DIESELGEDREVEN POMPEN (DEEL 1).doc

DIESELGEDREVEN BAGGERPOMPEN

(DEEL 1)

Inhoud :

Inleiding..........................................................................................................21. Pomp en leiding.......................................................................................22. Vermogen van de baggerpomp en volkoppelbedrijf................................43. Opstarten van het walpersbedrijf.............................................................74. Het werken met pompen in serie.............................................................7

4.1. Beide pompen zijn identiek (zelfde toerental)....................................74.2. Beide pompen zijn niet identiek..........................................................9

5. Praktische handleiding voor het walpersen............................................115.1. Inleiding............................................................................................115.2. Keuze van de configuratie................................................................115.3. Kritische snelheid..............................................................................115.4. Principe van de regeling...................................................................115.5. Walpersbedrijf met verschillende pompconfiguraties.......................125.6. “Frequently Asked Questions”..........................................................15

Inleiding In deze nota wordt de werking van een baggerpomp bij walpersen verklaard door middel van een “eenvoudig” model. De werking van pomp en leiding is een erg ingewikkeld proces. Het is dan ook niet eenvoudig dit proces goed te verstaan zonder gebruik te maken van wiskundige begrippen zoals karakteristieken, …. Het proces kan wel vereenvoudigd voorgesteld worden als een evenwicht tussen enerzijds de pomp, en anderzijds de leiding. Hier is gepoogd dit te doen door middel van een “weegschaal”-model. Op deze wijze kan een inzicht gekregen worden in de werking van het systeem, en de invloed van de verschillende parameters.In deel 2 wordt de werking van de baggerpompen verklaard door middel van karakteristieken voor pompopvoerhoogte en leidingsweerstand.

1. Pomp en leiding. Een eenvoudige voorstellingswijze van de werking van een baggerpomp bestaat hierin :Baggerpomp (opvoerhoogte of druk) aan de ene zijde, en leiding (leidingsweerstand) aan de andere zijde moeten steeds met elkaar in evenwicht zijn. Bij dit evenwicht hoort een bepaald debiet. Indien er een onevenwicht onstaat dan zal het debiet zó veranderen dat er een nieuw evenwicht onstaat.

We kunnen dus de installatie voorstellen als een weegschaal met aan de ene kant de pomp, aan de ander kant de leiding. Indien de pomp meer “weegt” dan de leiding, dan zal het debiet stijgen. Indien de leiding meer “weegt” dan de pomp, dan zal het debiet dalen.

Uit wat bestaat het “gewicht” van de pomp ? Uit volgende delen :- Het toerental van de pomp : immers hoe meer toeren de pomp draait,

hoe meer druk ze levert, en dus hoe meer ze “weegt”.- De concentratie van het mengsel ín de pomp . Indien de pomp gevuld

is met mengsel met een hoge concentratie dan levert ze meer druk.

Het “gewicht” van de leiding bestaat uit :- De lengte van de leiding : hoe langer hoe meer weerstand, en dus

meer “gewicht”.- Het aantal bochten e.d. in de leiding : hoe meer, hoe meer weerstand

en dus “gewicht”.- De concentratie van het mengsel ín de leiding ; naarmate het mengsel

in de leiding een grotere concentratie heeft stijgt de weerstand, en dus “gewicht” van de leiding.

Met behulp van dit schema kunnen wij de invloed van verschillende parameters nagaan, en voorspellen wat de installatie doet als iets verandert.

2/20

Dieselgedreven Baggerpompen (Deel 1) 13/04/23

Voorstelling van pomp en leiding door middel van een “weegschaal”.

Stijging van het pomptoerental :Een stijgend pomptoerental geeft meer “gewicht” aan de pomp. Het effect van de pomp wordt groter, en de leidingssnelheid gaat stijgen.

Daling van het pomptoerental :Een dalend pomptoerental geeft minder “gewicht” aan de pomp. Het effect van de pomp wordt kleiner, en de leidingssnelheid gaat dalen.

Concentratie van het mengsel in de pomp :Een zwaarder mengsel in de pomp geeft meer gewicht aan de pomp. Het debiet zal dus stijgen.

Concentratie van het mengsel in de leiding : Met mengsel in de pomp zal het debiet stijgen. Uiteraard vult zich ook de leiding met mengsel. Dit verhoogt het “gewicht” van de leiding waardoor de leidingssnelheid opnieuw zal dalen. Bij aanvang walpersen zal men dus het debiet zien stijgen (concentratie in de pomp) en dan geleidelijk weer zien dalen (naarmate concentratie in de leiding komt).

De leiding wordt langer gemaakt :Het gewicht van de leiding stijgt : hierdoor daalt het debiet. Men kan het debiet weer doen stijgen door het gewicht van de pomp te doen stijgen ; dus door meer toeren te draaien.

Wat te doen als de leidingssnelheid te laag wordt ?Leidingssnelheid te laag betekent dat de leiding te zwaar weegt. Het gewicht van de leiding heeft men uiteraard niet onmiddellijk onder controle (lengte !). Men moet dus aan pompzijde ingrijpen door het gewicht van de pomp te verhogen. Dit kan men door toeren te verhogen.

3/20


Wat te doen als de leidingssnelheid te laag wordt, en de pomp reeds maximum toeren draait ?

Men moet dan wel ingrijpen op het gewicht van de leiding door de concentratie in de leiding te verlagen. Dit kan enkel door concentratie in de pomp te verlagen ; het gevolg hiervan is echter dat het gewicht van de pomp daalt ! Het debiet zakt nog verder ! Men mag dus niet onmiddellijk overschakelen op waterdraaien, maar beter geleidelijk de concentratie verlagen. Men moet ervoor zorgen dat de weegschaal naar de zijde van de pomp overgaat.

2. Vermogen van de baggerpomp en volkoppelbedrijf Het vermogen dat de baggerpomp opneemt is evenredig met de opvoerhoogte, en het debiet dat de pomp levert :

- Hoe meer opvoerhoogte de pomp levert, hoe meer vermogen zij opneemt.

- Hoe meer debiet de pomp levert, hoe meer vermogen zij opneemt.

Verwijzend naar het schema met de weegschaal betekent dit dat de pomp meer vermogen opneemt naarmate zij meer weegt ! “Gewicht” = vermogen.

De dieselmotor die de pomp aandrijft kan niet onbeperkt vermogen leveren. Indien men aan de dieselmotor teveel vermogen vraagt dan gaat zij door haar knieën ; het toerental de dieselmotor, en dus van de pomp gaat dalen. Daardoor daalt het gewicht van de pomp ! Het toerental van de pomp gaat zover dalen, tot de diesel weer in staat is het gewicht van de pomp te dragen. Een situatie waarbij de dieselmotor door zijn knieën gedrukt wordt noemt men “volkoppelbedrijf” : de motor levert nog wel zijn volkoppel, maar niet meer zijn vol vermogen omdat hij in toeren gedaald is.

In ons schema kunnen wij dus de installatie zo voorstellen : onder de weegschaal staat aan de pompzijde de dieselmotor. Boven de motor staat een veer : het vermogen van de motor stijgt naarmate de veer meer ingedrukt wordt : hoe meer de balans naar links beweegt en óp de veer duwt, hoe meer vermogen de motor moet leveren.De dieselmotor kan slechts een beperkt gewicht dragen (nl.zijn vermogen). Indien de weegschaal toch zover doorslaat dat hij te zwaar óp de diesel rust (de veer wordt te sterk ingedrukt) dan gaat deze door zijn knieën. De motor gaat zover in toeren dalen totdat het gewicht van de pomp zo laag wordt, dat de motor hem weer kan dragen.

4/20


Schema aangevuld met de dieselmotor van de pomp.

Indien de weegschaal te sterk op de diesel rust dan gaan de toeren naar beneden. Men kan uiteraard verhinderen dat de toeren naar beneden gaan door de weegschaal op een andere manier in evenwicht te krijgen : door bv.de leiding zwaarder te maken. Omgekeerd kunnen wij de toeren van de pomp terug naar omhoog krijgen door het gewicht dat op de pomp rust lichter te maken. Dus door ofwel de pomp lichter te maken, ofwel de leiding zwaarder.

We kunnen de installatie opnieuw door middel van het weegschaal-model bekijken.

Hoe kan volkoppelbedrijf optreden ?Indien wij de toeren opvoeren zal het gewicht van de pomp stijgen. Indien de leiding te kort is, en dus te licht, dan zal de balans snel naar de pompzijde bewegen. Het debiet stijgt. De balans kan zover doorgaan aan pompzijde (= het debiet stijgt zó hoog) dat de balans op de motor gaat rusten, en dus de toeren gaan zakken zodanig dat de balans weer naar rechts beweegt. Het toerental, en dus het debiet, kunnen niet meer stijgen. De motor draait in volkoppelbedrijf.

Hoe merkt men dat men volkoppel draait ?Volkoppelbedrijf is herkenbaar doordat men niet meer in staat is het toerental op te voeren (want het extra gewicht van de pomp kan niet meer door de diesel gedragen worden ; men kan wel meer toeren vragen,

5/20


POMP LEIDING

DEBIET DAALT

DEBIET STIJGT

RPM CONC L CONC

DIESEL

maar de diesel kan het niet meer dragen. Het toerental blijft zo dat de diesel het nét nóg kan dragen).

Kan men nog toeren opregelen in volkoppelbedrijf ?Toeren opvoeren kan niet : toeren opvoeren zou betekenen dat het gewicht van de pomp nog zwaarder wordt, en dit kan niet want het gewicht op de diesel is reeds té zwaar.

Kan men de toeren naar beneden regelen in volkoppelbedrijf ?Ja. Men kan de toeren nog lager sturen. Het gewicht van de pomp zal dalen. De balans beweegt naar rechts en het debiet zal dus dalen. Hierdoor vermindert de last op de diesel. De diesel zal daardoor minder dan het volkoppel leveren, maar toch niet in toeren stijgen (want de pijpenman heeft het toerental naar beneden gestuurd !).

Hoe kan de installatie van normaal bedrijf overgaan naar volkoppelbedrijf ?We gaan uit van een normaal bedrijf waarbij de pomp en diesel volle toeren draaien. Men kan de balans uit evenwicht brengen door bv.de leidinglengte te verkorten : de leiding gaat veel lichter wegen. Daardoor helt de balans naar links, en stijgt het debiet. De balans kan zo ver naar links bewegen dat ze te zwaar op de diesel gaat rusten. De toeren gaan dan naar beneden, de balans beweegt weer naar rechts, het debiet gaat opnieuw dalen, tot het gewicht op de diesel weer voldoende gedaald is.Elke reden die de balans naar links doet bewegen kan dus volkoppelbedrijf veroorzaken, en de toeren van de pomp doen dalen : mogelijkheden zijn :

- Concentratie in de pomp : het gewicht van de pomp stijgt doordat concentratie ín de pomp terechtkomt ; hierdoor kan de balans zo ver doorslaan, het debiet stijgt te sterk, dat de diesel te zwaar belast wordt en toeren gaan dalen.

- Minder concentratie in de leiding : minder concentratie in de leiding betekent een lager gewicht van de leiding. Hierdoor gaat de balans naar links -méér debiet- wat volkoppelbedrijf kan veroorzaken.

Hoe kunnen wij het toerental van de pomp in volkoppelbedrijf doen stijgen ?We gaan uit van een situatie waarbij de pomp volkoppel draait, en het pomptoerental gedaald is. Het pomptoerental kunnen wij opnieuw laten stijgen door het gewicht van de balans óp de diesel te verlagen. Bv.indien de concentratie in de leiding stijgt, waardoor het gewicht van de leiding groter wordt, dan zal de balans naar rechts bewegen (debiet daalt) : hierdoor daalt de druk op de diesel waardoor het toerental zal stijgen. Let wel : doordat het toerental van de pomp stijgt zal het gewicht van de pomp ook weer een beetje stijgen ! Men moet dus méér gewicht aan leidingszijde bijvoegen !

Alles wat de balans naar rechts doet bewegen zal het gewicht óp de diesel verlagen en dus het toerental van de pomp in volkoppelbedrijf doen stijgen. Dus ook :

6/20


- Concentratie ín de pomp verlagen : indien wij concentratie in de pomp verlagen (dus waterdraaien) dan daalt het gewicht van de pomp. De balans beweegt naar rechts (minder debiet) en het pomptoerental zal stijgen want de balans drukt minder hard op de diesel. Let wel : doordat het pomptoerental stijgt, stijgt ook het gewicht van de pomp. Het eindresultaat kan dus worden dat het debiet uiteindelijk stijgt, samen met de stijging van het pomptoerental.

- Leiding verzwaren : door de leiding te verlengen, of door op het stort een afsluiter te knijpen wordt het gewicht van de leiding zwaarder. De balans beweegt naar rechts (debiet daalt) waardoor de last op de diesel lichter wordt, en het toerental kan stijgen.

- Concentratie in de leiding verhogen : de leiding wordt hierdoor zwaarder. Dit geeft dan ook uiteindelijk een hoger toerental. Let wel om de concentratie in de leiding hoger te krijgen moet deze wel eerst door de pomp, waardoor de pomp zwaarder wordt !

3. Opstarten van het walpersbedrijf Het probleem dat kan optreden bij opstarten van het walpersbedrijf (nl.waterdraaiend te laag toerental van de diesel) kunnen wij nakijken met het weegschaal-model :

Bij inkoppelen van de pomp draait deze water, en de leiding is ook watergevuld. De pomp draait nog laag toerental en een bepaald debiet gaat stromen. De weegschaal is in evenwicht. Bij opvoeren van het pomptoerental gaat de pomp zwaarder wegen, en doordat de leiding licht is (want watergevuld) gaat de balans snel op de diesel duwen, met volkoppelbedrijf als gevolg : het pomptoerental wil niet meer stijgen. Dan beginnen wij mengsel te draaien. De leiding is nog steeds heel licht, en de pomp wordt plots een pak zwaarder : het toerental daalt nóg verder (en het debiet stijgt nog). Pas als de leiding geleidelijk vol mengsel komt gaat het gewicht van de leiding stijgen. De balans begint naar rechts over te gaan (het debiet daalt) waardoor de diesel steeds meer ontlast wordt en de toeren stijgen.

4. Het werken met pompen in serie Op dezelfde wijze kunnen wij de werking van twee pompen in serie analyseren. Aan de pompzijde van de balans staan nu twee pompen. Er is dus meer gewicht beschikbaar waardoor het debiet kan stijgen. Indien de leidingslengte dus extreem lang geworden is, zodanig dat met 1 pomp het debiet té laag wordt, kan men door het inschakelen van de tweede pomp het debiet weer doen stijgen.

4.1. Beide pompen zijn identiek (zelfde toerental). In het schema worden nu twee pompen ingetekend. Wij gaan ervan uit dat de beide pompen in identieke configuratie staan : dus beide LOW, of beide HIGH.

7/20


Beide pompen zijn dan volledig identiek : dat betekent dat beide pompen, bij gelijk toerental, net evenveel opvoerhoogte leveren ; in ons schema betekent dit dat beide pompen evenveel wegen. Doordat de pompen in serie staan zal de druk van de tweede pomp hoger zijn ; de invloed van elke pomp op het evenwicht, en dus op het debiet, is identiek.

Indien beide pompen andere toerentallen draaien zal de invloed van elke pomp anders zijn : de pomp die meer toeren draait zal meer wegen, de pomp met minder toeren weegt minder. Het totale gewicht van de twee pompen zal op de balans wegen.Hieruit kan men reeds afleiden dat het geen belang heeft of de eerste pomp, of de tweede pomp meer toeren draait. Het gewicht van beide pompen wordt bij elkaar opgeteld ! Het debiet wordt bepaald door de som van beide gewichten.

Schema met twee (identieke) pompen in serie.

Wat gebeurt er als men één van beide pompen in toeren regelt ?

8/20


Bij toeren verhogen of verlagen van één pomp wordt het totale gewicht van beide pompen groter of kleiner. De balans zal dus bewegen : bij hogere toeren naar links, want de pompen worden zwaarder, en dus meer debiet. Bij lagere toeren zal omgekeerd het debiet dalen.

Wat is de invloed van de ene pomp op de andere ?Uit het schema blijkt dat één pomp in toeren wijzigen een invloed heeft op het debiet. Bij een toerenverhoging van één pomp zal de balans naar links hellen (groter debiet) : dit betekent ook dat de belasting van de andere pompdiesel zal stijgen ! De balans zal immers harder op beide diesels duwen ! Het toerental van de andere pomp verandert niet. Tenminste niet zolang men niet in volkoppelgebied werkt.

De pompen staan in serie, maar slechts één pomp is ingeschakeld :In dit geval staat op de balans slechts het gewicht van de ingeschakelde pomp. Het gewicht van de nog niet ingeschakelde pomp is nul.

Wat gebeurt er als de tweede pomp ingeschakeld wordt ?Op dat ogenblik komt het gewicht van de tweede pomp op de balans : het totale gewicht van de pompen stijgt onmiddellijk waardoor de balans naar links overhelt : het debiet stijgt dus.

Volkoppelbedrijf met twee pompen in serie :Indien het gewicht van de pompen te zwaar wordt, en dus te sterk op de beide diesels drukt dan zal het toerental van beide pompen dalen, tot de druk op de diesels weer lichter wordt. Dit kan dus veroorzaakt worden door te lichte leiding, of te grote debieten. Ervan uitgaande dat beide diesels en pompen identiek zijn zullen in volkoppelbedrijf de beide pompen even snel gaan draaien.

Twee identieke pompen in serie, en slechts één pomp in volkoppelbedrijf : kan dit ?

Dit is inderdaad mogelijk : stel dat het debiet zo groot is dat beide pompen volkoppel draaien. De balans helt over naar links, en beide pompen draaien met verlaagd toerental. De pijpenman kan nu het toerental van één van beide pompen naar beneden regelen. Het totale pompgewicht vermindert, waardoor het debiet daalt. Daardoor gaan beide pompen minder zwaar op de diesels drukken : het toerental van de pomp die volkoppel daalt zal daardoor weer gaan stijgen.

Volkoppelbedrijf ten gevolge van het inschakelen van de tweede pomp :Indien slechts één pomp loopt, kan bij inschakelen van de tweede pomp het gewicht van beide pompen zó zwaar worden dat de druk op de diesel(s) te groot wordt, zodanig dat de reeds ingschakelde pomp in volkoppelbedrijf terechtkomt : het toerental van de pomp zakt.Hetzelfde kan optreden bij het opregelen van de toeren van de tweede pomp : indien men deze te ver opregelt kan de balans zover naar links

9/20


overhellen, het debiet wordt te groot, dat de eerste pomp te sterk op zijn diesel drukt waardoor deze in toeren moet dalen.

4.2. Beide pompen zijn niet identiek. Eén pomp staat in LOW configuratie, één pomp in HIGH. In dit geval verandert het schema :

- De LOW pomp kan minder opvoerhoogte leveren dan de HIGH pomp : dit zien wij in het schema doordat het gewicht van de LOW pomp steeds kleiner is dan deze van de HIGH pomp.

- Doordat de LOW pomp minde vermogen opneemt dan de HIGH, zal deze pomp minder hard op zijn dieselmotor drukken : de balans moet dus véél verder naar links overhellen voordat de LOW pomp zijn motor door zijn knieen kan drukken : de “veer” bovenop de LOW diesel is daarom veel hoger getekend dan bij de HIGH motor.

10/20


Schema met één pomp in LOW mode, en één pomp in HIGH mode.

Wat is de invloed van toerenregelen van de LOW pomp ?Meer toeren van de LOW pomp maakt het gewicht van deze pomp groter : balans gaat naar links (meer debiet). De invloed van de toerenverandering is echter relatief gering, omdat er relatief maar weinig gewicht bijkomt of afvalt.

Invloed van toerenregelen van de LOW pomp op de HIGH pomp ?Bij toerenverhogen zal de belasting op de dieselmotor van de HIGH pomp stijgen (balans naar links). Toeren van de LOW pomp verlagen, verlaagt de belasting van de diesel van de HIGH pomp (want pompen wegen lichter, balans gaat naar rechts (minder debiet)).

Volkoppelbedrijf van de HIGH pomp :Bij een te groot debiet (balans te ver naar links) wordt de HIGH dieselmotor zwaarder belast ; het is dus mogelijk door toeren van de LOW pomp op te voeren de HIGH diesel door zijn knieen te drukken !Omgekeerd : indien de HIGH pomp in volkoppel draait kan men de toeren van de LOW pomp verlagen : het gewicht aan de linkerzijde daalt. Daardoor gaat de balans naar rechts over (minder debiet) : dit verlicht de druk op de diesel van de HIGH pomp waardoor deze in toeren zal stijgen.

Kan de LOW pomp ook in volkoppelbedrijf terechtkomen ?In normaal bedrijf kan de balans nooit zover naar links hellen dat ook de LOW pomp in volkoppelbedrijf terechtkomt. Indien evenwel de LOW dieselmotor ook belast wordt door bv.de schroeven, is het wél mogelijk dat ook deze motor in volkoppelbedrijf terechtkomt ! De motor heeft dan immers minder reserve over en de balans zal sneller op de motor drukken (de veer in het schema wordt korter).

5. Praktische handleiding voor het walpersen.

5.1. Inleiding Aan boord van de nieuwe hoppers, Gerardus Mercator, J.F.J.De Nul en Cristoforo Colombo, wordt gewalpersd door middel van één pomp of twee pompen in serie, waarbij deze pompen met ofwel hoge snelheid (tandwielkast in HIGH) of lage snelheid (tandwielkast in LOW) kunnen werken. Op basis van recente ervaringen wordt hier een praktische handleiding voor het werken met deze installatie gegeven.

5.2. Keuze van de configuratie De meest optimale configuratie (LOW, of LOW+HIGH, of LOW+LOW, …) kan door berekenen bepaald worden op basis van leidinglengte, leidingdiameter en soort

11/20


materiaal. Deze berekening wordt uitgevoerd door de dienst van Ph.Denys in Aalst. De keuze wordt zo gemaakt dat de maximale productie gehaald wordt : er wordt berekend wat de maximale concentratie is die men nog met voldoende leidingssnelheid kan verpompen. Zeker op kortere afstanden kan het zijn dat de pomp(en) hierbij in volkoppelbedrijf werkt. Hiermee is ook rekening gehouden bij de berekening.Ook wordt gecontroleerd of de pompen waterdraaiend niet overbelast worden. Hierbij wordt rekening gehouden met de hieronder beschreven werkwijze met betrekking tot opstarten en regelen van de pompen. Het is dus essentieel bij begin werk, of bij veranderende omstandigheden, steeds de optimale configuratie na te vragen in Aalst !

In werkelijkheid kan de situatie afwijken van de berekende : het materiaal kan verschillen, … Bij de berekening wordt ook uitgegaan van een ideale concentratie ; dit betekent dat men voor een bepaald materiaal, en leidinglengte zal uitgaan van een vaste concentratie die voor lange leidingen en zwaar materiaal lager zal zijn dan wat men uit de hopper kan zuigen (bv.densiteit 1.35 t/m3). De hoogste concentratie levert niet altijd de beste productie ! Het kan immers dat bij te hoge concentratie de leidingssnelheid zo ver daalt dat de uiteindelijke productie lager wordt, en bovendien risico op voldraaien van de leiding ontstaat. Het kan moeilijk zijn de berekende concentratie te regelen en constant te houden. Andere concentraties dan de vooropgezette betekenen dat de voorgestelde configuratie niet meer optimaal is !

5.3. Kritische snelheid Voor een bepaalde grondsoort, bij gegeven concentratie, en voor een gegeven leidingsdiameter bestaat een kritische snelheid. Indien de leidingssnelheid onder de kritische snelheid komt zal het materiaal in het mengsel bezinken : er vormt zich op de bodem van de leiding een laag zand ; deze kan zo sterk aangroeien dat op een zeker ogenblik de leiding volledig verstopt. Het is dus essentieel de snelheid voldoende hoog boven de kritische snelheid te houden.

5.4. Principe van de regeling De principe van de regeling is :

- De leidingssnelheid binnen grenzen houden rond de optimale snelheid : bij lagere snelheden gaat de productie dalen, en kan de snelheid té laag worden, met verstopte leiding als gevolg. Te hoge leidingssnelheden kunnen aanleiding geven tot volkoppelbedrijf, en overmatige slijtage in pompen en leidingen.

- De concentratie zoveel mogelijk gelijk houden aan de optimale ; een hogere concentratie is zolang de snelheid niet te ver daalt steeds gunstig.

Praktisch betekent dit :

- om overbelasten bij waterdraaien te vermijden slechts één van beide pompen inschakelen en/of het toerental van de ingeschakelde pomp laag

12/20


houden : men dient dus de pompen zo in te schakelen en te regelen dat de leidingssnelheid niet extreem hoog wordt. Zo verhindert men ook dat de pompen in volkoppelgebied draaien.- bij begin van mengseldraaien kan doordat de pomp mengsel ziet het vermogen van deze pomp sterk stijgen ; in volkoppelbedrijf betekent dit dat het toerental nog verder zakt ; het enige wat men kan doen om dit te vermijden is de tweede pomp weerom uitschakelen of in toeren reduceren : zo haalt men de leidingssnelheid verder naar beneden, waardoor de belasting op de pomp verder daalt. Indien men evenwel bij het waterdraaien geen extreme snelheden heeft, zal dit niet kritisch zijn.- na enige tijd mengseldraaien zal de leidingsweerstand stijgen, en dus de leidingssnelheid dalen. Indien deze té laag dreigt te worden, dan moet men de tweede pomp inschakelen en/of de pomp(en) in toeren opvoeren. Draaien de pomp(en) volaan, en blijft de leidingssnelheid verder dalen dan kan men enkel de concentratie verminderen, of overgaan naar een hogere configuratie (bv. van LOW+HIGH naar HIGH+HIGH).- indien de concentratie zo ver daalt dan dient men te verhinderen dat de leidingssnelheid te hoog wordt door toeren te verlagen en/of één pomp uit te schakelen.

Men dient er dus voor te zorgen dat de diesels steeds voldoende snel draaien, en wel om volgende redenen :

- hoe lager het toerental, hoe lager het vermogen dat de diesel kan leveren ; er is dan ook minder vermogen beschikbaar voor de schroeven.

- de motoren kunnen slechts tot 70 % volkoppel leveren ; beneden 70 % toeren daalt het beschikbare vermogen van de motor erg snel.- bij toerentallen beneden 80 % (voor de J.F.J.De Nul), beneden 70 % (voor de Gerardus Mercator), valt de asgedreven generator af : dit betekent dat boegschroef en jetpomp ook stilvallen.

5.5. Walpersbedrijf met verschillende pompconfiguraties Bij het opstarten wordt watergedraaid. Afhankelijk van de gekozen configuratie moeten de pompen bij verschillend toerental ingeschakeld worden :

- voor een pomp in LOW kan ingeschakeld worden bij elk toerental tussen 50 en 100 % toeren.- voor een pomp in HIGH kan alleen ingeschakeld worden bij 50 % toeren. Bij hogere toerentallen is inschakelen geblokkeerd.

De voorgestelde configuratie is berekend voor een met mengsel gevulde leiding, en een zandpomp die specie verpompt. In vergelijking met waterdraaien is de weerstand van de gevulde leiding veel groter, en kan het rendement van de mengselverpompende pomp veel slechter zijn.

Bij waterdraaien zal dus, door de te lage leidingsweerstand, de snelheid in de leiding te hoog worden. Te hoge snelheid betekent te hoog opgenomen vermogen van de zandpomp. Dit betekent dan weer dat de pomp in het volkoppelgebied kan gaan draaien.

Configuratie LOW en configuratie LOW+LOW :

13/20


In de LOW snelheid zal de pomp relatief traag draaien. Het vermogen dat de pomp bij dit relatief laag toerental kan opnemen is beperkt ; de pomp zal er normaal niet in slagen de motor zó te belasten dat deze in volkoppelgebied terechtkomt. In het geval LOW is er dus geen probleem : men kan zonder meer de pomp inschakelen en in toeren opvoeren.In het geval LOW+LOW, en een erg korte persleiding, kan men indien men de beide pompen op maximum toeren zet het opgenomen vermogen zó opdrijven dat de koppelingen kunnen slippen : in dit geval moet men dus :

- slechts één pomp inschakelen en opvoeren,- of, indien beide pompen ingeschakeld worden, deze op een laag toerental laten draaien.

Configuratie HIGH :

In deze configuratie kan het voorkomen dat waterdraaiend de installatie overbelast wordt : men schakelt de pomp in bij 50 % toeren ; bij opregelen van de pomp kan de leidingssnelheid zó hoog oplopen dat de pomp niet meer in toeren omhoog wil. De installatie werkt dan in volkoppel. Pas bij dalen van de leidingssnelheid zal het pomptoerental kunnen stijgen. Het voordeel van de configuratie HIGH in vergelijking met LOW+LOW is :

- men kan de BB motor volledig benutten voor aandrijven asgenerator, en dus alle electrische gebruikers, en voor aandrijven van de BB schroef,- doordat alle gebruikers gevoed kunnen worden vanaf BB asgenerator, blijft meer vermogen over op SB hoofdmotor, waardoor deze pomp minder snel in volkoppelbedrijf terechtkomt ; inschakelen en toerenregelen van deze pomp wordt gemakkelijker,- vooral : de beschikbare opvoerhoogte is groter dan bij LOW+LOW ; indien de leidingssnelheid te laag wordt in LOW+LOW, kan -moet- men overschakelen naar HIGH.

Het is dus niet nodig van LOW+LOW onmiddellijk over te schakelen naar HIGH+LOW ! In eerste instantie dient men HIGH te proberen ; draaien in HIGH+LOW zal steeds resulteren in een grotere leidingssnelheid (en dus grotere belasting, en daardoor ook lager toerental voor de HIGH pomp omwille van volkoppelbedrijf) dan bij werken met alléén HIGH.

Configuratie LOW+HIGH :

Ook hier kan bij inschakelen en waterdraaien overbelasting en volkoppelbedrijf optreden : Het is mogelijk enkel de eerste LOW pomp in te schakelen. De tweede HIGH pomp wordt ingeschakeld als de snelheid voldoende daalt. Het nadeel van deze configuratie is evenwel dat bij in/uitschakelen van de tweede -HIGH- pomp de opvoerhoogte sterk varieert ; dus ook de snelheid sterk varieert, en dus ook het opgenomen vermogen. Vandaar dat het beter is in de HIGH+LOW configuratie te werken.

Configuratie HIGH+LOW :

14/20


Waterdraaiend kan de eerste -HIGH- pomp ingeschakeld worden. De toeren dient men laag te houden, en pas op te voeren als de leidingssnelheid daalt. De tweede pomp kan men naar believen in of uitschakelen naarmate de leidingssnelheid daalt of stijgt. Deze configuratie heeft volgende voordelen ten opzichte van de LOW+HIGH :

- de tweede pomp, indien uitgeschakeld, vormt een extra leidingsweerstand ; daardoor daalt de leidingssnelheid, en de belasting van de HIGH pomp.- voor het in- en uitschakelen van de tweede pomp hoeft men het dieseltoerental van BB hoofdmotor niet of weinig te reduceren. De asgenerator blijft dus steeds in bedrijf.

Belastingsverdeling tussen de HIGH en de LOW pomp : indien beide pompen ingeschakeld zijn kan men door de toeren van beide, of van één, het opgenomen vermogen van elke pomp beinvloeden : De bedoeling hierbij is ervoor te zorgen dat de pompen niet te ver dalen in volkoppelbedrijf, en ervoor te zorgen dat de asgeneratoren in bedrijf blijven. Zoals hierboven beschreven schakelt men, waterdraaiend, de HIGH pomp in. Het toerental voert men op tot de leidingssnelheid voldoende hoog is ; hierbij kan het gebeuren dat de pomp niet meer in toeren stijgt (volkoppelbedrijf). Bij aanvang mengseldraaien kan de pomp nog meer in toeren dalen. Pas nadat de leiding gevuld geraakt, zal de leidingssnelheid dalen, en kan het pomptoerental stijgen. Indien de leidingssnelheid verder daalt dient men de pomp in toeren op te voeren. Hierbij kunnen volgende situaties optreden :

- de HIGH pomp blijft in volkoppelgebied, de leidingssnelheid blijft voldoende hoog. Dit betekent dus dat men de tweede pomp eigenlijk niet nodig heeft. Integendeel, indien de tweede pomp ingeschakeld wordt, zal de leidingssnelheid stijgen, waardoor de HIGH pomp verder in volkoppelgebied daalt. Dit is dus ongunstiger. Het is dan beter de tweede pomp niet in te schakelen, en bij de volgende cyclus alleen HIGH te proberen.- de HIGH pomp blijft in volkoppelgebied, ondanks een dalende leidingssnelheid. Dit kan optreden doordat het rendement van de mengseldraaiende pomp zó slecht wordt, dat de pomp meer vermogen nodig heeft hoewel de leidingssnelheid daalt. Bovendien kan de leidingssnelheid ook dalen doordat de pomp door zijn slechte rendement minder druk kan leveren ! In dit geval moet de tweede pomp bijgeschakeld worden zodra de leidingssnelheid te laag wordt. Door het bijschakelen van de tweede pomp zal de leidingssnelheid stijgen. Hierdoor kan het gebeuren dat de HIGH pomp in volkoppelbedrijf blijft, of zelfs nog verder daalt. Men moet dan, zolang de leidingssnelheid voldoende hoog is, het toerental van de tweede -LOW- pomp laag houden. Indien nu de leidingssnelheid daalt, houdt men best de tweede -LOW- pomp laag in toeren ; dit zal toelaten dat de HIGH pomp in toeren stijgt. Pas als leidingssnelheid te laag zou worden, regelt men de LOW pomp op.- het "normale" geval is dat de leidingssnelheid daalt, waardoor de HIGH pomp in toerental oploopt (indien deze in volkoppelbedrijf werkte), of hetgeen toelaat de HIGH pomp in toeren op te voeren. Als de snelheid te

15/20


laag wordt, met HIGH pomp op volle toeren, kan men LOW inschakelen. Daardoor kan de HIGH weer eventjes in toeren dalen, ten gevolge van de grotere leidingssnelheid. Door toerenregeling van de ene pomp kan men het vermogen van de andere beinvloeden : in het algemeen veroorzaakt een toerenverlaging een lagere leidingssnelheid waardoor de andere pomp ook minder vermogen vraagt. Indien de andere pomp dus in volkoppelbedrijf werkte, geeft dit een toerenstijging van deze pomp ! Dus : indien de HIGH pomp in volkoppel werkt, kan men het toerental van deze pomp verhogen door de LOW pomp in toeren te laten dalen !

In het algemeen zal bij mengseldraaien, indien de juiste configuratie gekozen is, beide pompen op maximum toeren draaien, of enkel de HIGH pomp "lichtjes" in volkoppelbedrijf (dit betekent ongeveer aan 85 tot 90 % van het max.toerental). Het is uiteraard mogelijk dat

- de leidingssnelheid toch verder daalt, - of -bij het persen van grof materiaal- ondanks de lage leidingssnelheid de HIGH pomp te ver in volkoppel daalt.

In beide gevallen betekent dit dat men de concentratie moet verlagen ! In het eerste geval (snelheid te laag, ondanks beide pompen op volle toeren) moet men overschakelen op HIGH-HIGH configuratie. Of dit ook voor het tweede geval een oplossing is, is te bestuderen op basis van materiaalgegevens en persafstand !

Configuratie HIGH+HIGH :

De werkwijze is volledig gelijkaardig aan de situatie HIGH+LOW ; i.e.opstarten met één pomp, de tweede pomp pas inschakelen als mengseldraaiend de snelheid voldoende laag is, …Het nadeel van deze configuratie is :

- om de tweede pomp in te schakelen dient men het toerental tot 50 % te verlagen ; dit is omslachtiger,- bij inschakelen van de tweede pomp is veel meer druk beschikbaar ; de snelheid zal dan ook bij opregelen van deze pomp sterker stijgen (volkoppelbedrijf zal dus sneller optreden). Men zal dan ook soms verplicht zijn langere tijd deze pomp op laag toerental te laten draaien.

Het grote voordeel is uiteraard dat door de grotere druk men een veel betere productie heeft, bij het persen over lange afstanden.

5.6. “Frequently Asked Questions”

Bij het walpersen duiken regelmatig dezelfde vragen en opmerkingen op, vooral bij walpersen in HIGH mode.

Wat moet men kiezen : LOW+HIGH of HIGH+LOW ?Zoals hierboven beschreven is de HIGH+LOW opstelling te verkiezen. En dit vooral omwille van de wijze van inschakelen en regelen van de pompen.

16/20


Walpersen en tegelijkertijd het schip op positie houden ; eventueel met het DP systeem ?

Zolang de zandpomp in LOW gebruikt wordt is er uiteraard geen probleem : er is voldoende vermogen over voor de schroeven. Doordat de motortoeren hoog gehouden kunnen worden blijven de beide asgeneratoren in bedrijf, waardoor boegschroeven gebruikt kunnen worden. Indien één pomp in HIGH gebruikt wordt heeft dit volgende gevolgen :a) Bij inschakelen en draaien aan laag toerental van de HIGH pomp is

de asgenerator buiten bedrijf.b) Het vermogen dat overblijft voor de schroef is beperkt (voor de

Cristoforo Colombo is er zelfs geen vermogen meer over voor de schroeven).

Door het volledige hoofdnet op de asgenerator van de LOW pomp te schakelen kan men toch boegschroeven en jetpompen in bedrijf houden. Bovendien ontlast men de motor van de HIGH pomp, zodanig dat wat meer vermogen overblijft voor de schroef.Dit is uiteraard niet meer mogelijk in HIGH+HIGH mode : tenzij de omstandigheden erg gunstig zijn (weinig stroming en wind), is men verplicht het hekanker te gebruiken (zoals dit a/b van de Cristoforo Colombo nagenoeg steeds gebeurt bij walpersen met HIGH) !Of het DP systeem gebruikt kan worden is volledig afhankelijk van beschikbaarheid van boegschroeven, en voldoende vermogen voor de schroeven.

Persen doorheen een niet ingeschakelde tweede pomp : kan dit ? Door het debiet dat doorheen de uitgeschakelde pomp heen gaat zal de

waaier van deze pomp gaan meedraaien. Technisch zijn hierbij geen problemen te verwachten : a) Smering pompaslager : dit gebeurt door middel van een electrische

pomp. Indien "shoredischarge" geselecteerd is voor beide pompen, dan zal bij het starten van de ene pomp steeds ook de smeeroliepomp van de andere gestart worden.

b) Glandwater : ook het glandwater van de tweede pomp wordt gestart bij inkoppelen van de eerste. Zolang dus één baggerpomp draait, worden steeds beide pompen van glandwater voorzien.

Uiteraard betekent werken op deze wijze dat de tweede pomp ook slijt, zelfs al is ze niet ingekoppeld. Men moet dus de configuratie HIGH+LOW niet zonder meer kiezen als HIGH reeds voldoende is !

Heeft de pompconfiguratie een invloed op het glandpompbedrijf ?De glandpompen worden automatisch geregeld zodanig dat het glandwaterdebiet voldoende is. Afhankelijk van de gekozen configuratie moet ook de opvoerhoogte van de glandpompen voldoende zijn om voldoende debiet naar de waterkamer te sturen. Daartoe worden pompen in serie geschakeld en/of in toeren geregeld. Essentieel is dus het debiet ; de glandwaterdruk is in feite ondergeschikt. Vandaar dat alle glandwatersystemen uitgerust zijn met een debietsmeting.

17/20


"Leegzuigen van de waterkamer", kan dit ?Indien twee pompen in serie werken kunnen drukverschillen tussen beide pompen ontstaan (opvoerhoogte van elke pomp verandert doordat bv.mengsel met een andere concentratie in de pompen zit) ; dit kan betekenen dat de glandwaterdruk ook sterk varieert. Men vreest dan wel eens dat men de waterkamer kan "leegzuigen" : zolang evenwel de glandpompen voldoende debiet leveren kan er niets verkeerd gaan. Leegzuigen van de waterkamer, en dus drooglopen van de afdichting is in feite onmogelijk.

Kan men zonder meer pompen in- en uitschakelen ?De zandpompkoppelingen zijn uitgelegd voor volgende bedrijfsvoering :

De LOW koppeling : deze koppeling mag men zonder meer in en uitschakelen bij elk toerental tussen 50 (na "enable reduce") en 100 %. De koppeling is berekend om bij 100 % toeren 10 keer per uur ingeschakeld te worden1. Van deze 10 schakelingen mogen er 3 onmiddellijk na elkaar uitgevoerd worden.Het is uiteraard beter de koppeling bij een lager toerental in te schakelen : hierdoor wordt de koppeling minder warm, en de slijtage is gevoelig lager !De HIGH koppeling mag uitsluitend bij 50 % toeren ingeschakeld worden ; ook hier zijn 10 inschakelingen per uur toegelaten.

Regelen van het debiet door in- en uitschakelen van de koppeling is dus geen bezwaar ; uiteraard veroorzaakt elke schakeling slijtage. Onnodig schakelen is te vermijden.

De vermogens die men afleest op de IMC beeldschermen zijn soms hoger dan de nominale vermogens van de pompen. Kan dit ?

De nominale vermogens/koppels van de zandpompen zijn :

Voor de J.F.J.De Nul Configuratie LOW HIGHToerental [rpm] 167 279Vermogen [kW] 22002 4400Koppel [kNm] 126 150

Voor de Gerardus Mercator

Configuratie LOW HIGHToerental [rpm] 161 267Vermogen [kW] 4500 7000Koppel [kNm] 267 250

1 10 inschakelingen per uur is erg veel, en eigenlijk onrealistisch. Dit levert evenwel een extra veiligheidsfactor voor de koppelingen. De Alexander von Humboldt is ook berekend voor 10 schakelingen, maar de nieuwe 33.000 m3 hopper voor 6 schakelingen per uur.2 Dit vermogen is verhoogd van 1850 kW naar 2200 kW.

18/20


Doordat de dieselmotoren die de zandpompen aandrijven een veel groter vermogen hebben dan het nominaal vermogen van de pompen kan inderdaad een groter opgenomen vermogen afgelezen worden. De pompen, en de LOW en HIGH toerentallen zijn evenwel zó gekozen dat de pomp niet echt veel meer vermogen kan opnemen dan zijn nominaal vermogen ; alleen als het debiet, de leidingssnelheid, extreem hoog wordt kan het vermogen veel groter worden dan het nominale vermogen. Dit betekent dan ook dat men dan verkeerd bezig is, en dat men het debiet moet reduceren.Zodra de hoofdmotoren ook schroeven en asgeneratoren met verbruikers aandrijven zal het zo zijn dat de motoren ook hun maximale belasting ("ME LOAD" wordt 100 %) bereiken zodra de pompen hun nominaal vermogen bereiken.

Mag men draaien met vermogen en koppel dat hoger is dan het nominale ?De zandpompaandrijving is berekend met veiligheidsfactoren :a) De flexibele, en boogtandkoppelingen zijn geschikt voor een koppel

van 120 tot 150 % van het nominale koppel.b) De schakelkoppelingen zijn berekend voor het inschakelen van de

zandpompen, en zijn daardoor groter dan nodig voor het nominale vermogen.

c) De tandwielkast is berekend met een ruime "stootfactor".E.e.a.betekent dat men niet moet schrikken van een iets hoger vermogen/koppel dan het nominale. Langdurige, extreme overschrijding van het nominale vermogen betekent dat men verkeerd bezig is (te hoge leidingssnelheden), en moet vermeden worden.Indien de overbelasting te groot wordt, zullen de schakelkoppelingen slippen en uitschakelen !

De uitlaatgassen van de hoofdmotoren worden te hoog, waardoor volkoppelbedrijf niet mogelijk is ?

De dieselmotoren beschermen zichzelf tegen overbelasting : bij een gegeven toerental gaan ze nooit meer leveren dan wat toegestaan is. "Overbelasten" van de dieselmotor is dus zonder meer niet mogelijk. Het is wel mogelijk dat de pomp zoveel vermogen opneemt dat de motor in volkoppelbedrijf werkt : de motor zakt in toeren, de motor wordt "door zijn knieen gedrukt". De motoren a/b van de Gerardus Mercator, J.F.J.De Nul en Cristoforo Colombo kunnen continu in volkoppelbedrijf draaien. De temperaturen van de uitlaatgassen zullen wel stijgen in volkoppelbedrijf, maar deze zullen (moeten) beneden het alarmniveau blijven. Indien toch te hoge temperaturen optreden, dan wijst dit erop dat er met de motor iets niet in orde is. Indien men bij volkoppelbedrijf onder de 70 % toeren komt, zal de motor het beschikbare vermogen sterk reduceren (de motor zal minder dan het nominale koppel leveren) waardoor de toeren sterk kunnen dalen. Worden de toeren té laag, dan schakelt de motor de koppelingen automatisch uit.

19/20


Wat doen bij verstoppen van de leegzuigkanalen ?Bij het verpompen van zwaar materiaal kunnen de leegzuigkanalen verstoppen. Het leegzuigsysteem van de recente hoppers is uitgevoerd met twee leegzuigkanalen. Bij het leegzuigen van de hopper via de twee leegzuigkanalen zal de leidingssnelheid in elk kanaal gevoelig lager liggen dan de leidingssnelheid in de walpersleiding. Zolang het materiaal niet te grof is geeft dit geen problemen : zelfs bij heel hoge concentratie is het zand/watermengsel in de kanalen voldoende vloeibaar om te stromen zonder dat het zand bezinkt. Bij grovere materialen is dit niet meer zo : de grovere korrels zullen bezinken in het leegzuigkanaal ; daarom moet men de snelheid in het leegzuigkanaal voldoende hoog houden. Opvoeren van de leidingssnelheid in de persleiding is niet altijd mogelijk (te verre persafstand, of volkoppelbedrijf). Men moet dan overgaan naar leegzuigen doorheen één leegzuigkanaal. De snelheid in het leegzuigkanaal is dan dubbel zo groot als bij zuigen uit twee kanalen.

Hoe vaststellen dat één leegzuigkanaal verstopt ?Dit is erg moeilijk : men merkt wel dat het vacuum zal oplopen, maar men kan niet herkennen welk kanaal deze verhoging veroorzaakt. Vacuum meters monteren op elk kanaal is geen oplossing ; aangezien beide leidingen aangesloten zijn aan dezelfde zuig van de pomp zullen zij steeds ongeveer hetzelfde vacuum aanduiden. De enig veilige methode bij risico op verzanding is overgaan naar leegzuigen op één kanaal.

Hoe werken bij “boegjetten” of “rainbowen” ?De spuitmond die op de boegjet geplaatst is heeft een kleine diameter. Op die wijze wil men :- De uitstroomsnelheid van het mengsel verhogen, zodanig dat het ver

genoeg gespoten wordt.- Weerstand opbouwen : de vernauwing komt overeen met een lange

persleiding ; op die manier kan men de snelheid in de leiding beperkt houden, waardoor overbelasten van de motoren (volkoppel) vermeden wordt.

Welke configuratie kiezen bij boegjetten ?Dit is volledig afhankelijk van de afstand waarover men moet spuiten ; indien men ver moet spuiten is een hoge uitstroomsnelheid nodig, en dus een kleine diameter van de spuitmond. Deze veroorzaakt een grote weerstand, waardoor het nodig is veel pompdruk te gebruiken (dus eventueel twee pompen in LOW, of zelfs een pomp in HIGH). Bij korte spuitafstand kan men de spuitmondopening vergroten ; dit zal toestaan om te werken met bv.één pomp in LOW.

20/20


DIESELGEDREVEN POMPEN (DEEL 1).doc

Documents

Transcript of DIESELGEDREVEN POMPEN (DEEL 1).doc