Pumpen sind eine zentrale Komponente um Prozesse in Bewegung zu halten, in denen flüssige Medien verarbeitet werden. Sie kommen fast überall zum Einsatz und halten Industrieprozesse in Gang, bringen Wärme ins Haus und versorgen Maschinen mit Schmierstoff. Um einen reibungslosen Ablauf dieser Prozesse zu garantieren, ist es wichtig, das Trockenlaufen von Pumpen zu vermeiden und Kavitation im Prozess zu erkennen. Denn beides kann zu Beschädigungen oder Ausfällen führen. Trockenlaufen bedeutet, dass Gasblasen in die Pumpe gelangen und diese nicht wieder verlassen können. Es befindet sich also zu wenig oder keine Flüssigkeit im Pumpengehäuse. Eine Ursache dafür kann die nicht sachgemässe Inbetriebnahme einer Anlage sein. Auch die nicht fachgerechte Auslegung einer Pumpe kann Trockenlauf verursachen. Berücksichtigt der Anlagenbauer etwa Höhenunterschiede unzureichend, kann das später zu Problemen im Saugverhalten der Pumpe führen.
Mögliche Schäden durch Trockenlaufen
Was passiert, wenn Pumpen trocken laufen? Je nachdem wie schnell Gas in den Leitungen erkannt wird und wie hoch das Volumen des Gaseinschlusses ist, können die Auswirkungen unterschiedlich groß sein. Im besten Fall werden Komponenten nur vorübergehend überbeansprucht, im schlechtesten Fall wird die Pumpe zerstört. Trockenlauf kann u.a. diese Pumpenschäden verursachen: Starke Überhitzung der Lager, Leckage durch zerstörte Dichtungen, Leistungsverlust, Druckverlust, erhöhte Geräuschentwicklung oder Schwergängigkeit.
Blasenbildung durch Kavitation
Von Kavitation (Hohlraumbildung) in Flüssigkeiten spricht man, wenn Gasblasen an schnell drehenden Gegenständen oder in Verengungen entstehen und sich schlagartig wieder auflösen. Das kann häufig an Schiffspropellern und in Pumpen passieren und zu erheblichen Schäden führen, im schlimmsten Fall zum Totalausfall. Wie entsteht Kavitation und warum schadet sie der Pumpe? Grund ist der Bernoulli-Effekt: Je schneller sich eine Flüssigkeit bewegt, desto geringer ihr statischer Druck. An den schnell bewegten Teilen einer Pumpe kann der statische Druck sogar unter den Verdampfungsdruck der Flüssigkeit fallen. Ist diese Schwelle unterschritten, bilden sich dort Gasblasen. Sobald der Umgebungsdruck beim Weiterströmen wieder ansteigt, implodieren die Gasblasen lautstark und verursachen Vibrationen. Die hohen Drücke dieser Implosionen können Laufrad und Pumpengehäuse durch Lochfrass schädigen oder zerstören, wenn sie nicht rechtzeitig abgestellt werden. Kavitation kann nicht nur in der Pumpe vorkommen, sondern auch an Verengungen in den Zuleitungen. Das kann ebenfalls dazu führen, dass Gasblasen in der Pumpe Schaden anrichten.
Sensor erkennt auch kleinste Gasblasen
Für wirksamen Pumpenschutz müssen Gasblasen zuverlässig erkannt werden, bevor sie in das Innere gelangen. Der Baumer Analysesensor PAD20 erkennt selbst kleinste Gasblasen und Luftblasen im Medium. Aufgrund seines Sensorprinzips meldet er, sobald die individuell einstellbaren Grenzwerte für Gaseinschlüsse überschritten werden. Das Sensormessprinzip beruht auf der DK-Wert basierten Detektion (DK = Dielektrizitätskonstanten) von Luft- und Gasblasen in Flüssigkeiten mit einer Mindestleitfähigkeit von DK>1.5. Der Sensor erkennt aufgrund ausgefeilter Algorithmen sehr genau, wann Gas und wann eine Flüssigkeit an ihm vorbei strömt. Er misst darüber hinaus mediumsunabhängig. Das Signal ‚Gasblasen im Medium‘ lässt sich nutzen, um die Pumpe abzuschalten oder eine einfache Warnmeldung zu geben.