Hoe geschikt is een magneetpomp voor het verpompen van gassen of tweefasige stromen?

Een magneetpomp is niet geschikt voor het verpompen van gassen of tweefasige stromen als vuistregel. De sealless constructie maakt magneetpompen uitstekend voor gevaarlijke vloeistoffen, maar diezelfde constructie maakt ze kwetsbaar zodra er gas in het vloeistofpad terechtkomt. Kleine hoeveelheden opgelost gas zijn doorgaans beheersbaar, maar vrije gasbellen of een echte tweefasige stroom kunnen leiden tot oververhitting, lagerschade en zelfs totale pompuitval. In dit artikel beantwoorden we de meest gestelde vragen over dit onderwerp, zodat u precies weet wanneer een magneetpomp wel of niet de juiste keuze is.

Wat gebeurt er in een magneetpomp als er gas aanwezig is?

Wanneer er gas aanwezig is in een magneetpomp, verstoort dit de vloeistoffilm die het glijlager smeert en koelt. Zonder die beschermende film loopt het lager droog, stijgt de temperatuur snel en slijt het lagermateriaal versneld. Bij aanhoudende gasinsluiting kan de magneetkoppeling ontkoppelen, wat de pomp beschadigt of volledig buiten bedrijf stelt.

Een magneetpomp werkt zonder mechanische asafdichting. De vloeistof die door de pomp stroomt, vervult een dubbele functie: zij transporteert het medium én koelt en smeert de interne glijlagers. Dit systeem werkt uitstekend zolang de vloeistof continu en homogeen door de pomp stroomt. Zodra gas in het vloeistofpad terechtkomt, neemt de smerende werking af. Gas heeft een veel lagere viscositeit en warmtecapaciteit dan vloeistof, waardoor de lagers binnen korte tijd oververhit raken.

Bovendien kan gas zich ophopen in de natte ruimte van de pomp, waardoor de vloeistofstroom gedeeltelijk of volledig geblokkeerd wordt. Dit fenomeen heet gasbinding of gaslock. De pomp draait dan nog wel, maar verplaatst nauwelijks of geen vloeistof meer. Het resultaat is een snelle temperatuurstijging, lagerschade en in het ergste geval het doorbranden van de magneetkoppeling.

Wat is een tweefasige stroom en waarom is dat problematisch voor pompen?

Een tweefasige stroom is een mengsel van vloeistof en gas dat gelijktijdig door een pijpleiding of pomp stroomt. Dit kan ontstaan door cavitatie, opgelost gas dat vrijkomt bij drukdaling, of door procesomstandigheden waarbij damp en vloeistof samen aanwezig zijn. Voor de meeste centrifugaalpompen, en zeker voor magneetpompen, is dit een bijzonder ongunstige situatie.

Het probleem zit in de aard van centrifugaalpompen. Deze pompen zijn ontworpen om incompressibele vloeistoffen te verplaatsen. Gas is compressibel en gedraagt zich fundamenteel anders in het waaierkanaal. De waaier verliest grip op het medium, het rendement daalt sterk en de drukopbouw wordt onregelmatig. Dit leidt tot trillingen, geluidsontwikkeling en mechanische belasting van lagers en koppeling.

Bij een tweefasige stroom wisselen vloeistof en gas elkaar bovendien af in onregelmatige patronen. Die wisselende belasting veroorzaakt impactbelasting op de waaier en het lager, vergelijkbaar met herhaaldelijk starten en stoppen van de pomp. Op termijn versnelt dit de slijtage aanzienlijk, ook bij pompen die in principe bestand zijn tegen incidenteel gascontact.

Hoeveel gas kan een magneetpomp aan zonder te beschadigen?

De meeste magneetpompen kunnen een gasgehalte van maximaal 2 tot 3 volumeprocent aan zonder directe schade, mits dit incidenteel en kortdurend is. Boven dit percentage neemt het risico op lagerschade en ontkoppeling snel toe. Fabrikanten van magneetpompen specificeren deze limiet doorgaans in hun technische documentatie, en het is verstandig deze grens als harde bovengrens te beschouwen.

Het exacte tolerantieniveau hangt af van meerdere factoren:

Lagermateriaal: Pompen met siliciumcarbide glijlagers zijn iets robuuster dan pompen met grafietlagers, maar ook zij zijn niet immuun voor gascontact.
Vloeistofviscositeit: Bij hogere viscositeit blijft er langer een smerende film aanwezig, wat enige bescherming biedt bij kortstondige gasinsluiting.
Pompsnelheid: Bij hogere toerentallen stijgt de warmteontwikkeling sneller, waardoor de schade bij gascontact eerder optreedt.
Duur van de gasinsluiting: Een korte piek van enkele seconden is anders dan een aanhoudende tweefasige stroom van minuten of langer.

Als vuistregel geldt: ontwerp het systeem zo dat de magneetpomp nooit structureel met gas in contact komt. Incidenteel en kortdurend gascontact is te tolereren; structurele gasinsluiting is dat niet.

Wat zijn de tekenen dat een magneetpomp last heeft van cavitatie of gasinsluiting?

De meest herkenbare tekenen van cavitatie of gasinsluiting in een magneetpomp zijn een knatterend of ratelend geluid, een sterk verminderde of wisselende doorstroming, ongewone trillingen en een hogere temperatuur aan de pompbehuizing. In ernstige gevallen stopt de pomp volledig met pompen terwijl de motor nog draait.

Operators en onderhoudstechnici herkennen gasinsluiting vaak aan de volgende signalen:

Een hol, knatterend geluid dat lijkt op het rollen van knikkers in de pomp
Fluctuerende druk op de persleiding zonder aanwijsbare procesreden
Sterk verminderde capaciteit bij gelijkblijvend energieverbruik
Ongewone warmteontwikkeling aan de pompbehuizing of het motorhuis
Verhoogde trillingswaarden gemeten aan de lagerbokken
Zichtbare erosieschade aan de waaier bij inspectie na uitbedrijfname

Cavitatie en gasinsluiting zijn twee verschillende fenomenen, maar de symptomen overlappen sterk. Bij cavitatie implodeert damp die ontstaat door lokale onderdruk; bij gasinsluiting is het vrij gas dat al in de vloeistof aanwezig was. In beide gevallen is snel ingrijpen noodzakelijk om verdere schade te voorkomen. Controleer bij deze symptomen altijd eerst de zuigzijde van de pomp: een te hoge zuighoogte, een verstopte zuigfilter of een te lage vloeistofstand in het reservoir zijn veelvoorkomende oorzaken.

Welke pomp is beter geschikt voor tweefasige stromen dan een magneetpomp?

Voor tweefasige stromen zijn verdringerpompen in het algemeen beter geschikt dan centrifugaalpompen. Specifiek presteren membraanpompen, slangenpompen en schroefspindelpompen aanzienlijk beter bij gas-vloeistofmengsels, omdat zij het medium mechanisch verplaatsen in plaats van via centrifugaalwerking.

De reden is fundamenteel: verdringerpompen werken op basis van volumeverplaatsing. Elke slag of rotatie verplaatst een vast volume, ongeacht of dat volume vloeistof, gas of een mengsel is. Dit maakt hen inherent toleranter voor tweefasige stromen.

Membraanpompen

Hydraulisch aangedreven membraanpompen, zoals de Wanner Hydra-Cell, kunnen goed omgaan met vloeistoffen die opgelost gas bevatten of waarbij incidenteel gas vrijkomt. Zij zijn volledig lekvrij en daarmee ook geschikt voor gevaarlijke media. Luchtgedreven membraanpompen (AODD-pompen) zijn zelfs in staat om droog te draaien zonder directe schade, wat ze bijzonder robuust maakt in processen met onregelmatige toevoer.

Slangenpompen

Slangenpompen verplaatsen het medium door een flexibele slang samen te knijpen. Zij zijn uitermate geschikt voor tweefasige stromen, viskeuze media en zelfs voor media met vaste deeltjes. De afwezigheid van kleppen en mechanische afdichtingen maakt ze bovendien onderhoudsarm.

Schroefspindelpompen

Schroefspindelpompen bieden een rustige, pulsatievrije stroming en zijn toleranter voor gasinsluiting dan centrifugaalpompen. Ze worden veel ingezet in de olie- en gassector, juist vanwege hun vermogen om meerfasige stromen te verwerken.

Wanneer is een magneetpomp toch de juiste keuze ondanks gasbellen?

Een magneetpomp is toch de juiste keuze wanneer het gasgehalte structureel laag blijft (onder de 2 volumeprocent), het gas opgelost is in de vloeistof en niet als vrije bellen vrijkomt, en wanneer de veiligheidseis van een volledig lekvrije constructie zwaarder weegt dan het risico op incidenteel gascontact. Met de juiste systeemmaatregelen is een magneetpomp dan goed inzetbaar.

In de praktijk zijn er situaties waarbij een magneetpomp de voorkeur verdient ondanks de aanwezigheid van kleine hoeveelheden gas:

Gevaarlijke of giftige media: De sealless constructie elimineert elk lekkagerisico. Als het medium zo gevaarlijk is dat zelfs een kleine lekkage onaanvaardbaar is, weegt dit voordeel zwaar.
Opgelost gas bij lage concentraties: Vloeistoffen die bij procesdruk opgelost gas bevatten maar dit niet als vrije bellen vrijgeven, zijn doorgaans veilig te verpompen met een magneetpomp.
Goed systeemontwerp: Met een voldoende hoge zuigdruk (NPSH-marge), een goed ontworpen zuigleiding en een vloeistofniveau dat altijd boven het minimum blijft, worden de omstandigheden voor gasinsluiting sterk gereduceerd.
Bewakingssystemen: Moderne magneetpompen zijn leverbaar met temperatuurbewaking en droogloopbeveiliging, die de pomp automatisch uitschakelen bij dreigende schade.

De sleutel is een eerlijke procesanalyse vooraf. Als de kans op tweefasige stroming structureel aanwezig is, is een alternatieve pomptechnologie verstandiger. Als het gaat om incidenteel en beheersbaar gascontact in een verder stabiel proces, kan een magneetpomp met de juiste voorzorgsmaatregelen prima functioneren.

Hoe PromoTec helpt bij de keuze voor de juiste pomp

De keuze tussen een magneetpomp en een alternatieve pomptechnologie voor tweefasige stromen is niet altijd zwart-wit. Wij helpen u bij het maken van de juiste afweging, gebaseerd op uw specifieke procesomstandigheden, het te verpompen medium en uw veiligheids- en milieueisen.

Wat wij voor u doen:

Analyse van uw procesomstandigheden, inclusief gasgehalte, druk, temperatuur en vloeistofeigenschappen
Objectief selectieadvies over magneetpompen, membraanpompen, slangenpompen en andere verdringerpompen
TCO-berekening waarmee u de hogere initiële investering in sealless technologie intern kunt onderbouwen
Advies over ATEX-classificaties en naleving van normen zoals TA-Luft en IED
Testen van de gekozen pomp op onze eigen testinstallatie onder uw procesomstandigheden

Met meer dan 50 jaar ervaring in de (petro)chemie, farmacie en olie- en gassector weten wij precies welke pomp in welke situatie het beste presteert. Neem contact met ons op voor een vrijblijvend adviesgesprek.

Veelgestelde vragen

Kan ik een magneetpomp beschermen tegen gasinsluiting met extra apparatuur?

Ja, er zijn meerdere technische maatregelen die het risico op gasinsluiting sterk verminderen. Denk aan het plaatsen van een ontgassingsventiel of een gasvanger op de zuigleiding, het verhogen van de tegendruk om gas opgelost te houden, en het toepassen van een minimumstroombeveiliging die de pomp uitschakelt bij te lage doorstroming. Moderne magneetpompen zijn bovendien leverbaar met geïntegreerde droogloopbeveiliging en temperatuursensoren die ingrijpen voordat schade optreedt.

Hoe herken ik bij aanschaf of een magneetpomp geschikt is voor mijn procesomstandigheden met mogelijk opgelost gas?

Controleer in de technische datasheet van de pomp de maximaal toegestane gasvolumefractie (GVF) en vergelijk deze met uw procesanalyse. Vraag de fabrikant of leverancier expliciet naar de NPSH-waarden, het aanbevolen lagermateriaal voor uw medium, en of de pomp is uitgerust met droogloopbeveiliging. Een betrouwbare leverancier voert bij twijfel een procesanalyse uit en kan de pomp testen onder uw specifieke omstandigheden voordat u tot aanschaf overgaat.

Wat is het verschil tussen opgelost gas en vrij gas in een magneetpomp, en waarom maakt dat verschil?

Opgelost gas is gas dat volledig is geïntegreerd in de vloeistof en zich gedraagt als onderdeel van de vloeistoffase — het vormt geen afzonderlijke bellen en verstoort de smering van de glijlagers nauwelijks. Vrij gas daarentegen bevindt zich als losse bellen of een continue gasfase in het vloeistofpad, wat direct de smerende vloeistoffilm onderbreekt. Het onderscheid is cruciaal: een magneetpomp kan vloeistof met opgelost gas doorgaans veilig verpompen, maar zodra dat gas vrijkomt als bellen — bijvoorbeeld door een drukdaling in de zuigleiding — ontstaat het risico op lagerschade en gaslock.

Wat zijn de meest voorkomende ontwerpfouten in een systeem die gasinsluiting in een magneetpomp veroorzaken?

De meest gemaakte fouten zijn: een te hoge zuighoogte waardoor de druk op de zuigzijde onder de dampspanning van de vloeistof daalt, een slecht ontworpen zuigleiding met luchtpockets door stijgende leidingdelen, een te laag vloeistofniveau in het reservoir waardoor de pomp lucht trekt, en een verstopte of te kleine zuigfilter die de instroomweerstand vergroot. Ook het ontbreken van een minimumstroombeveiliging is een veelgemaakte fout: bij te lage doorstroming kan de vloeistof in de pomp lokaal verdampen, wat cavitatie en gasinsluiting veroorzaakt.

Is een magneetpomp met siliciumcarbide lagers significant robuuster tegen gascontact dan een uitvoering met grafietlagers?

Siliciumcarbide (SiC) lagers zijn harder, slijtvaster en beter bestand tegen kortstondige droogloopperiodes dan grafietlagers, maar ze zijn niet immuun voor gascontact. Het voordeel van SiC zit vooral in de hogere thermische geleidbaarheid en hardheid, waardoor de lagers iets langer meegaan bij incidentele gasinsluiting. Grafietlagers hebben daarentegen betere zelfsmerende eigenschappen bij lage vloeistoffilmdikte. Voor processen waarbij gascontact een reëel risico is, verdient SiC/SiC de voorkeur, maar dit ontslaat u niet van de plicht om de oorzaak van gasinsluiting systeemtechnisch aan te pakken.

Hoe bereken ik of mijn systeem voldoende NPSH-marge heeft om cavitatie in de magneetpomp te voorkomen?

De beschikbare NPSH (NPSHa) van uw systeem berekent u als: NPSHa = (absolute druk aan de zuigzijde / soortelijk gewicht van de vloeistof) + zuighoogte − dampspanning van de vloeistof bij procestemperatuur. Deze waarde moet altijd minimaal 0,5 tot 1,0 meter hoger zijn dan de vereiste NPSH van de pomp (NPSHr), zoals opgegeven door de fabrikant. Houd bij de berekening rekening met drukverliezen in de zuigleiding, filterweerstand en temperatuurschommelingen die de dampspanning beïnvloeden. Bij twijfel kunt u een leverancier vragen om een NPSH-analyse als onderdeel van de pompselectie.

Wanneer is het zinvol om over te stappen van een magneetpomp naar een membraanpomp, en wat zijn de praktische overwegingen?

Een overstap naar een membraanpomp is zinvol wanneer uw proces structureel tweefasige stromen produceert, wanneer de toevoer van vloeistof onregelmatig is of wanneer de pomp regelmatig droog komt te staan. Praktische overwegingen zijn: membraanpompen hebben een pulserende stroming die mogelijk een demper vereist, ze zijn doorgaans minder geschikt voor hoge drukken en hoge doorstroomsnelheden, en de membranen zijn slijtonderdelen die periodiek vervangen moeten worden. Weeg deze factoren af tegen de hogere robuustheid bij gascontact en de lagere gevoeligheid voor droogloop — in veel processen met onregelmatige toevoer wegen de voordelen ruimschoots op tegen de nadelen.

Nieuws