Pompe centrifuge multicellulaire
Qu'est-ce qu'une pompe centrifuge multicellulaire ?
Une pompe centrifuge multi-étagée est un type de pompe qui pressurise le fluide en deux étapes ou plus. Chaque étage de pompage est constitué d'aubes directrices, d'un diffuseur et d'une roue, et ces composants sont logés dans un corps de pompe. Une pompe centrifuge multi-étagée utilise une série de roues disposées dans différentes chambres pour pressuriser l'eau. Les roues sont installées et tournent sur le même arbre. Des types de roues similaires ou différents peuvent être utilisés pour chacun des étages de la pompe. L'eau est d'abord aspirée dans la première chambre, la roue transmet alors une certaine énergie cinétique en accélérant sa vitesse, puis le diffuseur convertit l'énergie cinétique en pression. L'eau est ensuite envoyée dans le deuxième étage où la pression est encore augmentée et le processus passe au troisième étage et ainsi de suite jusqu'à ce que la pression requise pour pomper l'eau à l'endroit désiré soit atteinte. Cette pompe est également caractérisée par une tige de traction. Les pompes de ce type refoulent l'eau à une pression plus élevée que la pression de l'eau à l'entrée de la pompe.
La pompe centrifuge multicellulaire est également l'un des sept types de pompes centrifuges et elle est classée parmi les types de pompes centrifuges en fonction du nombre de roues. Ses homologues sont les pompes à deux étages et les pompes à un étage. Contrairement aux pompes à un étage et aux pompes à deux étages, la conception d'une pompe centrifuge à plusieurs étages est un peu complexe. En général, une pompe centrifuge multi-étagée est utilisée avec de l'eau et des fluides de faible viscosité. En raison de leur capacité de haute pression, elles sont utilisées pour des applications à haute pression telles que l'eau d'alimentation des chaudières.
Figure : Pompe centrifuge multicellulaire
Principe de fonctionnement des pompes centrifuges multicellulaires
Comme nous l'avons vu précédemment, une pompe centrifuge multicellulaire fonctionne en plusieurs étapes. La répartition des étapes de fonctionnement d'une pompe centrifuge multicellulaire est la suivante :
- Tout d'abord, le fluide est aspiré du bassin versant dans l'œil de la roue du premier étage.
- lorsque le fluide frappe les aubes de la roue, une certaine énergie cinétique est transmise, ce qui entraîne une augmentation de la vitesse du fluide.
- Sous l'effet de la force centrifuge agissant sur la roue, le fluide sort des ailettes de la roue et pénètre dans le diffuseur.
- Dans le diffuseur, la pression du fluide augmente en raison d'une réduction de sa vitesse, et le fluide est alors envoyé dans le 2nd où la pression du fluide augmente encore.
- Ce processus se poursuit jusqu'au dernier étage de la pompe, où le fluide atteint la pression requise et est pompé jusqu'à l'endroit souhaité.
Composants d'une pompe centrifuge multicellulaire
Les principales pièces d'une pompe centrifuge multicellulaire sont les roues de la pompe, le corps de la pompe et l'arbre.
Corps de pompe
Le corps est le principal élément fixe d'une pompe centrifuge multicellulaire qui abrite les roues et les diffuseurs. En d'autres termes, il contient les différentes chambres ou étages de la pompe. Le corps de pompe remplit trois fonctions principales :
- Il convertit l'énergie cinétique ou la hauteur de chute de la roue en hauteur de chute de la pression.
- Il guide le flux vers la sortie
- il crée une limite de pression pour le liquide pompé
La construction du corps de la pompe comporte deux modèles principaux : la volute et le diffuseur. Une pompe centrifuge multicellulaire utilise généralement un corps de pompe de type diffuseur. Ce type de corps est constitué d'une série d'ailettes entourant la roue. Les ailettes absorbent le refoulement de la roue, réduisent sa vitesse et guident le liquide à faible vitesse dans un canal de retour à ailettes qui dirige le liquide dans l'œil du canal de l'étage suivant. Le corps du diffuseur offre plusieurs avantages, notamment un rendement élevé de la pompe, une charge radiale entièrement équilibrée et une longue durée de vie de la pompe.
Roues multiples
Dans une pompe centrifuge multicellulaire, plusieurs roues sont montées et tournent sur un seul arbre, mais dans des chambres différentes. L'objectif d'une roue est de transférer directement l'énergie mécanique du moteur électrique au fluide, ce qui entraîne une augmentation du débit et de la pression du fluide. La conception d'une roue comporte plusieurs ailettes et pales qui l'aident à remplir ses fonctions. Les roues des pompes centrifuges multi-étagées sont généralement fabriquées à partir de matériaux métalliques tels que l'acier, le fer ou le bronze. Les performances de la pompe dépendent fortement de la conception de la roue et une roue parfaite est une roue qui élimine les turbulences, optimise le débit et maximise l'efficacité. Il existe trois types principaux de roues : les roues ouvertes, semi-ouvertes et fermées. Chacun de ces types a ses avantages et ses limites. Dans une roue ouverte, les aubes sont libres des deux côtés, tandis que dans une roue semi-ouverte, les aubes sont ouvertes du côté de l'aspiration mais fermées du côté du refoulement. Dans une roue fermée, les aubes sont recouvertes d'un côté ou de l'autre par des plaques de recouvrement avant et arrière. Une pompe centrifuge multicellulaire peut utiliser un ou une combinaison de ces différents types de roues dans ses différentes chambres. La roue fermée est très efficace pour transporter un liquide de nettoyage sans impuretés.
Arbre de pompe
L'arbre de la pompe est l'élément central d'une pompe centrifuge multicellulaire et porte les roues. Sa fonction principale est de transmettre le couple d'entraînement et la puissance mécanique aux roues d'une pompe centrifuge multicellulaire. La puissance d'entraînement provient généralement d'un moteur électrique qui s'accouple à l'arbre de la pompe. L'arbre de la pompe est conçu pour équilibrer tous les composants du rotor afin qu'ils ne touchent pas l'alésage pendant la rotation. L'arbre est généralement équipé de joints d'étanchéité pour les raisons suivantes :
- Pour éviter que le liquide contenu dans le corps de la pompe ne s'écoule le long de l'arbre
- Pour empêcher l'air extérieur de pénétrer dans le corps de la pompe
Types de pompes centrifuges multicellulaires
Les fabricants de pompes proposent deux grands types de pompes centrifuges multicellulaires dans l'industrie des pompes.
- Pompe centrifuge multicellulaire horizontale
- pompe centrifuge multicellulaire verticale
Pompe centrifuge horizontale multicellulaire
Dans cette pompe, l'arbre de la pompe et la roue sont horizontaux par rapport à la surface du sol. Cette pompe se compose d'un corps de pompe segmenté et de pièces intermédiaires modulaires. les pièces rotatives sont supportées par des paliers afin d'assurer leur équilibre sous une pression de fluide élevée. Une pompe centrifuge horizontale peut gérer des débits plus élevés que la pompe centrifuge multicellulaire verticale. Elle possède également d'excellents matériaux de construction et une bonne productivité.
Pompe centrifuge verticale multi-étagée
Dans cette pompe, tous les composants du rotor (arbre, roue) sont perpendiculaires à la surface du sol. Une pompe centrifuge multicellulaire verticale se compose généralement de 4 patins montés sur un arbre vertical et est alimentée par un moteur électrique externe. La conception verticale minimise l'encombrement global de la pompe
Figure : pompe centrifuge multicellulaire verticale (image credits : mechanicalboost.com)
Applications de la pompe centrifuge multicellulaire
Les pompes centrifuges multicellulaires sont particulièrement adaptées aux applications à haute pression. Voici quelques-unes des principales applications de cette pompe.
- Augmentation de l'approvisionnement en eau, par exemple pour l'agriculture et les usages domestiques
- Eau d'alimentation de la chaudière
- Désurchauffeur
- Osmose inverse
- Irrigation
- Circulation de l'eau
- Chauffage/refroidissement
- système de douche à haute pression
- Lutte contre l'incendie
- bâtiment commercial/de grande hauteur
- systèmes médicaux
Avantages de la pompe centrifuge multicellulaire
- Efficacité hydraulique élevée
- capacités à haute pression
- peut pomper l'eau sur de longues distances
- permet d'obtenir des performances plus élevées avec un moteur de petite taille, tout en consommant moins d'énergie
- faible coût de fonctionnement
- réduction des pertes par fuite car la hauteur de chute par étage est plus faible
- la taille de la roue est plus petite car la hauteur de chute par étage est faible
- Il peut fonctionner à une vitesse inférieure
- performances très stables
- Disponible dans une variété de modèles : modèles horizontaux et verticaux
- haute fiabilité
Inconvénients de la pompe centrifuge multicellulaire
- Difficile à entretenir. L'opération de maintenance est assez difficile car la pompe contient de nombreuses pièces à l'intérieur du corps qui doivent être entretenues et réparées.
- Les coûts initiaux d'installation et d'entretien sont trop élevés
- complexe et coûteux
- les parties situées à l'intérieur du boîtier sont difficiles d'accès
Entretien de base d'une pompe centrifuge multicellulaire
Assurer une bonne lubrification : Le roulement doit être bien lubrifié. Sélectionnez l'huile de lubrification conformément au guide du fabricant. N'ajoutez pas d'huile en excès au roulement pendant la révision, car cela affecterait le processus de dissipation de la chaleur et finirait par endommager le roulement. Veillez à ce que l'huile de lubrification soit saine et exempte de contaminants tels que l'eau.
Assurer un entretien régulier des pièces d'usure : dans une pompe centrifuge multicellulaire, l'usure concerne diverses pièces, notamment la bague d'étanchéité, la coupelle d'huile et les joints. Les composants doivent être inspectés et remplacés en temps utile pour éviter les fuites de la pompe. Il faut également s'assurer que les brides et les raccords sont bien serrés chaque fois que la pompe fonctionne.
Entretien des composants électriques : assurez-vous que le système de câblage de la pompe ne comporte pas de connexions desserrées et que les enroulements du moteur sont exempts de poussière. Inspectez également l'arceau du stator et la surchauffe.
Dépannage d'une pompe centrifuge multicellulaire
La pompe ne s'amorce pas
- Fuites d'air du côté de l'aspiration du système (vérifier l'étanchéité des tuyaux d'aspiration)
- Vanne de décharge ouverte
- Hauteur d'aspiration trop élevée (pompe inférieure)
- garniture de pompe ou venturi usés (remplacer la garniture ou le venturi)
Arrêt de la pompe
- Le moteur n'a plus de carburant (refaire le plein)
- Filtre à carburant obstrué (changer le filtre avant la production de carburant)
- basse pression d'huile moteur ou température élevée
Les pompes donnent peu de débit
- Fuites dans les canalisations (remplacer les canalisations endommagées)
- La hauteur d'aspiration est trop élevée (s'assurer qu'il n'y a pas d'obstruction à l'entrée de la pompe).
- La crépine de la roue ou le clapet anti-retour est obstrué
- Mauvais sens de rotation (polarités inversées)
- La conduite montante est partiellement obstruée par des impuretés (déboucher les conduites)
- La roue à aubes chargée d'impuretés (nettoyer
- Trop de dépôts dans la conduite d'évacuation (propre)
- Air dans la pompe ou la tuyauterie d'aspiration (s'assurer que la pompe et la tuyauterie sont remplies d'eau)
Vibrations excessives
- Présence d'air dans la conduite de carburant ou colmatage du filtre
- désalignement de la pompe et du moteur (réaligner)
- Palier usé, roue à aubes (remplacer)
- le tuyau d'aspiration ou de refoulement n'est pas soutenu
- La pompe fonctionne en cavitation (hauteur d'aspiration positive nette trop faible, inspecter les pertes à l'aspiration, ouvrir complètement la vanne d'admission, corriger la conception de l'aspiration).
- Pièces déséquilibrées (rééquilibrer les pièces de la pompe)
- La pompe fonctionne en dehors de la plage de fonctionnement (vérifier le point de fonctionnement)
Surchauffe de la pompe
- cavitation due à une mauvaise conception de la pompe
- Sas (desserrer le bouchon pour purger l'air)
- Mauvais alignement de l'accouplement (réaligner la pompe et l'accouplement, vérifier le caoutchouc de l'accouplement)
- Excès de graisse (vidanger l'excès de graisse)
- Graisse contaminée (nettoyer les roulements et le boîtier)
Résumé
Cet article traite de la pompe centrifuge multicellulaire, de son principe de fonctionnement et de ses applications. Il fournit également des détails sur les techniques d'entretien et de dépannage, ainsi que sur les avantages et les inconvénients de la pompe. Une pompe centrifuge multicellulaire est un type de pompe centrifuge qui pressurise le liquide en deux étapes ou plus. La pompe est caractérisée par plusieurs aubes directrices, diffuseurs et roues installés sur un arbre et logés dans un corps de pompe de type diffuseur. Une pompe multicellulaire se présente sous deux formes principales : une pompe centrifuge horizontale et une pompe centrifuge verticale. Les deux diffèrent en termes d'orientation du rotor (arbre et roue) : l'arbre et les roues de la pompe centrifuge horizontale sont placés horizontalement, tandis que l'arbre et les roues de la pompe centrifuge verticale sont placés verticalement. Une pompe centrifuge sert à pomper des fluides de faible viscosité et des liquides à haute pression, tant dans les habitations que dans l'industrie. Les applications industrielles courantes de la pompe comprennent l'eau d'alimentation des chaudières, l'irrigation, la surpression, le désurchauffeur, le conditionnement du refroidissement et la circulation de l'eau. Parmi les avantages de ce type de pompe, on peut citer un rendement hydraulique élevé, une hauteur de pression élevée, des pertes minimales dues aux fuites et la possibilité de pomper de l'eau sur de longues distances. Cependant, la pompe est de conception complexe et coûteuse, difficile à entretenir et le coût d'installation initial est trop élevé. La maintenance est nécessaire pour certains composants mécaniques, notamment les roulements, les joints, les roues et les garnitures. La lubrification des roulements est l'une des activités de maintenance les plus importantes pour la pompe, car un manque de lubrification peut entraîner une surchauffe des roulements, des dommages aux roulements et des vibrations excessives de la pompe. Comme pour toute autre pompe, le dépannage est parfois nécessaire pour découvrir et résoudre certains problèmes de performance, par exemple lorsque la pompe ne s'amorce pas, qu'elle a un faible débit ou qu'elle produit des vibrations excessives. Cet article présente certaines des causes de ces problèmes et les mesures à prendre en conséquence.