10 KROKOV vývoja a výroby čerpadiel SPIRAM podľa štandardov INDUSTRY 4.0

Proces skúšania čerpadiel SPIRAM je odrazom nadštandardného manažmentu kvality, ktorý uplatňujeme pri ich výrobe. Je kombináciou vlastnej profesionálnej skúšobne, odborného know-how a najmodernejšej vyhodnocovacej technológie. V článku nižšie detailne popisujeme know-how, ktoré sme vytvorili pre kontrolu kvality každého vyrobeného čerpadla SPIRAM. Tento sofistikovaný proces zároveň uplatňujeme pri každom čerpadle, ktoré je servisované v servisnom stredisku spoločnosti PRAKTIKPUMP.  

Testovanie čerpadiel na viacerých úrovniach

Skúšanie čerpadiel je všeobecne neoddeliteľnou súčasťou procesu vývoja a výroby čerpadiel. Túto činnosť vykonávame na viacerých úrovniach:

1. „Výrobná výkonová skúška“ - prvotné skúšky za účelom overenia parametrov a funkčnosti technického riešenia prototypu čerpadla:
   • skúšky za účelom overenia, či prototyp dosahuje parametre, ktoré boli vypočítané a navrhnuté pre tento konkrétny typorozmer – sledované sú parametre: dopravná výška, dopravné množstvo, prúd a príkon čerpadla atď.
   • sledované sú mechanické a vizuálne vlastnosti čerpadiel ako napr. vibrácie, netesnosť, teplota atď.
2. „Výrobná skúška“ - bežné skúšky vyrobených čerpadiel – každé vyrobené čerpadlo je odskúšané za účelom zistenia prípadných nedostatkov. Počas skúšobného chodu sú sledované najmä parametre ako: Q,H, I, vibrácie a teplota či tesnosť. Skúšobný chod každého čerpadla trvá rádovo niekoľko hodín pre zistenie aj prípadných vád, napríklad ložísk, mechanických upchávok a podobne.
3. „Svedecká skúška“ na skúške čerpadla sa zúčastňuje odberateľ, ktorý podpíše prvotný skúšobný záznam a potvrdí, že skúška prebehla uspokojivo. Túto skúšku je možné vykonávať taktiež aj „non-witnessed“ spôsobom a to pomocou on-line videozáznamu.

Skúšky čerpadiel sú vykonávané v zmysle normy STN_EN_ISO_9906. Táto medzinárodná norma určuje postupy a podmienky na zisťovanie výkonu čerpadla a na porovnávanie jeho parametrov s parametrami, ktoré garantuje výrobca.

Menovité záruky na akékoľvek množstvo sa považujú za splnené, ak sa dosiahne výkon čerpadla meraný v zhode s touto medzinárodnou normou, ktorý je v rámci stanovenej tolerancie.

Popis skúšobne spoločnosti PRAKTIKPUMP

Skúšobňa spoločnosti PRAKTIKPUMP je navrhnutá tak, aby pokrývala potreby našej spoločnosti pri skúšaní čerpadiel jednak v oblasti návrhu a výroby čerpadiel rady SPIRAM, ako aj čerpadiel servisovaných a skúšaných v servisnom stredisku našej spoločnosti.

Skúšobňa pozostáva z dvoch samostatných nádrží. Jedna nádrž je určená na skúšanie čerpadiel na kalovú a znečistenú vodu, tzn. ponorné kalové čerpadlá všetkých druhov a typov.

Druhá nádrž je určená na skúšanie čerpadiel na čistú vodu tzn. horizontálne odstredivé čerpadlá, alebo čerpadlá do vrtu.

Horizontálne čerpadlá je možné skúšať bez špeciálnej úpravy a prípravy do tlaku PN40. Čerpadlá do vrtu je možné skúšať až do PN25.

Napájanie elektromotorov je možné zapojiť buď napriamo DOL v zapojení „Y“ alebo „Y/D“, alebo zapojením cez frekvenčný menič s možnosťou plynulej regulácie otáčok v rozsahu 0-100% (využívaný je však rozsah predpísaný výrobcom elektromotora v rozsahu min-max otáčok podľa typu elektromotora).

Pri zapojení VFD je možné skúšať čerpadlá až do prúdového zaťaženia daného nominálnym prúdom uvedeným výrobcom na výrobnom štítku motora a je limitované maximálnou hodnotou zaťaženia frekvenčného meniča, respektíve inštalovaného transformátora vo výrobnom závode.

Zapojenie a skúšanie čerpadiel cez frekvenčný menič a ich skúšanie pri rôznych otáčkach umožňuje určiť Q-H charakteristiku čerpadla a tým aj parametre a účinnosť pri širokom rozsahu pracovných bodov.

Samotná mechanická časť skúšobne pozostáva, ako už bolo uvedené, z dvoch nádrží s vodou a sústavy potrubných rozvodov, ktoré zabezpečujú efektívne a rýchle napojenie čerpadiel tak, aby meranie prebehlo v zmysle uvedenej normy STN_EN_ISO_9906.

Za účelom rýchleho napojenia a odskúšania kalových ponorných čerpadiel je nádrž určená na ich skúšanie osadená spúšťacími zariadeniami s pätkovými kolenami DN50, DN80, DN100 a DN150.

Napojenie horizontálnych čerpadiel na sacie a výtlačné potrubie je realizované prostredníctvom množstva redukcií, ktoré sú na skúšobni PRAKTIKPUMP k dispozícii.

Zavodňovanie horizontálnych čerpadiel je prostredníctvom vodokružnej vývevy s automatickým systémom zavodňovania potrubia, ktorá zabezpečuje, že v okruhu čerpadla nie sú pri skúšaní zvyšky vzduchu, ktoré by skresľovali výsledky merania.

Centrálne sacie potrubie je vetvené v rámci unifikácie do niekoľkých dimenzií sacieho potrubia pre zvýšenie efektivity práce pri skúšaní. Obdobne je realizované výtlačné potrubie, ktoré je delené rovnako na viacero dimenzií.

Prepojenie medzi sacou a výtlačnou prírubou čerpadla a sacím a výtlačným potrubím je realizované buď na priamo, alebo pružnou hadicou zodpovedajúcej dimenzie v závislosti od konštrukcie a aplikácie čerpadla (pre príklad, iným spôsobom sú skúšané horizontálne odstredivé čerpadlá a rozdielnym spôsobom mobilné prečerpávacie agregáty s naftovým motorom).

Sacie a výtlačné potrubia sú osadené uzatváracími a regulačnými armatúrami, ktoré umožňujú nastavenie vhodnej testovacej potrubnej trasy, reguláciu/škrtenie prietoku, napúšťanie a vypúšťanie sacieho a výtlačného potrubia a zavodnenie potrubia pred skúškami prostredníctvom vývevy.

Sú tiež osadené meracími miestami na meranie tlaku na saní a výtlaku, ktoré sú prostredníctvom tlakových hadičiek zvedené na centrálne zberače tlaku na saní a výtlaku, na ktorých sú osadené snímače tlaku.

Vo výtlačných potrubiach sú osadené kalibrované indukčné prietokomery. Hodnoty zo snímačov tlaku a prietokomerov sú prenášané do centrálneho riadiaceho rozvádzača a ďalej spracované nižšie popísaným spôsobom.

Na manipuláciu s čerpadlami pri ich osadzovaní na meraciu pozíciu a následne pri ich demontáži po ukončení testu slúži elektrický portálový žeriav.

Na manipuláciu s čerpadlami pri ich osádzaní na spúšťacie zariadenie a uzatváranie/otváranie armatúr potrebných k nastaveniu vhodnej testovacej vetvy na skúšobnom potrubí slúžia pochôdzky umiestnené okolo vrchnej časti nádrže.

Samotné srdce a mozog skúšobne tvorí centrálny riadiaci rozvádzač, ktorý umožňuje spúšťanie, chod a meranie parametrov skúšaných čerpadiel.

Na dotykovom displeji rozvádzača je možné zadávať:

• vstupné údaje, tzn. otáčky elektromotora, nominálny prúd, zapojenie, rozbehovú a dobehovú rampu, účinník, oneskorenie prepnutia „Y/D“.
• odčítavať merané údaje, tzn. tlak na saní, tlak na výtlaku, prietok, prúd na jednotlivých fázach, aktuálne otáčky, teplota média, teplota okolitého prostredia

Jednotlivé merané hodnoty sú snímané prostredníctvom snímačov tlaku, teploty, prietoku (všetky komponenty sú od výrobcu SIEMENS).

Centrálny riadiaci rozvádzač je prepojený s riadiacim notebookom, do ktorého sú prenášané všetky namerané dáta prostredníctvom aplikácie určenej na spracovanie nameraných dát. Do aplikácie sa ešte zadávajú doplňujúce informácie, ktoré umožňujú jednoznačne identifikovať skúšané čerpadlo, dátum a podmienky skúšok. Dáta sú následne spracované a ich výsledkom je automaticky vygenerovaný  skúšobný protokol.

Všetky senzory a systémy sú pravidelne kalibrované a kontrolované externou spoločnosťou pre zabezpečenie objektívneho merania parametrov čerpadiel.

Osadenie a napojenie čerpadla pred skúšaním

Samotné skúšanie čerpadla začína osadením čerpadla na skúšobnú pozíciu, ktorá je daná typom a konštrukčným prevedením skúšaného čerpadla.

Na skúšanie ponorných kalových verzií čerpadiel sú určené pozície v nádrži s osadenými spúšťacími zariadeniami a pätkovými kolenami, čo výrazne skracuje čas potrebný na osadenie čerpadiel a ich prípravu na skúšobný chod.

Po spustení ponorného čerpadla na pätkové koleno nie je potrebné ďalšie pripájanie na výtlačné potrubie, všetky osadené pätkové kolená sú už napojené na centrálne výtlačné potrubie.

Horizontálne čerpadlá s ložiskovým domcom a vertikálne čerpadlá v suchom prevedení na stojane sú osadené na oceľovej kotviacej platni s pravidelne rozmiestnenými otvormi, ktoré umožňujú modulárne a rýchle ukotvenie čerpadiel prostredníctvom rýchloupínacích úpiniek a prípravkov.

Po osadení čerpadiel na kotviacu platňu nasleduje pripojenie sania a výtlaku čerpadiel. Toto je realizované prostredníctvom množstva redukcií, ktoré umožňujú kombinovať rôzne kombinácie DN a PN sacích a výtlačných prírub.

Po osadení čerpadla, jeho napojení na potrubie a nastavenia konfigurácie sacej a výtlačnej vetvy nasleduje posledná časť a tou je pripojenie elektrickej časti čerpadla na rozvádzač prostredníctvom kábla dimenzovaného podľa konkrétneho typu a parametrov hnacieho elektromotora.

Takto osadené a pripojené čerpadlo je pripravené na skúšobný chod.

Skúšobný chod čerpadla

Pred samotným skúšaním je potrebné zadať do riadiaceho systému hodnoty definujúce pohon čerpadla t.j otáčky, nominálny prúd, zapojenie, účinník, rozbehovú a dobehovú rampu.

Následne sa skontroluje poloha regulačných a uzatváracích ventilov na saní a výtlaku a spustí sa systém automatického zavodnenia a odvzdušnenia potrubia.

Čerpadlá sa zvyčajne prvýkrát spúšťajú na minimálne otáčky. Po chvíli chodu, keď sa overí, že všetky mechanické vlastnosti sú v poriadku, sa postupne pristúpi k zvyšovaniu otáčok až na ich maximálnu hodnotu.

Po overení, že čerpadlo má v celom rozsahu otáčok kľudný, bezproblémový chod a nevykazuje žiadne známky netesnosti ani známky vymykajúce sa normálu, sa pristúpi k meraniu a zaznamenaniu výkonových hodnôt.

Postupuje sa tak, že pri rôznych nastaveniach otáčok v rozmedzí min-max otáčok sa robia merania parametrov v rôznych pracovných bodoch za pomoci škrtenia prietoku a zvyšovania dopravnej výšky prostredníctvom regulačného ventilu na výtlaku.

Zaznamenávajú sa hodnoty namerané v týchto prevádzkových bodoch.  Po zaznamenaní prevádzkových parametrov sa ešte čerpadlo nechá na stanovený čas v skúšobnom chode pri max. otáčkach nastavené na nominálny prevádzkový bod, na ktorý je čerpadlo navrhnuté, za účelom overenia, či nedochádza k jeho prehrievaniu, alebo sa neobjaví dodatočná netesnosť.

Po ukončení merania je čerpadlo demontované a prevezené na pracovisko povrchovej úpravy.

Moderné spracovanie dát, ich vyhodnotenie a vystavenie meracieho protokolu

Po odskúšaní čerpadla sú dáta automaticky spracované vo vyhodnocovacom počítači. Aplikácia na spracovanie údajov spracuje a vyhodnotí namerané dáta a vykreslí Q-H charakteristiku čerpadla pri rôznych otáčkach.

Nameraná charakteristika spolu s ďalšími nameranými údajmi sú následne porovnané s parametrami čerpadla deklarovanými výrobcom, výsledkom čoho je záverečné konštatovanie, či sa namerané hodnoty testovaného čerpadla nachádzajú v normou určenom stanovenom tolerančnom poli prijateľnosti.

Namerané údaje, výkonová Q-H charakteristika a záverečné zhodnotenie testu čerpadla je zhrnuté vo vygenerovanom testovacom protokole.

Takto otestované čerpadlo je pripravené na ďalší KROK 10: Montáž u zákazníka.