Pompen op de juiste manier gebruiken en dieselpartikelfilters regenereren

Moderne dieselmotoren, die bijvoorbeeld grote ontwateringspompen op bouwterreinen aandrijven, zijn uitgerust met roetfilters. Om ervoor te zorgen dat hun filterfunctie permanent gegarandeerd blijft, moeten de opgehoopte deeltjes regelmatig worden verbrand via regeneratie op zeer hoge temperatuur. Deze procedure betreft de regeneratie van de roetfilter.

Om die regeneratie te bereiken moet de dieselmotor zo goed mogelijk gebruikt worden. Anders raakt de filter sneller verstopt, wat de levensduur van de pomp op de bouwplaats kan verkorten. Om dit te voorkomen mag de pomp niet te groot zijn en werkt ze altijd best dichtbij het optimale werkpunt.

Er is de afgelopen twintig jaar veel veranderd op het gebied van dieselmotoren en hun toepassingen. 15 jaar geleden was een 8-cilinder motor nog relatief ‘aangemeten’. Zowel voor de machine als de gebruikers was het niet zo belangrijk of bijvoorbeeld de pomp die door de motor werd aangedreven te groot of te klein was voor de specifieke toepassing. Er waren geen problemen met uitlaatgassen. Tegenwoordig ligt de nadruk echter op efficiëntie en naleving van de emissieregelgeving. Dieselmotoren vormen inmiddels het beperkende onderdeel in een pompaggregaat of een stroomgenerator. Meer nog dan andere verbrandingsmotoren moeten ze worden geoptimaliseerd voor de toestellen die ze aandrijven en de specifieke toepassing.

Het optimale werkpunt vinden is vaak lastig bij ontwateringspompen op bouwterreinen. Bij dagelijks gebruik leidt dit ertoe dat de ingebouwde roetfilters (DPF) snel verstopt raken en de levensduur van de pomp eronder lijdt. Het is daarom van groot economisch belang om pompen op bouwplaatsen op het optimale werkpunt te laten werken.

Dit kan bijvoorbeeld bij dompelpompen met steile pompcurves (die de opvoerhoogte in verhouding stellen tot het debiet) worden bepaald door hun snijpunt met de systeemcurve te bepalen. De systeemcurve wordt bepaald door de lengte en diameter van de pompleiding en de te overbruggen hoogte. Voor een efficiënte en langdurige werking van de pomp moet het snijpunt van de twee curves in het middelste derde liggen. Het optimale werkpunt hangt af van het (maximale) pompvermogen en de werkelijke motorbelasting. Dat kan sterk fluctueren wanneer de toevoer van de verpompte vloeistof varieert in hoeveelheid en tijd. Het ideale werkpunt is dan vaak niet gemakkelijk te vinden.

Een dieselpomp met variabel toerental daarentegen werkt niet met een vast werkpunt, maar in een karakteristiek krommingsveld dat het resultaat is van het toerental, het motorvermogen en het debiet. In de praktijk kan dit ertoe leiden dat een pomp die op het eerste gezicht geschikt lijkt, veel te zwaar is in termen van efficiëntie omdat ze met een te lage belasting wordt gebruikt. Bijkomende factoren zoals vlotterwerking of fluctuerende toevoerhoeveelheden, die beide gepaard gaan met veelvuldig starten en stoppen, verhinderen een continue werking; terwijl dit echter wenselijk zou zijn voor de uitlaatgaszuivering die tegenwoordig in de meeste dieselmotoren vereist is.

Dieselpartikelfilters bestaan uit een keramische component in een metalen behuizing. Het keramische element is poreus, heeft een honingraatstructuur en talrijke kanalen die afwisselend aan de voor- of achterkant gesloten zijn. Dit resulteert in een geforceerde geleiding van de uitlaatgassen, die door de poreuze wanden moeten stromen. Terwijl gassen er zonder problemen doorheen kunnen, blijven de roetdeeltjes vastzitten in de poriën.

Om ervoor te zorgen dat de filterfunctie op lange termijn behouden blijft, moet het opgehoopte roet regelmatig worden verwijderd. De roetfilter moet dus geregenereerd worden. Dit proces vindt plaats door verschillende soorten regeneratie waarbij de deeltjes bij zeer hoge temperaturen worden verbrand. Er wordt onderscheid gemaakt tussen passieve, actieve en gedwongen regeneratie. Bij passieve regeneratie vindt de reiniging automatisch plaats door het bereiken van de juiste werktemperatuur. Bij actieve regeneratie moet er extra brandstof worden ingespoten om de vereiste temperatuur te bereiken. Geforceerde regeneratie wordt handmatig uitgevoerd met professionele apparatuur in een servicepunt.

Laten we de regeneratieprocessen eens van dichterbij bekijken. Ten eerste, passieve regeneratie. Dat is de meest gebruikte methode die automatisch en ongemerkt verloopt, zonder tussenkomst van operatoren. Het roet verbrandt bij werktemperaturen van meer dan 550 graden Celsius. De voorwaarde voor een succesvolle passieve regeneratie is dat de motor onder een voldoende hoge belasting draait en de vereiste temperaturen bereikt. Een dieselmotor die efficiënt werkt en een constante werktemperatuur aanhoudt, zal automatisch op regelmatige tijdstippen regenereren.

De situatie is bijvoorbeeld anders voor een koerierbestelwagen, die om de paar seconden tot minuten wordt aan- en uitgezet, waardoor de motor nooit de vereiste werktemperatuur bereikt. Het resultaat: het roet verzamelt zich in de filter en wordt nooit verbrand. Om deze problemen te voorkomen, moet de auto regelmatig een bepaalde afstand op de snelweg afleggen om de motor op temperatuur te laten komen. Als dat niet lukt, raakt de filter sneller verstopt en is er vaker actieve of geforceerde regeneratie nodig.

Hetzelfde probleem doet zich voor bij pompen, compressoren of stroomgeneratoren met dieselmotoren die werden ontworpen voor hoge vermogens en belastingen, maar gebruikt worden bij een zeer laag vermogen of onder sterk fluctuerende omstandigheden.

Als passieve regeneratie onvoldoende is en de mate van roetvorming in de filter een bepaalde drempelwaarde overschrijdt, start de motorsturing actieve regeneratie. Er wordt extra brandstof in de uitlaatlijn van de motor gespoten om de temperatuur te bereiken die nodig is om het roet te verbranden. Tijdens de verbranding stijgt de temperatuur van de uitlaatgassen tot meer dan 600 graden Celsius.

De machinesturing informeert de operator over de regeneratie, zodat hij de motor onder belasting kan blijven bedienen en het regeneratieproces niet wordt onderbroken. Anders geraakt de filter verstopt, wat kan leiden tot een nog duurder en tijdrovender schoonmaakproces.

De derde, minder gebruikelijke, variant van filterreiniging is geforceerde regeneratie. Deze wordt meestal uitgevoerd in een werkplaats. Dit proces is nodig als zowel passieve als actieve regeneratie niet volstonden en de filter zo sterk verstopt is dat manuele actie nodig is. Tijdens de geforceerde regeneratie wordt de filter mechanisch ‘losgebrand’ bij extreem hoge temperaturen om zelfs de meest hardnekkige afzetting te verwijderen.

Zo'n ingreep is kostelijk en tijdrovend, omdat het voertuig of de machine buiten gebruik moet worden gesteld. Bovendien kan de filter na verloop van tijd verstopt raken met as, dat zelfs door regeneratie niet kan worden verwijderd. In deze context moet de filter na ongeveer 6.000 draaiuren worden gereinigd of vervangen.

De frequentie en efficiëntie van de regeneratie van de pomp hangen grotendeels af van de belasting en het gebruik van de motor. Een motor die regelmatig belast wordt, hoeft zelden actief geregenereerd te worden, omdat de passieve processen voldoende zijn. Daarentegen zorgt het frequente starten en stoppen of de werking met een lage belasting ervoor dat de filter sneller verstopt raakt en vaker actief geregenereerd moet worden.

In de praktijk komt dit helaas vooral voor bij pompen op bouwterreinen, zeker als ze een onregelmatige toevoer hebben en slechts met korte tussenpozen worden gebruikt. Dan ontstaat er snel een kritiek roetniveau. Als de filter te vuil is, wordt de pompcapaciteit automatisch verlaagd door de motorsturing. Dan kan de bouwplaats niet meer zo snel worden drooggelegd als gepland en is er ook eerder actieve regeneratie nodig.

Het kiezen van de juiste pomp is dus cruciaal. Stel dat een bouwplaats wordt ontwaterd met een PAS 200 HF van Atlas Copco met een maximaal vermogen van 65 kW. Ze bereikt haar doel, maar zou te groot zijn voor de toepassing. Dan zou er misschien maar tot 30% van de capaciteit worden gebruikt, waardoor de partikelfilter snel vervuild raakt. Daarentegen zou de kleinere PAS 150 MF werken op 29 kW met een capaciteitsbenutting van 50 tot 60 % en zo de temperaturen bereiken die nodig zijn voor automatische filterregeneratie.

Ergo: Kies altijd een zo klein mogelijke motor, die wel groot genoeg is voor de toepassing in kwestie. Dit is de enige manier om ervoor te zorgen dat de filter regelmatig en efficiënt regenereert.

Om een dieselpomp zo lang mogelijk te laten werken, moet je de volgende punten in acht nemen:

1. Kies een pomp die geschikt is voor de betreffende toepassing en vraag advies aan je leverancier. Zorg dat je een passende aanbieding ontvangt.
2. Beperk het aantal keer starten en stoppen op de bouwplaats.
3. Houd je aan de onderhoudsintervallen, vooral voor luchtfilters.
4. Zorg ervoor dat de motor blijft draaien tijdens de (actieve) regeneratie en dat de instructies op het display worden opgevolgd.
5. Voor verhuurders: Zorg ervoor dat je alleen pompen levert die al geregenereerd zijn om ongenoegen bij je klanten te voorkomen.

Moderne telematicasystemen, zoals de FleetLink-software van Atlas Copco, stellen operatoren in staat om de prestatiegegevens van bouwplaatsapparatuur - zoals pompen, compressoren, stroomgeneratoren of energieopslagsystemen - in realtime te volgen en onderhouds- of regeneratiecycli efficiënter te plannen. FleetLink geeft bijvoorbeeld de pompprestaties of de mate van roetvervuiling van de roetfilter aan. De software helpt ook om het gebruik van de pomp over een bepaalde periode te volgen en zo te voorspellen wanneer regeneratie nodig is. FleetLink is vooral handig voor verhuurders, omdat ze de status van meerdere pompen tegelijk in de gaten kunnen houden. FleetLink biedt ook een alarmtracker die automatisch een bericht naar een mobiele telefoon of per e-mail verstuurt als een ingestelde grenswaarde, zoals de mate van roetvorming, wordt overschreden.

Atlas Copco biedt ook elektrische pompen aan als alternatief voor wie geen last wilt hebben van roetfilters. Deze hebben echter een stroomaansluiting nodig. Als deze niet beschikbaar is op de bouwplaats, moet ze worden geleverd door een stroomgenerator. Ook hiervoor heeft Atlas Copco geschikte oplossingen. Als je geïnteresseerd bent of nog niet precies weet of een elektrische of dieselpomp geschikter is voor jouw toepassing, kan je hier een keuzehulp terugvinden.