Pompe verticale à carter divisé
Qu'est-ce qu'une pompe verticale à carter divisé ?
Une pompe verticale à carter divisé est une forme unique de pompe centrifuge dotée d'un carter divisé verticalement avec des plaques de couverture amovibles aux extrémités. La conception du corps divisé permet de démonter facilement le groupe rotor sans perturber l'alignement de la pompe ou les tuyauteries d'aspiration et de refoulement, ce qui permet de gagner du temps lors de l'entretien ou de la maintenance des composants internes de la pompe. Les fabricants de pompes verticales à carter divisé conçoivent principalement le dispositif pour une installation verticale afin d'économiser de l'espace au sol. Les pompes verticales à double corps sont idéales pour le transport d'eau brute, pure ou de service dans l'industrie de transformation, l'irrigation des terres agricoles, les usines de traitement de l'eau, les centrales électriques et l'industrie sucrière. Elles offrent d'excellentes performances avec une hauteur de pression maximale de 200 mètres, une capacité de pompage de 5 000 mètres cubes par heure et une température de fonctionnement maximale de 70 degrés Celsius. Les pompes verticales à carter divisé sont disponibles dans différentes configurations et matériaux de construction, tels que la fonte, l'acier moulé, la fonte ductile, etc.
Figure : Pompe verticale à carter divisé
Composants d'une pompe verticale à carter divisé
Moteur électrique
Le moteur électrique est la source d'énergie de la pompe. En général, il existe deux types de moteurs électriques : les moteurs à courant alternatif (CA) et les moteurs à courant continu (CC). La pompe verticale à carter divisé utilise principalement un moteur à courant alternatif, qu'il s'agisse d'un moteur à induction monophasé ou triphasé.
Enveloppe
La pompe à plan de joint vertical a un plan de joint vertical avec une double volute pour aider à réduire les charges radiales sur les paliers. Le but du corps de pompe est de loger l'ensemble du rotor (c'est-à-dire l'arbre, la roue, les manchons d'arbre et le logement du palier) et de porter les orifices d'aspiration et de refoulement. En outre, le corps de pompe contient la pression de l'eau et empêche le liquide de fuir lorsqu'il s'écoule dans la pompe.
Figure : Corps de pompe divisé verticalement.
Accouplement
Les fabricants de pompes verticales à carter divisé installent un long accouplement entre le moteur et la tête de pompe. L'accouplement relie l'arbre d'entraînement du moteur à l'arbre rotatif de la pompe, assurant le transfert du couple mécanique à la tête de pompe avec des pertes minimales. La conception de l'accouplement long facilite l'entretien de la pompe grâce à l'accès rapide à la tête de pompe sans dépose du moteur. Il offre également un espace suffisant entre la pompe et le moteur, ce qui permet de protéger le moteur contre les infiltrations de liquide en cas de défaillance de l'étanchéité.
Arbre
L'arbre est un composant mécanique rotatif supporté par des roulements et généralement couplé au moteur principal. Sa fonction première est de porter la roue. Les fabricants de pompes verticales à carter divisé créent l'arbre à partir de matériaux de haute qualité tels que l'acier inoxydable et l'acier allié pour résister à la corrosion et aux vibrations pendant le fonctionnement de la pompe.
Roue
La roue est le principal composant rotatif d'une pompe verticale à carter divisé. Elle est constituée d'une série d'ailettes incurvées vers l'arrière. Elle transmet l'énergie cinétique et la pression du fluide à l'eau pour qu'elle s'écoule dans la pompe et le réseau de tuyauterie. Une roue peut être de type ouvert, c'est-à-dire sans couvercle, ou de type fermé, c'est-à-dire avec des carénages de chaque côté pour renforcer la roue. La pompe verticale à carter divisé utilise une roue de type fermé avec une configuration à simple ou double aspiration.
Figure : Roues de pompe ; a) modèle à simple aspiration et b) modèle à double aspiration.
Paliers
Les paliers supportent l'arbre de la pompe ou l'ensemble du rotor et les alignent correctement avec les extrémités fixes sous l'effet des forces radiales et axiales. En outre, les roulements contiennent également le mouvement relatif du rotor et minimisent le frottement entre l'arbre rotatif et le stator.
Comment fonctionne une pompe verticale à carter divisé ?
Une pompe verticale à carter divisé convertit l'énergie mécanique d'une roue en énergie cinétique de l'eau et en énergie de pression pour la déplacer dans les systèmes de pompage. Lorsque le moteur électrique démarre, le couple mécanique est transféré à la roue par l'intermédiaire de l'arbre de la pompe et de l'accouplement. Lorsque la roue tourne, un vide est créé à l'intérieur de la pompe, ce qui permet au liquide pompé de s'écouler dans le corps de la pompe et vers l'œil de la roue sous l'effet de la pression atmosphérique externe. Tant que la roue tourne, une plus grande quantité de liquide est aspirée dans le corps de la pompe, et la force centrifuge agissant sur les pales de la roue fait que le liquide pompé se déplace radialement vers l'extérieur, en s'éloignant du centre de rotation de la roue, à une vitesse tangentielle élevée. Le flux tourbillonnant à la sortie de la roue pénètre ensuite dans le diffuseur, où la vitesse élevée du flux diminue en raison de l'élargissement progressif de la voie d'écoulement, ce qui entraîne la conversion de l'énergie cinétique en pression statique. Enfin, l'eau sort de la pompe verticale à double corps à une pression élevée et s'écoule vers l'endroit souhaité par l'intermédiaire de l'orifice de refoulement et des raccords de tuyauterie de refoulement.
Figure : Fonctionnement d'une pompe verticale à carter divisé.
Types de pompes verticales à carter divisé
Pompe verticale à carter divisé à simple aspiration
Une pompe verticale à carter divisé à simple aspiration se compose d'une roue à simple aspiration qui aspire l'eau par une seule entrée. Essentiellement, tout le volume d'eau passant par l'entrée de la pompe pénètre dans les pales de la roue par un seul côté. L'effet centrifuge génère une pression du fluide lorsque les pales déplacent le liquide dans la pompe. De conception robuste, elle peut coûter la moitié du prix d'une pompe à double aspiration comparable.
Figure : Pompe verticale à carter divisé à simple aspiration.
Pompe verticale à double aspiration et à carter divisé
Une pompe verticale à carter divisé à double aspiration est dotée d'une roue à double aspiration avec deux yeux de roue pour admettre l'eau des deux côtés des pales. La roue à double aspiration divise le flux à l'intérieur de la pompe, en envoyant la moitié du flux à travers les yeux ou les entrées de la roue. Elle présente plusieurs avantages, tels qu'une poussée axiale plus faible et une excellente hauteur d'aspiration positive nette (NPSH). La pompe verticale à double aspiration peut gérer des débits plus élevés et a une durée de vie plus longue que son homologue à simple aspiration.
Figure : Pompe verticale à double aspiration et à carter divisé
Applications des pompes verticales à carter divisé
Les pompes verticales à carter divisé sont largement utilisées pour pomper de l'eau dans diverses applications, telles que l'agriculture, l'exploitation minière, les équipements de lutte contre les incendies, les stations d'épuration municipales, les centrales électriques, l'assèchement, la marine et les systèmes de refroidissement/chauffage. Elles sont utilisées pour effectuer les opérations suivantes
- Les pompes verticales à carter divisé sont utilisées pour transporter de l'eau à des débits élevés et à des pressions faibles à moyennes dans les systèmes d'approvisionnement en eau résidentiels et industriels.
- Elles sont utilisées comme pompes de surpression dans les stations de surpression.
- Ils sont utilisés pour soutenir l'équipement de protection contre les incendies.
- Ils sont également utilisés dans les systèmes de climatisation pour fournir de l'eau de chauffage ou de refroidissement.
- Ils sont utilisés pour fournir de l'eau aux arroseurs pour l'irrigation et les terres agricoles.
- Ils sont utilisés dans les applications de construction pour l'approvisionnement en eau des bâtiments.
Avantages d'une pompe verticale à carter divisé
- Une pompe verticale à carter divisé est facile à entretenir grâce au long accouplement entre le moteur électrique et la tête de pompe. Il est possible d'accéder à la tête de pompe sans démonter le moteur.
- Ils sont très fiables et économes en énergie.
- Ils permettent également d'économiser du temps de réparation et d'entretien. La conception du corps en deux parties permet un démontage rapide de l'ensemble du rotor sans interférer avec l'alignement de la pompe.
- La conception du carter en deux parties permet également d'augmenter les performances d'aspiration et d'équilibrer les forces axiales hydrauliques. La poussée axiale équilibrée permet d'augmenter la durée de vie des roulements.
- Les pompes verticales à carter divisé occupent un faible espace au sol en raison de leur orientation verticale.
- Une pompe verticale à carter divisé est plus robuste et mieux adaptée à une utilisation continue, car l'ensemble de roulements supplémentaire dans la tête de la pompe soulage le moteur d'une grande partie de ses contraintes pendant le fonctionnement.
- Les pompes verticales à carter divisé ont des moteurs et des arbres de pompe indépendants, ce qui signifie qu'un seul devra être remplacé en cas d'endommagement.
- Les pompes verticales à double corps avec des roues à double aspiration peuvent gérer des débits plus élevés.
- Elles utilisent un accouplement long, qui offre un espace suffisant entre le moteur et la tête de pompe, empêchant ainsi le liquide pompé de pénétrer dans le moteur en cas de défaillance des garnitures mécaniques.
Inconvénients d'une pompe verticale à carter divisé
- Les pompes verticales à carter divisé ne peuvent pas traiter les liquides contenant des solides en suspension et les fluides très visqueux.
- Comme elles sont verticales, le poids de la pompe tombe sous la volute, ce qui entraîne une concentration des contraintes.
- Les pompes verticales à carter divisé ont une option d'entraînement limitée car elles ne peuvent être couplées qu'à un moteur électrique.
- Ils ont besoin d'une grande hauteur de plafond pour les installations et la maintenance.
Dépannage d'une pompe verticale à carter divisé
Le moteur ne fonctionne pas
- Un disjoncteur s'est déclenché ou un fusible a sauté. Inspectez et réinitialisez le disjoncteur si nécessaire. Inspectez la pompe pour vérifier si un fusible est grillé et remplacez-le.
- Il y a un circuit ouvert dans la surcharge thermique. Laisser refroidir la pompe verticale à carter divisé, fermer tout circuit ouvert et la redémarrer.
- Le moteur est défectueux. Inspecter et remplacer le moteur si nécessaire.
- Le moteur est mal installé. Veillez à ce que la pompe soit installée conformément aux normes du fabricant de pompes verticales à carter divisé.
Le débit de la pompe est faible
- La roue ou le clapet anti-retour est obstrué. Inspectez et éliminez toute obstruction de la vanne ou de la roue.
- La pompe fonctionne en sens inverse. Assurez-vous que le moteur tourne dans le sens indiqué par le fabricant de la pompe verticale à carter divisé à l'aide de la flèche située sur le corps de la pompe. Veillez à inverser les polarités du moteur.
- La hauteur manométrique est insuffisante en raison de pertes de charge élevées qui dépassent la conception de la pompe. Augmenter la puissance de la pompe. S'assurer que les tuyaux utilisés dans le réseau de tuyauterie ont le diamètre recommandé par le fabricant de la pompe verticale à carter divisé.
- Il y a de l'air dans la pompe ou dans la tuyauterie d'aspiration. Veillez à remplir la pompe ou la tuyauterie d'eau pour chasser l'air.
Le pilote de la pompe est surchargé
- La vitesse de la pompe est trop élevée. Assurez-vous que la pompe fonctionne dans la plage de vitesse spécifiée par le fabricant de la pompe verticale à carter divisé.
- Certaines pièces de la pompe subissent des frottements mécaniques extrêmes. Inspecter l'ensemble de la pompe pour détecter toute déviation ou obstruction et y remédier.
- Moteur de la pompe défectueux. Inspecter le moteur pour vérifier qu'il n'est pas défectueux et le réparer ou le remplacer si nécessaire.
Le niveau sonore est trop élevé
- Des corps étrangers sont présents dans la pompe verticale à carter divisé. Démontez la pompe et nettoyez-la.
- La roue est endommagée ou usée. Inspecter et remplacer la roue.
- La pompe fonctionne en cavitation. Vérifier que les vannes de la ligne d'aspiration sont complètement ouvertes.
- La plaque de montage et la fondation manquent de rigidité. Renforcez les fondations et montez la pompe verticale à carter divisé de manière étanche.
- La pompe fonctionne en dehors de la plage de fonctionnement. Veillez à ce que la plage de fonctionnement soit correcte, conformément au guide du fabricant de la pompe verticale à carter divisé.
La pompe subit des vibrations excessives
- La roue de la pompe est partiellement bouchée. Inspecter et nettoyer la roue.
- L'arbre de la pompe est oblique ou déséquilibré. Inspecter l'arbre, le rééquilibrer si nécessaire ou le remplacer.
- Certains composants de la pompe sont montés de manière lâche dans le corps de la pompe. Serrez toutes les pièces desserrées au couple recommandé par le fabricant de la pompe verticale à carter divisé.
- Certains des composants de la pompe verticale à carter divisé sont déséquilibrés. Inspecter et rééquilibrer les pièces si nécessaire.
Résumé
Une pompe verticale à carter divisé est un modèle particulier de pompe centrifuge dotée d'un carter divisé verticalement et d'une roue à simple ou double aspiration. La conception du corps en deux parties, associée à un long accouplement entre le moteur et la tête de pompe, permet un démontage et un entretien plus rapides des composants internes de la pompe. Les fabricants de pompes verticales à carter divisé conçoivent généralement ces unités pour une installation verticale, ce qui permet d'économiser considérablement de l'espace au sol. Les pompes verticales à carter divisé conviennent principalement au transport de fluides de faible viscosité, tels que l'eau douce, l'eau de mer et l'eau de service. Elles sont utilisées dans diverses applications résidentielles, commerciales et industrielles, telles que l'irrigation des terres agricoles, l'exploitation minière, les équipements de lutte contre les incendies, les stations d'épuration municipales et les centrales électriques. Les avantages des pompes verticales à carter divisé sont la facilité d'entretien, le faible encombrement, le rendement élevé et la fiabilité. Comme les arbres du moteur et de la pompe sont indépendants, un seul arbre devra être remplacé en cas d'endommagement. Les pompes verticales à carter divisé sont disponibles dans différentes conceptions et matériaux de construction pour répondre aux exigences de diverses applications.