Pompe centrifuge auto-amorçante
Qu'est-ce qu'une pompe centrifuge auto-amorçante ?
Si une pompe est placée sous le niveau du liquide à pomper, l'effet combiné de la gravité et de la pression atmosphérique garantit que la pompe est continuellement remplie de liquide et que l'air ne s'infiltre pas dans la pompe. Dans de nombreuses applications, cependant, les pompes fonctionnent au-dessus du niveau du liquide, ce qui permet à l'air de pénétrer dans la conduite d'aspiration. L'entrée d'air dans le corps de la pompe entraîne divers problèmes, notamment une surchauffe et une défaillance de la pompe. Une pompe centrifuge auto-amorçante est un type de pompe conçu pour évacuer automatiquement l'air au démarrage avant de pomper le liquide. La pompe est conçue pour avoir la quantité requise de liquide à l'intérieur du corps de la pompe au démarrage avant d'entamer son processus de pompage normal. Pour ce faire, les pièces de travail des pompes sont dotées de tolérances étroites afin de maintenir le liquide à l'intérieur du corps de la pompe. Cela permet également d'éviter l'inversion du flux du côté du refoulement vers l'aspiration de la pompe lorsque celle-ci s'arrête de fonctionner. La présence constante du liquide dans la chambre de la pompe permet de gérer l'accumulation de bulles d'air pendant le fonctionnement de la pompe, ce que l'on appelle simplement la "poche d'air". La capacité d'auto-amorçage de cette pompe permet d'augmenter l'efficacité de fonctionnement dans les applications industrielles où les pompes sont utilisées pour des processus de pompage répétés mais intermittents.
Chiffre 1: Pompe centrifuge auto-amorçante (image credits : indiamart.com)
Une pompe centrifuge standard peut être transformée en pompe centrifuge auto-amorçante en remplissant le corps avec de l'eau et en installant un clapet anti-retour au bas de la tuyauterie d'aspiration lors de la mise en service initiale. Les pompes auto-amorçantes fonctionnent en créant un vide partiel grâce à la recirculation de l'eau dans la tête de pompe. Le vide partiel permet l'entrée d'eau dans la conduite d'aspiration.
D'autres méthodes peuvent être utilisées pour résoudre le problème d'amorçage. Un clapet de pied anti-retour ou un réservoir d'évacuation peut être utilisé pour empêcher le drainage du fluide dans la conduite d'aspiration lorsque la pompe démarre. Une pompe secondaire peut être utilisée pour évacuer l'air dans la conduite d'aspiration. Toutefois, ces méthodes présentent certains inconvénients, notamment l'utilisation d'un équipement, d'une tuyauterie et d'un processus supplémentaires, et elles sont plus coûteuses. Fondamentalement, la pompe auto-amorçante évacue l'air de la conduite d'aspiration sans qu'aucun dispositif supplémentaire ne soit nécessaire et, par conséquent, elle est considérée comme le meilleur dispositif pour contourner ce problème.
Principe de fonctionnement de la pompe centrifuge auto-amorçante
La pompe centrifuge auto-amorçante surmonte d'abord la contrainte de l'air en mélangeant l'air résiduel présent dans le système de la pompe avec le fluide au cours du processus d'amorçage. Pour ce faire, elle recycle l'eau dans la tête de pression afin de créer un vide partiel pour évacuer l'eau et chasser l'air. La recirculation provoque le mélange de l'air et de l'eau dans le corps de la pompe au niveau de la roue pendant le cycle d'amorçage. Le mélange résultant se déplace radialement à travers le corps de la pompe et l'air a naturellement tendance à s'élever tandis que l'eau sans air redescend par gravité dans le corps de la pompe. Dans le corps, l'eau exempte d'air se mélange à l'air restant provenant de la conduite d'aspiration au fur et à mesure que la roue tourne. Ce processus se répète jusqu'à ce que tout l'air soit évacué, ce qui entraîne un vide partiel dans la conduite d'aspiration. La pression atmosphérique à l'extérieur de la conduite d'aspiration est maintenant plus élevée que la pression à l'intérieur, ce qui force l'eau à s'écouler dans la conduite d'aspiration et vers la roue, pour que le processus de pompage normal commence.
Figure : Processus de fonctionnement d'une pompe centrifuge auto-amorçante (image credits : northridgepumps.com)
La rotation de la roue admet le liquide dans l'œil de la roue. La force centrifuge agissant sur les pales déplace l'eau radialement et axialement vers l'extérieur jusqu'à ce qu'elle traverse tous les composants de la roue. La roue accélère le fluide, ce qui augmente son énergie cinétique avant qu'il ne soit projeté dans le corps de la pompe. Dans le corps de pompe, la vitesse du fluide diminue lentement en raison de l'expansion progressive de la voie d'écoulement, et une partie de l'énergie cinétique du fluide se transforme en énergie de pression statique. Après avoir quitté la volute, le fluide pénètre dans le tuyau de refoulement à une pression très élevée, ce qui lui permet d'être pompé jusqu'à l'endroit souhaité.
Facteurs limitants d'une pompe auto-amorçante pompe centrifuge
En fonctionnement, la pompe centrifuge auto-amorçante évacue l'air du côté de l'aspiration pour créer un vide, et la pression atmosphérique pousse le liquide dans la conduite d'aspiration. Cela signifie que le processus ne peut se poursuivre que tant que la pression de la colonne de liquide est inférieure à la pression atmosphérique. Si la hauteur de pression du liquide est égale à la pression de l'air environnant, le processus d'amorçage s'arrête et la pompe ne peut plus aspirer d'eau. Par exemple, lors du pompage d'eau, il est théoriquement possible pour une pompe très efficace de ne s'amorcer que jusqu'à une hauteur d'environ 10 m de la source d'eau. La hauteur limite exacte pour les différents liquides dépend de l'altitude et de la température.
Applications de la pompe centrifuge auto-amorçante
Les pompes centrifuges auto-amorçantes sont utilisées dans diverses installations commerciales et industrielles, telles que les centrales électriques, les aciéries, les caves et les brasseries. Leurs applications courantes sont les suivantes.
- Pompage d'eau, de carburants, d'eaux usées brutes, d'eaux usées industrielles
- Irrigation
- Pompes à eau pour les sous-sols
- Augmentation de la pression de l'eau
- Stations d'épuration des eaux usées pour pomper les eaux usées brutes dans l'installation de traitement
- Systèmes de transfert de liquides : pour déplacer le produit dans les lignes de production, vider les réservoirs d'eau et les fûts.
- Déshydratation des opérations de construction et d'exploitation minière (pour ces applications, les pompes sont appelées pompes à déchets)
Avantages d'une pompe centrifuge auto-amorçante
- Capable de traiter une variété de liquides, y compris des boues, des fluides corrosifs et des solides.
- Convient aux processus fréquents et intermittents
- Ils sont plus faciles à entretenir
- Ils sont très fiables et ne dépendent pas de vannes supplémentaires pour fonctionner.
- Pouvoir continuer à pomper même lorsqu'ils sont situés hors de la fosse (c'est-à-dire qu'ils ne sont plus immergés dans un réservoir).
- Capacité à manipuler des particules solides
Inconvénients d'une pompe centrifuge auto-amorçante
- Inefficace dans la manipulation des solides car il faut un grand dégagement
- Nécessite un volume important pour faciliter le processus d'amorçage
- Le liquide d'amorçage initial doit être ajouté manuellement dans le réservoir de la pompe.
- La pompe peut être plus grande qu'une pompe standard en raison de la nécessité d'un réservoir plus grand.
- La pompe doit être installée aussi près que possible de la ligne de production pour éviter que le liquide contenu dans le réservoir de la pompe ne s'épuise pendant le processus d'amorçage. Une longue conduite d'aspiration signifie un plus grand volume d'air qui doit être évacué lorsque la pompe démarre.
- Généralement plus expressive qu'une pompe centrifuge standard
- ont une hauteur d'aspiration limitée (max. 7,6 m)
Dépannage des pompes centrifuges auto-amorçantes
Le dépannage d'une pompe centrifuge auto-amorçante est un processus très simple si l'on dispose des outils nécessaires et du guide du fabricant. Parmi les problèmes courants de dépannage d'une pompe auto-amorçante, citons : une pompe lente à s'amorcer ou qui ne s'amorce pas, un colmatage fréquent de la pompe, un fonctionnement bruyant, l'arrêt de la pompe ou l'incapacité à fournir le débit nominal.
La pompe s'amorce lentement ou ne s'amorce pas
- Il peut y avoir une fuite dans la conduite d'aspiration (vérifiez les fuites en enroulant du film plastique autour de chaque joint et en réparant la fuite).
- La conduite d'aspiration est trop longue ou son diamètre trop grand (réduire le diamètre ou la construction de la conduite).
- La vitesse de la pompe est faible (augmenter la vitesse de la pompe)
Pompe auto-amorçante se bouchant fréquemment
- la pompe fonctionne trop à gauche sur la courbe du fabricant (accélérer la pompe)
- Turbine inadaptée à l'application (remplacer la pompe par une turbine pour le traitement des sloïdes)
- Installer une crépine sur la conduite d'aspiration
La pompe centrifuge auto-amorçante fait du bruit
- La pompe est en train d'aspirer de l'air à la surface du liquide. Cela se manifeste parfois sous la forme d'un tourbillon à la surface de l'eau (abaisser la conduite d'aspiration, augmenter le diamètre de la conduite d'aspiration).
- La roue est endommagée ou usée (remplacer la roue)
- Les roulements du moteur sont usés (remplacer les roulements).
- La plaque de montage et la fondation manquent de rigidité (renforcer la fondation, monter la pompe de manière étanche).
- La hauteur d'aspiration est trop élevée (réduire la hauteur d'aspiration) ou présence de corps étrangers dans la pompe (démonter la pompe et la nettoyer).
- 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).
La pompe centrifuge auto-amorçante s'arrête ou ne fournit pas le débit nominal.
- Ligne d'aspiration obstruée ou partiellement obstruée (peut être indiquée par une valeur d'aspiration élevée)
- La pompe a besoin d'un ajustement de son jeu
- inadéquation entre la tension du moteur et la tension d'alimentation (vérifier la tension d'alimentation du moteur par rapport à la tension spécifiée sur la plaque signalétique)
- Collision entre la roue et le corps de la pompe ou absence de rotation libre de la roue (démonter la pompe, aligner la roue ou la remplacer).
La pompe centrifuge auto-amorçante ne démarre pas et ne fonctionne pas.
- Défauts dans le câblage de la pompe, c'est-à-dire connexions desserrées ou câbles cassés (réparer toute connexion desserrée, remplacer le câble cassé et s'assurer que le câblage de la pompe est conforme au schéma de câblage du moteur).
- Le fusible est grillé ou le disjoncteur est ouvert ou (remplacer le fusible, réarmer le disjoncteur).
- Le moteur est réglé
- Un circuit ouvert dans la surcharge thermique (laisser la pompe refroidir, vérifier la cause de la surcharge et redémarrer la pompe).
Entretien d'une pompe centrifuge auto-amorçante
Entretien des composants mécaniques
- Veillez à ce que la roue et les tuyaux soient régulièrement débouchés.
- Maintenir le palier bien lubrifié : veiller à ce que le niveau d'huile de lubrification requis soit maintenu et que le boîtier du palier soit propre.
- Serrez toutes les fixations mécaniques pour que la pompe reste ferme et sûre. Veillez également à ce que les brides et l'accouplement de la pompe soient toujours bien serrés.
- Remplacer toutes les pièces usées de la pompe : la roue, la garniture mécanique et la garniture doivent être contrôlées régulièrement et remplacées si elles sont usées afin d'éviter les fuites.
Entretien des composants électriques
- Le système de câblage doit être exempt de connexions lâches.
- Le stator doit être inspecté pour vérifier qu'il n'y a pas de voûte ou de surchauffe.
- Les enroulements du moteur doivent être exempts de saletés et de poussières.
Résumé
Cet article traite de la pompe centrifuge auto-amorçante, de ses principes de fonctionnement, de ses avantages et de ses inconvénients. Une pompe auto-amorçante a été définie comme une pompe ayant la capacité d'évacuer l'air dans la conduite d'aspiration au démarrage avant de commencer son opération de pompage normale. Après l'amorçage manuel initial, la pompe conserve toujours une quantité suffisante de liquide dans son réservoir pour faciliter le cycle d'amorçage suivant. En raison de leur capacité d'auto-amorçage, les pompes auto-amorçantes trouvent souvent des applications dans les usines de traitement où elles sont utilisées pour des opérations répétées mais intermittentes. La pompe a une variété d'applications telles que l'irrigation, le pompage de l'eau, les stations d'épuration, l'assèchement dans les sites de construction et d'exploitation minière, et les systèmes de transfert de liquides. Le fonctionnement de cette pompe est limité par la pression de l'air ambiant, l'altitude et la température. Comme le processus de fonctionnement dépend fortement de la pression atmosphérique, la hauteur maximale à laquelle une pompe efficace peut s'amorcer elle-même est limitée à 10 m au-dessus de la source d'eau. Les principaux avantages de la pompe sont sa capacité à traiter divers liquides ainsi que des particules solides, sa grande fiabilité, sa facilité d'entretien et sa capacité à continuer à pomper même lorsqu'elle n'est pas immergée. Parmi les inconvénients de la pompe, on peut citer son grand volume, d'où un encombrement important, un traitement inefficace des solides, une hauteur d'aspiration limitée et un coût élevé. La pompe est associée à certains problèmes de dépannage courants, notamment une pompe lente à s'amorcer ou qui ne s'amorce pas, un colmatage fréquent de la pompe, un fonctionnement bruyant, l'arrêt de la pompe ou l'incapacité à fournir le débit nominal. Le fonctionnement et la durée de vie de la meilleure pompe auto-amorçante peuvent être assurés par une maintenance régulière des composants mécaniques et électriques.