Comprenez-vous vraiment le fonctionnement des pompes centrifuges ? 8 questions d’ingénierie qui affectent la fiabilité des pompes

Ø Q1 : Pourquoi le tuyau d'aspiration est-il généralement d'une taille supérieure à celle de la buse d'aspiration de la pompe ?

Il s'agit d'une pratique très courante dans les installations de pompes centrifuges.

Dans de nombreuses applications, leLe diamètre nominal du tuyau d'aspiration est choisi d'une taille supérieure à celle de la buse d'aspiration de la pompe.Un réducteur excentrique approprié est généralement utilisé pour raccorder le tuyau à la pompe.

Pourquoi?

Il y a trois raisons principales :

Pourquoi utilise-t-on couramment un réducteur excentrique ?

Pour les tuyauteries d'aspiration horizontales, uneréducteur excentrique à dessus platest couramment utilisé pour minimiser le risque de formation de poches d'air dans la conduite d'aspiration.

Cependant, il ne s'agit pas d'une règle absolue pour toutes les installations.

L'orientation du réducteur doit être déterminée en fonction de la disposition de la pompe, de la pente de la tuyauterie, des caractéristiques du liquide et de la possibilité d'accumulation d'air.

Principe d'ingénierie

L’objectif n’est pas simplement d’agrandir le tuyau d’aspiration d’une taille.

La conception doit prendre en compte :

• • Vitesse d'aspiration
• • Pertes de pression dues au frottement et à la pression locale
• · NPSHa
• • Schéma d'écoulement à l'entrée de la pompe
• · Longueur du tuyau droit
• • Emplacement des coudes et des vannes
• • Possibilité de poches d'air

Ø Q2 : Pourquoi une vanne de régulation est-elle souvent plus petite que la conduite principale ?

Contrairement aux tuyauteries d'aspiration, les vannes de régulation ne sont pas toujours choisies avec le même diamètre nominal que la canalisation principale.

Par exemple:

Cette pratique s'explique par plusieurs raisons.

1. Coût inférieur

Une vanne plus petite coûte généralement moins cher qu'une vanne de même diamètre que la canalisation principale.

2. Meilleure plage de contrôle

Une vanne de régulation contrôle le débit en modifiant son ouverture.

Si la vanne est surdimensionnée, elle peut fonctionner avec une très faible ouverture en conditions normales. Cela peut réduire sa plage de régulation efficace et rendre plus difficile un contrôle précis du débit.

Une vanne plus petite et correctement dimensionnée peut fonctionner dans une plage d'ouverture plus adaptée.

3. Le compromis est une perte de pression plus élevée

Une vanne plus petite augmente la vitesse d'écoulement et, par conséquent, la chute de pression.

Le principe n'est donc pas :

La vanne doit être correctement sélectionnée en fonction de :

• · Débit
• Pression différentielle
• · CV/Kv
• Plage de contrôle requise
• · Perte de charge admissible

Ø Q3 : L'entrée d'aspiration d'une pompe centrifuge a-t-elle toujours besoin d'une pression positive ?

Non.

Une idée fausse courante est que la pression d'aspiration d'une pompe centrifuge doit toujours être supérieure à la pression atmosphérique.

En réalité, de nombreuses pompes peuvent fonctionner avec un niveau de liquide inférieur à l'axe de la pompe, ce qui leur permet de remonter le liquide par le bas.

Cependant, la question essentielle n’est pas simplement de savoir si la pompe peut « soulever » le liquide.

Le système réel doit satisfaire à la condition NPSH requise :

À mesure que la hauteur d'aspiration augmente, la pression à l'entrée de la pompe diminue et les pertes dans la conduite d'aspiration deviennent plus importantes.

Par conséquent, plus la hauteur d'aspiration est importante, plus le système doit être contrôlé avec soin afin de détecter tout risque de cavitation.

Ø Q4 : Un clapet anti-retour est-il nécessaire côté refoulement de la pompe ?

Dans de nombreux systèmes de pompage,Un clapet anti-retour de refoulement est un élément important de la conception du système..

Elle offre principalement trois avantages.

1. Empêche le reflux

Lorsque la pompe s'arrête, les différences de pression dans le système peuvent provoquer un reflux du liquide vers la pompe.

Le clapet anti-retour empêche ce reflux.

2. Empêche la rotation inverse

Un flux inverse peut entraîner la rotation inverse de la turbine de la pompe.

Selon la configuration de la pompe et du moteur, cela peut entraîner des problèmes avec :

• · Joints mécaniques
• · Roulements
• · Accouplements
• · Moteur ou autre équipement d'entraînement

3. Contribue à maintenir un pipeline rempli

Dans certains systèmes, le maintien d'un niveau de liquide dans la conduite de refoulement est important pour un redémarrage fiable et un fonctionnement optimal du système.

Toutefois, le type de vanne, sa position d'installation et ses caractéristiques de fermeture doivent être choisis en fonction du système réel.

Pour les systèmes sensibles aux coups de bélier, des mesures supplémentaires telles queclapets anti-retour à fermeture lente, clapets anti-retour à fermeture lente, vannes d'air ou dispositifs de protection contre les surtensionspeut être nécessaire.

Ø Q5 : Quelle est la configuration idéale de la tuyauterie pour un système de pompe centrifuge ?

L'instabilité d'une pompe est parfois due non pas à la pompe elle-même, mais à une mauvaise disposition des tuyauteries.

Un problème courant est :

Idéalement

Dans certains systèmes de pompage, la conduite de refoulement doit monter de façon continue vers le réservoir de réception ou la destination du système.

Cela permet à l'air entrant dans le système de se déplacer vers le point haut et de finalement s'échapper.

Une configuration idéale simplifiée est :

Que se passe-t-il dans les projets réels ?

Dans les installations réelles, les canalisations comprennent souvent de longs tronçons horizontaux.

Une longue section horizontale ne constitue pas nécessairement un problème.

L'essentiel est d'éviter l'inutile :

• Points forts
• Points faibles
• · Pentes inversées
• · Endroits où l'air peut s'accumuler

Si un point haut est inévitable, une mesure appropriéesoupape de purge d'air / soupape d'airpeut être nécessaire.

Que se passe-t-il si une vanne de régulation est installée près de l'extrémité du pipeline ?

L'emplacement de la vanne de régulation doit être considéré en tenant compte du niveau du réservoir, de la pression en aval, de la chute de pression de la vanne et du risque de cavitation.

Le système doit maintenir une pression suffisante au niveau de la vanne et éviter les conditions de fonctionnement susceptibles d'entraîner une cavitation.

Le principe de base est le suivant :

Ø Q6 : Comment vérifier les performances d'une pompe sur le terrain ?

L'une des méthodes les plus fiables consiste à comparermesures réelles sur le terrain avec la courbe de performance de la pompe du fabricant.

Les mesures typiques comprennent :

• · Débit
• · Pression d'aspiration
• Pression de refoulement
• · Vitesse de la pompe
• • Différence d'altitude entre les points de mesure de pression et l'axe de la pompe

Où faut-il installer les manomètres ?

Les manomètres doivent être installés aussi près que possible des buses d'aspiration et de refoulement de la pompe.

Il convient également d'enregistrer la différence d'altitude entre les points de mesure de pression et l'axe de la pompe.

La tête de pompe n'est pas simplement :

Le calcul doit également prendre en compte la différence d'altitude et, le cas échéant, les effets de la vitesse.

Comment peut-on mesurer le débit ?

Idéalement, utilisez un appareil de mesure de débit approprié tel que :

• · Débitmètre magnétique
• · Débitmètre à ultrasons
• · Débitmètre à turbine
• • Autres équipements de mesure de débit appropriés

En l'absence de débitmètre, le débit peut parfois être estimé en mesurant le temps nécessaire pour remplir un réservoir de volume connu.

Peut-on vérifier uniquement la tête d'arrêt ?

Oui, pour un contrôle de performance de base.

Letête d'arrêtCela se produit à débit nul, donc aucune mesure de débit n'est nécessaire.

La comparaison de la hauteur manométrique mesurée avec la courbe du fabricant permet de déterminer si :

• La pompe fonctionne à la vitesse correcte.
• · Le diamètre de turbine correct est installé
• Les performances de la pompe sont généralement conformes à la courbe attendue.

Cependant:

Un fonctionnement à débit nul peut entraîner une surchauffe, une recirculation interne, des dommages au joint mécanique et d'autres problèmes.

Qu'en est-il du rendement de la pompe ?

La mesure du rendement est plus complexe car la puissance absorbée par l'arbre de la pompe doit être déterminée avec précision.

Lors des essais sur le terrain, cela peut impliquer la mesure de la puissance d'entrée du moteur et la prise en compte du rendement du moteur et de la transmission, ou la mesure directe du couple et de la vitesse de l'arbre.

Ø Q7 : Comment la viscosité du liquide affecte-t-elle les performances d'une pompe centrifuge ?

La plupart des courbes de performance des pompes centrifuges sont basées sur des tests aveceau potable dans des conditions normales.

Lorsque le liquide pompé a une viscosité nettement supérieure à celle de l'eau, les performances de la pompe peuvent varier considérablement.

Les effets typiques incluent :

• · Débit inférieur
• · Bas de la tête
• · Efficacité réduite
• • Besoins énergétiques plus élevés

Donc:

Il convient de tenir compte de la viscosité réelle du liquide, de sa densité, de sa température et de son point de fonctionnement.

Pour les liquides très visqueux, l'efficacité d'une pompe centrifuge peut diminuer considérablement.

Selon l'application,pompes volumétriquesDes pompes à vis, des pompes à engrenages ou des pompes rotatives, par exemple, peuvent constituer une meilleure solution.

Il n'existe pas de valeur de viscosité unique pouvant servir de limite universelle pour toutes les pompes centrifuges. L'adéquation de la pompe doit être évaluée en fonction de l'application prévue et de sa conception.

Q8 : Une pompe peut-elle fonctionner n'importe où dans la plage de débit indiquée sur sa courbe de performance ?

Pas nécessairement.

Le fait qu'un point apparaisse sur la courbe de la pompe ne signifie pas qu'il s'agit d'un point approprié pour un fonctionnement continu.

Une pompe centrifuge doit normalement fonctionner au plus près de son :

De nombreuses applications ciblent une plage de fonctionnement normale autour de80 % à 120 % du débit BEPmais la plage de fonctionnement admissible réelle doit toujours être basée sur l'enveloppe de fonctionnement recommandée par le fabricant.

Pourquoi faut-il éviter un fonctionnement prolongé à faible débit ?

Lorsque le débit est nettement inférieur au point de rendement optimal (BEP), la pompe peut subir les phénomènes suivants :

• · Recirculation interne
• · hausse de température
• • Augmentation des charges radiales
• • Vibrations plus élevées
• · Usure des joints mécaniques
• • Augmentation des charges sur les paliers

Si un fonctionnement continu à faible débit est inévitable, les solutions possibles incluent :

Option 1 : Ligne de dérivation/recirculation à débit minimal

Une partie du liquide est continuellement renvoyée à la source d'aspiration ou à un autre emplacement approprié.

Option 2 : Variateur de vitesse

Un variateur de fréquence peut être utilisé pour réduire la vitesse de la pompe et mieux adapter le débit de la pompe à la demande réelle du système.

Qu'en est-il du débit excessif ?

Un fonctionnement trop à droite de la courbe de la pompe peut également engendrer des problèmes, notamment :

• · NPSHr plus élevé
• · Marge NPSH réduite
• · Cavitation
• • Vibrations accrues
• surcharge du moteur
• · Efficacité réduite

Donc:

Le point de fonctionnement préféré se situe généralement à proximité du point de fonctionnement nominal et du point de rendement optimal, tout en restant dans la plage de fonctionnement admissible du fabricant.