Pompe de transfert d'huile thermique
Qu'est-ce qu'une pompe de transfert d'huile thermique ?
Une pompe de transfert d'huile thermique est un type particulier de pompe centrifuge en acier inoxydable ou en acier moulé, principalement utilisée pour la circulation et le transfert d'huile chaude. Elle s'applique principalement dans les systèmes fermés où l'huile chaude est utilisée pour transférer directement la chaleur sans créer de points chauds, ce qui peut endommager le produit par fissuration thermique, décomposition thermique ou solidification. Les pompes à huile thermique contribuent à assurer un chauffage uniforme dans des conditions de température élevée où il n'est pas possible d'avoir une chaleur directe lorsque des liquides inflammables tels que les fiouls lourds sont manipulés. Les fabricants de pompes de transfert d'huile thermique scellent généralement les unités de manière hermétique et conçoivent le boîtier de manière à ce qu'il résiste à une pression pouvant atteindre 50 bars et à des températures de fluide pouvant aller jusqu'à 350 degrés. Elle est utilisée dans les brûleurs à mazout, les fours, les chaudières industrielles ou les systèmes. La pompe à huile thermique offre des caractéristiques de performance intéressantes avec une capacité de pompage allant jusqu'à 450 mètres cubes par heure, une hauteur de pression maximale de 100 mètres et une vitesse de pompage de 2900 tr/min.
Figure : Présentation de la configuration d'une pompe de transfert d'huile thermique
Composants d'une pompe de transfert d'huile thermique
Moteur électrique
La pompe de transfert d'huile thermique utilise un moteur électrique homologué ATEX pour éviter toute explosion dans des conditions de température et de pression élevées. Le moteur électrique fournit l'énergie mécanique nécessaire au fonctionnement de la pompe. Il convertit l'énergie électrique en un couple mécanique qui est ensuite transmis à la tête de pompe par l'intermédiaire de l'arbre et de l'accouplement de la pompe.
Corps de pompe
Le corps de pompe contient les composants internes de la pompe, tels que la roue, les arbres et les paliers. Il sert également d'enceinte de confinement de la pression et porte les orifices d'aspiration et de refoulement qui permettent de diriger le fluide dans et hors des orifices de la pompe. Les fabricants de pompes de transfert thermique créent le corps de la pompe en utilisant de l'acier inoxydable 304, de l'acier moulé ou de la fonte.
Arbre
L'arbre est un composant mécanique rotatif reposant sur des roulements. Sa fonction principale est de porter la roue à aubes. Il est généralement fabriqué en acier inoxydable et est relié à la machine motrice par un accouplement flexible ou rigide.
Roue
La roue est un rotor qui a pour fonction d'augmenter l'énergie cinétique et la pression du fluide. Elle est généralement montée sur l'arbre de la pompe et logée dans le corps de celle-ci. Elle est équipée d'une série d'ailettes incurvées vers l'arrière.
Paliers
Le but premier des roulements est de supporter le rotor et de l'aligner correctement avec les extrémités fixes sous l'action des forces radiales et axiales. Les fabricants de pompes de transfert d'huile thermique équipent les dispositifs de roulements à billes pour contenir le mouvement relatif de l'ensemble du rotor.
Entrée d'aspiration et sortie de refoulement
Le fluide entre dans la pompe de transfert d'huile thermique par l'entrée d'aspiration et sort par la sortie de refoulement.
Comment fonctionne une pompe de transfert d'huile thermique ?
Lorsque le moteur se met en marche, l'arbre de la pompe fait tourner la roue à très grande vitesse. L'effet centrifuge de la roue en rotation crée un vide à l'intérieur du corps de la pompe, ce qui permet à l'huile à haute température de pénétrer par l'entrée de la pompe. Lorsque l'huile frappe les pales de la roue, la force centrifuge la déplace radialement et axialement vers l'extérieur tout en lui conférant une grande énergie cinétique jusqu'à ce qu'elle pénètre dans la chambre de diffusion à une vitesse très élevée. Dans le diffuseur, l'énergie cinétique extrême se transforme en une tête de haute pression, puis l'huile est dirigée vers le tuyau d'évacuation, où elle s'écoule jusqu'à l'endroit prévu.
Figure : Fonctionnement d'une pompe de transfert d'huile thermique
Types de pompes de transfert d'huile thermique
Pompe de transfert d'huile thermique en acier inoxydable
Dans cette pompe, tous les composants en contact avec le liquide sont fabriqués en acier inoxydable 304. Ce matériau résistant à la corrosion améliore la durabilité et les performances de la pompe. Cette pompe peut traiter des huiles contenant des particules abrasives et des fluides corrosifs et visqueux.
Figure : Pompe de transfert d'huile thermique en acier inoxydable.
Pompe de transfert d'huile thermique à aspiration en bout
Une pompe de transfert d'huile thermique à aspiration en bout aspire l'huile thermique axialement dans l'aspiration et la rejette à 90 degrés par rapport à l'aspiration. Le fluide pompé arrive généralement d'un côté de la pompe et est refoulé par le haut. Les pompes à huile thermique à aspiration en bout peuvent être montées sur châssis ou accouplées au corps de la pompe. Selon l'application, ce type de pompe peut être entraîné par un moteur électrique ou un moteur diesel. Son coût initial est faible.
Figure : Illustration d'une pompe de transfert d'huile thermique à aspiration en bout.
Pompe de transfert d'huile thermique à simple aspiration
Dans cette pompe, l'huile thermique entre dans la roue d'un côté et en ressort de l'autre. La pompe de transfert d'huile thermique à simple aspiration fonctionne en douceur et est facile à réparer.
Pompe de transfert d'huile thermique à double aspiration
Dans une pompe à transfert thermique à double aspiration, le liquide de pompage entre de chaque côté de la roue et sort par la section centrale. Comme le liquide entre des deux côtés de la roue à double aspiration, les poussées axiales de chaque côté s'annulent. Cette pompe est donc moins sujette à l'usure causée par la poussée axiale et peut durer plus longtemps. Elle réduit également la cavitation en raison de la vitesse d'entrée réduite.
Figure : Pompe de transfert d'huile thermique à double aspiration.
Applications des pompes de transfert d'huile thermique
La pompe de transfert d'huile thermique est largement utilisée dans de nombreux systèmes industriels, tels que la circulation d'huile chaude, les brûleurs à huile, les fours et l'alimentation des chaudières. Elles sont également largement utilisées sur les plates-formes offshore et pour les systèmes de chaudières à bord d'un navire.
- Les pompes de transfert d'huile thermique sont utilisées pour transférer des huiles chaudes à des fins de chauffage ou de l'huile chaude vers des brûleurs à huile.
- Elle est utilisée comme pompe de circulation dans les systèmes de chauffage industriels pour traiter l'huile caloporteuse jusqu'à 350 degrés.
- Ils sont utilisés pour pomper des huiles thermiques à des températures élevées sans refroidissement externe.
- Elles sont utilisées pour alimenter les brûleurs à mazout ou comme pompe de circulation de mazout dans le cadre d'un vaste système d'alimentation de chaudières.
Avantages d'une pompe de transfert d'huile thermique
- Les pompes de transfert d'huile thermique offrent des performances optimales et nécessitent un temps de maintenance minimal.
- Ils supportent l'huile et des températures allant jusqu'à 350°C.
- Ils ont un coût de cycle de vie minimal et une excellente fiabilité.
- Ils ont une efficacité énergétique et opérationnelle élevée.
- Ils ont une structure simple et compacte, facile à installer et à entretenir.
- Ils utilisent des moteurs homologués ATEX pour les environnements potentiellement explosifs.
- Ils peuvent gérer des débits élevés allant jusqu'à 8300 litres par minute à une pression allant jusqu'à 50 bars ; ils sont donc parfaits pour les applications nécessitant une pression élevée et un débit important.
- Ils sont parfaits pour les huiles thermiques à basse et haute viscosité jusqu'à 50 000 CP.
- Ils sont disponibles avec un système de double garniture mécanique pour permettre le refroidissement des garnitures.
- Ils peuvent fonctionner avec différentes huiles thermiques, notamment Duratherm, Paratherm et bien d'autres.
- Ils fournissent une sortie régulière et continue.
Inconvénients d'une pompe de transfert d'huile thermique
- Une charge intense peut entraîner une défaillance de la pompe de transfert d'huile thermique.
- Ils sont sujets à la cavitation.
- Sa puissance d'aspiration est limitée en raison de l'utilisation de la vitesse de rotation.
- Ils sont sujets à des fuites en raison de joints usés.
- Le personnel qualifié doit entretenir le dispositif à haute pression et à haute température en cas de besoin.
- Les huiles de transfert de chaleur des systèmes d'huile thermique sont nocives pour l'environnement et nécessitent donc l'utilisation d'échangeurs de chaleur de sécurité, de joints d'arbre et de vannes spéciaux, ainsi que de bacs de déversement avec détection des fuites dans chaque joint.
Dépannage d'une pompe de transfert d'huile thermique
La pompe ne démarre pas
- Un fusible a sauté ou un disjoncteur s'est déclenché. Inspecter la pompe de transfert d'huile thermique à la recherche d'un fusible grillé et le remplacer si nécessaire.
- L'alimentation électrique du panneau est insuffisante. S'assurer que le moteur reçoit la tension et le courant appropriés, conformément au guide du fabricant de la pompe de transfert d'huile thermique.
Décharge nulle après le démarrage
- Il y a de l'air dans la pompe ou dans la tuyauterie d'aspiration. Les pompes centrifuges monoblocs verticales en ligne ne peuvent pas s'amorcer avec de l'air du côté de l'aspiration. Assurez-vous que la pompe ou la tuyauterie est remplie d'eau pour chasser l'air du système de pompage.
- Le fonctionnement de la pompe en ligne est inversé. Vérifier que le sens de rotation du moteur correspond au sens de la flèche du fabricant de la pompe de transfert d'huile thermique sur le corps de la pompe. Inverser les polarités du moteur.
- Le clapet anti-retour est mal monté. Installer correctement le clapet de non-retour ou le remplacer.
- La hauteur manométrique de la pompe est insuffisante en raison de pertes par frottement élevées dépassant la conception de la pompe. Veillez à augmenter la puissance de la pompe au niveau recommandé par les fabricants de pompes de transfert d'huile thermique. Ouvrez toutes les vannes et assurez-vous que les tuyaux de refoulement sont de taille correcte.
- L'entrée de la pompe est bloquée. Dégagez le canal de toute obstruction.
- La roue ou les clapets anti-retour sont obstrués. Éliminez toute obstruction de la roue et des vannes.
La pompe vibre excessivement
- La roue est très usée. Inspectez et remplacez la roue par une autre roue du fabricant de la pompe de transfert d'huile thermique si vous la trouvez adaptée.
- La poussée est excessive en raison d'une défaillance mécanique. Inspecter l'ensemble de la pompe et corriger les défauts éventuels.
- L'arbre de la pompe est oblique ou déséquilibré. Inspecter le poteau, le rééquilibrer si nécessaire ou le remplacer.
- La pompe contient des composants déséquilibrés. Inspecter et rééquilibrer les composants de la pompe de transfert d'huile thermique si nécessaire.
- L'arbre est plié. Démonter et remplacer l'arbre si nécessaire.
La pompe est bruyante
- La partie rotative frotte sur la partie fixe. Démonter la pompe et corriger l'assemblage du rotor.
- Certaines pièces de la pompe sont desserrées. Serrez les composants au couple recommandé par le fabricant de la pompe de transfert d'huile thermique.
- Certains composants de la pompe sont excessivement usés. Inspectez l'ensemble du rotor pour vérifier si les roulements ou les roues sont usés et remplacez-les si nécessaire.
- La pompe fonctionne en cavitation. Assurez-vous que la hauteur de pression nette d'aspiration est conforme aux spécifications du fabricant de la pompe de transfert d'huile thermique. Veillez à ouvrir complètement les vannes de la ligne d'aspiration.
- La pompe fonctionne en dehors de la plage de fonctionnement. Veillez à ce que la plage de fonctionnement soit correcte, conformément au manuel du fabricant de la pompe de transfert d'huile thermique.
Les roulements ont une durée de vie courte
- Le refroidissement du palier refroidi à l'eau est excessif, ce qui entraîne la condensation de l'humidité atmosphérique dans le logement du palier. Réduire le débit d'eau de refroidissement.
- L'arbre est plié. Inspecter et remplacer l'arbre si nécessaire.
- Les roulements sont usés en raison de l'usure de l'arbre. Les remplacer si nécessaire.
- Les composants rotatifs frottent contre la partie fixe. Corrigez l'assemblage.
L'entraînement de la pompe est surchargé
- La vitesse de la pompe est trop élevée. Réduisez la vitesse de la pompe.
- Il y a une friction mécanique dans la pompe. Inspecter l'assemblage de la pompe pour vérifier qu'il n'y a pas d'obstruction ou de déviation.
- Tension d'alimentation incorrecte. Vérifier que la pompe reçoit la tension appropriée en suivant le guide du fabricant de la pompe de transfert d'huile thermique.
- La densité et la viscosité de l'huile thermique sont supérieures à la conception de la pompe. Veillez à ce que la pompe de transfert d'huile thermique soit adaptée à l'application concernée.
Résumé
Une pompe de transfert d'huile thermique est un dispositif centrifuge à la pointe de la technologie, construit en acier inoxydable ou en acier moulé, principalement utilisé pour le transfert et la circulation d'huile chaude. Les fabricants de pompes de transfert d'huile thermique conçoivent généralement des unités hermétiquement scellées avec un corps de pompe capable de résister à des pressions et des températures élevées. La pompe de transfert d'huile thermique est principalement utilisée dans les systèmes fermés pour transférer directement l'huile chaude sans provoquer de points chauds, ce qui pourrait endommager le produit par fissuration thermique, décomposition thermique ou solidification. Les pompes de transfert d'huile thermique sont évidentes dans de nombreux systèmes industriels, tels que la circulation d'huile chaude, les brûleurs à huile, les fours et l'alimentation des chaudières. On les trouve également dans les plates-formes offshore et les systèmes de chaudières à bord des navires ou d'autres bateaux. Les pompes de transfert d'huile thermique offrent des performances optimales et nécessitent un minimum d'entretien. Ces unités ont également des coûts de cycle de vie minimes et une excellente fiabilité. L'utilisation de moteurs homologués ATEX renforce l'applicabilité des pompes de transfert d'huile thermique dans les environnements potentiellement explosifs.