Pompes Et Compresseurs - TS EAI 3 [PDF]

Zitiervorschau

PRESENTATION

POMPES ET COMPRESSEURS DODOU Aka Franck Département Génie Mécanique et Energétique Bureau 354 - Section Energétique Tel. 09 39 90 80 [email protected]

1

PRESENTATION

Objectifs ➢Connaitre les différents types de machines à conversion d’énergie ➢Décrire et Expliquer le principe de fonctionnement d’une machine à conversion d’énergie (Pompes, Compresseurs) ➢Apprendre à exploiter les MCE ➢Maintenance des MCE 2

POMPES ET COMPRESSEURS : CONTENU

A. GENERALITES 1. Généralités

2. Statique des fluides 3. Dynamique des fluides 4. La viscosité

5. Les pertes de charge

3

TECHNIQUES FRIGORIFIQUES : CONTENU

B. LES POMPES 1. Généralités 2. Les pompes volumétriques 3. Les pompes hydrodynamiques

4. Les relations de similitude 5. Exploitation des pompes 6. Dépannage des pompes

4

TECHNIQUES FRIGORIFIQUES : CONTENU

C. LES COMPRESSEURS 1. Introduction 2. Classification 3. Description

4. Grandeurs caractéristiques

5

RAPPELS DE M.D.F GENERALITES

6

GENERALITES

Définition - Particules matérielles, très petites et libres de se déplacer les unes par rapport aux autres - Milieu matériel continu, déformable, sans rigidité et qui peut s'écouler.

Propriété des Liquide & Gaz - l’isotropie

- la mobilité - la viscosité - la compressibilité.

7

GENERALITES

Statique des fluides Principe fondamental de la statique Expression différentielle de la relation fondamentale : dp ou = − g dp = −  g dz dz Cas des fluides isovolumes



2

1

2

2

dp =  −gdz = −g dz 1

1

p2 + gz 2 = p1 + gz1

p +  g z = Cte 8

GENERALITES

Dynamique des fluides Le théorème de Bernoulli :

écoulement permanent d’un fluide parfait incompressible Application du théorème de l’énergie cinétique à ce fluide entre les instants t et t+t (la variation d’énergie cinétique est égale à la somme des travaux des forces extérieures : poids et forces pressantes), on obtient : v 22 v12  + gz 2 + p 2 =  + gz1 + p1 2 2 

v2 2

+ gz + p = Cte

ou

v2 p +z+ = HT = Cte 2g g 9

GENERALITES

Dynamique des fluides Le théorème de Bernoulli : Cas d'un écoulement (1)→(2) sans échange de travail Pas machine (ni pompe, ni turbine) entre les points (1) et (2) d'une même ligne de courant :

(

)

1  v 22 − v12 + g (z 2 − z1 ) + (p 2 − p1 ) = 0 2 ou

( p 2 − p1 ) 1 2 2 v 2 − v1 + ( z 2 − z1 ) + =0 2g g

(

)

10

GENERALITES

Les pertes de charges Expression des pertes de charge : Pertes de charges systématiques : ➢ causé par le frottement intérieur qui se produit

dans les liquides ;

λ est un coefficient sans dimension appelé coefficient de perte de charge linéaire

11

GENERALITES

Les pertes de charges Expression des pertes de charge : Pertes de charges systématiques :

64 ➢ écoulement laminaire (Re < 2300) ;  = Re ➢ écoulement Turbulent (Re > 2300) ;

✓ si Re < 105 (régime turbulent lisse), (formule de Blasius);

 = 0,316 Re −0,25

✓ si Re > 105 (régime turbulent rugueux), plusieurs formules existent.

12

13

GENERALITES

Les pertes de charges Expression des pertes de charge : Pertes de charges accidentelles :

K est fonction du type de singularité (coude, vannes, changement de section, té, clapet, etc.) 14

15

GENERALITES

Les pertes de charges Théorème de Bernoulli généralisé Lors d'un écoulement d'un fluide réel entre les points (1) et (2), il peut y avoir des échanges d'énergie entre ce fluide et le milieu extérieur

(

)

1 P  2 2  v 2 − v 1 + g( z 2 − z1 ) + (p 2 − p1 ) = − p 2 qv

16

GENERALITES

Dynamique des fluides Le théorème de Bernoulli généralisé : Cas d'un écoulement (1)→(2) avec échange d’énergie Présence de machine (pompe ou turbine) entre les points (1) et (2) d'une même ligne de courant : Pf + PR + PG v 22 v 12 ( + gz 2 + p 2 ) − ( + gz 1 + p1 ) = 2 2 q ou

(

)

1 P  2 2  v 2 − v 1 + g( z 2 − z1 ) + (p 2 − p1 ) = − p 2 qv 17

MACHINE A FLUIDES INCOMPRESSIBLES LES POMPES

18

LES POMPES

Généralités Introduction A l’instar des générateurs électriques, les pompes sont des appareils qui génèrent une différence de potentiel entre les tubulures d’entrée et de sortie. La nature de ce potentiel étant ici une pression.

la pompe est une machine dans laquelle se produit la transformation de l’énergie mécanique de son dispositif d’entraînement en énergie hydraulique.

19

LES POMPES

Généralités Introduction L’énergie utilisée pour faire fonctionner ces machines : ➢ Energie mécanique ➢ Energie hydraulique L’énergie requise pour faire fonctionner ces machines dépend : ➢ Les propriétés du fluide ➢ Les caractéristiques de l’installation ➢ Les caractéristiques de l’écoulement

20

LES POMPES

Généralités Classification des pompes Selon le principe de fonctionnement : ➢ Pompes volumétriques (alternatives et rotatives) ➢ Pompes hydrodynamiques (rotatives) Selon leur rôle : ➢ Dans la technique ➢ La production ➢ Le type de refoulement 21

LES POMPES

Généralités Classification des pompes Selon leur paramètre de base (débit – puissance) : ➢ Micro-pompes ➢ Pompes minutieuses ➢ Petites pompes ➢ Pompes moyennes ➢ Grosses pompes Selon leur construction : ➢ Nombre d’étages ➢ Nombre de courant liquide ➢ La position du rotor

22

LES POMPES

Généralités Famille de pompes

Type de mouvement alternatif

Type de pompes à piston plongeur, à noyau plongeur, à diaphragme

Pompes volumétriques

à palettes, à engrenages, à pistons

rotatif

rotatifs, à vis, hélicoïdales, péristaltiques

Turbopompes ou pompes hydrodynamique

rotatif

Centrifuges, axiales, hélicocentrifuge

23

LES POMPES

Généralités Caractéristiques générales des pompes : Débit La Hauteur manométrique La Puissance hydraulique : P = qv  g H Le Rendement Rapport de la puissance utile par rapport à la puissance absorbée.

=

qv  g H Pa

24

LES POMPES

Les pompes volumétriques Principe de fonctionnement & caractéristiques générales Un volume Vo étant prélevé sur le fluide contenu dans la canalisation amont – appelée conduite

d’aspiration- , il en résulte une dépression qui fait avancer fluide vers la pompe par aspiration A chaque tour d’axe – ou chaque cycle de fonctionnement - le volume Vo vient s’ajouter au volume de fluide contenu dans la conduite de refoulement, à la sortie de la pompe.

25

LES POMPES

Les pompes volumétriques Principe de fonctionnement & caractéristiques générales On

obtient

donc

un

débit

théorique

moyen

proportionnel à la vitesse angulaire  : q vth

N = V0 = 2V0 N ' = 2V0 60

Avec les liquides, le travail de compression par unité de masse est égale à VM pp . L’expression générale de l’énergie reçue par le fluide est donc :

(EF )M =(12C² )+(gz)+VM pP

26

LES POMPES

Les pompes volumétriques Principe de fonctionnement & caractéristiques générales -Faibles variation de vitesse

(EF )M

-Faibles variation d’altitude

= VM pP

L’énergie reçue est donc pratiquement égale au travail : la

(EF ) = W

puissance

expression :

= VpP

consommée

au

fluide

W PF = = q v * p P t

a

pour

27

LES POMPES

Les pompes volumétriques Principe de fonctionnement & caractéristiques générales PF ➢ Rendement mécanique :  m = Pm

➢ Rendement volumique : V =

qV q = V qVth V0

➢ Rendement global :  P =  m .V =

PF qV PmV0 28

LES POMPES

Les pompes volumétriques Les pompes alternatives : Pompes à piston Orifice

Orifice

d’entrée sortie

de sortie

Capacité à volume

variable

Présence d’un jeu de soupape ou de clapets pour l’aspiration du fluide dans un cylindre, ou son refoulement

➢ Débit volumique théorique :

Qv =

d 2 4

C.

N 60

29

LES POMPES

Les pompes volumétriques

30

LES POMPES

Les pompes volumétriques Les pompes alternatives (Pompes à piston) : ➢ Association de pompes :

31

LES POMPES Les pompes volumétriques Les pompes alternatives :

Pompes à pistons coaxiaux :

➢ Pompes à pistons radiaux :

Le Débit :

d 2

N Qv = .e.z. 2 60

32

LES POMPES

Les pompes volumétriques Les pompes alternatives : Pompes à pistons coaxiaux : ➢ Pompes à pistons axiaux : Le Débit :

 d 2  N Qv =  D sin .z.  4  60

33

34

LES POMPES

Les pompes volumétriques Les pompes alternatives (Pompes à piston) : Avantages − Aspiration à plus grande profondeur que les pompes centrifuges − Refoulement constant malgré les variations de pression dans le circuit d’utilisation − Permettent de transporter des quantités précises de fluides.

− − − −

−

Inconvénients Prix coûteux (grand nombre de pièces) Grand encombrement (système bielle-manivelle) Grands poids Ne convient pas au transport de fluides « chargés », dans lesquels les particules solides détériorent rapidement l’étanchéité du piston Entretien plus onéreux que celui des pompes centrifuges

35

LES POMPES

Les pompes volumétriques Les pompes alternatives (Pompes à piston) : ➢ Utilisation:

Machines robustes ayant de bons rendements. Les rendements mécaniques sont de l’ordre de 70 à 90% sur les machines industrielles avec des rendements volumétriques habituellement élevés, compris entre 80 et 98%. ▪Pompes doseuses ▪Pompes à injection

36

LES POMPES

Les pompes volumétriques Les pompes alternatives : Pompes à diaphragme Variantes de la pompe à piston, elles sont appelées « pompes à membranes »

37

LES POMPES

Les pompes volumétriques

38

LES POMPES

Les pompes volumétriques Les pompes alternatives : Pompes à piston plongeur Cette machine est un compromis entre la pompe à piston simple et la pompe à diaphragme

39

Pompes à piston plongeur

Les pompes alternatives :

LES POMPES

Les pompes volumétriques

40

LES POMPES

Les pompes volumétriques Les pompes rotatives : Pompes à engrenage Constituée par un couple d’engrenages en prise. Les deux engrenages ont le même nombre de dents, et même module

41

LES POMPES

Les pompes volumétriques Les pompes rotatives : Pompes à engrenage ➢Débit :

N Qv = 2.z.v. 60

42

Les pompes volumétriques rotatives à engrenage

43

Les pompes volumétriques à rotor

Un rotor externe avec des dents orientées vers l'intérieur et d'un rotor interne avec des dents orientées vers l'extérieur.

44

LES POMPES

Les pompes volumétriques Les pompes rotatives : Pompes à lobes : Principe identique à celui de la pompe à engrenages. Le profil des « dents », qui deviennent des lobes

45

LES POMPES

Les pompes volumétriques rotatives à lobes

46

LES POMPES

Les pompes volumétriques Les pompes rotatives : Pompes à vis :

N  2 2 D − d ✓ Débit : Qv = 2 * 60  4

(

)

 * p 

47

LES POMPES

Les pompes volumétriques Les pompes rotatives : Pompes à rotor hélicoïdal excentré :

48

LES POMPES

Les pompes volumétriques Les pompes rotatives : Pompes à palettes : N * 2 .D.b.e ➢Débit : Qv = 60

49

LES POMPES

Les pompes volumétriques à palettes

Pompes à palettes rigides : 50

LES POMPES

Les pompes volumétriques à palettes Les pompes rotatives (Pompes à palettes) :

Pompes à palettes souples :

51

LES POMPES

Les pompes volumétriques Les pompes rotatives : Pompes péristaltiques :

52

LES POMPES

Les pompes hydrodynamiques Généralités Les turbopompes sont des machines dans lesquelles, un ensemble mécanique de révolution comportant une ou

plusieurs roues (rotors) mobiles munies d’aubes (aubages, ailettes), ménagent entre elles des canaux à travers lesquels le fluide s’écoule Une turbopompe est une machine pourvue d'une roue en rotation à l'intérieur de la carcasse de la pompe 53

LES POMPES

Les pompes hydrodynamiques Classification La norme française NF E 44001 distingue trois principaux types de pompes : ➢ les pompes à hélices ou axiales

➢ les pompes hélico-centrifuges ➢ les pompes centrifuges 54

LES POMPES

Les pompes hydrodynamiques Description

55

LES POMPES

Les pompes hydrodynamiques Description & principe de fonctionnement

56

LES POMPES

Les pompes hydrodynamiques Principe de fonctionnement

57

LES POMPES

Les pompes hydrodynamiques Hauteur nette (Hn) ou Hauteur manométrique (Hm) ps − pe vs 2 − ve 2 Hn = Hs − He = + + ( z s − ze ) g 2 g

Hauteur indiquée (Hi) ou hauteur théorique (Hth) 2 2

U U2 Hi = − Qv e g 2 * r2b2 g * tg 2 58

LES POMPES

Les pompes hydrodynamiques Les pertes de charges dans les pompes s

2

1

e

➢ pertes par frottement : ➢ pertes par choc :

J f = KQv2

(

J c = K ' Qv0 − Qv

)59

LES POMPES

Les pompes hydrodynamiques Hauteur nette (Hn) ou Hauteur manométrique (Hm) L’expression devient :

H n = Hi −  J

J = J

c



(m) avec

+Jf

(

U 22 U2 Hn = − Qv e − KQv2e + K ' Qvo − Qve g 2 * r2 b2 g * tg 2

)

En ordonnant correctement les termes, on obtient : 2    U U 2 H n = − KQ v2e −  − K ' Qv e +  2 − K ' Qvo  2 * r2 b2 g * tg 2   g

   60 

Hauteur nette (Hn) ou Hauteur manométrique (Hm)

LES POMPES

Les pompes hydrodynamiques

61

LES POMPES

Influence de l’angle β2

Les pompes hydrodynamiques Hn β2  90o

β2 = 90o β2 < 90o Q

62

LES POMPES

Les pompes hydrodynamiques Le Travail (J/kg) Le travail indiqué d’une turbo machine sera le produit poids volumique (ρg) par la hauteur indiquée (Hi) : U 2 2 Wi = U 2 − Qv Wi = g * H i 2 * r2b2 * tg 2

e

Puissance absorbée sur l’arbre (W)

Pa = g * Qvth H a

Ha, la hauteur sur l’arbre (mCE) ou Hauteur théorique 63

LES POMPES

Les pompes hydrodynamiques Puissance hydraulique fournie par la pompe Elle est égale au produit du débit réel (m3/s) par la différence de pression (Pa) engendrée par la pompe :

Pf = Qvr * p

Pf = g * Qvr * H n

Puissance indiquée ou puissance théorique (W)

Pi = C * 

Pi = g * Qvth H i 64

LES POMPES

Les pompes hydrodynamiques Rendement indiqué ou hydraulique Il traduit les pertes de charge subies par le fluide à sa Hn traversée du corps de la pompe.  i =  h = Hi

Rendement organique (mécanique) Il traduit les frottements mécaniques dans les paliers

de la pompe.

Pi Hi 0 = m = = Pa H a

65

LES POMPES

Les pompes hydrodynamiques Rendement volumétrique : Il traduit les fuites à l’aspiration et au refoulement du fluide.

v =

Qvr Qvth

Rendement global : Il traduit l’ensemble des pertes engendrées lors du

transvasement du fluide. Pn H n H i Qvr g = = * * Pa H i H a Qvth

 g =  i * o * v 66

LES POMPES

Les pompes hydrodynamiques Remarque : impossible de mesurer le rendement volumique. on le prend égal à un.

 g = i * o

Rendement du groupe électropompe :

eff = elect *tr *g La puissance électrique consommée : g * Qvr * H n Pf Pelect = =  eff  eff

67

LES POMPES

Les pompes hydrodynamiques Récapitulatif :

Puissance électrique absorbée

Pelect =

Moteur électrique

Pft

elect .tr . g

g

tr

elect

Puissance utile du moteur

Pu =

Pf

 g . tr

Puissance absorbée

Pa =

POMPE

Puissance hydraulique

Pf

Pf = qv .p

g

(avec p =  .hn ) 68

LES POMPES

Les pompes hydrodynamiques Les relations de similitude - Lois des vitesses La loi de transformation, pour une même machine, est la suivante : Le débit est proportionnel à la vitesse de rotation La pression est proportionnelle au carré de la vitesse de rotation La puissance est proportionnelle au cube de la vitesse de rotation

69

LES POMPES

Les pompes hydrodynamiques Les relations de similitude - Lois des vitesses Ainsi, pour la pompe SK 10 tournant à 1600tr/mn au lieu de 1450tr/mn, les coefficients multiplicateurs seront : N ' 1600 = 1 .1 ➢ Débit : k = = N 1450 2

2

 N '   1600   =  = 1.21  N   1450 

➢ Pression : k ' = 

3

3

 N '   1600  ➢ Puissance : k ' ' =   =   = 1.34  N   1450 

70

Les relations de similitude Lois des vitesses

LES POMPES

Les pompes hydrodynamiques

71

LES POMPES

Les pompes hydrodynamiques Les relations de similitude - Lois des vitesses

1450

➢ SK 10 pour une vitesse de rotation de 1450 tr/mn Qv (dm3/s)

0

p (N/cm²)

24

P (kW)

5

10

15

25.9 22.8 14.2

0.55 2.02

3

3

20 0 2.6

1600

➢ SK 10 pour une vitesse de rotation de 1600 tr/mn Qv (dm3/s)

0

5.5

11

16.5

22

p (N/cm²)

29

31.2

27.5

17.2

0

0.73

2.7

4

4

3.48

P (kW)

72

LES POMPES

Les pompes hydrodynamiques Les relations de similitude - Loi des machines géométriquement semblables On entend par machines géométriquement semblables, des machines dont toutes les dimensions sont dans un même rapport : Le débit est proportionnel au cube du diamètre

La pression est proportionnelle au carré du diamètre La puissance absorbée est proportionnelle à la 5ème puissance du diamètre

73

LES POMPES

Les pompes hydrodynamiques Les relations de similitude - Lois des vitesses Ainsi, pour la pompe SK 12 (Ø=12cm) au lieu de la pompe SK 10 (Ø=10cm) tournant à 1450tr/mn, les coefficients multiplicateurs seront : ➢ Débit :k = 

3

D'  12 = 1.73  =  D  10 2

➢ Pression :

2

 D'   12  k ' =   =   = 1.44  D   10  5

➢ Puissance :

5

 D'   12  k ' ' =   =   = 2.49  D   10 

74

Les relations de similitude Loi des machines géométriquement semblables

LES POMPES

Les pompes hydrodynamiques

75

LES POMPES

SK 10 (1450)

➢ SK 10 pour une vitesse de rotation de 1450 tr/mn Qv (dm3/s)

0

5

10

15

20

p (N/cm²)

24

25.9

22.8

14.2

0

0.55

2.02

3

3

2.6

P (kW)

➢ SK 10 pour une vitesse de rotation de 1600 tr/mn SK 10 (1600)

Les relations de similitude - Loi des machines géométriquement semblables

Les pompes hydrodynamiques

Qv (dm3/s)

0

p (N/cm²)

34.5

37.3 32.83 20.45

P (kW)

1.37

5.03

8.65

17.3 25.95 34.6

7.47

0

7.47 6.4776

LES POMPES

L’exploitation des pompes La courbe caractéristique du réseau C’est l’évolution de la Hauteur manométrique totale

Ht en fonction du débit (Qv). Equation de Bernoulli entre les points suivants : ➢ Point de pompage et point d’aspiration : Hauteur d’aspiration (Ha) ➢ Point

de

refoulement

et

réservoir

et/ou

distribution: la Hauteur de refoulement (Hr) 77

LES POMPES

L’exploitation des pompes La courbe caractéristique du réseau (configuration)

a) pompe en aspiration (plan de référence au b) Pompe en charge (plan de référence audessus du niveau du liquide à véhiculer) dessous du niveau du liquide à véhiculer) 78

LES POMPES

L’exploitation des pompes : Le réseau Expression de la Hauteur manométrique ➢ Aspiration :

p 0 C 02 p a C a2 + + h0 = + + ha + J 0 a g 2 g 2g 2g pa p0  C02 Ca2   + (h0 − ha ) − J 0 a  Ha = = + − g g  2 g 2 g 

p r C r2 p1 C12 ➢ Refoulement : + + hr = + + h1 + J r1 g 2 g 2g 2g pr p1  C12 C r2   + (h1 − hr ) + J r1 Hr = = +  − g g  2 g 2 g  79

LES POMPES

L’exploitation des pompes : Le réseau Expression de la Hauteur manométrique H t = H mt = H r − H a p r p a p1 − p0  C12 − C02   C a2 − C r2  −  + (h1 − h0 ) − (ha − hr ) + (J r1 − J 0 a ) Ht = − = +     g g g  2 g   2 g 

Généralement, dans les calculs d’installation, de part la configuration des pompes, on a généralement :

(h1 − h0 )  (ha − hr ) et

 C12 − C 02   2g 

p1 − p 0  C12 − C 02 Ht = +  g  2g

  C a2 − C r2      2g  

  + hg +  J 01  

   

80

LES POMPES

L’exploitation des pompes : Le réseau Expression de la Hauteur manométrique Les pertes de charge (J0a + Jr1) dans les conduites d’aspiration et de refoulement sont données par la somme des pertes de charge singulières et des v 2j L j v i2 pertes de charge systématiques :  K i +   j 2g j 2g D j i

En remplaçant la vitesse (V) par son expression, on a :   4Qv  2  2   D  i K i  2 g i  

   4Qv  2      2 L  D   + i i  * i     2g Di  i      

81

LES POMPES

L’exploitation des pompes : Le réseau Expression de la Hauteur manométrique Par simplification, on a :

   8Li  8 2   i K i Qv   2 D 4 g  + i i Qv   2 D 5 g  i i     2

La courbe caractéristique du réseau : H t = H g + aQv

2

82

LES POMPES

L’exploitation des pompes : Le réseau Rappel : Les paramètres caractéristiques de la pompe en fonction du débit d’écoulement du fluide sont : ➢ La hauteur nette :

 U 22 U2 H n = − KQ − Qv e −  − K ' Qv o 2 * r2 b2 g * tg 2 g  U 2 2 P =  Q U − Qve2 puissance indiquée : i ve 2 2 * r2 b2 * tg 2 2 ve

➢ La

➢ Le rendement : i =

(

KQv2e + K ' Qv0 − Qve A − BQve

  

) 83

LES POMPES

L’exploitation des pompes Le Point de fonctionnement d’une installation Ce point caractérisé par une hauteur (Hn) et un débit

(Qvo) est le point d’intersection de la courbe de la pompe ( H n = f (Qv ) ) et celle du réseau ( H n = f (Qv ) ). p

p

r

r

On a : H n p = H n r = H n0

Qv p = Qvr = Qv0 84

LES POMPES

Point de fonctionnement

Les pompes hydrodynamiques

85

LES POMPES

Point de fonctionnement

Les pompes hydrodynamiques

Si le débit réel obtenu est supérieur à celui prévu par les calculs :  une augmentation des coûts d’exploitation ;  une augmentation du bruit ;  une surcharge des moteurs ; 86  un risque de cavitation.

LES POMPES

plage de +/- 10% de

max

g .

Le point de fonctionnement la

L’exploitation des pompes (Adaptation du débit)

Pompe adaptée au réseau

87

LES POMPES

L’exploitation des pompes (Adaptation du débit) Pompe non-adaptée au réseau Actions à mener : ➢ Revoir l’installation en réduisant les pertes de charges ➢ Remplacer la pompe

pour avoir un débit suffisant

88

LES POMPES

L’exploitation des pompes (Adaptation du débit) Pompe non-adaptée au réseau Actions à mener : ➢ Réduction de la vitesse de rotation (N) de la pompe ➢ Réduction de la vitesse de l’écoulement par vannage du réseau ➢ Réduction de la vitesse par rognage du rotor 89

LES POMPES

L’exploitation des pompes Couplage des pompes ( en série) Pour deux pompes identiques, le débit résultant reste le même tandis que la pression totale (ou hauteur nette) est doublée.

Qv’’=Qv ; Hn’’=3Hn ; P’’=3P

Cas d’emploi : ✓ Débits moyens et fortes pressions ✓ Alimentation en eau des chaudières

90

LES POMPES

L’exploitation des pompes Couplage des pompes ( en parallèle) Pour deux pompes identiques, le débit résultant est doublé tandis que la pression totale (Hauteur nette) reste la même.

Qv’=2Qv ; Hn’=Hn ; P’=2P

Cas d’emploi : ✓ Gros Débits et pressions moyennes ✓ Pompes de circulations pour le refroidissement des 91 condenseurs des centrales

LES POMPES

L’exploitation des pompes La cavitation dans les pompes (Définition) Dans un écoulement de liquide, on entend par cavitation, la formation de bulles ou de poches de vapeur due à une ébullition du liquide. Cette dernière est provoquée par une chute de la pression locale.

La pression d’initiation du phénomène est la pression de vapeur saturante ou tension de vapeur du liquide. 92

LES POMPES

L’exploitation des pompes La cavitation dans les pompes (indices et effets) ➢ Bruit de cavitation

➢ Erosion de cavitation

faible crépitement jusqu’au bruit de cailloux roulés

➢ Chute des caractéristiques de la pompe chute d’abord progressive, puis brutale des courbes caractéristiques de la pompe

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LES POMPES

L’exploitation des pompes (Cavitation) Zone de pression minimale dans une pompe p p3 p2

Diffuseur et volute

Rotor

Distributeur

de la pression moyenne

p0 p1 0

Si l’on considère l’évolution

1 2 3 Evolution de la pression dans la pompe

dans

une

pompe,

on

constate que la pression moyenne la plus faible, soit p1, règne à l’entrée du rotor

94

LES POMPES

L’exploitation des pompes (Cavitation) Condition de non cavitation :

p min i p vs  g g C’est-à-dire :

pA C12 W12 p vs p A − pvs C12 W12 − H pa − −   − H pa  + g 2g 2 g g g 2g 2g Hauteur Statique d’aspiration p − patm H sa = A + Hga g Hauteur Statique d’aspiration p A − patm H pa = + H g a − J A1 g La Hauteur minimale de service pmin i p1 p P1 W12 = − = − g g g g 2g

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LES POMPES

L’exploitation des pompes (Cavitation) Condition de non cavitation : p A − pvs C12 W12 − H pa  + g 2g 2g  p A − pvs  Cette expression est fonction de  − H pa   g  l’installation. Il est appelé N.P.S.H (Net Positive Suction Head ou charge nette à l’aspiration) disponible (ou N.P.S.H de

l’installation).

On

le

note

NPSHdispo

(NPSHinst). Elle est fourni par l’installateur de la pompe.

96

LES POMPES

L’exploitation des pompes (Cavitation) Condition de non cavitation :  C12 W12  + 2g  2g

  

p A − pvs C12 W12 − H pa  + g 2g 2g

Cette expression est fonction de la pompe. Il est appelé N.P.S.H requis ou (N.P.S.H de la

pompe). Noté NPSHpompe (NPSHrequis), Il est représenté par une courbe qui caractérise la pompe indépendamment du liquide pompé.

Cette courbe figure sur le réseau de courbes

caractéristiques

constructeur.

fourni

par

le 97

LES POMPES

L’exploitation des pompes (Cavitation) Condition de non cavitation : p A − pvs C12 W12 − H pa  + g 2g 2g

En d’autres termes, pour éviter le phénomène de cavitation dans les pompes, il faudrait que : NPSHdispo ≥ NPSHrequis. 98

LES POMPES

L’exploitation des pompes Choix d’une pompe : Le choix d’une pompe ou de sa vitesse de rotation doit être fonction de son adaptation au circuit auquel elle est destinée et au débit demandé. Cette adaptation s’apprécie en déterminant le point de fonctionnement du circuit avec une pompe selon différents critères qui sont : 99

LES POMPES

L’exploitation des pompes (Choix) ➢ Débit aussi proche que possible du débit nominal ➢ Puissance utile voisine de son maximum ; en pratique on se place un peu au-delà pour tenir compte d’une baisse éventuelle du débit lié au vieillissement de l’installation (encrassement – usure de la pompe). Ce critère peut s’appliquer au rendement à la place de la puissance utile. ➢ Respect d’une pression statique minimale à l’aspiration pour éviter les phénomènes de cavitation. En pratique, le NPSHd devra toujours 100 être supérieur au NPSHr d’au moins 0.50m.

LES POMPES

La maintenance des pompes Fiche d’aide diagnostic d’une turbopompe :

101

LES POMPES

La maintenance des pompes Fiche d’aide diagnostic d’une turbopompe :

102

MACHINE A FLUIDES COMPRESSIBLES LES COMPRESSEURS

103

LES POMPES

Généralités Introduction Le compresseur a pour rôle d’aspirer un fluide gazeux à basse pression puis de comprimer ce fluide pour le porter à une pression élevée au refoulement.

Le compresseur a donc à la fois un effet de compression et un effet de déplacement de fluide dans la machine. Deux grandes familles de système existent : ✓ les compresseurs volumétriques ✓ les compresseurs cinétiques 104

Merci de votre attention !

FIN 105