Pompe semi-submersible
Qu'est-ce qu'une pompe semi-submersible ?
Une pompe semi-submersible est un type de pompe dans lequel l'élément de pompage est immergé dans le récipient contenant le liquide, tandis que le moteur reste au-dessus de la surface du liquide. En termes de configuration, une pompe semi-submersible est une pompe verticale en raison de l'alignement vertical de l'arbre de fonctionnement. Le corps cylindrique de la pompe est partiellement immergé dans le liquide et l'arbre et l'axe de sortie à l'intérieur sont reliés par un accouplement flexible. Une pompe semi-submersible est généralement boulonnée sur une plaque de montage qui est fixée au couvercle du réservoir contenant le liquide de pompage. La plaque de montage est rigidement reliée au corps de la pompe. Toutefois, les petites pompes semi-submersibles peuvent ne pas comporter de plaque de montage. Les fabricants de pompes semi-submersibles les classent en deux catégories en fonction de leur principe de fonctionnement : les pompes à rotor dynamique (pompes centrifuges) et les pompes volumétriques. Les pompes semi-submersibles à rotor dynamique utilisent une roue centrifuge ou à vortex (c'est-à-dire une roue), tandis que les pompes semi-submersibles à déplacement positif utilisent une vis excentrique ou un piston pour déplacer le fluide dans la pompe.
Figure : Présentation de la configuration de la pompe semi-submersible
Une pompe semi-submersible est parfaite pour diverses utilisations telles que la vidange de conteneurs, de bassins et de barils pleins. Elle peut parfaitement pomper un fluide à partir d'un grand réservoir ou d'un réservoir à profondeur fixe. En outre, la pompe semi-submersible peut également aider à transporter des produits abrasifs ou corrosifs avec une viscosité faible à élevée. Elles sont faciles à entretenir et ont de faibles coûts d'exploitation car les fabricants de pompes semi-submersibles les conçoivent avec une structure compacte et des caractéristiques distinctives. En général, une pompe semi-submersible est une alternative rentable à d'autres systèmes de pompage.
Composants d'une pompe semi-submersible
Moteur
Le moteur électrique est un dispositif électromécanique qui convertit l'énergie électrique provenant de l'alimentation principale en énergie mécanique. Le moteur électrique est le moteur principal d'une pompe semi-submersible, ce qui signifie qu'il fournit toute la puissance mécanique nécessaire au fonctionnement de la pompe. L'arbre du moteur est généralement couplé à l'arbre de la pompe pour transmettre les couples. Un moteur électrique peut être soit un moteur à courant continu, soit un moteur à courant alternatif, en fonction du courant d'alimentation. Un moteur à courant alternatif fonctionne avec un courant alternatif, tandis qu'un moteur à courant continu fonctionne avec un courant continu.
Accouplement
L'accouplement est le composant qui relie le moteur à l'élément de fonctionnement de la pompe. L'objectif de l'accouplement est de transmettre le couple d'entraînement de l'arbre du moteur à l'arbre de fonctionnement. Les accouplements peuvent être de type flexible ou rigide. Un accouplement flexible permet un léger désalignement angulaire et parallèle, tandis qu'un accouplement rigide exige un alignement précis de l'arbre, et tout désalignement aura un impact négatif sur les performances et la durée de vie de la pompe. Une pompe semi-submersible utilise un accouplement flexible entre l'arbre du moteur et l'arbre de fonctionnement de la pompe.
Corps de pompe
Le corps abrite l'arbre qui transmet le mouvement de rotation du moteur à l'élément de fonctionnement (vis ou roue). Dans une pompe semi-submersible, le corps est généralement vertical et boulonné sur la face inférieure de la plaque de montage. Pendant le fonctionnement, le corps de la pompe contient le liquide qui entre par l'orifice d'entrée et sort par l'orifice de sortie et le tuyau de refoulement. Il est également scellé pour empêcher les fuites de la pompe et maintenir la pression. Les fabricants de pompes semi-submersibles les conçoivent à partir d'une variété de matériaux qui offrent une grande solidité, une résistance à la corrosion et des capacités de moulage. Ces matériaux comprennent le fer, l'acier inoxydable, le nickel et les alliages à base de nickel, ainsi que les matières plastiques.
Rotor
Le rotor ou l'élément de pompage d'une pompe semi-submersible peut être une roue (pompe centrifuge) ou une vis (pompe volumétrique). La fonction du rotor est d'augmenter l'énergie cinétique et la pression du liquide de pompage. La roue contient une série d'ailettes incurvées vers l'arrière et peut être ouverte ou fermée. Les roues ouvertes n'ont qu'un seul carénage et les aubes sont exposées d'un côté ; on les trouve principalement dans les pompes centrifuges aspirantes à un seul étage. Une roue fermée possède un couvercle de chaque côté des palettes. Les roues ouvertes et fermées appartiennent toutes deux à une catégorie commune de roues appelées roues radiales, qui déplacent le fluide radialement.
Arbre de manœuvre
L'arbre de commande est un composant mécanique rotatif monté sur des roulements et portant la roue. Sa fonction principale est de transmettre le mouvement de rotation du moteur au rotor de la pompe (roue ou vis), ce qui permet de faire circuler le liquide dans la pompe. Les fabricants de pompes semi-submersibles conçoivent l'arbre en utilisant des métaux solides tels que l'acier inoxydable et l'acier au carbone.
Tuyau d'évacuation
Le tuyau de refoulement est raccordé à l'orifice de sortie de la pompe par l'intermédiaire de brides ou de raccords de tuyauterie. Sa fonction est de diriger le refoulement de la pompe sous pression vers l'endroit voulu.
Orifices d'entrée et de sortie
L'orifice d'entrée permet au fluide d'entrer dans la pompe, tandis que l'orifice de sortie dirige le fluide pompé hors de la pompe et vers la destination voulue par l'intermédiaire du tuyau de refoulement.
Comment fonctionne une pompe semi-submersible ?
Le fonctionnement d'une pompe semi-submersible est déterminé par le type d'élément de fonctionnement utilisé. Dans une pompe semi-submersible centrifuge, le moteur fait tourner la roue, créant un vide à l'intérieur de la pompe grâce à l'effet centrifuge des ailettes de la roue. La pression atmosphérique à l'extérieur du corps de la pompe étant supérieure à la pression à l'intérieur, le liquide de pompage pénètre dans le corps de la pompe. Lorsque le fluide entre en contact avec l'œil de la roue, les aubes en rotation transmettent une grande énergie cinétique et une grande vitesse au fluide qui se déplace radialement vers l'extérieur dans la chambre de la volute. Une fois dans la chambre de volute, la vitesse d'écoulement du fluide diminue tandis que la pression augmente, ce qui fait que le fluide sort de la pompe par l'orifice de sortie et le tuyau de refoulement jusqu'à l'endroit souhaité.
Dans la pompe semi-submersible qui utilise une vis, le moteur de la pompe fait tourner la vis d'entraînement qui fait à son tour tourner la vis entraînée par l'intermédiaire d'un engrenage de synchronisation. Au fur et à mesure de leur rotation, les vis s'engrènent, créant des cavités progressives de l'aspiration au refoulement de la pompe. Ces cavités piègent et déplacent le fluide pompé de l'entrée d'aspiration à la sortie de refoulement tout en le comprimant pour augmenter la pression.
Types de pompes semi-submersibles
Les pompes semi-submersibles peuvent être classées comme suit en fonction de leur application particulière :
Pompe chimique semi-submersible
La pompe semi-submersible chimique est utilisée dans l'industrie chimique pour déplacer des fluides contaminés avec des particules insolubles et des fibres d'une taille allant jusqu'à 6 mm à partir de leur réservoir de stockage. Elle se compose de joints d'étanchéité et d'un joint de fonctionnement à sec pour maintenir les vapeurs dans le puisard. Les fabricants de pompes semi-submersibles peuvent installer directement la pompe chimique sur la surface du réservoir du fluide pompé. La pompe chimique semi-submersible peut traiter des liquides à des températures allant jusqu'à 105 degrés centigrades. Elle peut également gérer une hauteur de pression allant jusqu'à 80 mètres et une capacité maximale de 16 000 mètres cubes par heure.
Figure : Illustration d'une pompe chimique semi-submersible.
Pompe à huile semi-submersible
Ce type de pompe semi-submersible est utilisé pour pomper les huiles de lubrification des moteurs diesel dans la construction navale et les centrales électriques stationnaires.
Figure : Pompe semi-submersible à huile.
Pompe semi-submersible de drainage
Une pompe semi-submersible de drainage est utilisée pour drainer des fosses, des passages souterrains profonds et des cours d'assèchement à haut risque d'inondation ou de nappe phréatique. Elle est généralement démarrée automatiquement par des interrupteurs à flotteur. Elle peut traiter de l'eau sale contenant des saletés et des solides dont la taille de particule admissible dépend de la conception de la roue et de la taille de la pompe.
Figure : Diagramme montrant une pompe semi-submersible de drainage.
Applications de la pompe semi-submersible
Les pompes semi-submersibles couvrent un large éventail d'applications et sont utilisées dans presque toutes les industries en raison de la nécessité de vider des réservoirs de stockage ou de déplacer des liquides ou des substances visqueuses. Elles trouvent des applications dans les secteurs du pétrole, de la chimie, de l'approvisionnement et de l'évacuation de l'eau, de l'industrie pharmaceutique et alimentaire, etc.
- Les pompes semi-submersibles sont utilisées pour le nettoyage et la neutralisation des substances dangereuses et des polluants.
- Ils s'appliquent également à l'évacuation de fluides à partir de cuves et de réservoirs d'une profondeur fixe, ainsi qu'à partir de fûts et de citernes.
- Ils sont utilisés pour vider les produits chimiques et les huiles des conteneurs de stockage.
- Ils sont utilisés pour le drainage des fosses et l'assèchement des cours de ferme menacées d'inondation.
- Ils sont utilisés pour vider les tonneaux et les citernes de chemin de fer.
Avantages d'une pompe semi-submersible
- Une pompe semi-submersible a une structure compacte, éliminant un long tube d'aspiration.
- Il n'est pas nécessaire de l'amorcer car l'élément de pompage est généralement immergé dans l'eau.
- Elle nécessite moins d'espace d'installation car la majeure partie de la pompe est située à l'intérieur de la pompe et seul le moteur est monté verticalement au-dessus de la surface.
- Une pompe semi-submersible est plus simple à réparer et à entretenir qu'une pompe submersible, car il n'est pas nécessaire d'extraire toute la pompe.
- Une pompe semi-submersible ne nécessite pas d'étanchéité complète car la partie la plus vulnérable de la pompe (c'est-à-dire le moteur) est située au-dessus du fluide pompé. Cela réduit considérablement la complexité de la fabrication et le coût de la pompe.
- Il est très efficace et fiable.
Inconvénients d'une pompe semi-submersible
- Une pompe semi-submersible nécessite un dégagement vertical pour l'installation et l'entretien.
- Les pompes semi-submersibles ne conviennent pas non plus à tous les usages. Elles sont principalement conçues pour traiter des liquides fins comme l'eau ou épais comme les eaux usées.
- Le virage serré sur le tuyau d'évacuation peut entraîner une perte significative de performance.
Dépannage d'une pompe semi-submersible
La pompe ne démarre pas
- Fusible grillé ou disjoncteur déclenché. Inspecter et remplacer le fusible si nécessaire.
- La tension est irrégulière en raison de la présence de saletés ou de corrosion au niveau du pressostat. Inspecter le pressostat et le nettoyer de tout débris ou pollution.
Le débit de la pompe est insuffisant
- La pompe n'est pas complètement immergée. Assurez-vous que la pompe est entièrement immergée dans le fluide.
- Le clapet anti-retour est défectueux ou mal installé. Inspecter le clapet anti-retour, l'installer correctement ou le remplacer.
- La pompe fonctionne en sens inverse. Vérifier que le sens de rotation du moteur correspond au sens indiqué par le fabricant de la pompe semi-submersible. Inverser les polarités du moteur.
- Roue à aubes bouchée. Inspecter la roue et la nettoyer.
Le protecteur de surcharge ne cesse de se déclencher
- Le protecteur est exposé à la lumière directe du soleil. Mettez la boîte à l'ombre ou ventilez-la
- Tension incorrecte. Inspecter les bornes de la ligne pour déterminer si la pompe reçoit la tension prévue par le fabricant de la pompe.
Le fonctionnement de la pompe est bruyant
- La pompe fonctionne en cavitation. Vérifier l'alignement entre le conducteur et la pompe. Vérifier que les vannes de la ligne d'aspiration sont complètement ouvertes.
- La viscosité du fluide est trop élevée. Assurez-vous que la viscosité du fluide pompé se situe dans la plage spécifiée par le fabricant de la pompe semi-submersible.
- Le fluide pompé est mélangé à de l'air. Veillez à ce que la pompe soit entièrement immergée afin d'éviter la formation de tourbillons à la surface du fluide.
La pompe vibre excessivement
- Certains composants de la pompe sont déséquilibrés. Inspecter et rééquilibrer les composants si nécessaire.
- Arbre oblique ou déséquilibré. Inspecter l'arbre et le remplacer ou l'équilibrer si nécessaire.
- La roue est très usée ou défectueuse. Inspecter et remplacer la roue par une autre du fabricant de la pompe si nécessaire.
- Le moteur est mal fixé sur la plaque de montage. Serrez le moteur. Veillez à ce que le couple de serrage soit conforme aux normes du fabricant de la pompe semi-submersible.
Résumé
Une pompe semi-submersible est une pompe comprenant un élément de pompage immergé dans le liquide pompé et un moteur installé sur une plaque de montage au-dessus de la surface du liquide. L'arbre du moteur et l'axe de sortie d'une pompe semi-submersible sont reliés par un accouplement flexible. Une pompe semi-submersible est une pompe centrifuge verticale en raison de l'alignement vertical de l'arbre de commande. La pompe semi-submersible peut être divisée en deux grandes catégories : les pompes à rotor dynamique, c'est-à-dire les pompes centrifuges, et les pompes volumétriques, selon le principe de fonctionnement. Les fabricants de pompes semi-submersibles les classent également en pompes à huile, pompes de drainage et pompes chimiques semi-submersibles, en fonction de l'application spécifique de la pompe. Les pompes semi-submersibles sont excellentes pour un grand nombre d'applications dans pratiquement toutes les industries en raison du besoin croissant de vider les cuves, les réservoirs, les fûts et les citernes. Elles ont une structure compacte et sont faciles à installer et à entretenir. Elles sont aussi comparativement moins chères que les pompes submersibles.