Pumper

I prosessindustrien bruker vi pumper til å flytte åde på væsker og gasser i anlegget. Vi er rett og slett totalt avhengige av pumpene. Det er mange pumper, flere enn man skulle tro, og alle har noen fordeler og negativer ovenfor andre utforminger. Noen flytter tunge væsker og noen flytter lette gasser.Vi skiller pumpene i to hovedgrupper: Sentrigugalpumper og fortrengningspumper. Jeg starter med setrifugalpumpen, som er den jeg kommer mest borti på jobben min.

Sentrifugalpumper

En sentrifugalpumpe er en pumpe som bruker en roterende impeller (løpehjul) for å øke trykket i en væske. Sentrifugalpumper brukes ofte for å transportere væsker i rør, da ikke alt for tykke. Disse pumpene er forholdsvis rimelige, og den har stor kapasitet i forhold til størrelsen. I tilfeller hvor man har behov for høyt trykk, men mindre mengder, eller man skal pumpe en væske med høy viskositet (tetthet), bruker man heller en fortrengningspumpe.

I noen tilfeller kan impelleren på en rotodynamisk pumpe være utformet som en propell. Væsken vil da strømme aksielt gjennom pumpen. Slike pumper kalles ofte propellpumper. Varianter som har en mellomting mellom radiell og aksiell gjennomstrømning finnes også, disse kalles gjerne for mixed flow pumper.

En sentrifugalpumpe består av en eller flere roterende impellere (t.h.), som er plassert inne i et stasjonært pumpehus. En aksling går gjennom senter av impelleren, og ut gjennom pumpehuset. En motor er koblet til denne akslingen. Det er vanligst å ha bare én impeller, men flere impellere kan brukes i serie dersom man trenger høye utløpstrykk. På akslingen er det også en pakkboks (for tetning mellom pumpehus og omgivelser), og ett eller flere lagre.

Innløpet til pumpa er i senter av impelleren, med rørinnføring midt i pumpehuset. Innløpet i en sentrifugalpumpe kallessugeside. Dette kan være et noe misvisende navn, da sentrifugalpumper normalt ikke kan suge inn væsker. For at sentrifugalpumpen skal fungere, trenger den et visst trykk i væsken på sugesiden. Dette trykket kalles NPSH (Net Pressure Suction Height). Dette oppgis i pumpens spesifikasjoner.

Impelleren består av en rekke krummede blader (skovler), og væsken som kommer inn i senter av impelleren slynges ut mot pumpehusets på grunn av sentrifugalkreftene. Det er en liten klaring mellom pumpehus og impeller, slik at denne kan rotere fritt. Det finnes både åpne og lukkede impellere.

Når væsken akselererer fra sentrum av impelleren og ut mot periferien, dannes det en sone med lavt trykk midt i impelleren. Når hastigheten øker, minsker trykket. Når væsken forlater ytterkantene av impelleren, treffer den veggene i pumpehuset. Væsken mister da farten den hadde utover fra impelleren, og den kinetiske energien som ble tilført går nå over til trykk i væsken.

Utløpet til pumpa, også kalt trykksiden, er plassert på pumpehusets periferi. Det er vanligvis flenser på innløp og utløp i pumpa, for tilkobling mot rørsystemer.

Det er viktig at en sentrifugalpumpe alltid er væskefyllt, da gassbobler i væsken kan føre til kavitasjon og alvorlige skader på pumpa. Dersom innløpstrykket (NPSH) er lavere enn væskens damptrykk, kan dette føre til at væsken koker og danner gassbobler. Dette sliter veldig på materialet. 

Sentrifugalpumpens ytelse (mengde og trykk) bestemmes av impellerbladenes høyde og lengde, samt rotasjonshastigheten. Andre faktorer, som antall impellerblader og stigning på bladene, spiller mindre rolle.

En sentrifugalpumpe med to eller flere impellere, kalles for en flertrinns-sentrifugalpumpe. Impellerene kan være montert på samme aksling, eller på separate akslinger. Hensikten med slike flertrinns-sentrifugalpumper er å:

• produsere et høyt utløpstrykk

• levere store mengder væske

Fortregningspumper

Vi har flere typer fortregningspumper som:

• Tannhjulspumpe
• Stempelpumpe
• Skruepumpe
• Peristaltisk pumpe
• Membranpumpe

Fortrengningspumper foretrekkes vanligvis fremfor strømningspumper der hvor man har:

• væsker med høy viskositet
• behov for presis dosering
• behov for høye trykk (men små mengder)

Tannhjulspumpe

En tannhjulspumpe er en type fortrengningspumpe hvor ett eller flere roterende tannhjul transporterer en væske. Væsken fanges inn i volumet mellom tennene i tannhjulene, og presses ut ved utløpet av pumpa. Tennene i tannhjulene griper i hverandre uten klaring, slik at væsken ikke kan strømme tilbake til innløpet.

Tannhjulspumper er svært mye brukt i hydrauliske systemer, men brukes generelt der hvor man ønsker å transportere væsker med høy viskositet (tyktflytende væsker). En tannhjulspumpe har forholdsvis liten kapasitet, sammenliknet med for eksempel en sentrifugalpumpe.

Stempelpumpe

En stempelpumpe er en type fortrengningspumpe som består av et stempel, en sylinder, en innløpsventil og en utløpsventil. Væsken som skal pumpes, suges inn i pumpen når stemplet beveger seg slik at volumet øker. Når stemplet så beveger seg motsatt vei, presses væsken ut av sylinderen gjennom en utløpsventil.

En stempelpumpe kan bestå av en eller flere sylindre.

Skruepumpe

En skruepumpe er en type fortrengningspumpe med en eller flere skruer som transporterer væsker med både lav og høy viskositet langs skruens akse. Et klassisk eksempel på en skruepumpe, er Arkimedes' skrue.

Peristaltisk pumpe

En peristaltisk pumpe er en type fortrengningspumpe som brukes for å pumpe en rekke ulike typer væsker. Væsken er innelukket i et fleksibelt rør, plassert inne i et sirkulært pumpehus. En rotor med to eller flere ruller trykker mot det fleksible røret, og lukker på denne måten et lite volum inne i røret. Rullene er festet på en rotor, og den roterende bevegelsen tvinger væsken gjennom røret.

Peristaltiske pumper brukes ofte der hvor man har behov for svært nøyaktig dosering.

Oppretting av pumper

Hvorfor opprette?

Toleransekrav
	parallell	Vinkel
RPM	mm	mm/100mm
0-1000 1000-2000 2000-3000	0,13 0,10 0,07 0,05 0,03	0,10 0,08 0,07 0,06 0,05

Alle aksler, enten de er rette eller bøyde, roterer i en akse som vi kaller for rotasjonssenteret. Dette former en rett linje. Når to akslers rotasjonssentere ligger likt og danner en heltrukket linje, kaller vi det for at de er kollinære. Akselen er skjevstilt når disse linjene ikke er kollinære, enten aksialt, eller ved vinkelavvik. Maskiner blir enten beskrevet som stasjonære eller flyttbare. I pumpesammenheng er det pumpehuset som regnes som stasjonært.

Når vi måler skjevstilling er rotasjonslinjen til den stasjonære maskinen den faste rotasjonslinjen. Skjevstillingen renger vi som posisjonene til den flyttbare maskinens rotasjonssenter sett i relasjon til den fastes, i to plan. Vi har to typer skjevstilling; parallellforskyvning og vinkelavvik.  

Opprettingen har mye å si for ytelsen og energiforbruket.

Når maskiner er skjevstilt oppstår det negative krefter i koblingen. Studier over de forrige ti årene viser at nesten 50% av alle maskinhavarier skyldes mangelfull eller dårlig oppretting. Når vi retter opp reduserer vi vibrasjoner noe som fører til mindre slitasje på de mekaniske komponentene. Energiforbruket reduseres også fordi det blir mindre motstand, og kvaliteten og produksjonen økes. 50-70% av stasjonære maskinsystemenes vibrasjoner skyldes skjevstilling og omtrent 30-40% skyldes ubalanse.

Når vi måler vibrasjoner indikerer horisontale vibrasjoner ubalanse. Vertikale vibrasjoner viser til et svakt eller løst fundament. Aksial vibrasjon kan skyldes dårlig oppretting. Ved riktig plassering av komponentene kan man redusere energiforbruket med oppimot 15%.

Når man skal regne ut energibesparelsen måler man amper (A) før og etter oppretting. Man finner differansen og leser av motordata og energikostnad.

Dårlig oppretting vil også slite på de mekaniske komponentene som pakninger, o-ringer, pakkbokser og lagre. Når motoren står skjevt i forhold til pumpen vil belastingen øke og betydelig redusere lagerets levetid. En dobling av belastningen vil redusere lagerets designlevetid til 1/8 av opprinnelig levetid. Forventet levetid blir kalkulert med denne formelen:

Levetid10=[lagerets konstant/lagerets last]3

Tetningenes levetid kan redusere sin levetid med 50-70% ved dårlig eller manglende oppretting, noe som igjen ofte fører til smøreproblemer. Koblingen blir ofte ekstra varm når den er skjevstilt og kjennetegnes ofte med at gummi eller plastikk i umiddelbar nærhet blir meget myk eller smelter. Dette fører til stor slitasje på tennene der det er gir-type koblinger.

Moderne produksjonsprosess er avhengig av høy tilgjengelighet til komponentene og stopp i produksjonen koster mye. Stopp koster ofte langt mer en utskiftning av komponenter, selv med tanke på at en kullfiberring i pakkboksene ofte koster flerfoldige tusen kroner.

Opprettingsteknikk

Ved alle opprettingsmetoder blir selve målingen gjort ved koblingen og skjevheten ved makinføttene til den bevegelige maskinen (motoren). Føttenes posisjon må kalkuleres i forhold til akselens posisjon, men resultatet vil av operatørens dyktighet eller hell. Det er ofte behov for mange forsøk og nøyaktigheten vil være et kompromiss.

Vi har flere metoder for oppretting deriblant:

• mekaniske metode (bladsøker og linjal) Vi bruker linjal og bladsøker til å bestemme størrelse og retning på parallellavvik. Ved å måle gapet på koplingen på to motstående sider kan vi regne ut vinkelavviket.
• Klokkemetoder (rim/face og reverced-rim)

-Rim, måler parallellfeil

-Face, måler vinkelavvik

-Reverced-rim, regnes som preferansemetoden. Begge klokkene måler parallellfeil og vinkelavviket regnes ut ved å se på differansen mellom parallellverdiene.

• Laser Vi har enkle lagersystemer med enkel eller dobbel mottaker. Ved dobbelt-system har vi to lasere og mottakere og bruker reverced-rim-metoden.

	Effekt	HMS-tiltak	Finnes i…
Class 1	<0.1 mW	Ingen spesielle	CD-spillere
Class 2	<1 mW	Ikke se direkte inn i strålen	Måleinstrumenter
Class 3A	<5 mW	Ikke se direkte inn i strålen eller med optiske instrumenter	Laserpekere. Anleggslasere.
Class 3B	<0.5 W	Unngå eksponering. Bruk kun i kontrollerte områder.	-
Class 4	>0.5 W	Unngå enhver kontakt, enten fra direkte eller reflektert stråle. Bruk kun i kontrollerte områder.	Laserkuttere. Militære sikter.

Under opprettingen har vi tre faser: forberedelse, grovoppretting og presisjonsoppretting. Under forberedelse tar vi en visuell sjekk av arbeidsstedet og tak hensyn til termisk vekst (varme). Under grovopprettinga sjekker vi at vi ligger «innenfor målområdet» for eksempel med en linjal. Til slutt har vi presisjonsopprettingen der vi bruker klokker eller lasersystemer. Vi måler, retter opp og dokumenterer.

Indikatorklokker

Når plungeren beveges ut får vi et negativt resultat, mens inn får vi et positivt svar. Vekten av klokken, selv om den ofte er ganske lett, og andre deler gjør at vi får et sig/heng. Dette problemet møter vi fortere i store koblinger og lange festearmer, derfor er stivheten avgjørende for et godt resultat. For å avgjøre siget/henget i klokken plasserer vi indikatoren på 12:00 og nullstiller klokken. Deretter roterer vi akselen til 06:00 og leser av siget.

Lasermåling

Lasermåling har blitt mer og mer vanlig, da det er forholdsvis lett å lære og er meget nøyaktig ved riktig bruk. Det anbefales uansett å bruke linjal-metoden for å sikre at laseren har gjort jobben riktig.

Laseren:

-er et lav-energi semi-leder diode-lys. Laseren er modulert for å unngå forstyrrelser fra andre lyskilder. Opprinnelig ble det brukt en Helium-Neon-gassblanding som ble gjort lineær med optikk. På en semi-leder laser er gassen erstattet med en krystall, selv om denne er noe mindre effektiv.

Mottakeren:

-er en enkel-akset PSD (Position Sensitive Detector). Mottakeren reagerer på laserlysets treffpunkt som beveges over mottakerens overflate. PSD-en har en eller to kanaler og omdanner laserstrålens treff til en elektrisk spenning. Linearitet er det viktigste kvalitetsaspektet for å sikre en nøyaktig avlesning.

Software/hardware:

-bearbeider informasjonen og verdiene fra mottakeren og beregner et resultat som blir vist på skjermen, enten som en graf eller tabell.

Hva er lys…?

Lys er bøler mellom 300 og 800nm. (nanometer). Lyset består av et:

-magnetisk felt

-elektrisk felt

-energipakke med fotoner

Lyset er ganske komplisert å forstå siden de oppfører seg som partikler og bølger på samme tid. Forutsetningen som gjør at vi kan bruke lys er at det kan retningsstyrtes. Lyset har den største hastigheten vi har målt hittil og beveger seg med en hastighet på omtrent 300 000m/s.