Une conception/disposition incorrecte des canalisations peut entraîner des problèmes tels que l'instabilité hydraulique et la cavitation dans le système de pompage. Pour éviter la cavitation, il convient de se concentrer sur la conception de la tuyauterie d'aspiration et du système d'aspiration. La cavitation, la recirculation interne et l'entraînement d'air peuvent entraîner des niveaux élevés de bruit et de vibrations, susceptibles d'endommager les joints et les roulements.

Conduite de circulation de la pompe

Quand un pompe à boîtier divisé horizontal Les pompes à vide doivent fonctionner à différents points de fonctionnement. Il peut donc être nécessaire de prévoir une conduite de circulation pour renvoyer une partie du liquide pompé vers le côté aspiration de la pompe. Cela permet à la pompe de continuer à fonctionner de manière efficace et fiable au BEP. Le renvoi d'une partie du liquide gaspille une certaine quantité d'énergie, mais pour les petites pompes, la puissance gaspillée peut être négligeable.

Le liquide en circulation doit être renvoyé vers la source d'aspiration et non vers la conduite d'aspiration ou le tuyau d'admission de la pompe. S'il est renvoyé vers la conduite d'aspiration, il provoquera des turbulences au niveau de l'aspiration de la pompe, ce qui entraînera des problèmes de fonctionnement, voire des dommages. Le liquide renvoyé doit refluer vers l'autre côté de la source d'aspiration et non vers le point d'aspiration de la pompe. En général, des dispositifs de déflecteurs appropriés ou d'autres conceptions similaires peuvent garantir que le liquide renvoyé ne provoque pas de turbulences au niveau de la source d'aspiration.

Fonctionnement parallèle

Lorsqu'un seul grand pompe à boîtier divisé horizontal n'est pas réalisable ou pour certaines applications à haut débit, il est souvent nécessaire de faire fonctionner plusieurs pompes plus petites en parallèle. Par exemple, certains fabricants de pompes peuvent ne pas être en mesure de fournir une pompe suffisamment grande pour un ensemble de pompes à grand débit. Certains services nécessitent une large gamme de débits de fonctionnement où une seule pompe ne peut pas fonctionner de manière économique. Pour ces services à débit plus élevé, le cyclage ou le fonctionnement des pompes en dehors de leur BEP crée un gaspillage d'énergie important et des problèmes de fiabilité.

Lorsque des pompes fonctionnent en parallèle, chacune d'elles produit un débit inférieur à celui qu'elle produirait si elle fonctionnait seule. Lorsque deux pompes identiques fonctionnent en parallèle, le débit total est inférieur à deux fois le débit de chaque pompe. Le fonctionnement en parallèle est souvent utilisé en dernier recours malgré des exigences d'application particulières. Par exemple, dans de nombreux cas, deux pompes fonctionnant en parallèle sont meilleures que trois pompes ou plus fonctionnant en parallèle, si possible.

Le fonctionnement en parallèle de pompes peut être dangereux et instable. Les pompes fonctionnant en parallèle nécessitent un dimensionnement, un fonctionnement et une surveillance minutieux. Les courbes (performances) de chaque pompe doivent être similaires, dans une marge de 2 à 3 %. Les courbes des pompes combinées doivent rester relativement plates (pour les pompes fonctionnant en parallèle, la norme API 610 exige une augmentation de la hauteur manométrique d'au moins 10 % de la hauteur manométrique au débit nominal jusqu'au point mort).

Division horizontale Boîtier Pompe Tuyauterie

Une conception de tuyauterie incorrecte peut facilement entraîner des vibrations excessives de la pompe, des problèmes de roulement, des problèmes d'étanchéité, une défaillance prématurée des composants de la pompe ou une défaillance catastrophique.

La tuyauterie d'aspiration est particulièrement importante car le liquide doit avoir les bonnes conditions de fonctionnement, telles que la pression et la température, lorsqu'il atteint l'orifice d'aspiration de la turbine de la pompe. Un débit régulier et uniforme réduit le risque de cavitation et permet à la pompe de fonctionner de manière fiable.

Le diamètre des tuyaux et des canaux a un impact significatif sur la hauteur manométrique. En gros, la perte de pression due au frottement est inversement proportionnelle à la cinquième puissance du diamètre du tuyau.

Par exemple, une augmentation de 10 % du diamètre d'un tuyau peut réduire la perte de charge d'environ 40 %. De même, une augmentation de 20 % du diamètre d'un tuyau peut réduire la perte de charge de 60 %.

En d'autres termes, la perte de charge par frottement sera inférieure à 40 % de la perte de charge du diamètre d'origine. L'importance de la hauteur d'aspiration positive nette (NPSH) dans les applications de pompage fait de la conception de la tuyauterie d'aspiration de la pompe un facteur important.

La tuyauterie d'aspiration doit être aussi simple et droite que possible, et sa longueur totale doit être réduite au minimum. Les pompes centrifuges doivent généralement avoir une longueur de course droite de 6 à 11 fois le diamètre de la tuyauterie d'aspiration pour éviter les turbulences.

Des filtres d’aspiration temporaires sont souvent nécessaires, mais les filtres d’aspiration permanents ne sont généralement pas recommandés.

Réduire le NPSHR

Au lieu d'augmenter le NPSH unitaire (NPSHA), les ingénieurs en tuyauterie et en procédés tentent parfois de réduire le NPSH requis (NPSHR). Étant donné que le NPSHR est une fonction de la conception et de la vitesse de la pompe, la réduction du NPSHR est un processus difficile et coûteux avec des options limitées.

L'orifice d'aspiration de la turbine et la taille globale de la pompe à corps fendu horizontal sont des éléments importants à prendre en compte lors de la conception et de la sélection de la pompe. Les pompes dotées d'orifices d'aspiration de turbine plus grands peuvent fournir un NPSHR plus faible.

Cependant, des orifices d'aspiration de roue plus grands peuvent entraîner des problèmes de fonctionnement et de dynamique des fluides, tels que des problèmes de recirculation. Les pompes à faible vitesse ont généralement un NPSH requis plus faible ; les pompes à vitesse plus élevée ont un NPSH requis plus élevé.

Les pompes équipées de turbines à grand orifice d'aspiration spécialement conçues peuvent entraîner des problèmes de recirculation élevés, ce qui réduit l'efficacité et la fiabilité. Certaines pompes à faible NPSHR sont conçues pour fonctionner à des vitesses si basses que l'efficacité globale n'est pas économique pour l'application. Ces pompes à faible vitesse ont également une faible fiabilité.

Les grandes pompes haute pression sont soumises à des contraintes pratiques de site telles que l'emplacement de la pompe et la disposition du récipient/réservoir d'aspiration, ce qui empêche l'utilisateur final de trouver une pompe avec le NPSHR qui répond aux contraintes.

Dans de nombreux projets de rénovation/remodelage, l'agencement du site ne peut pas être modifié, mais une grande pompe haute pression est toujours nécessaire sur le chantier. Dans ce cas, une pompe de surpression doit être utilisée.

Une pompe de surpression est une pompe à faible vitesse avec un NPSHR inférieur. La pompe de surpression doit avoir le même débit que la pompe principale. La pompe de surpression est généralement installée en amont de la pompe principale.

Identifier la cause des vibrations

Les faibles débits (généralement inférieurs à 50 % du débit BEP) peuvent entraîner plusieurs problèmes de dynamique des fluides, notamment le bruit et les vibrations dus à la cavitation, à la recirculation interne et à l'entraînement d'air. Certaines pompes à carter divisé sont capables de résister à l'instabilité de la recirculation par aspiration à des débits très faibles (parfois aussi bas que 35 % du débit BEP).

Pour d'autres pompes, la recirculation par aspiration peut se produire à environ 75 % du débit BEP. La recirculation par aspiration peut provoquer des dommages et des piqûres, se produisant généralement à mi-hauteur des pales de la pompe.

La recirculation en sortie est une instabilité hydrodynamique qui peut également se produire à faible débit. Cette recirculation peut être provoquée par des jeux inappropriés du côté sortie de la roue ou du carénage de la roue. Cela peut également entraîner des piqûres et d'autres dommages.

Les bulles de vapeur dans le flux de liquide peuvent provoquer des instabilités et des vibrations. La cavitation endommage généralement l'orifice d'aspiration de la turbine. Le bruit et les vibrations causés par la cavitation peuvent imiter d'autres pannes, mais l'inspection de l'emplacement des piqûres et des dommages sur la turbine de la pompe peut généralement révéler la cause profonde.

L'entraînement de gaz est courant lors du pompage de liquides proches du point d'ébullition ou lorsque des conduites d'aspiration complexes provoquent des turbulences.