De aanstroming speelt een belangrijke rol bij de werking van de pomp. Verkeerde aanstroming kan leiden tot een verminderde efficiëntie, een trillende pomp of overmatig geluid. Deltares en Xylem deden gezamenlijk onderzoek naar het effect van de aanstroming op de pomp door de pompkarakteristieken te meten voor verschillende aanstroomcondities van een pomp.
Onderzoek
Deltares voert al jaren onderzoek uit naar de aanstroming van pompen door deze op schaal te testen. Hierbij onderzoekt het kennisinstituut de aanstroming van de pomp aan de hand van tornadovorming, snelheidsverdelingen in de pomp en grootschalige werveling in de aanstroming (schuine/assymetrische aanstroming). Voor al deze aspecten testen onderzoekers het pompkelderontwerp aan de hand van de ANSI/HI 9.8 standaard voor inlaatconstructies van pompstations. In de stroming geplaatste obstakels en geleide-elementen beïnvloeden de stroming zodanig dat hij de ideale route naar de pomp neemt. Een belangrijk punt want daar heeft de pompleverancier de pomp immers voor ontworpen.
Grootschalige wervelingen, onder andere door schuine aanstroom in de stroming zorgen er bijvoorbeeld voor dat de pomp niet meer op het optimale werkpunt draait. Maar de sterkte van deze werveling en asymmetrie in de aanstroom beïnvloedt iedere pomp anders. Reden voor Deltares en Xylem om de handen ineen te slaan en het effect van schuine aanstroming nou eens echt te onderzoeken.
Aanpak
In de IOS bassins bij Deltares doet het bureau vaker schaalmodeltesten van verticale schachtpompen. Maar de afmetingen (16m x 6m x 1.4m) maakt het ook mogelijk om er een echte pomp in te plaatsen.
Overleg met Xylem Nederland resulteerde in een onderzoek naar een direct vergelijk tussen de kleinste verticale schachtpomp en de grootste schaalmodelpomp. Xylem beschikt met de PL 7020 pomp (25kW) over een veel gebruikte pomp met beperkte afmetingen. Deltares kon die 1:1 nabouwen. Het werd de grootste schaalmodelpomp die Deltares ooit testte. Hiermee konden de onderzoekers de aanstroming naar de pomp goed bekijken en op de PL 7020 pomp de pompkarakteristiek meten.
Onderzoek
Ter beïnvloeding van de aanstroming bouwden de onderzoekers een geïdealiseerde pompkamer die voldeed aan de aanbevelingen van de ANSI/HI 9.8 standaard. De stroming in de pompkamers werd beïnvloed door schotten van verschillende lengtes op verschillende afstanden van de pomp te plaatsen. Een lastige klus omdat heel goed naar de stroming moest worden gekeken om te bepalen waar de beste locatie lag voor een bepaalde werveling in de aanstroming. Door een iteratief proces te volgen, realiseerden de onderzoekers uiteindelijk herhaalbare, ‘slechte’ aanstroomcondities. Met deze aanstroomcondities kon het effect op de pomp worden bepaald. Dit deden ze uiteindelijk voor drie verschillende pompfrequenties: op 35 Hz, op 40 Hz en op 50 Hz (normale frequentie van de pomp). Dit leverde een grote variatie aan meetpunten. Door de pompcurves te combineren met de gemeten wervelingen in de aanstroming, kon het effect van schuine aanstroming op de pomp worden bepaald.
Maar de onderzoekers willen nu verder. Anton: “We willen dezelfde testen ook uitvoeren voor andere pompen om te kijken naar een algemeen geldende trend. Bovendien willen we nog trillingen en het geluid meten. De geïnstalleerde trillingssensoren op de pomp schoten tijdens de eerste test los.”
Samenwerking
Het delen van kennis en ervaringen van detailstromingen en pompen tussen Deltares en Xylem leverde een grote meerwaarde in het onderzoek. Xylem liet zijn R&D groep uit Zweden meewerken in het onderzoek. Zo kon alle beschikbare kennis worden gebruikt. Naast Deltares en Xylem deed ook een student van de TUDelft mee die het onderzoek tot zijn afstudeerwerk maakte. Uiteindelijk schreven alle partijen samen een artikel over dit onderzoek voor het Journal of Hydraulic Research. Het artikel kan door iedereen worden gedownload van de website van het Journal.
