Modelexperiment van KSB: "Gasinsluitingen" - en wat er aan kan worden gedaan

KSB onderzoekt gasinsluitingen in leidingen in het kader van een modelexperiment

KSB voert regelmatig modelexperimenten uit om een breed scala aan processen in pompsystemen te simuleren en nieuwe inzichten te verkrijgen voor optimalisatie en verbetering van de efficiëntie. Nu hebben de experts van KSB een nieuw functioneel model ontwikkeld over een onderwerp dat veel exploitanten van installaties bezighoudt: gasinsluitsels in leidingen. Dergelijke gasinsluitingen zijn een veelbesproken thema voor veel exploitanten van installaties, omdat onopgeloste gassen in leidingen met duidelijke hoge punten de stromingsweerstand kunnen verhogen, wat kan leiden tot kostenintensieve energieverliezen en beperkte hoeveelheden bij het verpompen.

Met het functionele model van KSB kunt u verschillende manieren voor het ontluchten van leidingen bij verschillende doorstroomsnelheden visualiseren. Om deze simulatie mogelijk te maken, bestaat het functionele model van KSB uit een leiding met duidelijke hoge en lage punten, en is het in de toevoer aangesloten op een pomp die in een waterbassin staat. In de uitlaat wordt het water weer teruggevoerd naar het bassin. De capaciteit en dus de doorstroomsnelheid kunnen worden geregeld via kleppen in de toevoer en uitlaat. De te behalen opvoerhoogte van de pomp wordt aangegeven door de waterkolom in de stijgbuis. Een display geeft de doorstroomhoeveelheid aan.

Dit moet u weten over gasinsluitingen:

De beweging van water in leidingen kan sterk worden beïnvloed door luchtinsluitingen in leidingen met duidelijke hoge punten, omdat deze de stromingsweerstand verhogen. De term 'luchtinsluiting' is strikt genomen misleidend. Correcter is de term 'gasinsluiting' omdat lucht een mengsel is van verschillende gassen in een bepaalde verhouding. Daaronder valt ook het onderwerp afvalwater met ontgassing, methaangasontwikkeling of gasvorming met chemische oorzaak. Gasinsluitingen kunnen ontstaan wanneer het te verpompen medium de neiging heeft om gas te vormen of al met gas geladen is.

Gasinsluitingen kunnen ertoe leiden dat de geplande capaciteit van de ontworpen pomp, indien nodig, niet wordt bereikt als gevolg van energieverliezen. Het modelexperiment van KSB heeft aangetoond dat pompen, afhankelijk van hun ontwerp, kunnen overschakelen naar een niet-stationaire bedrijfsstatus, omdat de vloeistofkolom in het leidingsysteem varieert. De extra drukverliezen die door de gaskussens op de hoge punten van de leiding worden veroorzaakt, verhogen het risico van deellastbedrijf van de centrifugaalpomp. Het modelexperiment toonde ook aan dat de karakteristieke curve van de capaciteitscurves daalt bij een toename van het volumetrisch gasgehalte.

Hoe kunnen gasinsluitingen worden voorkomen?

De experts bij KSB raden het volgende aan: 

• Evaluatie van de te transporteren vloeistof met betrekking tot het gasgehalte of de kans op gasvorming.
• Let op het ontwerp van de pompbak. De pompbak moet zodanig zijn ontworpen dat het binnendringen van gas door vallen op het vloeistofoppervlak wordt voorkomen. Als dit niet kan worden voorkomen, moet de afstand tussen de pomp en dit punt worden vergroot, zodat de gasbellen kunnen opstijgen (uitgassen).
• Ontluchting van de betreffende hoge punten van de leiding.
• Berekening van het vermogen voor zelfontluchting. Dit is echter meestal niet mogelijk vanwege het krappe ontwerp van de pomp: hiervoor is een voldoende bruikbaar volume van de pompbak vereist.

In welke leidingen treden gasinsluitingen eigenlijk op?

Er kunnen gasinsluitingen optreden als het te verpompen medium de neiging heeft om gas te vormen of al met gas geladen is. Naarmate het gasgehalte per volume te verpompen vloeistof toeneemt, wordt de capaciteit van de pomp sterker beïnvloed.

Hoe sterker zich geodetische hoge punten in het profiel van een leiding voordoen, hoe groter de neiging tot ernstige problemen bij het verpompen.

Conclusie van het modelexperiment "Gasinsluitingen"

Alle experimenten hebben aangetoond dat de capaciteit van de pomp sterker wordt beïnvloed naarmate het gasgehalte per volume te verpompen vloeistof toeneemt. Dit komt doordat het gasmengsel lichter is dan het te verpompen medium en wordt hiervan gescheiden door de rotatie van de waaier wanneer het door de pomp stroomt. Afhankelijk van de vorm van de rotor kan de pomp sterk gaan trillen. Het tijdelijke gedrag van het gehele systeem (pomp, leiding, vloeistof) verandert. Nauwkeurige berekeningen (bijv. waterslagberekeningen) worden daardoor moeilijker en vormen een bijbehorend gevaar. In het geval van afvalwaterstations bestaat ook het risico dat er zich schuim vormt op het wateroppervlak als gevolg van het gas dat ontsnapt. Gasinsluitingen kunnen optreden wanneer een leiding voor de eerste keer wordt gevuld.

Modelexperimenten bij KSB: op kleine schaal bedacht, op grote schaal uitgevoerd!

In principe voert KSB altijd modelexperimenten uit bij een object of proces als metingen onder de oorspronkelijke omstandigheden om technische of economische redenen niet verantwoord zijn. Dankzij de experimentele onderzoeken kan KSB nieuwe mogelijkheden voor een hogere efficiëntie in pompsystemen ontdekken.

Het hydraulische modelexperiment "Gasinsluitingen" is slechts een van de vele modelexperimenten waarmee KSB waardevolle inzichten heeft verkregen, die we graag aan onze klanten willen doorgeven. Breid uw expertise uit met de resultaten van onze overige experimenten van hydraulische modellen over onderwerpen zoals 'bermhoeken', 'transport van vaste stoffen' of 'luchtinlaten'.

Goed om te weten: bij het plannen, uitvoeren en evalueren van alle modelexperimenten en bij het overdragen van de resultaten naar de oorspronkelijke machine en/of de oorspronkelijke bedrijfsomstandigheden worden de wetten van gelijkenis in acht genomen en toegepast. Naast de naleving van geometrische gelijkenis behohren daartoe ook het rekening houden met veranderingen in lengte als gevolg van elastische en thermische vervorming, de conversie van testresultaten op basis van modelwetten, de naleving van vloeistofeigenschappen en nog veel meer.

Alles zodat een modelexperiment uiteindelijk kan worden omgezet in een concrete optimalisatie in de dagelijkse bedrijfsvoering van de installatie!

Hebt u vragen? Dan kijken we ernaar uit dat u contact met ons opneemt.