Pompe verticale pour eaux usées
Qu'est-ce qu'une pompe à eaux usées verticale ?
Une pompe à eaux usées verticale se compose d'un arbre orienté verticalement avec un accouplement étroit entre l'entraîneur et la tête de pompe. D'après le principe de fonctionnement, la pompe verticale pour eaux usées est une pompe centrifuge car elle utilise une roue rotative pour déplacer le liquide pompé à travers la pompe. Parfois, les fabricants de pompes à eaux usées verticales les conçoivent avec un accouplement long utilisant un support d'espacement qui sert de support au moteur. La conception à accouplement long facilite l'entretien de la pompe, car il n'est pas nécessaire de démonter le moteur pour le réparer. La pompe à eaux usées verticale est recommandée pour les applications où l'espace au sol est limité, ainsi que pour les bâtiments situés dans des zones basses où les eaux usées ne peuvent pas s'écouler par gravité vers l'infrastructure d'assainissement existante. Les pompes à eaux usées verticales sont largement préférées en raison de leurs excellents paramètres de performance, tels que des débits élevés (jusqu'à 2200 mètres cubes par heure) et une hauteur de pression élevée d'environ 15 mètres.
Figure : Illustration de la configuration d'une pompe à eaux usées verticale
Une pompe à eaux usées verticale est utilisée pour transporter des liquides contenant des particules solides et de longues fibres. Les pompes à eaux usées verticales sont largement utilisées pour l'évacuation des eaux usées dans les usines municipales, les stations d'épuration, les mines et les centrales électriques. Elles sont dotées d'une entrée d'aspiration et d'une sortie de refoulement réglables, ce qui permet aux clients d'ajuster le débit pour répondre à diverses exigences d'application. Les pompes verticales pour eaux usées ne présentent aucune fuite, sont très fiables et ne nécessitent aucun refroidissement externe. Elles sont également anti-enroulement et anti-blocage.
Composants d'une pompe à eaux usées verticale
Moteur électrique
L'objectif du moteur électrique est de fournir l'énergie mécanique nécessaire à la rotation de la roue de la pompe qui déplace le fluide pompé dans le système de pompage. Le moteur électrique convertit l'énergie électrique en énergie mécanique pour faire fonctionner la pompe. Le moteur peut être alimenté en courant continu (DC) ou en courant alternatif (AC). Par conséquent, les moteurs électriques sont classés en moteurs à courant alternatif, qui fonctionnent avec un courant alternatif, ou en moteurs à courant continu, qui fonctionnent avec un courant continu.
Paliers
Les paliers supportent l'arbre de la pompe et l'ensemble du rotor, assurant un alignement parfait avec le corps de la pompe. Les paliers supportent la charge entièrement rotative de l'arbre pendant le fonctionnement et réduisent le frottement entre l'arbre rotatif et le stator pour un fonctionnement en douceur.
Joints mécaniques
L'objectif principal des garnitures mécaniques est d'empêcher le fluide sous pression de s'échapper de la pompe. Les garnitures mécaniques empêchent également la pompe à eaux usées verticale d'aspirer l'air dans des conditions de vide.
Corps de la pompe (carter)
Le corps de la pompe est le revêtement extérieur qui contient et protège la plupart des éléments internes de la pompe à eaux usées verticale, y compris l'arbre, les paliers, la roue, la chemise d'arbre, etc. Le corps de la pompe est généralement scellé pour retenir la pression et empêcher la fuite du liquide pompé sous pression. Le corps de la pompe porte également les orifices d'entrée et de sortie de la pompe. Le fluide entre par l'orifice d'aspiration à la pression d'aspiration et sort par l'orifice de refoulement à la pression élevée.
Arbre
Il s'agit d'un composant mécanique rotatif supporté par le palier et portant la roue dans une pompe à eaux usées verticale. Il fait partie de l'ensemble du rotor. Sa fonction principale est de transmettre le couple mécanique du moteur à la roue, déplaçant ainsi le fluide dans la pompe. L'arbre de la pompe relie l'ensemble du rotor (arbre, palier, roue, chemise d'arbre, etc.) au moteur électrique par l'intermédiaire d'un accouplement. Dans une pompe à eaux usées verticale, l'arbre peut être accouplé de près ou de loin à la roue de la pompe, en fonction de l'application de la pompe.
Roue
La roue est constituée d'ailettes incurvées vers l'arrière. La fonction principale de la roue est de déplacer le fluide pompé à travers la pompe lorsqu'elle tourne. La roue peut être à écoulement axial ou radial. Dans une roue à écoulement axial, le liquide s'écoule axialement vers l'arbre, tandis que dans une roue à écoulement radial, le liquide s'écoule radialement vers l'arbre. Les pompes à eaux usées verticales utilisent des roues à écoulement radial qui peuvent être ouvertes ou fermées. Les roues ouvertes n'ont qu'un seul carénage avec les palettes exposées d'un côté. Elles sont principalement utilisées dans les pompes centrifuges mono-étagées à aspiration unique. Une roue fermée a des carénages de chaque côté et les aubes de la roue sont placées entre les carénages. Les roues fermées ont deux configurations principales : simple ou double aspiration. Les fabricants de pompes à eaux usées verticales préfèrent une roue à écoulement radial de conception ouverte, car elle peut traiter efficacement de grandes quantités de corps en suspension et de fluides à haute viscosité.
Figure : Roues fermées : configurations à simple et double aspiration
Pompe Orifices d'entrée et de sortie
L'orifice d'entrée de la pompe est relié à la conduite d'aspiration qui plonge dans le puisard, tandis que la sortie est reliée au tuyau de refoulement, ce qui permet d'acheminer le liquide pompé à l'endroit voulu. Le liquide pompé entre dans la pompe par la section d'entrée et sort par la section de sortie.
Figure : Roues fermées : configurations à simple et double aspiration
Comment fonctionne une pompe à eaux usées verticale ?
Lorsque le moteur électrique à induction fonctionne, il fait tourner la roue par l'intermédiaire de l'arbre de la pompe et de l'accouplement. La rotation de la roue crée un vide à l'intérieur du corps de la pompe. Par conséquent, la pression atmosphérique plus élevée à l'extérieur de la pompe force le liquide à pénétrer dans le corps de la pompe à eaux usées verticale par l'entrée de la pompe. Lorsque le liquide heurte les pales de la roue, il subit une rotation radiale et axiale vers l'extérieur, en raison de la force centrifuge agissant sur les pales, jusqu'à ce qu'il passe à travers tous les composants de la roue. Les pales de la roue transmettent de l'énergie cinétique au liquide et le projettent dans la chambre de diffusion à une vitesse très élevée. Dans la chambre de diffusion, la vitesse de l'eau est progressivement réduite, ce qui entraîne la conversion de l'énergie à grande vitesse en une tête de pression élevée. Le diffuseur guide ensuite l'eau dans le tuyau de distribution, par lequel elle est acheminée jusqu'à l'endroit voulu.
Types de pompes à eaux usées verticales
Pompe submersible verticale pour eaux usées
Une pompe à eaux usées verticale submersible est complètement immergée dans le liquide pompé pendant son fonctionnement. La pompe à eaux usées verticale submersible contient un joint d'huile autour du moteur, ce qui contribue à son refroidissement.
Figure : Illustration de la disposition des éléments internes d'une pompe submersible verticale pour eaux usées.
Pompe à eaux usées verticale non submersible
Ce type de pompe à eaux usées verticale fonctionne à l'extérieur du liquide pompé. Seule l'entrée d'aspiration est placée à l'intérieur du puisard, tandis que le reste de la pompe reste à l'extérieur.
Figure : Illustration d'une pompe à eaux usées verticale non submersible.
Pompe à eaux usées verticale en ligne
La pompe à eaux usées verticale en ligne est installée le long de la canalisation comme une vanne. Elle comporte des orifices d'aspiration et de refoulement qui se trouvent en ligne droite dans la tuyauterie.
Figure : Configuration d'une pompe à eaux usées verticale en ligne.
Applications d'une pompe à eaux usées verticale
Les pompes à eaux usées verticales conviennent parfaitement à un large éventail d'industries, notamment les travaux municipaux, les stations d'épuration, les centrales électriques, l'exploitation minière et les stations de pompage. Les utilisations typiques sont les suivantes :
- Les pompes à eaux usées verticales sont utilisées pour le transfert des eaux usées dans les stations d'épuration.
- Ils sont utilisés pour l'évacuation des eaux usées dans les municipalités, les stations de pompage, etc.
- Ils sont utilisés pour pomper les eaux usées vers les infrastructures d'assainissement dans les régions de faible altitude où les eaux usées ne peuvent pas s'écouler par gravité.
- Ils sont également utilisés pour le pompage des eaux usées industrielles.
- Les pompes à eaux usées verticales sont également utilisées dans les maisons privées et les bâtiments commerciaux qui ne sont pas raccordés aux égouts municipaux en raison de la nature du terrain.
- Les pompes à eaux usées verticales sont également utilisées pour le lavage des mines industrielles.
- Ils sont utilisés dans les industries chimiques pour transporter des fluides visqueux.
- Ils sont utilisés pour le transfert de tout liquide contenant des particules et des fibres en suspension.
Avantages de la pompe à eaux usées verticale
- Les pompes à eaux usées verticales sont peu encombrantes. Le moteur est installé au-dessus du corps de pompe, ce qui réduit l'espace au sol.
- Les pompes à eaux usées verticales sont plus faciles à installer et à utiliser car leur construction est simplifiée. La conception à accouplement étroit élimine la nécessité d'aligner l'arbre ou d'installer des roulements supplémentaires.
- Les pompes verticales pour eaux usées offrent une fiabilité et une efficacité élevées.
- Les pompes à eaux usées verticales nécessitent un minimum d'entretien de routine car elles comportent peu de pièces d'usure.
- Elles sont parfaites pour les températures et les pressions extrêmes, car les fabricants de pompes à eaux usées verticales les conçoivent pour résister à la dilatation thermique.
- Les pompes à eaux usées verticales sont silencieuses car l'arbre vertical est naturellement équilibré et les forces de gravitation ne s'opposent pas au sens de rotation de l'arbre.
Inconvénients d'une pompe à eaux usées verticale
- La pompe à eaux usées verticale nécessite un dégagement vertical pour l'installation et l'entretien.
- En raison de la configuration verticale, le poids de la pompe tombe sous la volute, ce qui peut entraîner une importante concentration de contraintes.
- Une pompe d'épuration verticale à couple fermé peut être difficile à entretenir car le moteur et la tête de pompe doivent être déconnectés pour l'entretien des composants internes de la pompe. Cela peut devenir un défi majeur, en particulier pour les pompes utilisant de gros moteurs.
- Les pompes à eaux usées verticales n'ont pas de mécanisme d'arrêt de la roue et peuvent fonctionner à l'envers, en particulier lorsque la pompe est arrêtée sans que la conduite de refoulement ait été fermée au préalable.
- La capacité de la pompe à eaux usées verticale peut être considérablement réduite en cas de fuite d'air.
Dépannage d'une pompe à eaux usées verticale
Le moteur ne fonctionne pas ou surchauffe.
- Le moteur est mal installé. Veillez à ce que la pompe soit installée conformément aux directives du fabricant de la pompe à eaux usées verticale.
- Un disjoncteur s'est déclenché ou un fusible a sauté. Inspectez la pompe pour vérifier si un fusible est grillé et remplacez-le. Inspectez et réinitialisez le disjoncteur si nécessaire.
- Le moteur est défectueux. Inspecter et remplacer le moteur si nécessaire.
La pompe n'émet que peu ou pas de débit après le démarrage.
- Le fonctionnement de la pompe verticale est inversé. Assurez-vous que le sens de rotation du moteur correspond au sens indiqué par le fabricant de la pompe d'épuration verticale à l'aide de la flèche figurant sur la plaque signalétique. Inverser les polarités du moteur
- La roue ou le clapet anti-retour est obstrué. Inspectez et éliminez toute obstruction de la vanne ou de la roue.
- La hauteur manométrique est insuffisante en raison de pertes de charge élevées qui dépassent la conception de la pompe. Augmentez la puissance de la pompe. Assurez-vous que les tuyaux utilisés dans le réseau de canalisations ont le diamètre recommandé par le fabricant de la pompe d'épuration verticale.
- Il y a de l'air dans la pompe ou la tuyauterie d'aspiration. Assurez-vous que la pompe ou la tuyauterie est remplie d'eau pour chasser l'air.
Le pilote de la pompe est surchargé
- La vitesse de la pompe est trop élevée. Réduire la vitesse de la pompe.
- Moteur de la pompe défectueux. Inspecter le moteur pour vérifier qu'il n'est pas défectueux et le réparer ou le remplacer si nécessaire.
- Certaines pièces de la pompe sont sujettes à des frottements mécaniques extrêmes. Inspectez l'ensemble de la pompe pour détecter toute obstruction ou déviation et corrigez-la.
La pompe subit des vibrations ou des bruits excessifs
- Certains composants de la pompe sont déséquilibrés. Inspecter et rééquilibrer les pièces si nécessaire.
- La roue de la pompe est partiellement bouchée. Inspecter et nettoyer la roue.
- La roue est très usée ou défectueuse. Inspecter et remplacer la roue.
- Certains composants de la pompe sont mal fixés dans le corps de la pompe. Serrez toutes les pièces desserrées au couple recommandé par le fabricant de la pompe à eaux usées verticale.
- La pompe fonctionne en cavitation. Vérifier que les vannes de la ligne d'aspiration sont complètement ouvertes.
- Il y a de l'air dans le liquide. Veillez à ce que le tuyau d'aspiration soit complètement immergé pour éviter la formation de tourbillons à la surface du liquide.
Résumé
Une pompe à eaux usées verticale est un type de pompe centrifuge comprenant un arbre orienté verticalement avec un accouplement étroit entre le moteur et la tête de la pompe. Les fabricants de pompes à eaux usées verticales peuvent également installer la pompe avec un accouplement long qui utilise un support d'espacement, agissant comme support de moteur. La conception de l'accouplement long facilite l'entretien de la pompe. Les pompes verticales pour eaux usées sont utilisées pour transférer des liquides contenant des particules solides et de longues fibres. Une pompe à eaux usées verticale peut être submersible ou non submersible. Les pompes à eaux usées verticales sont largement utilisées pour le refoulement des eaux usées des municipalités, des stations d'épuration, des mines et des centrales électriques. Les pompes à eaux usées verticales sont largement préférées pour leurs excellents paramètres de performance et leurs capacités anti-enroulement et anti-blocage. Les pompes à eaux usées verticales ont un rendement et une fiabilité élevés et sont peu encombrantes et plus faciles à installer et à utiliser.