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Jul 13, 2021

Diagnose von Verschleißbildern in Schlammkreiselpumpen

Chris Wyper
Chris Wyper
Vertriebsleiter, Geschäftsbereich Pumpen
In einer Mineralaufbereitungsanlage unterliegen die Schlammpumpen einem Verschleiß durch Erosion, Abrieb und Korrosion. Dies führt zu Materialverlust von der Oberfläche des Teils. Schließlich wird die Pumpe entweder durch ein Loch im Gehäuse oder durch eine starke Reduzierung der Förderhöhe leistungsunfähig. Die abgenutzten Teile, die Sie außer Betrieb nehmen, können eine Fülle von Informationen über den Betriebszustand der Pumpe liefern.
Nahaufnahme eines Verschleißteils für Schlammpumpen.

Betriebspunkt

Das Profil der Laufradschaufeln gibt einen Hinweis auf den durchschnittlichen Durchfluss im Verhältnis zum Durchfluss mit dem besten Wirkungsgrad. Gleichmäßiger Verschleiß an der Vorderkante der Laufradschaufeln bedeutet im Allgemeinen, dass die Pumpe nahe am besten Effizienzpunkt (BEP) arbeitet. (Abbildung 1)

Abbildung 1 - Gleichmäßiger Schaufelverschleiß
Abbildung 1 - Gleichmäßiger Schaufelverschleiß

Ein Betrieb weit unter dem besten Wirkungsgrad kann zu einer Rezirkulation im Auge des Laufrads führen. Dies wird durch Wirbel belegt, die vorzugsweise Material von der Vorderseite der Leitschaufel entfernen. Diese können manchmal die Frontverkleidung vollständig durchschleifen. (Abbildung 2 und 3)

Abgenutztes Verschleißteil der Schlammpumpe.
Abbildung 2 - Betrieb mit niedrigem %BEP
Frontblech aufgrund geringer Strömung gelocht
Abbildung 3 - Frontblech aufgrund geringer Strömung gelocht

Der Betrieb oberhalb des BEP-Wertes kann zu hohen Einlassgeschwindigkeiten führen und die Aufprallenergie der Feststoffpartikel beim Auftreffen auf die Laufradoberfläche erhöhen. Aber auch große Partikel können aufgrund ihrer Masse eine hohe Energie besitzen. Daher kann der Schlagverschleiß an der Deckscheibe entweder auf den Betrieb über BEP oder auf grobe Feststoffe zurückzuführen sein. (Abbildung 4)

Laufradverschleiß in Schlammpumpen durch grobe Feststoffe
Abbildung 4 - Laufradverschleiß durch grobe Feststoffe

Partikelgröße

Die beiden Hauptmechanismen für den Verschleiß von Hartmetallteilen sind Schlag- und Gleitverschleiß. Der Gleitabrieb ist durch eine glatte, polierte Oberfläche definiert (Abbildung 5). Manchmal entwickelt die Oberfläche ein ausgeprägtes Muster wie Sanddünen (Wilson, 2006) Es wurde vorgeschlagen, dass die Wellenlänge dieser Dünen mit der Partikelgröße des Schlamms korreliert (Walker, 2016)

Mit zunehmender Partikelgröße schieben sich die groben Partikel durch dieses Bett und verursachen Schäden durch Aufprall. Dies ist ein viel schädlicherer Mechanismus, und der Aufprallverschleiß wird zu einem viel schnelleren Materialverlust führen. Die Oberfläche wird nicht mehr so glatt sein und kann ein mattes Aussehen entwickeln. (Wilson, 2006)

Feinpartikelverschleiß in einer Schlammpumpe.
Abbildung 5 - Feinstaubverschleiß

Korrosion

Teile, die korrosiven Flüssigkeiten und abrasiven Feststoffen ausgesetzt sind, können unter extremen Materialverlusten leiden. Das offensichtlichste Merkmal eines stark korrodierten Verschleißteils ist die Farbe, wobei sich die Martensit-Matrix durch Oxidation rötlich-braun verfärbt (Abbildung 6).

Dadurch wird auch die Matrix geschwächt, die die harten Karbide trägt. Diese werden dann leicht von den abrasiven Partikeln herausgeschlagen, was zu einem schnellen Verschleiß führt.

Glücklicherweise ist es oft möglich, die Lebensdauer dieser Teile zu verbessern, wenn die Chemie der Schmelze durch Zugabe weiterer Legierungselemente wie Chrom oder Molybdän verändert wird.

Beispielbild einer durch Korrosion verschlissenen Pumpe.
Abbildung 6 - Verschleiß und Korrosion

Wir glauben, dass jedes Detail wichtig ist. Die aus Ihrer Pumpe ausgebauten Teile erzählen eine Geschichte über die Betriebsbedingungen. Mit ein wenig Erfahrung ist es möglich, die Faktoren zu diagnostizieren, die einen Ausfall verursachen. Dies verschafft Ihnen einen Vorteil, wenn Sie neue Materialien oder Geometrien ausprobieren möchten. Der Schlüssel dazu ist, gute Aufzeichnungen zu führen und Ihre Bedenken mit dem OEM-Lieferanten Ihrer Pumpenanlage zu besprechen.

Literaturverzeichnis:

Walker, C. I. (2016). Slurry pump selection based on particle size. Hydrotransport 20.

Wilson, A. S. (2006). Slurry Transport using centrifugal pumps. New York: Springer.

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