pompe centrifuge chaude

Lorsqu'ils parlent de « pompe centrifuge chaude ? », beaucoup de gens imaginent immédiatement une simple pompe qui pompe quelque chose de chaud. En réalité, il s’agit de toute une série de problèmes. La principale erreur est de supposer que l'essentiel ici est la classe de température des roulements ou des joints. Bien sûr, c'est important, mais l'origine se trouve ailleurs : dans les déformations thermiques du boîtier et du rotor, et dans la façon dont les propriétés du fluide pompé changent lorsqu'il est chauffé. Si vous n'en tenez pas compte dès la conception, même les plus cherspompe centrifuge chaudeéchouera rapidement en raison d’un blocage ou d’une cavitation. Chez Zhejiang Yangzijiang Pumping Industry LLC, lors du développement de telles unités, nous commençons toujours par une analyse du processus technologique réel du client, et non par une sélection sur catalogue.

Caractéristiques de conception : que se cache-t-il derrière le mot « chaud ? »

Il n’y a pas de généralisation ici. ?Chaud? - cela peut être 90°C pour les condensats, et 350°C pour le liquide de refroidissement dans le raffinage du pétrole. Le design sera radicalement différent. Pour des températures modérées, par exemple jusqu'à 150°C, des pompes cantilever classiques avec des paliers refroidis par eau sont souvent utilisées. Le matériau du corps est en fonte, le rotor est en acier. Mais dès qu’on dépasse les 200°C, différents coefficients de dilatation thermique des pièces entrent en jeu. La fonte et l'acier se dilatent différemment. Si les espaces dans les joints et la partie flux sont conçus pour des conditions « froides ». Dans certaines conditions, lorsque la température de fonctionnement est atteinte, un contact du rotor avec le boîtier peut se produire. C'est pourquoi, pour les environnements à très haute température, nous proposons souvent des options de boîtier en acier au carbone ou en acier allié pour mieux s'adapter à la dilatation thermique du boîtier et de l'arbre.

Une histoire particulière est le système d’étanchéité. Le conditionnement à l'eau chaude est une lutte constante contre les fuites et les ajustements du conditionnement. Les garnitures mécaniques (MTU) sont une solution plus moderne, mais elles ont aussi leurs propres nuances. Les paires de friction MTU doivent être conçues spécifiquement pour fonctionner à des températures élevées. Les carbone-céramiques standards peuvent ne pas convenir. Dans nos lignes, par exemple pour le pompage d'huiles chaudes ou de solvants, nous utilisons des couples tels que carbure de silicium - carbure de silicium. Ils restent stables lors des chocs thermiques, lorsque la température d'entrée du fluide peut fluctuer.

Et il ne faut pas oublier le système de refroidissement. Cela n'est pas seulement nécessaire pour les roulements. Il est souvent nécessaire de refroidir la chambre de la garniture mécanique pour que les éléments auxiliaires en élastomère (joints toriques, manchettes) ne perdent pas leur élasticité. Il y a eu une histoire dans l'une des usines chimiques : une pompe à 280°C fuyait constamment après un mois de fonctionnement. Il s'est avéré que le client a économisé de l'argent et a arrêté la conduite de refroidissement des joints, décidant que puisque le fluide était déjà chaud, ce n'était pas grave. En conséquence, les anneaux en caoutchouc fluoré ont simplement « fritté » et ont perdu leur forme. Nous avons dû refaire l'unité en utilisant des matériaux plus résistants à la chaleur et restaurer le refroidissement.

Partie hydraulique : pourquoi la cavitation est ici plus insidieuse

Avec la cavitation dans les pompes froides, tout est plus ou moins clair : une chute de pression, la formation de bulles et leur effondrement. Bpompe centrifuge chaudele processus s'aggrave. La température du milieu affecte directement la pression de vapeur saturée. Plus le liquide est chaud, plus il bout facilement, même avec une petite chute de pression locale dans le tuyau d'aspiration ou à l'entrée de la turbine. Par conséquent, le NPSHr (hauteur d'aspiration requise) pour la même pompe indiquée pour l'eau froide sera totalement insuffisant pour un fluide chaud. En fait, vous devez soit augmenter considérablement la pression d'entrée, soit sélectionner une roue avec une géométrie d'entrée spéciale qui réduit le NPSHr.

Nous avons rencontré ce problème lors de la fourniture de pompes pour un système de recirculation d'eau chaude dans une grande installation de cogénération. Sur le papier, tout correspondait : la pression dans le dégazeur était suffisante, les canalisations étaient conçues. Mais en pratique, aux pointes de charge, lorsque la température de l'eau d'appoint de retour sautait à 105°C, il y avait un bruit constant à l'aspiration, comme si du gravier avait été versé à l'intérieur. C'était de la cavitation. La solution n'a pas été de remplacer les pompes par des pompes plus puissantes, mais de modifier la conduite d'aspiration : ils ont raccourci le trajet, supprimé les coudes supplémentaires et remplacé la vanne par une vanne à bille à passage intégral. Parfois, le problème n'est pas résolu en remplaçant l'équipement, mais en analysant la tuyauterie.

Un autre point est le choix de la roue. Pour les applications à haute température et à haute viscosité (fiouls chauffés, polymères), une roue fermée standard peut ne pas fonctionner efficacement. Parfois, une roue ouverte ou semi-ouverte fonctionne mieux, car elle est moins sujette à la cokéfaction et s'adapte mieux aux supports épais. Mais ici, l'efficacité maximale diminue déjà - nous devons rechercher un compromis entre fiabilité et efficacité.

Matériaux : non seulement la température, mais aussi l’agressivité

Souvent, un environnement chaud est également un environnement chimiquement actif. Lessive usée, solutions acides chaudes, saumures concentrées. Ici, la tâche est double : le matériau doit résister à la fois à la température et à la corrosion. L'acier inoxydable AISI 304 conventionnel peut ne pas convenir aux environnements contenant du chlore à des températures supérieures à 80°C en raison du risque de piqûre. Il faut passer aux alliages de type AISI 316L voire Hastelloy.

Nous disposons d'une gamme de pompes chimiques en plastique fabriquées à partir de PP ou de PVDF. Ils sont souvent sollicités pour des environnements chauds et corrosifs. Mais il existe une limite de température claire, généralement autour de 90-100°C pour le PP et jusqu'à 140°C pour le PVDF. Un excès entraîne une perte de résistance mécanique et une déformation du boîtier sous charge. Il y a eu un cas où un client souhaitait pomper de l'acide nitrique à 40 % à 110°C avec une pompe en polypropylène, invoquant des raisons budgétaires. J'ai dû l'en dissuader et lui proposer une option avec de l'inox 904L avec revêtement Téflon. Économiser sur le matériel de pompage signifie payer beaucoup plus pour les réparations et les temps d'arrêt ultérieurs.

Pour les fluides purement à haute température mais non agressifs (eau chaude, huile thermique), la fonte nodulaire (fonte DC) constitue un bon choix et relativement économique. Elle est plus solide que la fonte grise ordinaire et présente une meilleure résistance aux chocs thermiques. C'est exactement le type de matériau que nous utilisons souvent dans les boîtiers à plusieurs étages.pompes centrifugespour les systèmes de chauffage et d'eau chaude qui fonctionnent selon un cycle continu pendant des années.

Tests et mise en service : où résident les risques

Le moment le plus critique pour une pompe à chaud est le démarrage. Si un fluide chaud est soudainement appliqué sur une unité froide, vous pouvez obtenir la même déformation thermique mentionnée au début. Le boîtier chauffe et se dilate plus rapidement que le rotor massif. Les interstices « disparaissent » et des frottements peuvent survenir. La bonne technique est un chauffage progressif et doux. Parfois, ils fournissent même une conduite de dérivation à faible débit pour réchauffer uniformément l'ensemble du corps de la pompe avant d'appliquer la pleine charge.

Sur notre banc d'essai de Zhejiang Yangzijiang Pumping Industry Co., Ltd.pompes centrifuges chaudesDeux types d'essais doivent être effectués : les essais hydrauliques à froid (pour le débit, la pression, NPSHr) et à chaud - pour l'étanchéité et la stabilité de fonctionnement à température nominale. Pour ces dernières, nous disposons d'un circuit avec générateur de vapeur qui permet de chauffer l'eau jusqu'à 180°C. Il est important de vérifier non seulement les paramètres « au point », mais également le comportement de la pompe lorsque la température change dans la plage spécifiée par le client. Comment se comporte le joint d'huile ou le MTU lors du refroidissement après l'arrêt ? Y aura-t-il des fuites ? Il est préférable d’identifier ces points sur un stand plutôt que chez le client.

L’une des erreurs courantes commises par les installateurs est une tuyauterie et une fixation incorrectes des canalisations. Des extensions de température importantes se produisent sur les lignes directes. Si les tuyaux d'aspiration et de refoulement de la pompe sont fixés rigidement et ne comportent pas de compensateurs, les contraintes qui en résultent peuvent être transférées au corps de la pompe, provoquant sa déformation. Il s’agit d’une voie directe vers la rupture des roulements et le désalignement de l’arbre. Dans le passeport, nous indiquons toujours la nécessité d'installer des joints de dilatation ou des charnières à soufflet, mais malheureusement, cela n'est pas toujours fait.

Service et durabilité : maintenance prévisible

Ressourcepompe centrifuge chaudedépend fortement du mode de fonctionnement. Le mode cyclique (chauffage-refroidissement) est le plus difficile. Les matériaux se fatiguent et les joints perdent de leur élasticité. Dans ces conditions, nous recommandons de planifier la maintenance du MTU et des roulements plus fréquemment que pour les pompes fonctionnant en continu à une température stable. Les mesures régulières des vibrations constituent un bon indicateur de l’état. Une augmentation de l'accélération des vibrations sur les roulements indique souvent le début d'une usure due à des modifications des jeux ou à une détérioration de la lubrification.

La lubrification est une question distincte. Pour les paliers à haute température, le lithol ou la graisse ordinaire ne conviennent pas - ils s'égouttent ou se carbonisent simplement. Des graisses haute température à base d'épaississants complexes au calcium ou au lithium, conçues pour fonctionner au-dessus de 150°C, sont nécessaires. Ou, en option, un système de lubrification liquide refroidi. Nous utilisons souvent la deuxième option dans nos conceptions pour les applications critiques, même si elle est plus coûteuse.

En fin de compte, la sélection et le fonctionnement d’une pompe centrifuge chaude sont toujours un exercice d’équilibre. Equilibre entre le coût des équipements et le coût de possession, entre une solution standard et une conception spéciale. L'essentiel n'est pas de la considérer comme une simple « pompe, mais pour l'eau chaude ». Il s’agit d’un dispositif spécifique qui nécessite une approche intégrée depuis la conception jusqu’à la maintenance quotidienne. Et c'est précisément cette approche, combinant les domaines de la R&D, de la production, des tests et du service, que nous essayons de mettre en œuvre chez Zhejiang Yangzijiang Pump Industry LLC pour chaque commande, qu'il s'agisse d'une pompe standard pour une chaufferie ou d'une unité complexe pour une ligne de production d'une usine chimique.