Mittaussuureiden hyödyntäminen pumppujen kuluman ja tukkeuman havaitsemisessa

Abstract

Keskipakopumppu on teollisuuden käytetyin pumpputyyppi ja sitä käytetään siirtämään erilaisia nesteitä pisteestä A pisteeseen B. Pumpattava neste sisältää usein paljon kiinteitä hiukkasia mikä aiheuttaa pumpun voimakasta kulumista tai tukoksia. Pumppujen kunnossapitoa pystyttäisiin suunnittelemaan paremmin, kun pumpun tila tiedettäisiin tarkasti. Samalla voitaisiin estää suurien vaurioiden syntymistä.

Tämän diplomityön tarkoituksena oli selvittää, kuinka pumppujen kuluminen ja tukkeutuminen voidaan havaita sähkömoottorin virran kulutuksesta tai taajuusmuuttajalta saatavista sähköisistä parametreista. Kulumisen ja tukkeutumisen havaitsemiseksi kehitettiin yksinkertainen matemaattinen malli, jonka avulla ilmiöitä voidaan mallintaa. Teoriaosuudessa kerrotaan pumppausjärjestelmistä, pumpattavista nesteistä sekä pumpun kulumismekanismeista sekä yleisesti käytetyistä ennakkohuoltomenetelmistä. Empiirisessä osassa tutkitaan pumpun kulumista ja tukkeutumista laboratorio-olosuhteissa ja luodaan matemaattiset mallit testien pohjalta. Kokeellisessa osuudessa on myös kahden kaivosyhtiön kanssa käydyt haastattelut ja kohdeyritysten prosesseista saatujen tietojen analysointi ja käsittely.

Projektin tuloksena todettiin, että luotujen mallien on oltava tarkempia. Ero uusien ja kuluneiden pumppujen välillä on melko pieni, joten mallin on oltava erittäin tarkka. Tukkeutumisen vuoksi kulumisen huomaaminen on myös vaikeampaa, koska sillä on päinvastainen vaikutus pumpun nostokorkeuteen. Lisäksi teollisuusprosesseissa on monia muuttujia, jotka vaikuttavat kokonaisuuteen.

Centrifugal pump is the most common pump type in industry and it is used to move different fluids from point A to point B. Sometimes the fluid being pumped contains lots of solid particles which cause severe pump and surrounding system wear or can clog the whole system. Major damage could be prevented if we could tell how worn or clogged the pump is. That would save a lot of money when the need of maintenance is exactly known.

The purpose of this Master’s Thesis was to examine how pump wear and clogging can be detected from electric motor current or electric parameters from frequency converter. The aim was to develop a simple mathematical model for detecting clogging and wear. In theory section pumping systems and fluids are explained. Theory section of pump wearing and maintenance methods are also explained in the theory section. In the empirical part, laboratory tests and models based on laboratory tests are made. Also, interviews with two mining companies and data analysis of real-life pumping process have been handled.

It was found that the models used in this project must be more accurate. Difference between new and worn pumps is quite small so the model must be very accurate. Clogging makes it also harder to notice wear because it has opposite effect to pump head. There are many other variables in the real-life process that make it even harder to detect these phenomena.