Wie reagiert die axiale Strömungspumpe auf schnelle Änderungen des Systembedarfs oder des Backpressurbedingungen?

Axiale Durchflusspumpen Funktion basierend auf dem Prinzip der Vermittlung von Impuls für die Flüssigkeit hauptsächlich in axialer Richtung unter Verwendung von Propeller-Stoßstörern. Im Gegensatz zu Zentrifugalpumpen, die durch Zentrifugalkraft Kopf erzeugen, erzeugen axiale Strömungspumpen den Kopf, indem er Flüssigkeit entlang der Wellenachse anhebt. Aus diesem Grund ist der entwickelte Kopf relativ niedrig, und selbst geringfügige Erhöhungen des Entladungsdrucks (Rückdruck) beeinflussen die Durchflussrate erheblich. Eine plötzliche Zunahme des nachgeschalteten Widerstands - wie ein teilweise schließendes Ventil oder eine Ansammlung von Trümmern - kann zu einem deutlichen Abfall des Durchsatzes führen. Dies macht axiale Strömungspumpen in Systemen, in denen sich die Backdruck schnell ändern kann, weniger verzeihend.

Das Druck-Flow-Merkmal (auch als Pumpenkurve bekannt) einer axialen Durchflusspumpe ist über einen weiten Bereich von Durchflussraten nahezu horizontal. Während dies die Pumpe ermöglicht, unter stabilen Bedingungen hinweg unterschiedliche Durchflussanforderungen ohne drastische Druckänderung zu betreiben, stellt sie Herausforderungen, wenn die Bedingungen unvorhersehbar schwankt. Als Reaktion auf die plötzlichen Nachfrageabfälle oder -stschüsse bietet die Flachheit der Kurve einen minimalen Kopfeinstellungsbereich, der möglicherweise zu einer Flussschwingung, Instabilität oder einem Betrieb an Off-De-Design-Punkten führt, an denen sich Effizienz und Zuverlässigkeit abbauen. Dieses Verhalten steht im scharfen Kontrast zu radialen oder gemischten Flusspumpen, deren steilere Kurven von Natur aus von Natur aus Puffersystemtransienten.

Schnelle Rückdruckänderungen können zu transienten Phänomenen wie hydraulischen Anstiegen führen, insbesondere in langen Rohrleitungssystemen, in denen sich Wasserhammereffekte ausbreiten können. Axiale Flusspumpen sind aufgrund ihrer großen Laufradklingen und des Open-Flow-Designs besonders anfällig für diese Ereignisse. Wenn der Fluss plötzlich eingeschränkt oder umgekehrt ist, können Laufradklingen Flusstrennung oder Stallung auftreten, wodurch schwere Turbulenzen und asymmetrische Belastungen erzeugt werden. In extremen Fällen kann bei einem Ablassdruck der Einlassdruck auftreten, die Umkehrung des Laufrads, das Laufrad nach hinten und schädigende Wellendichtungen, Lager oder Motorkomponenten. Um diese Effekte zu verhindern, müssen Anstiegsprüfer, Expansionskammern oder Anti-Reverse-Schachtventile ordnungsgemäß in das System konstruiert werden.

Das Laufrad der Axialflusspumpe ist so ausgelegt, dass sie unter ausgewogenen Durchflussbedingungen betrieben werden. Wenn jedoch schnelle Änderungen des Systemdrucks oder der Durchflussrate auftreten, ändert sich das vom Motor erforderliche Drehmoment fast sofort. Dies führt zu schwankenden elektrischen Belastungen am Motor und kann zu Überhitzung, reduziertem Leistungsfaktor und elektrischer Instabilität führen, wenn sie nicht ordnungsgemäß gemindert werden. Die mechanische Lastvariation manifestiert sich auch als axiale Schubschwankungen auf der Welle, die die Lager und mechanische Dichtungen belastet. In vertikalen Konfigurationen, bei denen die Pumpenwelle lang ist und Leitlager umfassen, können plötzliche axiale Belastungsverschiebungen eine Wellenauslenkung oder eine Fehlausrichtung verursachen.

Um einen zuverlässigen Betrieb bei Systemtransienten sicherzustellen, werden axiale Durchflusspumpen häufig mit automatisierten Steuerarchitekturen gekoppelt. Dazu gehören variable Frequenz-Laufwerke (VFDs), die die Motordrehzahl basierend auf Echtzeit-System-Rückkopplungen regulieren, wodurch eine allmähliche Einstellung der Durchflussleistung als Reaktion auf die Änderung der Nachfrage ermöglicht wird. In komplexeren Systemen integrieren SPS (programmierbare Logik-Controller) und SCADA-Systeme mit Druckwandlern, Durchflussmesser und Temperatursensoren, um die Steuerung mit geschlossenem Schleifen zu gewährleisten. Diese Steuerungen verhindern die Überlastung der Pumpe, minimieren den Energieverbrauch und stabilisieren die Entladungseigenschaften. Die Zugabe von PID-Controllern verbessert die reibungslosen Übergänge während des Stillstands, zum Abschalten oder beim Ladungsschalter.