Étiquette : Évitement de la cavitation

Fonctionnement en aspiration avec des pompes centrifuges à amorçage normal

Posted on de Jens-Uwe Vogel
Cela signifie que la pression d’air locale p b est supérieure au produit de la hauteur de pression de maintien HH et de la pression de vapeur et rend une pression d’entrée superflue à ces températures. La cause de cette connexion est due à la diminution drastique de la pression de la vapeur lorsque l’eau est froide. En pratique cela signifie : Les pompes avec une hauteur d’entrée minimale négative H erf peuvent fonctionner en mode aspiration (pas auto-amorçante). La grandeur de la vitesse de pompage correspond approximativement à la valeur de la hauteur d’entrée minimale négative moins 1 m de zone de sécurité. Étant donné que les pompes habituellement utilisées dans la technique du bâtiment ne s’amorcent normalement pas, les conditions suivantes doivent être remplies pour assurer le fonctionnement de l’aspiration :
  • Remplissage et purge de la canalisation côté aspiration y compris la pompe avant la mise en service.
  • Prévention de l’aspiration d’air pendant le fonctionnement de la pompe (en cas d’inclusion d’air, la fonction d’aspiration s’effondre).
  • Empêcher la ligne d’aspiration de se vider lorsque la pompe est à l’arrêt en utilisant un clapet de pied (risque de fuite si sale).
Les clapets anti-retour dans la conduite de refoulement ne suffisent pas, car de l’air peut être aspiré via la garniture mécanique (garniture mécanique ou presse-étoupe) lorsque la pompe est à l’arrêt. En général, la capacité d’aspiration des pompes à aspiration normale est limitée à une portée maximale de 2 à 4 m en raison de leur conception. Des pompes spéciales doivent être utilisées pour des hauteurs d’aspiration supérieures de 8 à 9 m maximum et pour l’auto-amorçage.

NPSH – valeur de l’installation

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NPSH disponible = valeur NPSH du système p e = pression dans la section d’entrée du système p b = pression atmosphérique p D = pression de vapeur du fluide pompé devant la section d’entrée de la pompe ρ = densité du fluide pompé devant la section d’entrée de la pompe g = accélération locale due à la pesanteur z e = différence de hauteur géodésique entre la section transversale d’entrée du système et le niveau de référence ; le signe négatif s’applique si le niveau de référence est supérieur au niveau du liquide H v = quantité de perte résultant de la perte de charge dans le système côté aspiration Le point de référence de la valeur NPSH est le centre de la roue, c’est-à-dire le point d’intersection de l’axe de l’arbre de la pompe avec le plan perpendiculaire à celui-ci passant par les points extérieurs du bord d’attaque de la pale. Le point de fonctionnement d’une pompe centrifuge ne peut être un point de fonctionnement continu que si ce qui suit s’applique à ce point : NPSH usine & gt; NPSH pompe + supplément sécurité

Hauteur d’aspiration pour les pompes centrifuges non auto-amorçantes

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Cela signifie que la pression atmosphérique locale p b est supérieure à la somme de la hauteur d’aspiration nette positive HH et de la pression de vapeur p v  ; la pression d’entrée n’est donc plus nécessaire. Cette corrélation est basée sur la réduction drastique de la pression de vapeur de l’eau froide. En pratique cela signifie : Les pompes qui fonctionnent avec une pression d’entrée minimale négative H erf sont capables de générer une course d’aspiration (non auto-amorçante). La puissance d’aspiration est approximativement égale au niveau de la pression d’entrée minimale négative moins un facteur de sécurité de 1 m. Etant donné que les pompes, qui sont généralement utilisées dans le cadre des services du bâtiment, n’ont pas de propriétés d’auto-amorçage, les conditions suivantes doivent être remplies pour que la course d’aspiration fonctionne :
  • Ventilation de la tuyauterie côté aspiration y compris la pompe avant la mise en service.
  • Éviter les inclusions d’air pendant le fonctionnement de la pompe (la ventilation entraîne une défaillance de la capacité d’aspiration).
  • Éviter le drainage des tuyaux d’aspiration au niveau du support de pompe en fournissant et en installant un clapet de pied. (Risque de fuite de particules de saleté)
La dépendance vis-à-vis des clapets anti-retour dans la conduite de pression n’est pas suffisante, car l’air peut être évacué via le joint d’arbre (garniture mécanique ou joint de presse-étoupe) sur le support de pompe. En raison de leurs caractéristiques de conception, la capacité d’aspiration des pompes non auto-amorçantes est généralement limitée à une plage de 2 à 4 m maximum. de pompes spéciales.

Pompes centrifuges auto-amorçantes

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La conduite d’aspiration de la pompe est purgée sans dispositifs d’aspiration externes supplémentaires. Les pompes centrifuges sans dispositif d’aspiration externe ou interne peuvent être auto-amorçantes si la pompe est remplie d’eau avant le processus de pompage proprement dit. Avec ces types de pompes, le clapet anti-retour signifie que le liquide reste dans le boîtier après l’arrêt de la pompe. La construction nécessaire à l’auto-amorçage affecte l’efficacité de la pompe.

Cavitation

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Ceux-ci surviennent lorsque la pression statique dans le liquide chute en dessous de la pression de vapeur associée à la température respective. Si la pression statique remonte ensuite au-dessus de la pression de vapeur, vue dans le sens de l’écoulement, les bulles de vapeur se condensent soudainement. La cavitation peut entraîner une usure prématurée du matériau ainsi que des émissions sonores. Par conséquent, la cavitation doit être évitée autant que possible.

Hauteur d’aspiration positive nette (NPSHr)

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La forte dépendance à la vitesse de la pompe est généralement reconnaissable. Si le design reste inchangé, cela correspond à : Haute vitesse -> Pression de maintien élevée Basse vitesse -> Faible pression de maintien Afin de prendre en compte d’éventuelles incertitudes dans la conception du point de fonctionnement, ces valeurs doivent être augmentées d’une marge de sécurité de 0,5 m lors du choix de la pompe. Pour la hauteur de pression de maintien HH, il est déterminé par mesure qu’une cavitation minimale est admissible à la hauteur de pression de maintien HH, qui :
  • La hauteur manométrique de la pompe au point nominal réduite de 3%
  • Ne permet aucune destruction matérielle qui altérerait le fonctionnement et la durée de vie.
En raison de la cavitation admissible, des bruits de cavitation peuvent encore se produire, dont certains sont perçus comme gênants. Pour éliminer la cavitation résiduelle, il est nécessaire d’ajouter une tolérance d’environ + 1 à + 5 m à la hauteur minimale d’entrée calculée. Cet ajout dépend de la vitesse et du point de fonctionnement de la pompe.

La pression de vapeur

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La pression de vapeur du liquide pompé a une influence significative sur le comportement de cavitation et donc la valeur NPSH du système. La pression de vapeur est l’une des propriétés importantes des liquides pour le choix des pompes et dépend de la température du fluide.

Pression d’entrée minimale

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Pour un fonctionnement sans problème, les pompes nécessitent une pression minimale statique du côté de l’admission, qui est également généralement appelée hauteur de pression d’admission minimale statique. Lorsqu’il traverse la pompe, cette pression du côté aspiration est réduite en raison du changement de vitesse du fluide pompé dans le corps d’aspiration et dans la roue de la pompe. Le point critique est l’entrée de la roue. Si la chute de pression est si élevée qu’elle tombe en dessous de la pression de vapeur du liquide, des bulles de vapeur se forment. L’écoulement supplémentaire à travers la roue entraîne une accumulation de pression hydraulique dans la roue. Dans la zone de pression plus élevée, les bulles de vapeur s’effondrent comme une implosion, entraînant une destruction de matière à ces points. Ce processus, connu sous le nom de cavitation, peut être reconnu acoustiquement par des bruits de crépitement, qui s’intensifient avec l’augmentation de la cavitation. Le débit est également altéré car la pompe refoule désormais un mélange eau-gaz. Par conséquent, une pression d’entrée statique minimale à l’ouverture d’aspiration de la pompe doit être maintenue afin d’éviter la cavitation. La quantité de cette pression requise dépend de :
  • la température du fluide pompé
  • Pression statique minimale d’entrée requise selon le point de fonctionnement de la pompe.
La hauteur d’aspiration nette positive requise (HH ou NPSH requis) se rapporte spécifiquement à la pompe et est généralement indiquée par les fabricants de pompes sous la forme d’une courbe NPSH dans le diagramme de performance de la pompe. En général, il existe une forte corrélation avec la vitesse de la pompe. Ce qui suit s’applique aux types de pompes constantes :
  • Haute vitesse – & gt; Exigences NPSH élevées
  • Basse vitesse – & gt; Faible NPSH requis
Il est recommandé d’augmenter ces valeurs d’une marge de sécurité de 0,5 m (1,6 ft) afin de compenser d’éventuels écarts dans le calcul du point de fonctionnement lors de la sélection de la pompe. Les normes générales autorisent un degré minimum de cavitation pour l’exigence spécifique du NPSH :
  • réduit la hauteur manométrique au point de fonctionnement de 3 % ou moins
  • n’entraîne pas de détérioration significative, de réduction des performances ou de raccourcissement de la durée de vie
Cependant, de telles valeurs de cavitation acceptables peuvent conduire à un bruit inadmissible. Afin d’assurer des performances optimales, il est courant de calculer le calcul NPSH disponible avec une marge de sécurité d’environ +1 à +5 m (+3 à +15 ft), en fonction de la vitesse et du point de fonctionnement de la pompe.