Les utilisateurs et les fabricants attendent pompe à carter axial divisé pour toujours fonctionner au meilleur point d’efficacité (BEP). Malheureusement, pour de nombreuses raisons, la plupart des pompes s'écartent du BEP (ou fonctionnent à charge partielle), mais l'écart varie. Pour cette raison, il est nécessaire de comprendre les phénomènes d’écoulement sous charge partielle.

Fonctionnement à charge partielle

Le fonctionnement à charge partielle fait référence à l'état de fonctionnement de la pompe qui n'atteint pas la pleine charge (généralement le point de conception ou le point de meilleur rendement).

Phénomènes apparents de la pompe en charge partielle

When the pompe à carter axial divisé fonctionne à charge partielle, cela se produit généralement : refusion interne, fluctuations de pression (c'est-à-dire ce qu'on appelle la force d'excitation), augmentation de la force radiale, augmentation des vibrations et augmentation du bruit. Dans les cas graves, une dégradation des performances et une cavitation peuvent également se produire.

Force et source passionnantes

Dans des conditions de charge partielle, la séparation du flux et la recirculation se produisent dans la roue et le diffuseur ou la volute. En conséquence, des fluctuations de pression sont générées autour de la roue, ce qui génère ce que l'on appelle la force d'excitation agissant sur le rotor de la pompe. Dans les pompes à grande vitesse, ces forces hydrauliques instables dépassent généralement de loin les forces mécaniques de balourd et constituent donc généralement la principale source d’excitation vibratoire.

La recirculation du flux du diffuseur ou de la volute vers la roue et de la roue vers l'orifice d'aspiration provoque une forte interaction entre ces composants. Cela a une grande influence sur la stabilité de la courbe hauteur-débit et sur les forces d’excitation.

Le fluide recirculé depuis le diffuseur ou la volute interagit également avec le fluide entre la paroi latérale de la roue et le boîtier. Par conséquent, cela a un impact sur la poussée axiale et le fluide circulant à travers l’espace, ce qui à son tour a une grande influence sur les performances dynamiques du rotor de la pompe. Par conséquent, afin de comprendre la vibration du rotor de la pompe, il convient de comprendre les phénomènes d’écoulement sous charge partielle.

Phénomènes d'écoulement des fluides sous charge partielle

À mesure que la différence entre le point de condition de fonctionnement et le point de conception (généralement le point de meilleur rendement) augmente progressivement (se déplaçant vers la direction d'un faible débit), un mouvement de fluide instable se formera sur la roue ou les aubes du diffuseur en raison du débit d'approche défavorable, ce qui entraînera une séparation du flux (dé-écoulement) et des vibrations mécaniques, accompagnées d'une augmentation du bruit et de la cavitation. En fonctionnement à charge partielle (c'est-à-dire à faibles débits), les profils des pales présentent des phénomènes d'écoulement très instables : le fluide ne peut pas suivre le contour du côté aspiration des pales, ce qui entraîne une séparation du flux relatif. La séparation de la couche limite du fluide est un processus d'écoulement instable et interfère grandement avec la déviation et la rotation du fluide au niveau des profils de pale, ce qui est nécessaire pour la tête. Cela entraîne des pulsations de pression du fluide traité dans le chemin d'écoulement de la pompe ou des composants connectés à la pompe, des vibrations et du bruit. En plus de la séparation de la couche limite fluide, les caractéristiques de fonctionnement à charge partielle toujours défavorables du cas divisé La pompe est également affectée par l'instabilité de la recirculation externe à charge partielle à l'entrée de la roue (débit de retour à l'entrée) et de la recirculation interne à charge partielle à la sortie de la roue (débit de retour de sortie). La recirculation externe à l'entrée de la roue se produit s'il existe une grande différence entre le débit (sous-verse) et le point de conception. Dans des conditions de charge partielle, le sens d'écoulement de la recirculation d'entrée est opposé au sens d'écoulement principal dans la conduite d'aspiration - il peut être détecté à une distance correspondant à plusieurs diamètres de conduite d'aspiration dans le sens opposé du débit principal. L'expansion du flux axial de recirculation est limitée, par exemple, par des cloisons, des coudes et des modifications de la section des conduites. Si une fente axiale pompe de boîtier avec une hauteur de chute élevée et une puissance moteur élevée, fonctionnant à charge partielle, en limite minimale ou même au point mort, la puissance de sortie élevée du pilote sera transférée au fluide manipulé, provoquant une augmentation rapide de sa température. Cela entraînera à son tour une vaporisation du fluide pompé, ce qui endommagera la pompe (en raison du blocage de l'espace) ou même provoquera l'éclatement de la pompe (augmentation de la pression de vapeur).

Débit minimum continu et stable

Pour la même pompe, son débit stable continu minimum (ou pourcentage du débit du point d'efficacité optimal) est-il le même lorsqu'elle fonctionne à vitesse fixe et à vitesse variable ?

La réponse est oui. Étant donné que le débit stable continu minimum de la pompe à boîtier divisé axial est lié à la vitesse spécifique d'aspiration, une fois que la taille de la structure du type de pompe (composants passant le débit) est déterminée, sa vitesse spécifique d'aspiration est déterminée et la plage dans laquelle la pompe peut fonctionner de manière stable est déterminé (plus la vitesse spécifique d'aspiration est grande, plus la plage de fonctionnement stable de la pompe est petite), c'est-à-dire que le débit stable continu minimum de la pompe est déterminé. Par conséquent, pour une pompe avec une certaine taille de structure, qu'elle fonctionne à vitesse fixe ou à vitesse variable, son débit stable continu minimum (ou pourcentage du débit du meilleur point d'efficacité) est le même.