Tuyauterie d'aspiration de pompes - Réducteurs excentriques et longueurs droites

La conception de la tuyauterie d'aspiration/d'entrée de la pompe définit les conditions hydrauliques résultantes rencontrées à l'entrée/à la roue de la pompe. Si la conception ne parvient pas à produire un profil de distribution de vitesse uniforme à l'entrée de la pompe, de nombreux problèmes et pannes de pompe peuvent être retracés. Par exemple,

• Fonctionnement bruyant, turbulences et pertes par frottement.
• Oscillations aléatoires de charge axiale.
• Défaillance prématurée des roulements ou des joints.
• Pression de fluide insuffisante entraînant une cavitation.
• Dommages occasionnels côté refoulement dus à la séparation du liquide.

N’importe lequel de ces problèmes pourrait entraîner une panne de la pompe. La conception de la tuyauterie d'aspiration/d'entrée de la pompe comprend la sélection du type de raccord de réducteur et l'exigence de longueur droite minimale.

• Pour plus de détails sur les pompes, consultezIntroduction aux pompes
• Pour plus de détails sur la cavitation dans la pompe, consultezIntroduction à la cavitation
• Pour plus de détails sur Réducteur, consultezRéducteurs dans la tuyauterie de procédé

Taille du tuyau d'aspiration de la pompe

Il est courant d'utiliser des canalisations côté aspiration d'une ou deux tailles plus grandes que l'entrée de la pompe. Un raccord réducteur est généralement utilisé dans la tuyauterie d'aspiration de la pompe pour réduire la taille du tuyau d'aspiration afin de l'adapter à la taille de la bride d'extrémité d'aspiration de la pompe. Un réducteur est un étranglement et nécessite une conception soignée pour éviter à la fois les turbulences et la création de poches où de l'air ou de la vapeur pourraient s'accumuler. La meilleure solution consiste à utiliser un réducteur excentrique orienté pour éliminer la possibilité de poches d'air.

Alors pourquoi n'utilisons-nous pas un tuyau de même taille que celui de la buse d'aspiration ??

Parce que nous voulons un minimum de pertes par frottement dans le tuyau et un débit complet vers l'œil de la turbine. Pour un même débit, si l’on augmente la taille de la conduite, la vitesse du fluide ainsi que les pertes par frottement diminuent. Plus la surface du tuyau est grande, plus la vitesse est faible, les pertes par frottement sont moindres (NPHa plus élevé), la pression différentielle générée par la pompe est faible et donc la puissance requise par le moteur pour entraîner la pompe est moindre.

La taille du tuyau d'aspiration ne doit jamais être inférieure à la taille de la buse d'entrée de la pompe.

La taille du tuyau d'aspiration inférieure à la taille de l'entrée de la pompe augmentera les pertes par frottement, ce qui augmentera encore la puissance requise par le moteur pour entraîner la pompe. De plus, le débit atteint à l'entrée de la pompe ou à la turbine ne présentera pas un profil de vitesse uniforme, ce qui entraînera divers problèmes évoqués ci-dessus.

La bonne taille du tuyau d'aspiration de la pompe est un compromis entre le coût (les tuyaux plus gros sont plus chers) et la perte de friction excessive (les petits tuyaux provoquent une perte de friction élevée et affecteront les performances de la pompe).

Installation de réducteurs excentriques

Un réducteur excentrique est recommandé pour un débit horizontal vers la pompe. Cette configuration évite l'accumulation de poches d'air à l'extrémité amont du réducteur. Un réducteur concentrique est recommandé pour les canalisations d'entrée verticales (aspiration) ou les installations horizontales où il n'y a aucun risque d'accumulation de vapeur d'air.

Lorsque la source d'alimentation est au dessus de la pompe, alors les réducteurs excentriques doivent être placés côté plat vers le bas. Lorsque la source d'alimentation est en dessous de la pompe, les réducteurs excentriques doivent être placés côté plat vers le haut.

Dans le cas de longues conduites horizontales, les poches d'air sont évitées en installant le réducteur excentrique avec le côté plat vers le haut.

Exigence de longueur droite

Les pompes, et en particulier les pompes centrifuges, fonctionnent de manière plus fluide et plus efficace lorsque le fluide est refoulé dans un écoulement laminaire régulier et sans à-coups. Toute forme de turbulence réduit l'efficacité et augmente l'usure des roulements, des joints et d'autres composants de la pompe.

La norme nationale américaine ANSI/HI 9.8 pour la conception d'admission de pompe (P21, 1998) stipule : « Il ne doit y avoir aucun raccord perturbant le débit (tel que des vannes partiellement ouvertes, des tés, des coudes à rayon court, etc.) à moins de cinq diamètres de tuyau d'aspiration du Les vannes entièrement ouvertes et ne perturbant pas le débit, les coudes à palettes et les réducteurs ne sont pas considérés comme des raccords perturbateurs de débit. Cette norme élimine toute référence à la répartition éventuelle du débit qui pourrait être générée par le réducteur.

Le concept est simple cependant : garantir un débit stable et uniforme sur l’œil de la turbine. Cela entraîne moins de pannes de pompe au cours de la durée de vie de la pompe en raison des vibrations provoquées par les turbulences induites par l'écoulement.

Dans le cas où plusieurs paramètres incorrectement spécifiés entrent dans l'équation (par exemple, changements de viscosité, etc.), il serait alors prudent d'installer jusqu'à dix diamètres de tuyau d'aspiration de tuyau droit à côté de la bride d'entrée du réducteur. Un nombre compris entre cinq (5) et dix (10) diamètres de tuyaux d'aspiration droits est généralement la valeur recommandée dans la littérature technique publiée.

 

Parfois, en raison de contraintes d'espace, il n'est tout simplement pas possible de prévoir une distance de stabilisation suffisante dans la tuyauterie avant la pompe. Dans ces cas-là, utilisez un conditionneur de débit ou un redresseur en ligne.

Plus de points à prendre en compte lors de la conception de la tuyauterie d'aspiration de la pompe

• Le tuyau d’alimentation doit être entièrement immergé dans le réservoir ou le récipient. Si elle est trop proche de la surface du fluide, l'aspiration crée un vortex, aspirant de l'air (ou d'autres vapeurs) dans le liquide et à travers le système de pompage.
• Le tuyau d'alimentation ne doit pas être trop proche du fond du réservoir ou du récipient. S'il est trop près du fond du fluide, l'aspiration peut aspirer des solides ou des boues. Cette situation peut être améliorée en utilisant une crépine dans la tuyauterie d'aspiration de la pompe. En revanche, les crépines peuvent créer une chute de pression importante et être responsables de la cavitation et des pertes par friction.
• Tous les tuyaux, vannes et raccords associés doivent être soutenus indépendamment, de manière à n'exercer aucune contrainte sur le corps de la pompe. De plus, les forces et moments imposés aux buses de la pompe ne dépassent pas les valeurs admissibles spécifiées par le fournisseur.
• Le tuyau reliant la bride d'entrée de la pompe doit être aligné précisément avec celle-ci avant de serrer les boulons.
• La pompe doit être située aussi près de la source d'aspiration afin de minimiser la chute de pression dans le système.
• La pompe doit être placée de telle manière que l'élévation de la buse d'aspiration soit toujours inférieure à l'élévation de la buse du récipient ou du réservoir et le tuyau d'aspiration doit être acheminé pour éviter toute poche dans la conduite.
• Conformément à l'OSID - 118 (stipulation de la Direction de la sécurité des industries pétrolières), il doit y avoir un espacement minimum de 1 mètre entre les pompes. e. Un espace minimum de 1 mètre doit être prévu entre les pompes et toute obstruction potentielle (grandes vannes de sectionnement, tuyauterie de turbine à vapeur et support en T du niveau du sol.)