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Die häufigsten Rotationsmaschinen in industriellen und Fertigungsanlagen sind einstufige und mehrstufige Zentrifugalpumpen.

Eine Zentrifugalpumpe ist eine Maschine, bei der die mechanische Energie der Antriebsmaschine, normalerweise ein Elektromotor, in die kinetische Energie der gepumpten Flüssigkeit umgewandelt wird.

Die Diagnose von Ausfällen von Zentrifugalpumpen hat sich erheblich weiterentwickelt, seit vor über 50 Jahren der Klang eines defekten Lagers zu den wenigen Anzeichen gehörte, die ein erfahrener Mechaniker benötigte, um zu verstehen, welche Probleme eine fehlerhafte Pumpe hat und warum dies geschieht.

Mehrstufige Zentrifugalpumpen sind konstruktiv mit mehreren Rotoren [kleinerer](https://strojarskaradionica.wordpress.com/2018/12/24/rad-pumpe-uz-lomakin-efekt/) Durchmesser ausgelegt, die nacheinander auf derselben Welle montiert sind und weniger Spiel zwischen den Verschleißringen des Rotors und des Gehäuses gemäß den Standards [API 610](https://www.introtopumps.com/pump-terms/api-american-petroleum-institute-610/) und [ISO 13709](https://www.iso.org/standard/41612.html) aufweisen.

## Die Pumpe überhitzt während des Betriebs.

In Abbildung ist eine schematische Darstellung einer Pumpe mit 12 Rotoren, d. h. 12 Stufen, und ihren Komponenten dargestellt. Alle Rotoren sind in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht.

![Presjek višestupanjske pumpe i glavni dijelovi.png](https://strapi.metrikon.io/uploads/Group_26_327721ca40.png)
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Abbildung: Querschnitt einer mehrstufigen Pumpe und Hauptkomponenten

Die Welle dreht alle Rotoren in dieselbe Richtung, sodass sie sich im Betrieb wie mehrere separate einstufige Zentrifugalpumpen verhalten, die in einem gemeinsamen Gehäuse montiert sind.

Wenn die Flüssigkeit von einer Stufe oder einem Rotor zu einer anderen fließt, erhöht sich der Förderdruck proportional, was zu einem höheren Druck führt, der von der mehrstufigen Zentrifugalpumpe im Vergleich zu einer einstufigen Zentrifugalpumpe erreicht wird.

Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass mehrstufige Pumpen mit einem geringeren elektrischen Motorleistungsbedarf und weniger Energieverbrauch eine bessere Effizienz erzielen.

Andererseits erreichen einstufige Zentrifugalpumpen höhere Strömungen und niedrigere Drücke und eignen sich für die Installation in Prozessbedingungen, in denen große Strömungen von Arbeitsmedien erforderlich sind.

Das Fehlen kleiner Abstände zwischen Rotor und Gehäuse verhindert das Pumpen von Arbeitsmedien, die abrasive Partikel, Verunreinigungen oder feste Teile enthalten.

Daher werden mehrstufige Zentrifugalpumpen für saubere Arbeitsmedien wie Wasser und dünnflüssige Flüssigkeiten wie Benzin, Fruchtsaft und Alkohol verwendet.

Das Pumpengehäuse kann in Form eines einzelnen Zylinders gegossen sein, sodass wir sagen, dass es eine Fasspumpe ist, oder es kann aus einer Reihe von Segmenten montiert werden, wobei sich jeder Rotor in einem separaten Segment des Gehäuses befindet.

![AR08_1008_PU_NeurathCrop.jpeg](https://strapi.metrikon.io/uploads/AR_08_1008_PU_Neurath_Crop_cb41b34384.jpeg)
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Bild: Mehrstufige Zentrifugalpumpe mit Fassgehäuse ([Quelle](https://www.sulzer.com/en/shared/products/hpt-high-pressure-barrel-casing-pump))

Die Axiallast auf der Welle wird auf Gleitlagern getragen, während radiale Lasten hauptsächlich von Kugellagern getragen werden. Jede mehrstufige Pumpe hat 2 mechanische Dichtungen, die zum Kupplungsende und gegenüber der Kupplung montiert sind.

Das Gehäuse besteht aus einem Stück und ist horizontal in zwei Teile geteilt.

![Mehrstufige Pumpe mit 4 Rotoren](https://strapi.metrikon.io/uploads/Visestupanjska_pumpa_sa_4_rotora_ac143c9867.png)
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Bild: Mehrstufige Pumpe mit 4 Rotoren

Ausfälle sind in der Regel das Ergebnis ungeeigneter Betriebsbedingungen, unzureichender Wartung, ungeeigneter Konstruktion, Montagefehler oder einer Kombination der genannten Gründe.

Die häufigsten **Symptome von Ausfällen**, die bei mehrstufigen Pumpen auftreten, sind:

### 1) Die Pumpe liefert nach dem Start keinen Druck auf der Druckseite.

Der Grund dafür ist eine unzureichende Menge an Arbeitsmedien im Gehäuse (_wir sagen, dass die Pumpe vollständig untergetaucht sein muss_) oder es befinden sich Restluftblasen im Gehäuse und Saugleitung.

Andere Ursachen sind unzureichende Drehzahl, falsche [Drehrichtung](https://www.youtube.com/watch?v=CWulQ1ZSE3c), ein verstopfter Rotor oder eine verstopfte Ansaugöffnung am Gehäuseeinlass, wie im Bild gezeigt.

Um diese Ursachen zu beseitigen, ist es notwendig sicherzustellen, dass das Pumpengehäuse vollständig mit Arbeitsmedien bei der entsprechenden Temperatur gefüllt ist und entlüftet wird, wobei das Saugventil zu 100 % geöffnet ist.

Überprüfen Sie, ob die [Motorphasen](https://strojarskaradionica.wordpress.com/2018/05/08/6-najcescih-kvarova-elektromotora/) ordnungsgemäß angeschlossen sind, und überprüfen Sie, ob der Elektromotor die erforderliche Drehzahl erreicht. In einem Fall wurden Motorphasen vertauscht, und der Elektromotor hat die mehrstufige Pumpe in die falsche Richtung gedreht. Die Folgen zeigten sich schnell in Form von beschädigten internen und externen Dichtungen und leichten Schäden am vorderen und hinteren Gehäuse des Pumpenrotors.

### 2) Die Pumpe liefert einen niedrigen Druck auf der Druckseite.

Erneut könnte die Ursache die falsche Drehrichtung des Elektromotors sein, eine Blockade in der Druckleitung, Verstopfung des Saugfilters und zu niedrige Drehzahl.

Darüber hinaus verhindern luftgefüllte Taschen im Gehäuse, beschädigte Gehäuse- oder Rotorverschleißringe wie auf dem Bild gezeigt, ebenfalls das Erreichen eines ausreichenden Flusses oder einer ausreichenden Förderhöhe des Arbeitsmediums.

Der Saugfilter oder das Sieb sollten regelmäßig gereinigt werden, um sicherzustellen, dass die Saug- und Druckleitungen frei sind. Y-förmige Saugfilter werden häufig an Pumpensaugleitungen montiert.

![Screenshot 2024-02-03 at 18.53.49.png](https://strapi.metrikon.io/uploads/Screenshot_2024_02_03_at_18_53_49_855e740b5c.png)
Bild: Y-Filter am Saugrohr der Pumpe 

[Y-Siebe](https://www.youtube.com/watch?v=sEEXLEXGkSs) oder Filter sind nach ihrer Form benannt und können je nach Rohrleitungs-Konfiguration einfach horizontal oder vertikal installiert werden.

Es ist unerlässlich, die Pumpe vor dem Start zu **entlüften** und den Zustand des Rotors und der Verschleißringe während jeder Wartung zu überprüfen (Risse, Oberflächenschäden, Korrosion, Erosion usw.).

Bei der Montage der Rotoreinheit sollten die entsprechenden Freiräume zwischen Rotor und Gehäuse, dem Ausgleichslager im Verhältnis zum Stator, dem Gleitlager im Verhältnis zur Hülse und der Rotornabe im Verhältnis zum Diffusor sichergestellt werden.

Die Tabelle zeigt ein Beispiel für die **erforderlichen Freiräume** aus der Bedienungsanleitung des Originalherstellers in Zoll und Millimetern:
![Beispiel erforderlicher Freiräume](https://strapi.metrikon.io/uploads/primjer_potrebnih_zracnosti_fea5fff0d8.png)
([Quelle](https://www.gouldspumps.com/ittgp/medialibrary/goulds/website/Products/3393/InstallationOperationMaintenance_3393.pdf?ext=.pdf))

### 3) Die Pumpe schaltet sich kurz nach dem Start aus und verbraucht während des Betriebs mehr oder weniger Leistung als erforderlich.

Die Ursache für diese Störungen kann eine zu niedrige oder zu hohe **Drehzahl**, ein defekter Elektromotor und eine zu hohe oder zu niedrige **Viskosität** des Arbeitsmediums sein.

Solche Störungen können auch durch **unsachgemäß montierte** vordere und hintere Lager, die Unzentriertheit der Pumpeneinheit und eine übermäßige Anspannung eines oder beider Dichtungselemente verursacht werden.

Stellen Sie sicher, dass das Arbeitsmedium die erforderliche Viskosität hat, überprüfen Sie den Elektromotor regelmäßig und führen Sie die **Schmierung** durch.

Achten Sie beim Zusammenbau der Pumpe auf die ordnungsgemäße **Lagermontage** und stellen Sie sicher, dass die Dichtungselemente [richtig angezogen](https://www.youtube.com/watch?v=JQ1-7DTza8Q) sind.

Überprüfen Sie vor dem Start der Pumpe, ob Pumpe und Elektromotor _zentriert_ sind, und korrigieren Sie dies bei Bedarf.

### 4) Das Dichtungselement lässt Arbeitsmedium durch.

Leckagen treten in der Regel aufgrund von **Beschädigungen der Dichtflächen** am Rotations- und Statorring aufgrund von Reibung durch zu viele Partikel im Arbeitsmedium auf den Dichtflächen auf.

Übermäßige axiale Belastung auf den Rotorbaugruppe belastet das Dichtungselement, sodass es undicht wird. Es könnte auch sein, dass der falsche Dichtungstyp ausgewählt wurde.

Stellen Sie sicher, dass ein Filter oder **ein Gitter-Sieb** in der Saugleitung installiert ist, achten Sie darauf, dass der Pumpendruck aufrechterhalten wird, d. h. die chemischen und physikalischen Eigenschaften des Arbeitsmediums müssen innerhalb der zulässigen Grenzen liegen, die für jede Pumpe definiert sind. Überprüfen Sie beim Hersteller der Dichtungselemente, ob der richtige Typ für die Betriebsbedingungen ausgewählt wurde.

## 5) Die Pumpe weist erhöhte Vibrationen auf oder arbeitet sehr laut.

Große Luftansammlungen im Gehäuse können während des Betriebs zu diesem Verhalten führen oder wenn das Saugventil nicht vollständig geöffnet ist.

Dann, wenn der NPSH zu niedrig ist oder die Pumpe den Betriebspunkt nicht erreicht, ist der Rotorzusammenbau unausgeglichen, die Verschleißringe sind beschädigt oder die Lager sind abgenutzt.

Der Klang eines **fehlerhaften Lagers** ist unregelmäßig und verstärkt sich und ähnelt dem Klang von rollenden Steinen, Kratzen, Quietschen oder Kreischen, der mit zunehmender Drehzahl der Welle zunimmt.

Im täglichen Leben hört man solche Geräusche am häufigsten, wenn an einem Autoreifen ein Lager beschädigt ist.

Die Beseitigung der Ursachen für erhöhte Vibrationen und lauten Pumpenbetrieb beginnt mit der einfachsten Überprüfung: ob das Saugventil vollständig geöffnet ist und die Pumpe vollständig entlüftet ist.

Überprüfen Sie im Benutzerhandbuch, welche NPSH und der [Arbeitspunkt der Pumpe](https://www.youtube.com/watch?v=U-k6YIcYMUI) erforderlich sind, und ob die Pumpe die angegebenen Bedingungen im aktuellen Zustand erfüllt.

**Vibrationsmessungen** bestimmen, ob es erforderlich ist, den Rotorzusammenbau auszubalancieren oder ob die Verschleißringe, Zwischenbuchsen und Lager beschädigt sind.

**Zwischenbuchsen** sind Teile der Pumpe, die dazu dienen, bei axialen Stößen, die durch Rotoren erzeugt werden, das Gleichgewicht aufrechtzuerhalten.

Die Buchsen gewährleisten die Stabilität, indem sie die auf andere Teile der Pumpe wirkende Kraft reduzieren und die Lebensdauer des **Axiallagers** verlängern, indem sie die Reibungsreduktion beeinflussen.

Eine beschädigte Zwischenbuchse wird die **Dynamik des Rotorzusammenbaus** erheblich beeinträchtigen, und sie muss während der Montage der Pumpe ersetzt werden.

Es ist bei jedem Service erforderlich, den Rotorzusammenbau auf einer Auswuchtmaschine und entsprechend den Anforderungen der [ISO 21940](https://www.iso.org/standard/73726.html) Norm auszubalancieren, wie im Bild gezeigt.

![Dynamisches Auswuchten des Rotorzusammenbaus einer mehrstufigen Pumpe](https://strapi.metrikon.io/uploads/Dinamicko_balansiranje_rotorskog_sklopa_visestupanjske_pumpe_29f8aac0f8.jpg)
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Bild: Dynamisches Auswuchten des Rotorzusammenbaus einer mehrstufigen Pumpe ([Quelle](https://probaldynamicbalancing.com/demystifying-pump-impeller-imbalance-causes-effects-and-solutions/))


### 6) Wälzlager überhitzen sich oder verschleißen zu schnell.

Die Unzentriertheit der Pumpeneinheit, **falsche Schmierung und unzureichende Schmierung** der Lager sowie beschädigte Kupplungen sind größtenteils die Ursache für diese Störung.

Anschließend kommt es zu einem Ungleichgewicht der Rotorbaugruppe und einer übermäßigen axialen Kraft während des Betriebs.

Schmieren Sie die Lager regelmäßig und verwenden Sie ausschließlich die vom Pumpenhersteller empfohlenen Arten von **Schmierstoffen**, wie in der Tabelle gezeigt, in der in der ersten Spalte Schmierstoffhersteller und in der zweiten Spalte Arten von Schmierölen aufgeführt sind.

![Vom Pumpenhersteller empfohlene Schmierstoffe](https://strapi.metrikon.io/uploads/maziva_koje_je_preporucio_proizvodac_pumpe_a9f1c0dd3c.png)
([Quelle](https://www.gouldspumps.com/ittgp/medialibrary/goulds/website/Products/3393/InstallationOperationMaintenance_3393.pdf?ext=.pdf))

Überprüfen Sie, ob der Schmierstoff eine zufriedenstellende **Viskosität** aufweist.

Bei der Montage neuer Lager verwenden Sie ausschließlich die vom Pumpenhersteller in der technischen Dokumentation angegebenen Lagerarten. Die Installation von Lagern unbekannter Herkunft, von einem unbekannten Hersteller oder Lagern, deren Lagerdauer unbekannt ist, wird dringend nicht empfohlen, da dies zu wiederholten Störungen oder noch schlimmeren Folgen führen wird.

Messen Sie in regelmäßigen Abständen die **Vibrationen** und notieren Sie die Ergebnisse, die anzeigen, ob es sich um ein Ungleichgewicht handelt und wie viel Zeit bis zum Ausfall der Lager verbleibt.

Falls erforderlich, führen Sie erneut eine **Laserausrichtung** der Pumpeneinheit durch, wie im Bild gezeigt.

![Beispiel für die Laserausrichtung einer mehrstufigen Pumpe](https://strapi.metrikon.io/uploads/Primjer_laserskog_centriranja_visestupanjske_pumpe_57f90fe354.png)
Bild: Beispiel für die Laserausrichtung einer mehrstufigen Pumpe ([Quelle](https://www.skf.com/uk/products/maintenance-products/alignment-tools/shaft-alignment/shaft-alignment-tool-tksa-51))

### 7) Die Pumpe überhitzt während des Betriebs.

Die Ursache für diese Störung ist die Reibung zwischen Pumpenteilen, die sich gelockert haben, was zu Reibung, Wellenfehlstellung, übermäßig **festgezogenen** Dichtungen und übermäßiger axialer Kraft auf der Rotorbaugruppe führt.

Montieren Sie bei jedem Service die Maschinenteile ordnungsgemäß und **überprüfen Sie den Zustand der Welle** auf der Drehbank (wir sagen, dass die Welle auf der Drehbank über die zulässige Grenze hinaus "wirft") oder auf der Auswuchtmaschine.

Vor der Kupplungsmontage überprüfen Sie, ob die Dichtungen ordnungsgemäß angezogen sind, zentrieren Sie die Einheit und stellen Sie nach dem Start sicher, dass die Pumpe Betriebsbedingungen erreicht hat: Druck, Temperatur und Durchfluss.

Die **Fehlerdiagnose** bei mehrstufigen Pumpen ist im Vergleich zu einstufigen Pumpen komplexer, da mehrere potenzielle Ursachen und ihre Wechselwirkungen berücksichtigt werden müssen.

Oft verursachen in der Praxis mehrere Faktoren gleichzeitig eine bestimmte Störung, daher ist es notwendig, genauer zu untersuchen, worum es geht.

Wenn bestimmte Störungen wiederholt auftreten und vorbeugende Maßnahmen nicht wirken, wird empfohlen, sich an den Pumpenhersteller für zusätzliche technische Beratung zu wenden. Wenn die Pumpe unter Garantie steht, kann ein Werksservice oder ein Austausch angefordert werden.

Die regelmäßige Durchführung von **präventiver Wartung** unter Anwendung von auf Zuverlässigkeit ausgerichteten Wartungstechniken gewährleistet einen unterbrechungsfreien Betrieb von mehrstufigen Zentrifugalpumpen, verlängert deren Lebensdauer und erhöht die Maschinenzuverlässigkeit.

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Die zahlenmäßig führenden Maschinen für den industriellen Einsatz sind Kreiselpumpen. Ausfälle mehrstufiger Pumpen haben spezifische Ursachen.

The most common rotational machines in industrial and manufacturing facilities are **single-stage and multistage** centrifugal pumps.

A **centrifugal pump** is a machine in which the mechanical energy of the driving machine, usually an electric motor, is converted into the kinetic energy of the pumped fluid.

The diagnosis of centrifugal pump failures has extensively evolved from the time before 50 years ago when the sound of a faulty bearing was among the few indicators for an experienced mechanic to understand what troubles a malfunctioning pump and why it happens.

Multistage centrifugal pumps are structurally designed with multiple rotors of smaller diameters mounted one after another on the same shaft and less [clearance](https://strojarskaradionica.wordpress.com/2018/12/24/rad-pumpe-uz-lomakin-efekt/) between the wear rings of the rotor and the casing according to the [API 610](https://www.introtopumps.com/pump-terms/api-american-petroleum-institute-610/) and [ISO 13709](https://www.iso.org/standard/41612.html) standards.

## The pump overheats during operation.

In image, a schematic of a pump with 12 rotors, i.e., 12 stages and its components are shown. All rotors are housed in a common casing.

![Presjek višestupanjske pumpe i glavni dijelovi.png](https://strapi.metrikon.io/uploads/Group_26_327721ca40.png)
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Image: Cross-section of a multistage pump and main components

The shaft rotates all rotors in the same direction, so they behave in operation as multiple separate single-stage centrifugal pumps mounted in a common casing.

When the fluid flows from one stage or rotor to another, the delivery head proportionally increases, resulting in higher pressure achieved by the multistage centrifugal pump compared to a single-stage centrifugal pump.

An additional advantage is that multistage pumps achieve better efficiency with a lower-powered electric motor and the use of less energy.

On the other hand, single-stage centrifugal pumps achieve higher flows and lower pressures and are suitable for installation in process conditions where there is a need for large flows of working media.

The lack of small clearances between the rotor and the casing prevents the pumping of working media containing abrasive particles, impurities, or solid pieces.

Therefore, multistage centrifugal pumps are used for clean working media such as water and low-viscosity liquids like gasoline, fruit juice, and alcohol.

The pump casing can be cast in the form of a single cylinder, so we say it is a barrel pump, or it can be assembled from a series of segments, with each rotor within a separate segment of the casing.

![Multistage centrifugal pump with a barrel casing *source: https://www.sulzer.com/en/shared/products/hpt-high-pressure-barrel-casing-pump*](https://strapi.metrikon.io/uploads/Visestupanjska_centrifugalna_pumpa_s_barel_kucistem_f83a696437.png)
Image: Multistage centrifugal pump with a barrel casing ([Source](https://www.sulzer.com/en/shared/products/hpt-high-pressure-barrel-casing-pump))

The axial load on the shaft is on sliding bearings, while radial loads are carried by ball bearings most commonly. Each multistage pump has 2 mechanical seals located to and opposite the coupling.

The casing is made in one piece and horizontally divided into two parts.
![Multistage pump with 4 rotors](https://strapi.metrikon.io/uploads/Visestupanjska_pumpa_sa_4_rotora_ac143c9867.png)
Image: Multistage pump with 4 rotors

**Failures** are most often the result of inappropriate operating conditions, insufficient maintenance, inadequate design, assembly errors, or a combination of the above.

The most common **symptoms of failures** that occur in multistage pumps are:

### 1) The pump does not supply on the pressure side after startup.

The cause is insufficient amount of working media in the casing (_we say that the pump must be fully submerged_) or there are residual air pockets in the casing and suction pipe.

Other causes are insufficient rotation speed, incorrect [rotation direction](https://www.youtube.com/watch?v=CWulQ1ZSE3c), a clogged rotor, or a clogged suction at the casing inlet, as shown in the picture.

To eliminate these causes, it is necessary to ensure that the pump casing is completely filled with working media at the appropriate temperature and vented, with the suction valve 100% open.

Check if the [motor phases](https://strojarskaradionica.wordpress.com/2018/05/08/6-najcescih-kvarova-elektromotora/) are properly connected and verify whether the electric motor achieves the required rotational speed. On one occasion, motor phases were swapped, and the electric motor rotated the multistage pump in the wrong direction. The consequences were quickly evident in the form of damaged internal and external seals and minor damage to the front bearing.

### 2) The pump does not achieve sufficient flow or the required delivery head.

Again, the cause can be the wrong direction of motor rotation, **blockage** of the pressure pipe, clogging of the suction filter, and too low rotational speed.

Additionally, air pockets in the casing, **damaged wear rings** of the casing or rotor, and a damaged rotor, as shown in the picture, also prevent achieving sufficient flow or delivery head of the working media.

The suction filter or strainer should be regularly cleaned, ensuring that the suction and pressure pipes are clear. Often, Y-type suction strainers are mounted on the suction pipes of pumps.

![Screenshot 2024-02-03 at 18.53.49.png](https://strapi.metrikon.io/uploads/Screenshot_2024_02_03_at_18_53_49_855e740b5c.png)
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Picture: Y-strainer on the suction pipeline of the pump 

[Y-strainer](https://www.youtube.com/watch?v=sEEXLEXGkSs) or filter is named after its shape and the fact that it can be easily mounted in a horizontal or vertical position, depending on the **configuration** of the pipeline.

The pump must be **vented** before starting and inspect the condition of the rotor and wear rings during each service (are there any cracks, surface damage, presence of corrosion, erosion, etc.).

During the assembly of the rotor assembly, ensure the proper clearances between the rotor and the casing, the balance bushing relative to the stator, the sliding bearing relative to the sleeve, and the rotor hub relative to the diffuser.

The table shows an example of the **required clearances** from the user manual of the original manufacturer in inches and millimeters:
![example of required clearances](https://strapi.metrikon.io/uploads/primjer_potrebnih_zracnosti_fea5fff0d8.png)
([Source](https://www.gouldspumps.com/ittgp/medialibrary/goulds/website/Products/3393/InstallationOperationMaintenance_3393.pdf?ext=.pdf))

### 3) The pump shuts down soon after startup and consumes higher or lower power than required during operation.

The cause of these failures can be too low or too high **rotational speed**, a faulty electric motor, and too high or too low viscosity of the working media.

This type of failure can also be caused by **incorrectly installed** front and rear seals, misalignment of the pump unit, and overly tight tightening of one or both seals.

Ensure that the working medium has the required viscosity, regularly check the electric motor, and **lubricate** as needed.

During the assembly of the pump, pay attention to the correct **installation of the bearings** and ensure the appropriate tightness of [seals](https://www.youtube.com/watch?v=JQ1-7DTza8Q).

Before starting the pump, check if the pump and electric motor are _aligned_ and correct as needed.

### 4) The seal is leaking working media.

Leakage usually occurs due to **damage to the sealing faces** on the rotating and stationary rings due to friction of excessive particle quantities in the working medium over the sealing faces.

Excessive axial force on the rotor assembly puts a strain on the sealing element, causing it to fail, and it could also be that the wrong type of sealing element has been chosen.

Always install a filter or **mesh strainer** in the suction pipeline, ensure that the pumping pressure is maintained properly (chemical and physical properties of the working medium must be within allowable limits defined for each pump), and check with the seal manufacturer if the correct type of seal is selected considering the operating conditions.

### 5) The pump has increased vibrations or operates very noisily.

Large air accumulations within the casing can cause this behavior during operation, or when the suction valve is not fully open.

Then, when the NPSH is too low or the pump does not reach the working point, the rotor assembly is unbalanced, the wear rings are damaged, or the bearings have worn out.

The sound of a **faulty bearing** is irregular and intensified, resembling the sound of rolling stones, scratching, squeaking, or squealing, which increases as the rotational speed of the shaft increases.

In everyday life, such sounds are most commonly heard when there is damage to a bearing on a car wheel.

Eliminating the causes of increased vibrations and noisy pump operation starts with the simplest check: whether the suction valve is fully open and the pump is completely vented.

Check in the user manual what the required NPSH and [working point of the pump](https://www.youtube.com/watch?v=U-k6YIcYMUI) are and whether the pump meets the specified conditions in the current state.

**Vibration measurements** will determine whether it is necessary to balance the rotor assembly or if there is damage to the wear rings, intermediate bushings, and bearings.

**Intermediate bushings** are parts of the pump designed to maintain balance during axial shocks created by rotors.

The bushings maintain stability by reducing the force acting on other parts of the pump and prolonging the life of the **thrust bearing** by influencing friction reduction.

A damaged intermediate bushing will severely disrupt the **dynamics of the rotor assembly**, and it must be replaced during the assembly of the pump.

During each service, it is necessary to **balance** the rotor assembly on a balancing device and in accordance with the requirements of the [ISO 21940](https://www.iso.org/standard/73726.html) standard, as shown in the picture.

![Dynamic balancing of the rotor assembly of a multistage pump](https://strapi.metrikon.io/uploads/Dinamicko_balansiranje_rotorskog_sklopa_visestupanjske_pumpe_29f8aac0f8.jpg)

Image: Dynamic balancing of the rotor assembly of a multistage pump ([Source](https://probaldynamicbalancing.com/demystifying-pump-impeller-imbalance-causes-effects-and-solutions/))


### 6) The bearings overheat or wear out too quickly.

The misalignment of the pump unit, **incorrect lubricant and insufficient lubrication** of the bearings, and a damaged coupling are largely the cause of this failure.

Then follows the imbalance of the rotor assembly and too high axial force during operation.

Regularly lubricate the bearings and use only the types of **lubricants** recommended by the pump manufacturer, as shown in the table where lubricant manufacturers are listed in the first column and types of oils for lubrication are listed in the second column.

![lubricants recommended by the pump manufacturer](https://strapi.metrikon.io/uploads/maziva_koje_je_preporucio_proizvodac_pumpe_a9f1c0dd3c.png)
([Source](https://www.gouldspumps.com/ittgp/medialibrary/goulds/website/Products/3393/InstallationOperationMaintenance_3393.pdf?ext=.pdf))

Check whether the lubricant has the appropriate viscosity.

When installing new bearings, install only types of bearings specified by the pump manufacturer in the technical documentation.

The installation of bearings of unknown origin, from an unknown manufacturer, or bearings for which it is not known how long they have been in storage is strongly discouraged as it will lead to the recurrence of the failure or even worse consequences.

Measure **vibrations** at regular intervals and record the results that will indicate whether there is an imbalance and how much time is left before the bearings fail.

If necessary, **laser align** the pump unit again, as shown in the picture.

![Example of laser alignment of a multistage pump](https://strapi.metrikon.io/uploads/Primjer_laserskog_centriranja_visestupanjske_pumpe_57f90fe354.png)
Image: Example of laser alignment of a multistage pump ([Source](https://www.skf.com/uk/products/maintenance-products/alignment-tools/shaft-alignment/shaft-alignment-tool-tksa-51))

### 7) The pump overheats during operation.

The cause of this failure is friction among the pump parts that have loosened, causing friction, shaft misalignment, overly tight **tightening** of the seals, and excessive axial force on the rotor assembly.

During each service, assemble the machine parts correctly and check the condition of the shaft on a lathe (we say that the shaft "throws" on a lathe beyond the allowed limits) or on a balancing machine.

Before installing the coupling, check whether the seals are properly tightened, align the unit, and after starting, ensure that the pump has achieved working conditions: pressure, temperature, and flow.

**Diagnosing failures** in multistage pumps is more complex compared to a single-stage pump because it needs to cover more potential causes and their interactions.

Often, in practice, several factors simultaneously cause a certain failure, so it is necessary to investigate in more detail what is happening.

When some failures recur, and preventive measures do not work, it is recommended to contact the pump manufacturer for additional technical advice. If the pump is under warranty, factory service or replacement can be requested.

Regularly conducting **preventive maintenance** using reliability-focused maintenance techniques will ensure uninterrupted operation of multistage centrifugal pumps, extend their service life, and increase machine reliability.

The leading machines for industrial purposes are centrifugal pumps in terms of quantity. Malfunctions of multistage pumps have specific causes.

7 Common Failures of Multistage Centrifugal Pumps

Najčešće zastupljeni rotacijski strojevi u industrijskim i proizvodnim postrojenjima su **jednostupanjske i višestupanjske** centrifugalne pumpe.

**Centrifugalna pumpa** je stroj kod kojeg se mehanička energija pogonskog stroja, obično elektromotora, pretvara u kinetičku energiju pumpanog fluida.

Dijagnostika kvarova centrifugalnih pumpi se opsežno razvila od vremena prije 50 godina kada je zvuk pokvarenog ležaja iskusnom mehaničaru bio među rijetkim pokazateljima što muči pokvarenu pumpu i zašto se to događa.

Višestepene centrifugalne pumpe konstrukcijski imaju više rotora manjih promjera montiranih jedan iza drugoga na istom vratilu  i manje [zračnosti](https://strojarskaradionica.wordpress.com/2018/12/24/rad-pumpe-uz-lomakin-efekt/) između potrošnih prstena rotora i kućišta prema standardima [API 610](https://www.introtopumps.com/pump-terms/api-american-petroleum-institute-610/) i [ISO 13709](https://www.iso.org/standard/41612.html).

## Pumpa se pregrijava tijekom rada.

Na slici prikazan je nacrt pumpe s 12 rotora, tj. 12 stupnjeva te sastavnim dijelovima. Svi rotori su smješteni u jedno zajedničko kućište.

![Presjek višestupanjske pumpe i glavni dijelovi.png](https://strapi.metrikon.io/uploads/Group_26_327721ca40.png)
Slika: Presjek višestupanjske pumpe i glavni dijelovi

Vratilo vrti sve rotore u istom smjeru tako da se oni u radu ponašaju kao više zasebnih jednostupanjskih centrifugalnih pumpi montiranih u zajedničko kućište.

Kada fluid protječe od jednog stupnja odnosno rotora prema drugome, proporcionalno se povećava visina dobave, što rezultira većim tlakom koji postiže višestupanjska centrifugalna pumpa u usporedbi sa jednostupanjskom centrifugalnom pumpom.

Dodatna prednost je da višestepene pumpe postižu bolju efikasnost sa pogonskim elektromotorom manje snage i korištenjem manje količine energije.

S druge strane, jednostepene centrifugalne pumpe postižu veće protoke i niže tlakove te su pogodne za ugradnju u procesnim uvjetima gdje postoji potreba za velikim protocima radnog medija.

Nedostatak malih zračnosti između rotora i kućišta onemogućava prepumpavanje radnih medija koji sadrže abrazivne čestice, čestice nečistoća ili krute komadiće.

Zato se višestupanjske centrifugalne pumpe koriste za čiste radne medije poput vode i tekućina niske viskoznosti kao što je benzin, voćni sok i alkohol.

Kućište pumpe može biti izliveno u obliku jednog cilindra pa kažemo da se radi o barel pumpi ili može biti sastavljeno iz niza segmenata, tako da je svaki rotor unutar zasebnog segmenta kućišta.

![Višestupanjska centrifugalna pumpa s barel kućištem* izvor: https://www.sulzer.com/en/shared/products/hpt-high-pressure-barrel-casing-pump*](https://strapi.metrikon.io/uploads/Visestupanjska_centrifugalna_pumpa_s_barel_kucistem_f83a696437.png)
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Slika: Višestupanjska centrifugalna pumpa s barel kućištem ([Izvor](https://www.sulzer.com/en/shared/products/hpt-high-pressure-barrel-casing-pump))

Aksijalno opterećenje vratila je na kliznim ležajevima, dok radijalno opterećenje nose najčešće kuglični ležajevi. Svaka višestupanjska pumpa ima 2 mehaničke brtvenice smještene do i nasuprot spojke.

Kućište je izrađeno iz jednog komada i podijeljeno horizontalno na dva dijela.
![Višestupanjska pumpa sa 4 rotora ](https://strapi.metrikon.io/uploads/Visestupanjska_pumpa_sa_4_rotora_ac143c9867.png)
Slika: Višestupanjska centrifugalna pumpa sa 6 rotora


**Kvarovi** su najčešće posljedica neodgovarajućih radnih uvjeta, nedovoljnog održavanja, neadekvatne konstrukcije, grešaka u montaži ili kombinacija navedenog.

Najčešći **simptomi kvarova** koji se pojavljuju kod višetuspanjskih pumpi su:

### 1) Pumpa nema dobavu na tlačnoj strani nakon uključivanja u rad.

Uzrok tome je nedovoljna količina radnog medija u kućištu (_kažemo da pumpa mora biti u potpunosti potopljena_) ili su prisutni zaostali zračni džepovi u kućištu i usisnoj cijevi.

Drugi uzroci su nedovoljna brzina vrtnje, krivi [smjer vrtnje](https://www.youtube.com/watch?v=CWulQ1ZSE3c) te začepljen rotor ili začepljen usis na ulazu u kućište kao što je prikazano na slici.

Za otklanjanje navedenih uzroka je potrebno osigurati da je kućište pumpe u potpunosti ispunjeno radnim medijem na odgovarajućoj temperaturi i odzračeno, uz 100% otvoren usisni ventil.

Treba provjeriti jesu li faze [elektromotora](https://strojarskaradionica.wordpress.com/2018/05/08/6-najcescih-kvarova-elektromotora/) odgovarajuće spojene i ispitati postiže li elektromotor potrebnu brzinu vrtnje. 

Jednom prilikom faze elektromotora su bile zamijenjene i elektromotor je zavrtio višestupanjsku pumpu u krivom smjeru. 

Posljedice su vrlo brzo bile prisutne u vidu **oštećene** unutarnje i vanjske brtvenica te manjeg oštećenja prednjeg ležaja.

### 2) Pumpa ne postiže dovoljan protok ili potrebnu visinu dobave.

Ponovo, uzrok može biti krivi smjer vrtnje elektromotora, **začepljenje** tlačne cijevi, začepljenje usisnog filtera i preniska brzina vrtnje.

Dodatno, prisutni zračni džepovi u kućištu, **oštećeni potrošni prsteni** kućišta ili rotora te oštećeni rotor poput ovoga na slici isto tako onemogućavaju postizanje dovoljnog protoka ili visine dobave radnog medija.

**Usisni filter ili sito** treba redovito čistiti te osigurati da su usisna i tlačna cijev prohodne. Često se na usisne cjevovode pumpi montiraju tkz. Y-usisna sita.

![Screenshot 2024-02-03 at 18.53.49.png](https://strapi.metrikon.io/uploads/Screenshot_2024_02_03_at_18_53_49_855e740b5c.png)
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Slika: Y-sito na usisnom cjevovodu pumpe 


[Y-sito](https://www.youtube.com/watch?v=sEEXLEXGkSs) ili filter je ime dobio po svojem obliku i tome što se može vrlo jednostavno montirati u horizontalnom ili vertikalnom položaju, ovisno o **konfiguraciji** samog cjevovoda.

Pumpu obavezno moramo **odzračivati** prije pokretanja te prilikom svakog servisa ispitati stanje rotora i potrošnih prstena (ima li pukotina, površinskih oštećenja, prisutnosti korozije, erozije i sl.)

Tijekom montaže rotorskog sklopa treba **osigurati odgovarajuće zračnosti** između rotora i kućišta, balansne čahure u odnosu na stator, kliznog ležaja u odnosu na rukavac i glavčinu rotora u odnosu na difuzor.

U tablici je prikazan primjer **potrebnih zračnosti** iz korisničkog priručnika originalnog proizvođača u inčima i milimetrima:
![primjer potrebnih zračnosti](https://strapi.metrikon.io/uploads/primjer_potrebnih_zracnosti_fea5fff0d8.png)
([Izvor](https://www.gouldspumps.com/ittgp/medialibrary/goulds/website/Products/3393/InstallationOperationMaintenance_3393.pdf?ext=.pdf))

### 3) Pumpa se isključuje iz rada ubrzo nakon pokretanja te tijekom rada troši višu ili nižu snage od potrebne.

Uzrok ovih kvarova može biti premala ili prevelika **brzina vrtnje**, pokvaren elektromotor te prevelika ili premala **viskoznost** radnog medija.

Ovakav kvar još mogu prouzrokovati **neispravno montirani** prednji i zadnji ležaj, necentriranost pumpnog agregata te prejaka zategnutost jedne ili obje brtvenice.

Obavezno osigurati da radni medij ima potrebnu viskoznost, redovito ispitivati elektromotor i vršiti **podmazivanje**.

Prilikom sastavljanja pumpe obratiti pozornost na ispravnu **montažu ležajeva** te osigurati odgovarajuću zategnutost [brtvenica](https://www.youtube.com/watch?v=JQ1-7DTza8Q).

Prije pokretanja pumpe u rad provjeriti jesu li pumpa i elektromotor _centrirani_ i korigirati po potrebi.

### 4) Brtvenica propušta radni medij.

Do propuštanja najčešće dolazi zbog **oštećenja brtvenih lica** na rotacionom i stacionarnom prstenu uslijed trenja prevelike količine čestica u radnom mediju po površinama brtvenih lica.

Prevelika aksijalna sila na rotorski sklop opterećuje brtvenicu te ona propusti, a može biti i da je izabran pogrešan tip brtvenice.

Obavezno postaviti filter ili **sito s mrežicom** u usisni cjevovod, paziti da se održava odgovarajući tlak pumpanja tj. kemijska i fizikalna svojstva radnog medija moraju biti unutar dozvoljenih granica koje su definirane za svaku pumpu te provjeriti s proizvođačem brtvenica je li izabran odgovarajući tip brtvenice s obzirom na radne uvjete.

### 5) Pumpa ima povećane vibracije ili radi jako bučno.

Velike nakupine zraka unutar kućišta mogu uzrokovati ovakvo ponašanje u radu ili kada je nedovoljno otvoren usisni ventil.

Potom, kada je NPSH preniska ili pumpa ne postiže radnu točku, rotorski sklop je u debalansu, potrošni prsteni su oštećeni ili su se ležajevi istrošili.

Zvuk **pokvarenog ležaja** je nepravilan i pojačan nalik na zvuk kotrljanja kamenja, grebanja, škripanja ili cviljenja koji se pojačava kada se povećava brzina vrtnje vratila.

U svakodnevnom životu najčešće se takvi zvukovi čuju kada dođe do oštećenja ležaja na automobilskom kotaču.

Otklanjanje uzroka povećanih vibracija i bučnog rada pumpe kreće od najjednostavnije provjere je li usisni ventil do kraja otvoren i pumpa u potpunosti odzračena.

Treba provjeriti u korisničkom priručniku koja je potrebna NPSH i [radnu točku pumpe](https://www.youtube.com/watch?v=U-k6YIcYMUI) te ispunjava pumpa navedene uvjete u sadašnjem stanju.

**Mjerenjem vibracija** će se utvrditi je li potrebno balansirati rotorski sklop ili je došlo do oštećenja potrošnih prstena, međustupanjskih čahura i ležajeva.

**Međustupanjske čahure** su dijelovi pumpe namijenjeni održavanju ravnoteže pri aksijalnim udarima koje stvaraju rotori.

Čahure održavaju stabilnost jer smanjuju djelovanje sile na ostale dijelove pumpe i produljuju radni vijek **odrivnog ležaja** tako što utječu na smanjenje trenja.

Oštećena međustupanjska čahura će jako poremetiti **dinamiku rada rotorskog sklopa** i obavezno se treba zamijeniti prilikom sastavljanja pumpe.

Prilikom svakog servisa obavezno treba **izbalansirat** i rotorski sklop na uređaju za balansiranje i u skladu sa zahtjevima standarda [ISO 21940](https://www.iso.org/standard/73726.html) kao što je prikazano na slici.

![Dinamičko balansiranje rotorskog sklopa višestupanjske pumpe](https://strapi.metrikon.io/uploads/Dinamicko_balansiranje_rotorskog_sklopa_visestupanjske_pumpe_29f8aac0f8.jpg)
Slika: Dinamičko balansiranje rotorskog sklopa višestupanjske pumpe ([Izvor](https://probaldynamicbalancing.com/demystifying-pump-impeller-imbalance-causes-effects-and-solutions/))


### 6) Ležajevi se pregrijavaju ili se prebrzo troše.

Necentriranost pumpnog agregata, **pogrešno mazivo i nedovoljno podmazivanje** ležajeva te oštećena spojka su najvećim dijelom uzrok ovog kvara.

Potom slijedi debalans rotorskog sklopa i prevelika aksijalna sila tijekom rada.

Redovito vršiti podmazivanje ležajeva i koristiti isključivo vrste **maziva** koje je preporučio proizvođač pumpe, poput primjera u tablici gdje su u prvom stupcu navedeni proizvođači maziva a u drugom stupcu tipovi ulja za podmazivanje.
![maziva koje je preporučio proizvođač pumpe](https://strapi.metrikon.io/uploads/maziva_koje_je_preporucio_proizvodac_pumpe_a9f1c0dd3c.png)
([Izvor](https://www.gouldspumps.com/ittgp/medialibrary/goulds/website/Products/3393/InstallationOperationMaintenance_3393.pdf?ext=.pdf))

Provjeriti ima li mazivo zadovoljavajuću **viskoznost.**

Prilikom montaže novih ležajeva treba ugrađivati isključivo tipove ležajeva koje navodi proizvođač pumpe u tehničkoj dokumentaciji. Ugradnja ležajeva nepoznatog porijekla, od nepoznatog proizvođača ili ležajeva za koje nije poznato koliko dugo stoje u skladištu se nikako ne preporučuje jer će dovesti do ponavljanja kvara ili još gorih posljedica.

**Mjeriti vibracije** u redovitom intervalima i bilježiti rezultate koji će pokazati radi li se o debalansu i koliko je vremena preostalo prije otkazivanja ležajeva.

Po potrebi ponovno **laserski centrirati** pumpni agregat kao što je prikazano na slici.

![Primjer laserskog centriranja višestupanjske pumpe](https://strapi.metrikon.io/uploads/Primjer_laserskog_centriranja_visestupanjske_pumpe_57f90fe354.png)

Slika: Primjer laserskog centriranja višestupanjske pumpe ([Izvor](https://www.skf.com/uk/products/maintenance-products/alignment-tools/shaft-alignment/shaft-alignment-tool-tksa-51))

### 7) Pumpa se pregrijava tijekom rada.

Uzrok ovog kvara je trenje među dijelovima pumpe koji su se olabavili pa dolazi do trenja, iskrivljenost vratila, prečvrsto **dotegnute** brtvenice te prevelika aksijalna sila na rotorski sklop.

Prilikom svakog servisa montirati strojne dijelove na ispravan način i **provjeriti stanje vratila** na tokarskom stroju (kažemo da vratilo „baca“ na tokarskom stroju izvan dozvoljene granice) ili na stroju za balansiranje.

Prije montaže spojke provjeriti jesu li brtvenice odgovarajuće dotegnute, centrirati agregat i nakon pokretanja u rad paziti da je pumpa postigla radne uvjete: tlak, temperaturu i protok.

**Dijagnostika kvarova** kod višestupanjske pumpe je kompleksnija u usporedbi sa jednostupanjskom pumpom jer treba obuhvatiti više potencijalnih uzroka i njihovog međudjelovanja.

Često u praksi nekoliko čimbenika istovremeno uzrokuje određeni kvar, stoga je potrebno detaljnije istražiti o čemu se radi.

Kada se neki kvarovi ponavljaju i mjere prevencije ne djeluju, preporučuje se kontaktirati proizvođača pumpe za dodatno tehničko mišljenje, ako je pumpa u garantnom roku može se zatražiti i **tvornički servis ili zamjena**.

Redovito provođenje **preventivnog održavanja** uz primjene tehnika održavanja usmjerenog na pouzdanost osigurat će neometani na višestupanjske centrifugalne pumpe, produljiti radni vijek i podići pouzdanost stroja.

Vodeći strojevi za industrijsku namjenu po brojnosti su centrifugalne pumpe. Kvarovi višestupanjskih pumpi imaju posebne uzroke


7 kvarova višestupanjske centrifugalne pumpe

7 Häufige Ausfälle von Mehrstufigen Zentrifugalpumpen

[Tel: +385 95 526 0530](tel:+385955260530)

[Tel: +49 782 5679 3100](tel:+4978256793100)

1178 Royal York Rd, Etobicoke, ON M9A 4B3


Metrikon

7 Häufige Ausfälle von Mehrstufigen Zentrifugalpumpen

Katarina Knafelj Jakovac

27. November 2023

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