pompes à eau Xylème

Notions de base Quel que soit le type de pompe ou l'application, il existe des étapes de démarrage de base. Dans cet article, en plus d'aborder certaines procédures générales de démarrage, nous aborderons également des détails souvent négligés (erreurs courantes) qui peuvent entraîner des catastrophes pour le personnel de maintenance et l'équipement. Remarque : Toutes les pompes mentionnées dans cet article sont des pompes centrifuges. J'ai été témoin de certaines erreurs de démarrage coûteuses qui auraient pu être facilement évitées si l'opérateur avait lu et observé quelques points clés du manuel d'installation, d'utilisation et de maintenance (EOMM) de l'équipement. Commençons par quelques étapes de base et correctes, quel que soit le type de pompe, le modèle ou l'application.1) Examinez attentivement les procédures/manuels d’exploitation de l’EOMM et de l’installation locale.2) Toute pompe centrifuge doit être amorcée, purgée et remplie de liquide avant sa mise en service. Les pompes à démarrer doivent être correctement amorcées et purgées.3) La vanne d’aspiration de la pompe doit être complètement ouverte.4) La vanne de décharge de la pompe peut être fermée, partiellement ouverte ou complètement ouverte, en fonction de plusieurs facteurs abordés dans la partie 2 de cet article.5) Les roulements de la pompe et du moteur doivent être lubrifiés et/ou lubrifiés correctement. Pour la lubrification par brouillard d'huile ou huile sous pression, vérifier que le système de lubrification externe est activé.6) Les garnitures d'étanchéité et/ou mécaniques doivent être correctement réglées et/ou réglées.7) Le pilote doit être précisément aligné avec la pompe.8) L'installation et l'aménagement complets de la pompe et du système sont terminés (les vannes sont en place).9) L'opérateur est autorisé à démarrer la pompe (les procédures de verrouillage/étiquetage sont effectuées).10) Démarrer la pompe puis ouvrir la vanne de sortie (à la position de fonctionnement souhaitée).11) Observez les instruments concernés : le manomètre de pression de sortie monte à la pression correcte et le débitmètre indique le débit correct. Jusqu'ici, cela semble simple, mais laissez-moi vous donner quelques conseils. Pensez-vous avoir acheté une pompe performante, générant un débit et une hauteur manométrique adéquats à son point de rendement optimal (BEP) et pouvant être démarrée sans problème après une simple préparation ? Si c'est le cas, vous avez omis plusieurs étapes du processus de démarrage décrit ci-dessus. Nous nous retrouvons souvent à une pompe, mal préparés pour le démarrage initial, accompagnés d'un superviseur d'exploitation impatient et inexpérimenté qui nous presse de « démarrer ». Le problème, c'est qu'il y a en réalité une longue liste d'étapes à effectuer et/ou à vérifier avant ce moment crucial de démarrage. Les pompes sont chères, et il est facile de dilapider tout cet argent, voire plus, en une seule seconde. Cet article se limitera aux éléments requis et/ou recommandés avant la mise en service. Plus la pompe et le système sont complexes, plus les étapes et les vérifications nécessaires sont nombreuses. Je n'aborderai pas les installations et procédures plus complexes, car les opérateurs sont généralement hautement qualifiés et expérimentés. La décision et les actions concernant le choix correct de la pompe commencent bien avant ce que nous appelons le moment critique du démarrage (ou ce que nous pourrions appeler « choses à faire avant ou pendant l'installation »). Les travaux préliminaires qui doivent être réalisés à l'avance comprennent la conception des fondations, le coulis, la décharge de traction des tuyaux, la garantie de marges NPSH adéquates, le dimensionnement des tuyaux et la configuration du système, la sélection des matériaux, les tests hydrostatiques du système, l'instrumentation de surveillance, les calculs d'immersion et la configuration et les exigences du système auxiliaire. Pompes ANSI Les pompes ANSI (American National Standards Institute) comptent parmi les plus courantes au monde. Cet article explique donc certains aspects importants de ce type de pompe. Les pompes ANSI permettent de régler le jeu de la turbine. Il existe deux types de pompes, mais toutes deux doivent être réglées au jeu approprié avant la mise en service. La garniture mécanique doit également être ajustée. Important : la garniture doit être réglée après le réglage du jeu de la turbine ; sinon, les réglages seront erronés. Le sens de rotation des pompes ANSI est crucial, car si la pompe tourne dans le mauvais sens, la roue se détend immédiatement (se détache de l'arbre) dans le corps de pompe, causant des dommages coûteux au corps, à la roue, à l'arbre, aux roulements et à la garniture mécanique. Par conséquent, ces pompes sont souvent expédiées sans accouplement. Le sens de rotation de l'entraînement doit être vérifié avant l'installation de l'accouplement. Malheureusement, cette étape est souvent omise lors de la mise en service sur site, un problème fréquent. Amorçage La pompe doit être amorcée avant le démarrage, un fait souvent mal compris ou négligé. pompes auto-amorçantes L'amorçage doit être effectué avant le premier démarrage. Cela signifie que tout l'air et les gaz non condensables ont été expulsés de la conduite d'aspiration et de la pompe, et que seul le liquide (pompé) est présent dans le système. Si la pompe est immergée, l'amorçage est relativement facile. Un système immergé signifie simplement que la source de liquide est située au-dessus de l'axe de la turbine de la pompe. Pour évacuer l'air et les gaz non condensables, il faut les évacuer vers l'extérieur du système. La plupart des systèmes sont équipés d'une conduite d'aération munie d'une vanne ou d'un bouchon amovible pour faciliter la purge. Conseils de ventilation Une pompe en fonctionnement ne peut pas être correctement purgée. Le liquide le plus lourd est expulsé, tandis que l'air/gaz plus léger reste dans la pompe, souvent emprisonné à l'entrée de la turbine et/ou dans le presse-étoupe/la chambre de garniture. Une ventilation inadéquate explique le grincement entendu au démarrage, qui disparaît au bout d'une minute et avant que la garniture mécanique ne commence à fuir en raison du frottement à sec. La plupart des chambres de garniture/presse-étoupe doivent être purgées séparément avant le démarrage. Les pompes équipées de bagues de gorge (restrictives) dans le presse-étoupe présentent des difficultés de ventilation spécifiques. Certains systèmes et accessoires de rinçage de garniture spécialisés permettent une purge automatique de cette conception. Ne présumez pas que votre système est de conception spéciale. Pompes verticales Les systèmes de ventilation ont leurs propres exigences. Le presse-étoupe étant situé en hauteur, des précautions supplémentaires sont nécessaires dans ces cas (généralement avec la ventilation Plan 13). Les pompes à refoulement central sont généralement adaptées à la ventilation automatique, mais pas nécessairement à la ventilation du presse-étoupe ou de la chambre d'étanchéité. Les pompes à séparation axiale ou à refoulement tangentiel nécessitent un dispositif supplémentaire pour la ventilation du corps de pompe (généralement par l'installation d'un tuyau de ventilation en un point haut du corps). Quel que soit le type de pompe, l'air doit pouvoir s'échapper ; il faut donc s'assurer qu'il y a un moyen d'évacuation. L'entrée d'aspiration de la pompe n'est pas immergée Lorsque la source de liquide se trouve sous l'axe de la turbine, la pompe doit être purgée et amorcée d'une autre manière. Il existe trois méthodes principales :1) Utiliser un clapet anti-retour côté aspiration de la buse de la pompe. Le liquide peut être ajouté à la conduite d'aspiration et le clapet le retiendra jusqu'au démarrage de la pompe.2) Utiliser un dispositif externe pour créer un vide sur la conduite d'aspiration. Cela peut être réalisé avec une pompe à vide, un éjecteur ou une pompe auxiliaire (généralement une pompe volumétrique).3) Utiliser un réservoir ou une chambre d’amorçage. Conseils supplémentaires Les clapets de pied sont généralement peu fiables et sont connus pour tomber en panne ou se bloquer dans les pires situations, que ce soit en position complètement ouverte ou complètement fermée. En cas de panne partielle, vous pourriez ne pas vous rendre compte qu'ils ne fonctionnent pas. L'air présent dans la conduite d'aspiration doit être évacué (sinon il est emprisonné) et la pompe ne pourra pas le comprimer. Il vous faudra une conduite de ventilation ou une vanne de ventilation automatique. S'il y a un clapet anti-retour en aval, la pompe ne pourra pas générer suffisamment de pression pour soulever et ouvrir le clapet. Les pompes auto-amorçantes, ou celles amorcées par d'autres sources, nécessitent une lubrification de la garniture mécanique lors du démarrage et de l'amorçage. De nombreuses pompes auto-amorçantes remédient à ce problème grâce à une chambre de garniture remplie d'huile. Bien entendu, la pompe ne contient pas nécessairement d'huile dans cette chambre ; il faudra en ajouter avant le démarrage. D'autres pompes nécessiteront une source de lubrification externe et/ou un système de rinçage de garniture séparé. Une pompe auto-amorçante en mode de fonctionnement ne laissera pas fuir de liquide de la conduite d'aspiration ou de la chambre d'étanchéité, car ces zones sont généralement sous un certain vide, mais vous réalisez que de l'air peut s'infiltrer. Autres considérations Ce qui suit est un résumé d’autres vérifications et procédures qui sont souvent négligées lors du démarrage d’une pompe, sans ordre particulier. La sécurité est toujours primordiale et doit être la règle principale. N'oubliez pas que vous travaillez peut-être avec un système sous pression chaud, contenant de l'acide et démarrant automatiquement. Vous travaillez également à proximité d'équipements rotatifs, qui n'hésiteront pas à réagir si les procédures d'utilisation ne sont pas respectées. Peu importe où vous installez votre équipement, il y a 99 % de chances que le propriétaire ait certaines procédures obligatoires à suivre. Cependant, l'oubli le plus courant que je constate est l'abandon du manuel d'utilisation, ce qui entraîne une longue liste de mauvaises habitudes d'utilisation, notamment des tâches qui devraient être effectuées sur site, mais qui ne le sont pas. Les utilisateurs doivent comprendre qu'aucune pompe industrielle n'est prête à l'emploi. Une vérification simple consiste à lancer la pompe à la main (également appelé « démarrage »). La pompe doit tourner librement, sans grippage ni frottement. Les pompes plus grandes peuvent nécessiter un couple supplémentaire en raison de l'inertie, et des outils appropriés peuvent être utilisés pour compenser ce couple (attention à la manière et à l'endroit où vous utilisez l'outil pour éviter d'endommager l'arbre de la pompe). Le démarrage doit être effectué après la lubrification ou le démarrage, mais avant la mise en place des joints. (Si le système de rinçage des joints est actif ou si la chambre d'étanchéité est remplie de liquide de rinçage et correctement ventilée, le démarrage peut être effectué après la mise en place des joints. Trois à cinq tours de démarrage suffisent généralement.) De plus, le démarrage est beaucoup plus facile avant le montage de l'accouplement. Cela signifie que le système doit être verrouillé et étiqueté (par exemple, pour éviter un démarrage accidentel). Ne jamais mettre en marche une pompe centrifuge sans avoir vérifié au préalable le sens de rotation du moteur non connecté ! Un démarrage incorrect est probablement la deuxième erreur la plus fréquente que je constate. Les nouveaux systèmes présentent souvent une quantité importante de saletés et de débris dans les conduites de construction. Avant de démarrer la pompe, il est prudent d'installer un filtre temporaire (de mise en service) sur la conduite d'aspiration. Ce filtre doit avoir une section de passage suffisante pour permettre un débit adéquat sans affecter significativement la marge NPSH. Il doit également être équipé d'un système de mesure de sa propre pression différentielle ; sinon, il sera impossible de savoir s'il est obstrué. Les systèmes de pompage dotés de longues conduites de refoulement vides rencontreront des problèmes lors du démarrage initial. Lorsque la conduite est pleine de liquide, la pompe offre peu de résistance ; elle fonctionne donc en fin de courbe (c.-à-d. en fin de courbe). Vous pouvez introduire une résistance artificielle temporaire en fermant partiellement la vanne de sortie. Le risque de coup de bélier et de dommages associés augmente également lorsque la conduite est pleine. Avant de démarrer la pompe, il est important de connaître le débit et la pression prévus (qui seront affichés sur l'instrument). Il est également important de connaître à l'avance l'intensité, la fréquence (si vous utilisez un variateur de fréquence) et la puissance attendues. Si l'installation ne dispose pas de ces appareils, j'aime apporter mon propre tachymètre stroboscopique, ma sonde de vibration et mon thermomètre numérique infrarouge (remarque : des permis sont généralement requis et de nombreuses installations n'autorisent pas l'utilisation d'équipements personnels). Avant de démarrer la pompe, vérifiez le bon fonctionnement du système de support de garniture mécanique. Ceci est particulièrement important pour les plans de rinçage de garniture API 21, 23, 32, 41, 52, 53, 54 et 62. Pour les pompes utilisant une garniture dans le presse-étoupe, vérifiez la présence d'une conduite de rinçage et, le cas échéant, son raccordement à une source de liquide propre. Vérifiez également que la pression (le débit) du presse-étoupe est suffisante. Il est préférable de démarrer le rinçage de la garniture avant d'ouvrir les vannes d'admission et de sortie de la pompe. Consultez votre fournisseur de pompe et/ou de garniture pour vérifier le taux de fuite correct de la garniture, qui varie en fonction de la température du fluide, d'autres propriétés physiques, de la vitesse de rotation de l'arbre et de la taille. Si vous ne trouvez pas de solution fiable pour votre application, utilisez un débit standard de 10 gouttes par minute et par pouce (25 mm) de diamètre d'arbre. Pendant la période de rodage initiale, je choisis généralement un débit de fuite plus généreux (30 à 55 gouttes par minute), quel que soit le diamètre. Réglez le presse-étoupe par petits incréments (ajustez chaque écrou d'un cran égal à la fois) en plusieurs étapes, ce qui prend de 15 à 30 minutes. La patience est essentielle pour un réglage correct de la garniture. Faites appel à tous vos sens lors du démarrage de la pompe et de ses équipements auxiliaires. Vérifiez l'absence d'étincelles, de fumée et de frottements, notamment en raison de paliers isolants ou de déflecteurs d'huile mal réglés. Écoutez attentivement les bulles qui éclatent dans la turbine ou le grincement d'une garniture mécanique qui a désespérément besoin d'être lubrifiée. Sentez-vous une odeur ? La garniture ne devrait pas fumer. L'équipement est-il desserré en raison d'un déséquilibre ou d'une cavitation ? Sentez-vous des vibrations dans le sol et/ou la tuyauterie ? Réduisez toujours au minimum le temps de fonctionnement de la pompe dans ou près de la zone de débit minimal (côté gauche de la courbe). Il est également important d'éviter de faire fonctionner la pompe à l'extrême droite de la courbe (près du point d'épuisement). Si vous pompez des fluides à haute température, évitez les risques de choc thermique en suivant une procédure de préchauffage (mise en température de la pompe) avant le démarrage. Les pompes de grande capacité peuvent avoir des valeurs minimales et maximales d'élévation de température et de refroidissement admissibles. De nombreuses pompes multicellulaires nécessitent une procédure de préchauffage impliquant également une rotation lente du mécanisme de démarrage pendant une durée déterminée ou un différentiel de température prédéterminé. Lors du démarrage, surveillez attentivement la température du métal du roulement (ou de l'huile). Ne la touchez pas, car cette méthode est imprécise. Plus important encore, la plupart des utilisateurs perçoivent une température élevée du boîtier du roulement à 49 °C (120 °F). Des températures du métal ou de l'huile approchant 80 °C à 82 °C (175 °F à 180 °F) ne sont pas rares. Le paramètre clé à surveiller est la vitesse de variation de température. Une augmentation rapide de la température est un signal d'alarme. Dans ce cas, il est recommandé d'arrêter l'unité et d'en rechercher la cause. L'emplacement de mesure de la température est également important. Une sonde RTD en platine insérée dans le roulement ou sur sa bague extérieure fournit une mesure plus précise et plus rapide que la température du carter d'huile ou de la conduite de retour. Lors de la mise en service, le moteur peut être démarré fréquemment. Tenez compte du nombre de démarrages autorisés par unité de temps pour votre moteur. En général, les moteurs plus gros et moins polarisés ont un nombre de démarrages autorisés plus faible. État de la vanne de sortie de la pompe On me demande souvent : la vanne de sortie doit-elle être ouverte ou fermée au démarrage de la pompe ? Ma réponse est : cela dépend, mais la vanne d’admission de la pompe doit toujours être ouverte. Examinons maintenant la roue. De nombreux éléments sont à prendre en compte, mais la question principale à laquelle nous répondrons aujourd'hui est : quelle est sa géométrie ? À partir de cette géométrie, nous déterminerons la plage de vitesse spécifique (Ns), comme illustré à la figure 1. Pour comprendre le concept de vitesse spécifique, concentrons-nous sur la trajectoire du liquide, et plus précisément sur son entrée et sa sortie de la roue. Ns prédit la forme des courbes de hauteur manométrique, de puissance et de rendement. Figure 1 : Valeurs de vitesse spécifiques pour différents types de turbines Faible vitesse spécifique Si le liquide pénètre dans la turbine parallèlement à l'axe central de l'arbre et le quitte à un angle de 90 degrés (perpendiculaire) par rapport à l'axe central de l'arbre, la turbine se trouve dans la plage de vitesse spécifique basse. Vitesse spécifique moyenne Si le liquide pénètre dans la turbine parallèlement à l'axe de l'arbre et en ressort à un angle proche de 45 degrés, la turbine se situe dans la plage de vitesse spécifique moyenne. Il s'agit de turbines à flux mixte ou à pales Francis. Vitesse spécifique élevée Si le liquide entre dans la turbine parallèlement à l'axe de l'arbre et en ressort parallèlement à cet axe, on parle alors de turbine à vitesse spécifique élevée. Ce type de turbine à flux axial ressemble à une hélice de navire ou d'avion. Forme de la courbe de vitesse spécifique par rapport à la puissance de la pompe Vous ne connaissez pas la vitesse précise de votre turbine ? Demandez au fabricant de l'équipement.Pour les pompes à faible vitesse spécifique, lorsque vous ouvrez la vanne de sortie et augmentez le débit, la puissance au frein (BHP) requise augmente. Comme on pourrait s'y attendre, il s'agit d'une relation directe. Pour les pompes à vitesse spécifique moyenne, la courbe de puissance au frein et son point maximal se décalent vers la gauche d'une valeur nominale. Vous n'auriez peut-être pas remarqué ce changement auparavant. Les pompes axiales ont des vitesses spécifiques élevées, et la puissance au frein atteint son maximum à faible débit, diminuant même à mesure que le débit augmente. Peut-être contrairement à vos attentes ? Notez que la pente de la courbe de puissance change lorsque la conception de la roue passe d'une vitesse spécifique faible à une vitesse spécifique élevée.