Belangrijkste opmerkingen
- Bij dompelpompen bevindt de motor zich samen met de pomp onder water, wat de installatie aan de oppervlakte vereenvoudigt, maar wel kabelbescherming en ophaalapparatuur vereist voor onderhoud.
- Bij verticale turbinepompen wordt de motor boven het maaiveld gemonteerd en drijft deze de pomp aan via een lange as, waardoor de motor gemakkelijker toegankelijk is, maar er wel extra werk komt bij het uitlijnen en het onderhoud van de lagers.
- De keuze hangt af van de diepte van de put, de benodigde opvoerhoogte, de waterkwaliteit, de onderhoudsfrequentie, de beschikbaarheid van hijsapparatuur en de totale eigendomskosten.
- De meeste fouten bij de keuze ontstaan doordat geen rekening wordt gehouden met de zuigomstandigheden, de NPSH-eisen, de beperkingen inzake kabel- of aslengte en de beperkingen wat betreft de toegankelijkheid voor onderhoud.
- Leg de pompcapaciteit, de vloeistofomstandigheden en de installatiebeperkingen vast vóór de keuze, en niet pas nadat de pomp ter plaatse is aangekomen.
Wanneer een watersysteem een pomp nodig heeft in een diepe put, een ondergelopen put of een reservoir, is de keuze tussen dompelpompen en verticale turbines bepalend voor de complexiteit van de installatie, de toegankelijkheid voor onderhoud, het rendement en de exploitatiekosten op lange termijn. Beide pomptypen verplaatsen water verticaal vanuit ondergedompelde bronnen, maar ze lossen de mechanische uitdaging op verschillende manieren op: bij dompelpompen zijn motor en pomp geïntegreerd in één onderwaterunit, terwijl bij verticale turbines de aandrijving op maaiveldniveau is geplaatst en het vermogen via een kolomschacht wordt overgebracht.
Deze keuze is van belang omdat het kiezen van de verkeerde configuratie tot problemen leidt die pas maanden later, tijdens de eerste onderhoudsbeurt, aan het licht komen. Een dompelpomp in een put zonder geschikte ophaalapparatuur kan een onderhoudsteam dagenlang vastzetten. Bij een verticale turbinepomp op een locatie met sterke trillingen of een slechte uitlijning zullen de lagers sneller slijten dan verwacht. Geen van beide pomptypen is in alle opzichten superieur – elk type is geschikt voor specifieke installatieomstandigheden, bedrijfscycli en onderhoudsmogelijkheden.
Hoe dompelpompen werken
Bij een dompelpomp is de elektromotor direct onder of boven het pompgedeelte geplaatst, waarbij beide ondergedompeld zijn in de te verpompen vloeistof. De motorbehuizing is afgedicht en ontworpen voor permanente onderdompeling. De stroom wordt naar de motor geleid via een waterdichte kabel die van de bedieningselementen aan de oppervlakte naar het apparaat loopt. De koeling vindt plaats door warmteoverdracht naar het omringende water, dus de pomp moet tijdens het gebruik ondergedompeld blijven om oververhitting van de motor te voorkomen.
Het pompgedeelte bestaat doorgaans uit meertraps centrifugaalwaaiers die op een as in een cilindrische behuizing zijn gemonteerd. Water stroomt binnen via inlaatroosters, passeert de waaierstadia en stroomt naar buiten via de persleiding die naar het oppervlak loopt. Het gehele geheel bevindt zich op de bodem van de put, de kuil of de tank, opgehangen aan de persleiding of een aparte draagkabel.
De installatie is eenvoudig: laat het apparaat tot de gewenste diepte zakken, sluit de afvoerleiding aan, leg de voedingskabel aan en monteer de bedieningselementen aan de oppervlakte. Geen asuitlijning, geen kolomlagers, geen bovengronds bedieningsplatform. Aan die eenvoud komt echter een einde wanneer er onderhoud nodig is: de gehele pomp moet naar de oppervlakte worden gehesen voor het vervangen van afdichtingen, het inspecteren van lagers of werkzaamheden aan de motor.
Hoe verticale turbinepompen werken
Bij een verticale turbinepomp bevindt de aandrijving – een elektromotor of verbrandingsmotor – zich op grondniveau en wordt het vermogen via een lange as, die is ingekapseld in een kolombuis, naar beneden overgebracht. De pompkom bevindt zich onderaan de kolom, ondergedompeld in de waterbron. De as draait in lagers die over de lengte van de kolom zijn verdeeld, doorgaans om de 10 voet bij met water gesmeerde ontwerpen of minder frequent bij met olie gesmeerde configuraties.
De pompkom bevat de waaiers, diffusors en de aanzuigklok. Het water stroomt de aanzuigklok binnen, passeert één of meer waaiertrappen en stroomt vervolgens omhoog door de kolomleiding naar de perskop op maaiveldhoogte. De perskop biedt tevens ondersteuning aan de motor of de haakse tandwielaandrijving en bevat het bovenste aslager en de pakkingbus of mechanische afdichting.
Bij de installatie moeten de motor, de aandrijfas en de pompas nauwkeurig op elkaar worden uitgelijnd. De kolomdelen moeten worden gemonteerd met de juiste aandraaimomenten op de koppelingen en met de lagers op de juiste plaats. De motor blijft toegankelijk voor onderhoud, maar voor reparaties aan de pompkuip moet de gehele kolom worden verwijderd, wat hijsapparatuur, werkruimte en vaak meer arbeidsuren vereist dan het ophalen van een dompelpomp.
Vergelijking op basis van installatie- en bedrijfsomstandigheden
| Factor | Dompelpomp | Verticale turbine pomp |
|---|---|---|
| Locatie van de motor | Onderwaterpomp | Op het niveau van de klas |
| Koelmethode | Omringende vloeistof | Omgevingslucht of koelmantel |
| Krachtoverbrenging | Waterdichte kabel naar de motor | Mechanische as door de kolom |
| Complexiteit van de installatie | Onderste — uitlijning niet nodig | Hoger — uitlijning van as en lager is van cruciaal belang |
| Toegang met de auto | Hiervoor moet het gehele apparaat worden verwijderd | Met de auto bereikbaar vanaf de weg |
| Toegang tot de pompkom | Hiervoor moet het gehele apparaat worden verwijderd | Hiervoor moeten de kolom en de kom worden verwijderd |
| Typische dieptelimiet | Tot 500 feet voor standaardmodellen | Kan bij een goed ontworpen as meer dan 1.000 feet bedragen |
| Efficiëntie | Goed, maar er treden kabelverliezen op bij grote diepte | Goed, maar de wrijving in de as neemt toe naarmate de diepte toeneemt |
| Trillingsgevoeligheid | Lager — geen lange as die onevenwichtigheid versterkt | Hoger — uitlijning van de as en toestand van de lagers zijn van cruciaal belang |
| Verwerking van zand en schuurmiddelen | Motorafdichtingen die gevoelig zijn voor gruis | Kolomlagers en afdichtingen zijn kwetsbaar, maar de kom is gemakkelijker te harden |
De tabel toont afwegingen, geen absolute waarden. Een dompelpomp in een gemeentelijke put van 50 voet die elk kwartaal onderhoud nodig heeft, verschilt van een dompelpomp in een irrigatieput van 400 voet die twee keer per seizoen wordt gecontroleerd. Evenzo verschilt een verticale turbine in een schone grondwatervoorziening van een turbine in een reservoir met wisselende waterstanden en vuil.
Wanneer dompelpompen beter geschikt zijn
Dompelpompen zijn een goede keuze wanneer de beschikbare ruimte beperkt is, geluidsoverlast tot een minimum moet worden beperkt, of wanneer het installatiegemak zwaarder weegt dan de frequentie van onderhoudsbeurten. Ze zijn geschikt voor toepassingen waarbij de pomp continu of volgens regelmatige werkcycli draait, de vloeistof schoon genoeg is om de afdichtingen van de motor niet snel te beschadigen, en er apparatuur beschikbaar is om de pomp op te halen of dit indien nodig kan worden ingepland.
Veelvoorkomende toepassingen voor dompelpompen zijn onder meer waterputten bij woningen, drinkwatervoorziening voor vee, kleine irrigatiesystemen, ontwatering, rioolopvoerinstallaties en gemeentelijke watervoorzieningsputten met een gemiddelde diepte. De pompen zijn geschikt voor dieptes tot 500 feet, hoewel voor diepere installaties grotere motoren nodig zijn om het spanningsverlies in de kabel te compenseren en rekening te houden met extra koelingsvereisten.
Kies voor een onderwatermotor wanneer de toegang tot de motor geen spoedeisende kwestie is, wanneer het weglaten van bovengrondse apparatuur vandalisme of blootstelling aan weersinvloeden vermindert, of wanneer de locatie niet beschikt over de fundering of de benodigde vrije ruimte voor een verticale turbine-motorbevestiging. Onderwatermotoren zijn ook geschikt voor renovatieprojecten waarbij een bestaande putbekisting niet geschikt is voor de grotere diameter die vereist is voor verticale turbinekolommen en -kommen.
Wanneer verticale turbinepompen een betere keuze zijn
Verticale turbinepompen zijn geschikt voor toepassingen met een hoge opvoerhoogte, zeer diepe putten, situaties waarin de motor regelmatig moet worden onderhouden, en installaties waarbij rendement over een breed werkingsbereik van belang is. Ze zijn geschikt voor dieptes van meer dan 1.000 voet, leveren per trap een hogere druk dan de meeste dompelpompen en maken het mogelijk de motor te vervangen of te repareren zonder de pomphuis te hoeven demonteren.
Veelvoorkomende toepassingen voor verticale turbines zijn onder meer landbouwirrigatie met variabele vraag, gemeentelijke pompen voor hoge druk, industrieel proceswater, ontwatering van mijnen en brandbeveiligingssystemen, waarbij de NFPA-normen de voorkeur geven aan turbineopstellingen. Ze zijn ook geschikt voor toepassingen met vervuild of schurend water, waarbij de materialen van de pompkom kunnen worden verbeterd en de lagers volgens een vast schema kunnen worden geïnspecteerd zonder dat de pomp volledig hoeft te worden gedemonteerd.
Kies voor een verticale turbine wanneer de toegankelijkheid van de motor de kosten van stilstand vermindert, wanneer de vereiste opvoerhoogte de gebruikelijke grenzen voor dompelpompen overschrijdt, of wanneer de bedrijfscyclus veelvuldig starten en stoppen omvat waarbij het gebruik van op maaiveld gemonteerde frequentieregelaars voordelen biedt. Verticale turbines zijn ook geschikt wanneer het waterpeil schommelt en de pomp over een breed bereik moet werken zonder cavitatie of rendementsverlies.
Veelvoorkomende fouten bij de keuze en installatie
Als je alleen op basis van de prijs kiest, houd je geen rekening met de totale eigendomskosten. Een goedkopere dompelpomp blijkt uiteindelijk duur te zijn als er op de locatie geen kraan is om hem op te halen en drie technici twee dagen bezig zijn met het opzetten van een katrolsysteem. Een verticale turbine lijkt kosteneffectief, totdat lagers defect raken door een slechte uitlijning, waardoor er elk kwartaal onderhoudsbezoeken nodig zijn.
Het negeren van de NPSH-vereisten leidt ertoe dat beide pomptypen cavitatie vertonen en voortijdig defect raken. Dompelpompen moeten voldoende onder water staan om luchtinsluiting en wervelvorming te voorkomen. Verticale turbinepompen vereisen een juiste onderdompeling van de pomppot en een goed ontwerp van de zuigklok om recirculatie te voorkomen. Bereken de beschikbare NPSH op basis van de werkelijke waterniveaus tijdens het bedrijf, niet op basis van statische niveaus of optimistische scenario’s.
Als stroomkabels voor onderwaterinstallaties te dun worden gekozen, ontstaat er een spanningsval die het koppel van de motor vermindert en het stroomverbruik verhoogt. De motor raakt oververhit, de thermische beveiliging treedt in werking en het systeem draait nutteloos in een vicieuze cirkel. Gebruik spanningsvalcalculators op basis van de werkelijke kabellengte en de vollaststroom van de motor, en niet alleen op basis van het vermogen op het typeplaatje.
Als bij verticale turbines geen rekening wordt gehouden met de uitlijning van de kolom en de toestand van de lagers, kan de as gaan slingeren, waardoor lagers, koppelingen en afdichtingen slijten. De trillingen nemen toe, het rendement daalt en de pomp gaat lawaai maken, wat wijst op een dreigende storing. Houd u bij de installatie aan de door de fabrikant opgegeven aanhaalmomenten voor de kolomkoppelingen en controleer de lagerspeling.
Installatie zonder geschikte hijsapparatuur of onderhoudstoegang dwingt de eigenaar tot dure noodreparaties. Een dompelpomp in een krappe put zonder toegang voor een kraan vereist dure hijswerkzaamheden. Een verticale turbine in een gebouw zonder voldoende hoogte om de kolom te verwijderen, vereist het afzagen van de afvoerpijp of de kolom – soms zelfs beide. Plan de onderhoudstoegang al tijdens het ontwerp, en niet pas bij de eerste storing.
Inkoop en documentatie
Geef voor beide pomptypen aan de leverancier het debiet, de totale dynamische opvoerhoogte, de eigenschappen van de vloeistof, de stroomvoorziening en de installatiegegevens door. Vermeld ook het bereik van het zuigwaterpeil, de vereisten voor de persdruk, de leidingdiameters en eventuele bijzondere omstandigheden, zoals zandgehalte, temperatuur of blootstelling aan chemicaliën. Voeg foto’s van de put of de putkuil toe, evenals de afmetingen van de beschikbare ruimte voor het monteren of verwijderen van de motor.
Vraag de volledige documentatie op: pomppercel, materiaallijst, typeplaatje van de motor, specificaties van de kabel of as, installatietekening en onderhoudsschema. Voor verticale turbines dient u de kolomlengte, de afstand tussen de lagers, de koppelwaarden van de koppeling en de uitlijningstoleranties op te vragen. Voor dompelpompen dient u het kabeltype en de kabellengte, de aanbevolen inbeddingsdiepte, het ophaalgewicht en de onderhoudsintervallen voor de afdichtingen op te vragen.
Leg het werkpunt en de systeemcurve vast, zodat bij toekomstige storingsopsporing kan worden vastgesteld of problemen het gevolg zijn van slijtage aan de pomp of van wijzigingen in het systeem. Een pomp die ver van haar optimale rendementspunt werkt, verbruikt te veel stroom en slijt sneller. Als de vereisten voor debiet of druk veranderen, is de pomp mogelijk niet langer geschikt — het is beter om dat uit gegevens te weten dan uit herhaalde storingen.
Kan ik een verticale turbinepomp vervangen door een dompelpomp zonder dat ik het systeem hoef aan te passen?
Soms, maar controleer eerst de diameter van de behuizing, de opvoerhoogte, het motorvermogen en de compatibiliteit van de besturing. Verticale turbines leveren vaak een hogere opvoerhoogte per trap, dus voor een directe vervanging door een dompelpomp zijn mogelijk meer trappen of een grotere motor nodig. Controleer of de diameter van de bestaande behuizing voldoende is voor de dompelpomp en de afvoerleiding. Controleer of de besturing boven water geschikt is voor de dompelkabel en de startstroom. Als de turbine een frequentieregelaar had, moet de dompelpomp dezelfde besturingsmethode ondersteunen.
Wat gebeurt er als een dompelpomp draait zonder dat er voldoende water rond de motor zit?
De motor raakt snel oververhit omdat hij voor koeling afhankelijk is van het omringende water. De thermische beveiliging zou de motor moeten uitschakelen voordat er schade ontstaat, maar als de beveiliging faalt of wordt omzeild, verslechtert de isolatie, ontstaat er kortsluiting in de wikkelingen en brandt de motor door. Installeer laagwateruitschakelaars of druksensoren die de pomp uitschakelen wanneer het waterpeil onder het veilige bedrijfsniveau daalt. Controleer of de pomp ondergedompeld blijft bij het laagst te verwachten waterpeil, en niet alleen bij gemiddelde omstandigheden.
Hoe weet ik of astrillingen in een verticale turbinepomp normaal zijn of een probleem vormen?
Meet de trillingen bij de motor en de afvoerkop met een draagbare analysator of gebruik een smartphone-app om de basiswaarden te vergelijken. Normale trillingen zijn laag en constant. Toenemende trillingen duiden op slijtage van de lagers, onbalans van de as, loszittende koppelingen of een verkeerde uitlijning. Als de trillingen na het opstarten plotseling toenemen, controleer dan of alle kolomkoppelingen goed vastzitten en of er geen vuil in de waaiers vastzit. Als de trillingen in de loop van enkele weken geleidelijk toenemen, plan dan een lagerinspectie in voordat slijtage van de as tot een catastrofale storing leidt.
Moet ik in een verticale turbinepomp met olie gesmeerde of met water gesmeerde lagers gebruiken?
Met water gesmeerde lagers zijn eenvoudiger, hebben geen oliereservoir dat onderhouden moet worden en sluiten het risico op olieverontreiniging in de watertoevoer uit. Ze functioneren goed in schoon water, maar slijten sneller in zanderige of schurende omstandigheden. Oliegesmeerde lagers gaan langer mee in vuil water en zijn geschikt voor hogere snelheden, maar vereisen regelmatige olieverversingen en vormen een milieurisico als de afdichtingen defect raken. Kies voor watergesmeerde lagers bij drinkwater en schone bronnen. Kies voor oliegesmeerde lagers bij hoge opvoerhoogte, hoge snelheden of schurende omstandigheden, waarbij de levensduur van de lagers de onderhoudskosten rechtvaardigt.
Welke maat hijsapparatuur heb ik nodig voor onderhoud aan onderwater- of verticale turbines?
Bij dompelpompen moet het hefvermogen groter zijn dan het totale gewicht van de pomp, de motor, de afvoerleiding en het water in de leiding. Een standaard dompelpomp van 10 pk met een leiding van 200 voet weegt in droge toestand 800 tot 1.200 pond, en meer wanneer deze met water is gevuld. Bij verticale turbines moet het hefvermogen voldoende zijn voor de kolom, de as en de kom – vaak 1.500 tot 3.000 pond voor installaties op een diepte van 100 tot 300 feet. Huur een kraan, gebruik een ginpole of installeer een permanente takel als de onderhoudsfrequentie de kosten rechtvaardigt. Probeer niet handmatig te hijsen, tenzij het geheel minder dan 300 pounds weegt en de omstandigheden ter plaatse veilig zijn.
Conclusie
Zowel dompelpompen als verticale turbinepompen bieden een oplossing voor het verpompen van water uit diepe of onderwaterbronnen, maar de juiste keuze hangt af van de diepte, de opvoerhoogte, de toegankelijkheid voor onderhoud en de totale kosten gedurende de levensduur van de pomp. Dompelpompen vereenvoudigen de installatie en nemen bovengronds minder ruimte in beslag, maar moeten volledig uit het water worden gehaald voor werkzaamheden aan de motor. Bij verticale turbinepompen blijft de motor toegankelijk, maar dit maakt de uitlijning van de as, het onderhoud van de lagers en de montage van de kolom complexer. Maak uw keuze op basis van het werkpunt, de installatiebeperkingen, de onderhoudsmogelijkheden en realistische bedrijfsomstandigheden – niet op basis van een voorkeur voor een bepaalde categorie of de aanschafprijs. Leg de redenen voor uw keuze vast, zodat de volgende technicus begrijpt wat het systeem nodig heeft en waarom voor deze pomp is gekozen.