Warum der Förderdruck einer Schlammpumpe im Dauerbetrieb sinkt

Ein allmählicher Abfall des Förderdrucks einer Spülungspumpe bedeutet nicht automatisch, dass die Pumpe ausgefallen ist. Bei einer Hubkolben-Spülungspumpe spiegelt der Druck den Widerstand wider, auf den das geförderte Medium trifft. Ein sinkender Messwert kann daher auf eine geringere Pumpenförderleistung, einen niedrigeren hydraulischen Widerstand, eine Leckage oder ein ungenaues Drucksignal hinweisen. Am aussagekräftigsten ist die Frage, ob der Druck sinkt, während die tatsächliche Pumpendrehzahl und der Förderstrom konstant bleiben.

Bei der Frage, welche Ausfälle bei Spülungspumpen im Dauerbetrieb häufig auftreten, verdienen Ansaugmangel, verschlissene Ventile, Kolbenleckagen und Schäden an den Laufbuchsen besondere Beachtung. Ähnliche Symptome können jedoch auch durch Änderungen der Bohrspülung, einen geöffneten Bypass oder einen Auswaschungsschaden in einer nachgeschalteten Leitung verursacht werden. Wird die Pumpendrehzahl erhöht, bevor die Ursache ermittelt ist, kann dies Kavitation verschlimmern, den Verschleiß beschleunigen oder eine entstehende Leckage verdecken.

Feststellen, was sich zusammen mit dem Druck verändert hat

Vergleichen Sie den aktuellen Zustand mit dem letzten stabilen Betriebszeitraum: tatsächliche Hübe pro Minute, Förderdruck, Saugdruck, Spülungstemperatur, Dichte, Rheologie, Tankfüllstand und Durchflussanzeigen. Halten Sie Änderungen an der Pumpenkonfiguration, der Bohrtiefe, der Rohrbewegung, der Düsenkonfiguration oder der Ventilstellung fest. Vergleiche sind nur aussagekräftig, wenn die Betriebsbedingungen hinreichend ähnlich sind.

Die Hubzahl allein beweist nicht, dass die Pumpe das erwartete Volumen fördert. Die theoretische Fördermenge hängt von Verdrängungsvolumen und Drehzahl ab; die tatsächliche Fördermenge hängt außerdem davon ab, wie vollständig sich die Zylinder füllen und wie wirksam Ventile und Dichtungen Leckagen verhindern. Eine Pumpe kann ihre Hubzahl beibehalten und dennoch weniger Spülung fördern.

Verwenden Sie, sofern verfügbar, eine unabhängige Druckanzeige. Eine verstopfte Druckentnahmestelle oder ein fehlerhafter Druckmessumformer kann eine Verschlechterung der Anlage vortäuschen. Lösen Sie keinen Manometeranschluss und reinigen Sie keine Druckentnahmestelle, solange das System unter Druck steht.

Prüfen, ob die Pumpe am Einlass nicht ausreichend versorgt wird

Probleme auf der Saugseite können sich während eines ansonsten gleichmäßigen Betriebs allmählich entwickeln. Ein Sieb setzt sich mit Feststoffen zu, der Tankfüllstand sinkt, abgesetztes Material verengt einen Auslass oder ein Saugschlauch verformt sich. Ist eine Ladepumpe vorhanden, kann auch ein verringerter Ladedruck die Zylinderfüllung begrenzen.

Prüfen Sie zugängliche Anzeigen und die äußeren Bedingungen: Tankfüllstand, Stellung des Saugventils, Zustand des Schlauchs, Betrieb der Ladepumpe und Verlauf des Saugdrucks. Bei niedrigem Tankfüllstand kann ein Wirbel Luft ansaugen, noch bevor der Einlass freiliegt. Undichte Saugverbindungen können Luft einlassen, ohne dass außen eine offensichtliche Spülungsleckage zu sehen ist.

Eine unvollständige Füllung verringert die Fördermenge. Kavitation tritt auf, wenn der lokale Druck so weit absinkt, dass sich Dampfblasen bilden; mitgerissene Luft oder Gas kann eine ähnlich instabile Förderung verursachen, beruht jedoch nicht auf demselben Mechanismus. Beides kann zu Druckschwankungen und Vibrationen führen, weshalb Geräusche allein keine zuverlässige Diagnose ermöglichen.

Bei höheren Hubzahlen kann eine Verengung deutlicher zutage treten, weil der Einlass den erforderlichen Durchfluss nicht bereitstellen kann. Sofern das Betriebsverfahren es zulässt, kann eine kontrollierte Verringerung der Drehzahl dabei helfen festzustellen, ob die Instabilität auf der Saugseite entsteht. Dies ist keine Reparatur: Die Verengung, der unzureichende Ladedruck oder die Stelle, an der Luft eindringt, muss weiterhin behoben werden.

Fortschreitende Leckagen am Fluidende erkennen

Sind die Saugbedingungen und die tatsächliche Pumpendrehzahl stabil, deutet eine abnehmende Förderleistung stärker auf das Fluidende hin. Abrasive Feststoffe und wiederholte Belastungen können die Dichtflächen der Ventile, Kolben und Laufbuchsen beschädigen. Dadurch verringert eine Leckage den volumetrischen Wirkungsgrad, obwohl das Triebwerk weiterhin jeden Hub ausführt.

Ventile, die nicht mehr richtig abdichten

Ein beschädigter Ventileinsatz, ein erodierter Ventilsitz, eine gebrochene Feder oder eingeschlossene Fremdkörper können verhindern, dass das Ventil vollständig schließt. Durch undichte Druckventile kann unter Druck stehende Spülung in einen Zylinder zurückströmen; undichte Saugventile können verdrängte Spülung zur Einlassseite entweichen lassen. Beides verringert die nutzbare Fördermenge und kann eine ungleichmäßige Druckkurve verursachen.

Änderungen der Pulsation oder Klopfgeräusche stützen diese Diagnose, ermöglichen aber keine eindeutige Bestimmung eines bestimmten Ventils. Auch ein Problem mit dem Pulsationsdämpfer kann die Druckschwankungen verstärken, ohne denselben Rückgang der durchschnittlichen Förderleistung zu verursachen. Für eine Ventilprüfung sind Abschaltung, Absperrung und eine bestätigte Druckentlastung erforderlich.

Kolben- und Laufbuchsenverschleiß

Verschlissene Kolbendichtungen oder beschädigte Laufbuchsenoberflächen lassen Spülung am Kolben vorbeiströmen. Die Leckage kann sich verstärken, wenn sich die Bauteile erwärmen, während eine unzureichende Kolbenkühlung oder Spülung – sofern vorhanden – den Schaden beschleunigen kann. Prüfen Sie, ob das vorgeschriebene Kühl- oder Spülsystem den richtigen Durchfluss aufweist und ordnungsgemäß funktioniert.

Je nach Pumpenausführung kann eine ungewöhnliche Leckage an dafür vorgesehenen Abläufen oder im Bereich der Laufbuchse sichtbar sein. Beobachten Sie die Anlage nur von einem sicheren Standort aus und lassen Sie die Schutzvorrichtungen montiert. Nähern Sie sich einer vermuteten Hochdruckleckage nicht, um sie durch Berühren zu lokalisieren. Wenn eine Demontage erforderlich ist, prüfen Sie Kolben und Laufbuchse gemeinsam: Wird eine Dichtung ersetzt, ohne eine geriefte oder übermäßig verschlissene Laufbuchse zu berücksichtigen, bleibt das zugrunde liegende Problem möglicherweise bestehen.

Änderungen der Bohrspülung von einer Verschlechterung der Pumpe unterscheiden

Temperatur und Rheologie der Bohrspülung beeinflussen den Zirkulationsdruck. Verringern Erwärmung oder Behandlung die Viskosität oder Fließgrenze, kann der Druck sinken, selbst wenn der Förderstrom unverändert bleibt. Auch Dichteänderungen beeinflussen das System, doch ein Oberflächendruckmesswert allein lässt nicht erkennen, welche Fluideigenschaft sich verändert hat.

Vergleichen Sie repräsentative Messwerte der Bohrspülung mit dem Druckverlauf, anstatt anzunehmen, dass jeder allmähliche Druckabfall auf mechanischen Verschleiß zurückzuführen ist. Unterscheiden Sie klar zwischen Zirkulationsdruck und hydrostatischem Druck: Ein niedrigerer Förderdruck ist für sich genommen kein Beleg für eine geringere Spülungsdichte.

Änderungen der Spülung können außerdem die Pumpenfüllung beeinträchtigen. Eine höhere Viskosität erhöht die Verluste auf der Saugseite, während gasbeladene Spülung zu einer ungleichmäßigeren Förderung führt. Ein durch die Spülung bedingter Druckabfall kann somit entweder auf einen geringeren nachgeschalteten Widerstand oder eine verringerte Pumpenförderleistung zurückzuführen sein. Durchflussdaten und Saugbedingungen helfen, diese Ursachen voneinander zu unterscheiden.

Bypässe und Auswaschungen in nachgeschalteten Leitungen nicht übersehen

Ein Bypassventil, eine Druckentlastungseinrichtung oder ein Verteileranschluss kann den Durchfluss vom vorgesehenen Zirkulationsweg ableiten. Prüfen Sie die Ventilstellungen und verfügbaren Anzeigen des Rücklaufwegs anhand der freigegebenen Betriebskonfiguration. Eine Druckentlastungseinrichtung, die unterhalb ihres vorgesehenen Betriebsdrucks undicht ist, muss untersucht werden; sie sollte nicht einfach verstellt werden, um den angezeigten Druck wiederherzustellen.

Bleiben Pumpendrehzahl und Fördermenge stabil, während der Druck unerwartet sinkt, prüfen Sie die Dichtheit der nachgeschalteten Leitungen und Anlagen. Eine Leckage in einer Oberflächenleitung, eine Auswaschung im Bohrgestänge oder eine veränderte Düsenkonfiguration kann den Widerstand verringern. Bei Bohrarbeiten hängt die Bedeutung des Druckabfalls vom Druckverlauf, dem Rücklauf, dem Volumen im Spülungstank und der aktuellen Tätigkeit ab.

Ein unerklärlicher Druckabfall in Verbindung mit ungewöhnlichem Rücklauf oder Änderungen des Tankvolumens muss gemäß den Bohr- und Bohrlochkontrollverfahren des Standorts behandelt werden. Setzen Sie die Fehlersuche nicht isoliert an der Pumpe fort und erhöhen Sie nicht einfach die Drehzahl, um den vorherigen Druck wiederherzustellen. Eine fortschreitende Auswaschung kann sich vergrößern, während die Anlage weiterläuft.

Die Reparatur unter kontrollierten Bedingungen bestätigen

Stoppen Sie den Betrieb oder eskalieren Sie den Vorfall umgehend, wenn der Druckverlust von einer sichtbaren Hochdruckleckage, starkem Klopfen, Überhitzung, zunehmenden Vibrationen oder ungewöhnlichen Bohrlochindikatoren begleitet wird. Bevor Sie das Fluidende oder das Saugsystem öffnen, sperren Sie die Anlage ab, wenden Sie Lockout/Tagout an und überprüfen Sie, dass eingeschlossener Druck abgebaut wurde. Für Pulsationsdämpfer und andere Energiespeicher sind die jeweils vom Hersteller vorgeschriebenen besonderen Vorsichtsmaßnahmen zu beachten.

Starten Sie nach Behebung der festgestellten Ursache gemäß dem freigegebenen Verfahren neu und erhöhen Sie die Drehzahl schrittweise. Vergleichen Sie Druck, tatsächliche Drehzahl, Saugbedingungen und Förderstrom bei einem reproduzierbaren Betriebspunkt. Stellen Sie sicher, dass Leckage, Vibrationen und das Verhalten des Kühlsystems im zulässigen Bereich liegen.

Ein wiederhergestellter Druck allein ist kein ausreichender Nachweis für eine erfolgreiche Reparatur: Der Druck kann steigen, weil der Widerstand zugenommen hat, während die Fördermenge weiterhin unzureichend ist. Aussagekräftiger ist die Bestätigung, dass bei vergleichbaren Spülungseigenschaften und Kreislaufbedingungen der Förderstrom wiederhergestellt ist und zugleich die Saugseite stabil bleibt und keine ungewöhnlichen mechanischen Symptome auftreten. Werden diese Bedingungen dokumentiert, entsteht eine hilfreiche Ausgangsbasis, um den nächsten allmählichen Förderverlust zu erkennen, bevor er zu einer größeren Betriebsunterbrechung führt.