Emballage, installation et mise en service de pompes centrifuges

Jan 28, 2024

Les pompes centrifuges sont couramment utilisées dans de nombreux services et applications. Une configuration de pompe centrifuge courante est la pompe horizontale à un étage. Le type de pompe le plus courant est la pompe centrifuge horizontale à aspiration axiale et décharge par le haut. D'autres types de pompes, telles que les pompes multicellulaires, les pompes verticales et les pompes entre paliers (BB), ont également été utilisées dans différentes applications et services en fonction d'exigences spécifiques. Cet article traite de l'emballage, de l'installation et de la mise en service des pompes centrifuges pour un fonctionnement fluide et sans problème.

La sélection de la plaque de base d'une pompe est l'une des premières étapes de l'emballage de la pompe. C'est une étape clé pour la fiabilité et le bon fonctionnement de la pompe. Il existe différentes configurations, types et matériaux pour la plaque de base. La meilleure recommandation est une plaque de base résistante et solide fabriquée à partir de profilés et de sections en acier appropriés. La rigidité en torsion, la rigidité et la planéité sont importantes pour la plaque de base d'une pompe. Une plaque de base en acier fabriqué doit être suffisamment lourde, correctement soudée, détendu et usiné.

Toutes les pompes nécessitent une petite tuyauterie utilitaire dans l'emballage. Par exemple, certaines tuyauteries et connexions pour les systèmes de lubrification, les systèmes d'étanchéité, les drains ou les évents sont nécessaires. Des tubes (même en acier inoxydable), des tuyaux flexibles ou similaires ont été utilisés, mais ils ont présenté des défaillances et des problèmes de fiabilité dans différents ensembles de pompes. Les petits tuyaux rigides ont toujours été la meilleure option. Une petite tuyauterie avec un matériau et des détails correctement sélectionnés (le bon programme de tuyau/raccord) est meilleure que les tubes, tuyaux, etc. La corrosion et le potentiel d'accident sont également préoccupants lorsqu'il s'agit de petites tuyauteries ; ainsi, des murs lourds avec des supports conservateurs (rigides) sont recommandés.

Toutes les pompes centrifuges doivent avoir un manomètre côté refoulement près de la sortie de la pompe. Ceci est utile pour le dépannage et la surveillance, car la pression de refoulement précise est un élément d'information clé. Les manomètres à l'aspiration sont un autre sujet de discussion. D'une part, un manomètre à l'aspiration est utile pour la surveillance mais d'autre part, les perturbations produites sur la ligne d'aspiration ne sont pas de bons résultats, car la tuyauterie d'aspiration doit être aussi simple que possible. Par conséquent, de nombreuses pompes n'ont pas de manomètre côté aspiration.

Une installation correcte fait généralement référence à une fondation correctement mise en œuvre, à des boulons d'ancrage appropriés, à des charges de tuyauterie minimales, à un nivellement approprié, à un alignement approprié et à un coulis parfait. L'installation des pompes demande une grande attention. Le nivellement, le bon positionnement et l'alignement sont importants. En règle générale, la plaque de base d'un train de pompes doit être nivelée (d'un côté à l'autre, bout à bout, etc.) à moins de 0,0002 mètre par mètre (m par m)/0,2 mm par m (millimètre par mètre) - par exemple, moins de 0,4 mm pour une plaque de base de pompe de 2 m. En ce qui concerne la tuyauterie de la pompe, il est recommandé de raccorder la bride d'aspiration de la pompe à la source d'aspiration, et non l'inverse.

À titre indicatif, la masse de la fondation doit être de trois à quatre fois la masse de l'ensemble de la pompe centrifuge. Le coulis époxy doit toujours être utilisé pour les machines, y compris les pompes centrifuges. Les boulons d'ancrage doivent être suffisamment solides et longs. Plus précisément, ils doivent avoir un rapport longueur/diamètre de 11 à 16. Les boulons d'ancrage doivent être munis de manchons, ou d'un outil similaire, pour empêcher l'entrée de coulis et s'adapter à la croissance thermique relative en raison de la différence de croissance thermique entre la fondation et la plaque de base. En ce qui concerne les faibles forces de tuyauterie (faibles charges de buse), celles-ci doivent être si faibles que lors de la fabrication de brides de tuyauterie sur les brides de buse de la pompe, aucun comparateur à cadran ne doit se déplacer de plus de 0,04 mm lors du serrage ou du desserrage des boulons de la bride.

La détection précoce, l'identification et la correction des problèmes de pompe sont importantes pour assurer un fonctionnement continu, sûr et productif. Immédiatement après le démarrage, la hauteur manométrique et le débit produits doivent être vérifiés et évalués. La pompe doit également être vérifiée pour les vibrations excessives, le bruit, le fonctionnement des roulements, la température de fonctionnement et d'autres détails de fonctionnement. Ces étapes doivent également être vérifiées en premier ; cependant, si le fonctionnement hydraulique de la pompe semble normal, la source d'un problème pourrait être dans l'alignement, le roulement ou le joint.

Lorsque du gaz (air) pénètre dans une pompe centrifuge, il est parfois piégé à l'intérieur de la pompe (par exemple dans la volute), ce qui réduit la capacité et crée des vibrations et du bruit. Si une pompe est excessivement bruyante et qu'il n'y a pas de problème mécanique, il est probable que le gaz (air) dans la pompe soit à l'origine du problème. Une cause moins fréquente pourrait être la cavitation. La cavitation produit généralement un bruit distinct, souvent différent du bruit produit par d'autres dysfonctionnements. Une autre façon de déterminer si le problème est la cavitation consiste à vérifier la marge de la tête d'aspiration positive nette (NPSH) et à surveiller les fluctuations de la pression d'aspiration et de refoulement.

La dynamique du rotor joue un rôle majeur pour toute pompe centrifuge, en particulier pour les pompes à grande vitesse, de grande taille ou à haute puissance. Les vitesses critiques ne doivent pas empiéter sur la plage de vitesse de fonctionnement. La plupart des pompes sont des machines à arbre rigide dont la première vitesse critique est supérieure à 120 % de la vitesse de fonctionnement maximale. Pour les pompes à vitesse variable (VSD), la première vitesse critique doit être supérieure à 130 % de la vitesse de fonctionnement maximale. Certaines grandes pompes peuvent utiliser des concepts d'arbres flexibles. Pour ceux-ci, la première vitesse critique se situe en dessous de la vitesse minimale de fonctionnement, qui est typiquement dans la marge de 15% à 25%. La deuxième vitesse critique est généralement supérieure à 130 % de la vitesse de fonctionnement maximale.

Une bonne mesure pour évaluer le fonctionnement de la pompe et de l'hydraulique est la vibration. Il est normal que toutes les pompes vibrent. Même les pompes dans les meilleures conditions de fonctionnement hydrauliques, mécaniques et dynamiques auront des vibrations en raison de défauts et d'imperfections mineurs. Par conséquent, chaque pompe aura un niveau de vibration qui peut être considéré comme normal ou inhérent. En termes de fonctionnement ou de surveillance de l'état, cela s'appelle "la ligne de base". Cependant, lorsque les vibrations de la pompe augmentent ou deviennent excessives, un problème de fonctionnement ou un problème mécanique en est généralement la cause. Les vibrations n'augmentent généralement pas ou ne deviennent pas excessives sans raison. Les problèmes hydrauliques, le déséquilibre, le désalignement, les roulements usés, le desserrement, etc. peuvent entraîner des vibrations élevées. Certaines de ces causes profondes de vibrations plus élevées que la valeur de référence pourraient être tolérées jusqu'à la prochaine révision ou réparation majeure. Cependant, certains d'entre eux peuvent être nocifs et dangereux.

Les vibrations élevées elles-mêmes pourraient endommager les composants de la pompe, tels que les joints ou les roulements. À titre indicatif, la vitesse de vibration non filtrée, lorsqu'elle est mesurée radialement à l'arbre (avec un capteur de vibrations monté sur le chapeau de palier par exemple), ne doit souvent pas dépasser trois à quatre mm/seconde crête à crête.

Amin Almasi est un consultant principal en machines/mécanique en Australie. Il est ingénieur professionnel agréé par Engineers Australia (MIEAust CPEng–Mechanical) et IMechE (CEng MIMechE). Il est titulaire d'un baccalauréat ès sciences et d'une maîtrise ès sciences en génie mécanique et est un RPEQ (Registered Professional Engineer in Queensland). Il est l'auteur de plus de 200 documents et articles traitant des pompes, des équipements rotatifs, des équipements mécaniques, de la surveillance de l'état et de la fiabilité.