeeld een bypass te openen of de overstortklep op een lagere openingsdruk in te stellen. Uiteraard moet deze instelling later weer terug worden gebracht naar de oorspronkelijke instelling.
Bij toerenvariatie ontstaat een andere complicatie. Bij variabele toerentallen zal het opgenomen vermogen bij een verdringerpomp lineair meevariëren, maar bij centrifugaalpompen verloopt deze verhouding volgens de derde macht. Omdat het bedrijfspunt afhangt van de leidingkarakteristiek, zal het opgenomen vermogen bij toerenregeling dus sterk kunnen variëren.
De normale motorbeveiliging, met een automatische schakelaar die afschakelt bij een te hoog amperage, is in deze gevallen niet afdoende. Daarom kiest men daarnaast vaak aanvullend voor temperatuurvoelers die in de motorwikkeling zijn ingebouwd. Zodra de wikkelingstemperatuur door overbelasting of te weinig koeling te veel toeneemt, dan schakelt een relais dat in de schakelkast is ingebouwd de motor uit. Pas als de motor voldoende is afgekoeld schakelt dit relais weer in. De temperatuurvoelers zijn meestal niet achteraf in de wikkelingen aan te brengen. Breng daarom de pompleverancier bij bestelling van de motor al op de hoogte. Dit heeft soms wel consequenties voor de levertijd.
Bij dieselmotoren, hydromotoren en luchtmotoren is het maximaal af te geven koppel begrensd. Wanneer de pomp meer vermogen vraagt, dan zal automatisch het toerental dalen en neemt de pompcapaciteit af. Omdat de pomp nooit meer vermogen vraagt dan waarvoor de aandrijving is ontworpen, is een aparte overbelastingsbeveiliging niet nodig. In extreme gevallen van overbelasting stopt de pomp vanzelf.
Marge: Bij toerenregeling varieert het opgenomen vermogen sterk
^ Top
3. Overdruk
Uit de pompkarakteristiek in figuur 1 volgt dat de druk die een centrifugaalpomp kan bereiken begrensd is. Daarom kan bij een centrifugaalpomp over het algemeen geen ontoelaatbare druk ontstaan, behalve bij pompen met een hoge voordruk aan de zuigzijde.
Bij verdringerpompen is de situatie volstrekt anders. Uit de grafiek van de verdringerpomp (figuur 2) blijkt dat de druk tot een ontoelaatbare hoogte kan blijven stijgen. Daarom moeten verdringerpompen altijd tegen overdruk zijn beveiligd.
[cursief]
Een uitzondering hierop vormen verdringerpompen die zelf slechts een beperkte druk kunnen opbrengen, bijvoorbeeld de luchtgedreven dubbelmembraanpomp. Als de vloeistofdruk hoger is dan de druk van de werklucht, dan zal de pomp eenvoudig stoppen vanwege de koppelbegrenzing (zie ook ‘Overbelasting van de aandrijving‘). Bij deze pompen kan dus nooit een vloeistofdruk ontstaan die hoger is dan de druk van de werklucht.
Bij extreme overdruk zal de pomp uiteraard veel meer vermogen vragen. Meestal schakelt de overbelastingsbeveiliging de elektromotor dan al snel uit. Wanneer echter de motor ruim is overbemeten of wanneer de thermische beveiliging te ruim is ingesteld, dan zal in principe de pomp door blijven draaien en kan de druk soms tot extreme waarden oplopen. Daarbij zal op de zwakste plek in het systeem een barst ontstaan waardoor de verpompte vloeistof wegvloeit.
Bij vloeistoflekkage kan gevaar door gladde vloeren of vloeistofstralen onder druk onstaan, vooral wanneer de vloeistof giftig, heet of brandgevaarlijk zijn.
Om extreme druk te voorkomen worden voor systemen met verdringerpompen veerbelaste veiligheidsventielen voorgeschreven. Meestal zal de pompleverancier een pomp leveren met een opgebouwde veerveiligheidsklep. Dit is een eenvoudige maar doeltreffende veerbelaste klep, die open gaat door het drukverschil tussen de zuig- en de persaansluiting. Als de verschildruk (dus niet de persdruk!) hoger is dan een vooraf ingestelde waarde, dan opent de klep en een gedeelte van de opbrengst stroomt terug naar de zuigzijde van de pomp. Daardoor neemt de stroom naar het systeem af, zodat de tegendruk beperkt blijft.
Uiteraard is de hoeveelheid terugstromende vloeistof afhankelijk van de eigenschappen van de klep, zoals uitvoering, doorlaat, vorm van de klep en de veerkarakteristiek. Bij eenvoudige kleppen zal de druk bij recirculatie toch oplopen (zie figuur 2 en 3) en kan een veel hogere druk ontstaan dan de ingestelde openingsdruk. Daarom is het verstandig de druk op een veilige waarde in te stellen bij recirculatie van de volle pompcapaciteit (pers volledig gesloten). In dat geval opent de klep al bij een lagere waarde, maar de druk wordt nooit hoger dan is toegestaan.
Als de veiligheidsklep geopend is, dan wordt de druk van de circulerende vloeistof weggesmoord. De hierbij ontstane wrijvingswarmte veroorzaakt een stijging van de vloeistoftemperatuur. Zolang een aanzienlijk deel van de pompopbrengst naar het systeem gaat blijft de temperatuurverhoging gering. Bij toenemende recirculatie zal ook de temperatuur verder stijgen. Wanneer de volledige pompopbrengst over de veiligheidsklep recirculeert, dan kan de ontwikkelde warmte niet meer weg. Hierdoor kunnen extreem hoge temperaturen ontstaan. Dampvorming in de vloeistof, aanlopen, vastlopen of verbranding zijn het gevolg.
Om deze redenen is de opgebouwde veiligheidsklep (uitzonderingen daargelaten) niet geschikt voor regeling van de pompopbrengst, maar uitsluitend voor kortstondige ontlasting ter beveiliging tegen te hoge druk bij calamiteiten. Dit geldt in mindere mate ook voor niet-opgebouwde kleppen als de recirculatiestroom teruggaat naar de zuig van de pomp. Het voordeel van dergelijke kleppen is echter, dat gekozen kan worden voor een klep met een vlakkere karakteristiek. Hierdoor kan de drukstijging beperkt blijven (zie figuur 3 voor de invloed die de overstortklep heeft op de instelling van het nieuwe bedrijfspunt).
Let op: al deze kleppen reageren niet op de persdruk van de pomp, maar uitsluitend op verschildruk!
In eenvoudige systemen kan soms een veerveiligheidsventiel op de persleiding (vóór de persafsluiter van de pomp gemonteerd) bij overdruk een hoeveelheid vloeistof afblazen. Dit is bij afvalwater en andere onschadelijke vloeistoffen meestal geen probleem. Uiteraard mag er door het afblazen geen gevaarlijke situatie ontstaan, bijvoorbeeld door vloeistofstralen of rondspattend water.
Voor langdurige en permanente drukregeling moet naast (en niet in plaats van!) de overdrukbeveiliging een overstroomregeling worden toegepast, die het teveel aan pompopbrengst terugvoert naar het zuigreservoir. De in het ventiel ontwikkelde warmte zal dan niet worden opgenomen door de kleine hoeveelheid in de pomp recirculerende vloeistof, maar door een veel grotere hoeveelheid vloeistof. Zo kan de recirculatie zelfs langere tijd doorgaan, zonder dat hierbij direct een onaanvaardbare opwarming plaatsvindt.
Voor overstroomregeling zijn kant-en-klare overstroomventielen verkrijgbaar. Deze ventielen zijn eenvoudig in het systeem in te bouwen, maar het is ook mogelijk een nauwkeurige, speciaal voor de betreffende installatie ontworpen drukregeling toe te passen.
^ Top
4. Drooglopen
Drooglopen is het draaien van de pomp zonder dat er vloeistof in de pomp aanwezig is. Dit kan bijvoorbeeld voorkomen als de pomp de eerste keer na installatie niet vooraf is gevuld, of wanneer de toevoertank leeg is. Ook kan deze situatie optreden wanneer de zuigleiding lek is en er als gevolg van de onderdruk lucht naar binnen komt.
Omdat de verpompte vloeistof vaak voor koeling en/of smering van inwendige delen, zoals lagering, zuigermanchetten en asafdichtingen zorgt, kan het wegvallen hiervan al snel schade aan de pomp veroorzaken. Dit geldt met name voor pompen die sterk gevoelig zijn voor drooglopen, zoals vrijwel alle kunststof pompen, excentrische wormpompen (monopompen) en magneetgekoppelde pompen. Slechts weinig pomptypen zijn zo geschikt voor permanent drooglopen als membraanpompen, ejectoren en sommige slangenpompen.
Over het algemeen is het dus van belang het drooglopen zo veel mogelijk te voorkomen. Bij de meeste pompen blijft door de vorm van het pomphuis na elke stop van de pomp een geringe hoeveelheid vloeistof achter. Deze hoeveelheid is meestal voldoende om een korte aanzuigperiode van een zelfaanzuigende pomp te overbruggen, maar voor langere droogloopperioden zijn beveiligingsmaatregelen nodig.
Soms is drooglopen te voorkomen door toevoer van een geringe hoeveelheid vloeistof aan de zuig van de pomp. Een magneetklepje kan bijvoorbeeld een recirculatiestroom of de toevoer van een externe vloeistofstroom regelen. De externe vloeistof moet echter wel onder hogere druk dan de zuigdruk van de pomp worden toegevoerd. Bovendien moet deze zich goed verdragen met de verpompte vloeistof. Voor waterige vloeistoffen kan dit normaal leidingwater zijn.
Marge: Tijdens drooglopen kan de smering en/of koeling van bewegende delen wegvallen
In veel gevallen zal bij een droogloopbeveiliging de pomp na een ingestelde vertragingstijd uitschakelen. Meestal wordt hiervoor een indirecte proceswaarde bewaakt, zoals een vloeistofniveau, persdruk of inschakeltijd. Directe bepaling van de aanwezigheid van vloeistof met een sensor is ook mogelijk. Capacitieve sensoren zijn hiervoor geschikt, hoewel deze gevoelig kunnen zijn voor verontreinigingen.
Voor elektrisch gedreven pompen is een aantal beveiligingsmethoden ontwikkeld waarbij geen extra opnemers of sensoren nodig zijn. Een voorbeeld hiervan is een speciale drukschakelaar die veel gebruikt wordt voor het automatisch in- en uitschakelen van hydrofoorpompen. Als na inschakeling de druk niet stijgt, dan schakelt de pomp na een korte vertragingstijd automatisch uit omdat dit een aanwijzing voor drooglopen kan zijn.
Ook analyse van de motorbelasting geeft een indicatie voor drooglopen. Bij drooglopen daalt de belasting van de motor omdat de pomp nog slechts gevuld is met lucht. Deze belasting is veel lager dan de laagste belasting bij een pomp waar zich nog vloeistof in bevindt. Voor centrifugaalpompen is dat bij gesloten afsluiter; bij een verdringerpomp als er geen tegendruk is.
Een aantal fabrikanten heeft voor dit doel speciale analyse-apparatuur ontwikkeld die ingebouwd kan worden in de schakelkast van de elektromotor. Meting van de stroomsterkte en/of de faseverschuiving geeft een goede indicatie van de motorbelasting. Bij een te lage belasting kan de pomp dus automatisch uitschakelen (zie figuur 4). Zo‘n beveiliging is ook geschikt voor automatische afslag van een pomp, bijvoorbeeld wanneer deze een put of een reservoir moet leegpompen.
# Figuur 4: Variabelen van een asynchrone draaistroommotor bij deelbelasting
^ Top
5. Te geringe of geen doorstroming: het ‘dooddraaien‘
Tijdens het pompen zal het grootste gedeelte van de ontwikkelde warmte worden meegevoerd met de verpompte vloeistof. De temperatuurstijging is als volgt te berekenen:
waarbij:
H = opvoerhoogte (m)
g = versnelling van de zwaartekracht (m/s²)
c
sp = specifieke warmte (J/kg.K)
η = rendement van de pomp
Q = stroming door de pomp (m³/s)
ρ = soortelijke massa van de vloeistof (kg/m³)
P = opgenomen asvermogen (kW)
Als de hoeveelheid vloeistof door de pomp afneemt, dan zal de temperatuurstijging snel toenemen totdat in het uiterste geval geen enkele doorstroming meer is. De temperatuur kan hierbij zeer hoog oplopen. Afgezien van materiaalspanningen zal bij oplopende temperatuur ook snel de verzadigde dampdruk worden bereikt. Dit veroorzaakt een verhoogde kans op cavitatie en door onderbreking van de vloeistoffilm bij de asafdichting een verhoogde kans op sealbeschadiging.
Om de volgende redenen moet er door de pomp altijd een minimale hoeveelheid vloeistof stromen:
- voorkomen van te veel opwarming van de verpompte vloeistof;
- er is verhoogde kans op cavitatie wanneer Q bijna 0 is;
- er ontstaat een verhoogd trillingsniveau wanneer Q bijna 0 is;
- de axiale belasting en de radiale krachten op de waaier zijn het hoogst bij Q = 0;
- bij een verdringerpomp en een pomp met axiale waaier (propellerpomp) is het opgenomen vermogen het hoogst bij Q = 0.
Een te geringe doorstroming zal bij een verdringerpomp niet snel optreden, omdat al snel de overdrukbeveiliging in werking treedt. Bij centrifugaalpompen bestaat dit gevaar wel wanneer de opvoerhoogte oploopt (zie de grafiek in figuur 1 en 3).
Speciale beveiligingen voor centrifugaalpompen
Bij de start van centrifugaalpompen is de persafsluiter in de meeste gevallen nog gesloten. Hoewel dit voor centrifugaalpompen de aanbevolen aanloopsituatie is, moet de persafsluiter zo snel mogelijk openen nadat de pomp op toeren is gekomen, om te voorkomen dat de pomp te lang ‘dooddraait‘.
Vaak verzuimt de pompfabrikant een minimale doorstroomhoeveelheid in het bedrijfsvoorschrift te vermelden, waardoor ten onrechte de indruk kan ontstaan dat de pomp zonder problemen over de gehele curve mag functioneren. Over het algemeen geldt als minimale doorstroomhoeveelheid voor een centrifugaalpomp ongeveer 20 % van de ontwerpcapaciteit (dat is bij optimaal rendement), maar sommige pompfabrikanten hanteren andere waarden. In geval van twijfel is het verstandig de fabrikant te raadplegen.
Om aanspraak op garantie niet te verliezen moet zo veel mogelijk worden voorkomen dat de pomp te weinig doorstroming heeft (het bedrijfspunt ligt dan links op de curve). Deze situatie kan bij regeling van de pomp ontstaan, vooral bij toerenregeling.
Bij parallelbedrijf van twee centrifugaalpompen kan de ene pomp de andere pomp ‘dooddrukken‘. Dit risico is zeer groot bij ongelijke (of niet gelijkmatig gesleten) pompen en bij pompen met een vlakke curve. Bij parallelbedrijf, ook wanneer de beide pompen slechts zelden tegelijkertijd draaien, zoals bij pompen die stand-by staan als permanente reserve, is het dus goed om preventief te beveiligen door te kiezen voor onderling gelijke pompen waarbij de curve voldoende stijl is.
marge: wissel bij parallelbedrijf de pompen af en toe om
Algemeen geldt, dat de opvoerhoogte bij gesloten afsluiter HQ=0 ongeveer 15% hoger moet liggen dan de nominale opvoerhoogte. Het is ook belangrijk om pompen, waarvan er steeds één in bedrijf is terwijl de andere stand-by als reserve stilstaat, regelmatig van functie te wisselen. Zo ontstaat een gelijk slijtagepatroon bij beide pompen. Eenmaal per week is hiervoor voldoende.
Om te voorkomen dat er te weinig doorstroming is in de pomp, wordt vaak gebruik gemaakt van een bypass in het systeem (zie figuur 5). Hierbij gaat een gedeelte van de pompopbrengst via een aftakking weer terug naar het zuigreservoir. Deze retourstroom kan op verschillende manieren worden geregeld:
- constant smoren met behulp van een restrictie (smoorplaat/orifice, dat is een plaat met een nauwe doorstroomopening) of een vast ingestelde smoorklep;
- een circulatieklep met veerbelasting;
- een circulatieklep met drukopnemer achter de pomp;
- een circulatieklep met flowopnemer in de hoofdleiding;
- een circulatieklep met temperatuuropnemer achter de pomp.
Enkele gerenommeerde afsluiterfabrikanten hebben voor dit doel speciaal ontwikkelde pomprecirculatieventielen in hun leveringsprogramma. Deze ventielen garanderen een minimale doorstroomhoeveelheid door de pomp en combineren de benodigde functies van flowopnemer, bypass-regelklep, smoorvoorziening en meestal ook de terugslagklep.
Bij constant smoren met een restrictie of een vast ingestelde smoorklep zal er altijd een hoeveelheid vloeistof retour gaan, ook als er voldoende capaciteit naar het hoofdsysteem stroomt. Bij selectie van de pomp moet de retourhoeveelheid opgeteld worden bij de gewenste stroming naar het hoofdsysteem.
Circulatiekleppen met veerbelasting of met een drukopnemer reageren uitsluitend bij een vooraf ingestelde (verschil-)druk. Daarom kunnen deze alleen toegepast worden bij een stabiele curve en bij vaste bedrijfsomstandigheden.
De meest directe manier van beveiligen tegen een te lage doorstromingshoeveelheid begint bij het meten met een flowopnemers. Een flowmeter in de hoofdleiding dient vaak voor de combinatie van toerenregeling en beveiliging.
Voor systemen zonder flowregeling is een complexe flowmeter vaak te kwetsbaar en te kostbaar om deze uitsluitend toe te passen voor de beveiliging. Omdat de nauwkeurigheid geen rol speelt, past men hierin vaak stromingswachters toe. Deze eenvoudige flowopnemers werken doorgaans volgens het calorische principe en halen bij een vooraf ingestelde minimale stromingssnelheid een schakelaar om. Op dit schakelpunt kan de stromingswachter bijvoorbeeld een magneetventiel in de bypass aansturen.
marge: Een stromingswachter kan een te lage doorstroming signaleren
De pomp kan bij te weinig doorstroming ook simpelweg worden gestopt. Eenvoudige stromingssensoren volgens het calorische principe, maar ook van speciaal ontwikkelde schakelapparatuur (waarbij geen externe opnemers noodzakelijk zijn) kunnen nauwkeurig vaststellen wanneer deze situatie optreedt. Hierbij wordt, net als bij de droogloopbeveiligingen, gebruik gemaakt van analyse van de motorbelasting. In het betreffende gebied links op de curve (zie figuur 1) is de belasting minimaal. Een lage belasting is vast te stellen aan de hand van de gemeten faseverschuiving, de stroomsterkte en het hieruit berekende afgenomen vermogen (zie figuur 4). Er moet hierbij wel rekening worden gehouden met de variabele belasting bij het verpompen van vloeistoffen met verschillende soortelijke massa‘s en viscositeiten. Deze situatie treedt bijvoorbeeld op bij ladingpompen.
^ Top
6. Cavitatie
Bij het optreden van cavitatie kan na enige tijd schade aan de pomp ontstaan. Hoewel het van belang is cavitatie zo veel mogelijk te voorkomen, is het echter niet altijd noodzakelijk om onmiddellijk maatregelen te nemen. Het begin van cavitatie is zeer moeilijk vast te stellen. Daarom beperkt de beveiliging tegen cavitatie zich hoofdzakelijk tot het nemen van preventieve maatregelen. Deze bestaan uit zowel constructieve maatregelen als analyse van de motorbelasting. Zodra de hoogte van de belasting wijst op een belastingssituatie vlak bij de gevarenzone (het gebied rechts op de pompcurve, figuur 1), moet er handmatig of automatisch worden gereageerd. Trillingsopnemers kunnen signaleren wanneer cavitatie in heviger mate optreedt.
^ Top
