Pompes 101

POMPES

Avant-propos

Les pompes sont des équipements clés de la plupart des systèmes industriels et du bâtiment. Bien que conçus et fabriqués pour gérer les conditions spécifiées pendant de nombreuses années, ils nécessitent une installation et des tests minutieux pour maximiser leurs performances et leur longévité.

Avertissement:

Ce guide est un document de synthèse destiné à fournir au lecteur une compréhension des principes généraux applicables aux sujets énumérés dans la section du contenu ci-dessous. Aucune des informations fournies dans ce guide ne doit être considérée comme un conseil professionnel. Les directives et spécifications spécifiques au projet doivent être établies par des professionnels agréés, en fonction des spécificités du processus et des équipements, et des exigences des fabricants. Les directives du fabricant figurant dans les dessins d'atelier, les spécifications et les manuels ont toujours préséance sur les informations fournies ici. Consultants SynQ n'acceptera aucune réclamation de responsabilité et ne sera pas tenue responsable des dommages personnels et / ou matériels et / ou des dommages-intérêts et / ou de tout autre type de dommage résultant de l'utilisation de ces directives. Le lecteur reconnaît que les décisions prises sur la base des informations contenues dans ce guide demeurent sous son entière responsabilité. Le lecteur reconnaît que toutes les spécifications, procédures et activités doivent respecter les lois et codes locaux applicables, les recommandations des fabricants et être approuvées par un professionnel agréé.

Contenu

Le guide suivant couvrira:

Types de pompe
1. Principe de pompage
2. Principe de couplage
3. Courbe de pompe
Installation et conservation
1. Installation sur socle
2. Connexion de tuyauterie
3. Connexion de couplage
4. Plan d'API
5. Lubrification
6. Préservation
Contrôle de la qualité et vérification pré-opérationnelle
1. Test de rotation du moteur
2. Alignement à froid et "softfoot"
3. Nettoyage et protection
4. Examen de l'état de préparation
Mise en service
1. Démarrage
2. Essais de performance
3. Test de vibration

Types de pompes

Principe de pompage

Le mécanisme de pompage est principalement de deux types: l'énergie est transférée soit par l'accélération du fluide, soit par un travail mécanique direct.

Les pompes centrifuges sont typiques du premier type où l'énergie du moteur est transférée au fluide par un mouvement de rotation qui accélère le fluide dans une direction tangentielle.

Les pompes volumétriques sont typiques du second type où un piston, une membrane, une vis, etc. applique une force mécanique et un déplacement ou une compression du fluide.

Principe de couplage

Les pompes sont du type à accouplement ouvert (split), soit du type à accouplement fermé. Le couplage ouvert signifie que l'arbre de la pompe est relié à l'arbre du moteur au moyen d'un dispositif mécanique, rigide ou flexible, tandis que dans les pompes à couplage fermé, la pompe et le moteur partagent un arbre commun.

La pompe et le dispositif d'entraînement à couplage fermé et à couplage rigide (direct) partagent une enceinte commune et ne nécessitent pas d'alignement. Cependant, le moteur doit s'adapter à l'enceinte, limitant ainsi la compatibilité et le choix d'un moteur.

Les pompes couplées flexibles sont plus silencieuses et peuvent être connectées à une large gamme de moteurs standards. Cependant, ils nécessitent une surveillance minutieuse de l'alignement.

Courbe de pompe

La courbe de la pompe représente les performances promises de la pompe, telles que testées en usine par le fabricant.

Pour les pompes centrifuges:

Une courbe montre le volume pompé (débit) par rapport à la pression de refoulement. Il y a trois points importants sur cette courbe: la pression d'arrêt, ou la hauteur maximale de la pompe à débit nul; le débit ouvert, ou le débit maximal à la hauteur minimale; le point de fonctionnement ou le point d'écoulement de tête efficace spécifié. Remarque: les pompes ne doivent pas fonctionner à débit nul. La courbe indique généralement le débit minimum requis pour assurer une bonne dissipation thermique.

Sur de nombreuses courbes de pompe, plusieurs courbes de débit de tête sont affichées, représentant différentes tailles de roue (trim).

Une autre courbe montre le rendement de la pompe, ou la relation entre la puissance et la pression/débit.

La courbe NPSH montre la pression d'aspiration minimale requise pour surmonter les pertes d'admission de la pompe et ainsi éviter la cavitation.

Pour une pompe volumétrique, le débit est fonction de la vitesse de la pompe et la hauteur de refoulement est fixe, pour une courbe donnée. Par conséquent, plus le débit est élevé, plus il faut de puissance. Il faut noter que contrairement à une pompe centrifuge où la vitesse de la pompe est la même que la vitesse du moteur, les pompes volumétriques sont généralement reliées au moteur au moyen d'un réducteur de vitesse.

Installation et conservation

Installation sur socle

Le manuel du fabricant fournira des instructions sur la façon de soulever l'ensemble de pompage et le nombre de points d'ancrage requis. L'assemblage doit être calé pour s'assurer que le pied ou la plaque de base est de niveau et non sollicité (voir également "softfoot" à la section 3). S'il n'est pas correctement nivelé, l'alignement et les performances seront affectés. La base ne doit pas être scellée avec un coulis tant que l'alignement final n'est pas terminé.

Connexion de tuyauterie

La tuyauterie d'aspiration et de refoulement doit être alignée avec les buses de la pompe et soutenue de manière à ce qu'aucune contrainte (force) ne soit transférée du tuyau au corps de la pompe. Le fait de ne pas minimiser les forces sur le corps de la pompe affectera sévèrement la réalisation de l'alignement et augmentera considérablement la fréquence des alignements futurs. Des contraintes sévères sur les buses de la pompe réduiront considérablement la durée de vie des roulements de la pompe et de la pompe elle-même.

Connexion de couplage

L'accouplement doit être installé conformément aux instructions du fabricant. La vérification de l'alignement à froid et la correction du "softfoot" sont abordées plus loin dans la section 3.

Selon un projet de recherche mené pour le centre de maintenance et de fiabilité de l'Université du Tennessee, un désalignement aux limites de la tolérance du fabricant entraînera une réduction de moitié de l'espérance de vie des roulements. Tout décalage plus important peut réduire la durée de vie par un facteur de dix.

Garniture de presse-étoupe et plan API pour joint de scellement mécanique

La garniture de presse-étoupe ne doit pas être complètement serrée avant le démarrage pour éviter le grippage et assurer un rinçage initial suffisant.

Le plan API de rinçage de la garniture mécanique doit être installé conformément aux instructions du fabricant et conformément au fluide de procédé prévu. Un rinçage incorrect du circuit de refroidissement vers la garniture mécanique peut très rapidement conduire à une mauvaise efficacité de pompage et / ou à la destruction du scellement mécanique.

La description et le schéma des plans d'API peuvent être trouvés ici: [(Lien externe vers le site Web du fabricant)] (https://www.aesseal.com/en/resources/api-plans)

Lubrification

La lubrification doit être effectuée conformément aux instructions du fabricant. Les pompes et les moteurs modernes ont généralement des roulements scellés ne nécessitant aucun entretien initial. Le réservoir d'huile de la pompe doit être rincé avec de l'huile légère, puis rempli au niveau approprié avec de l'huile approuvée.

Si spécifié, l'accouplement flexible doit être graissé et protégé contre la pénétration de corps étrangers.

Étant donné que les différentes huiles ne doivent jamais être mélangées, pour éviter de futures opérations de nettoyage fastidieuses, l'entrepreneur responsable doit assurer la liaison avec l'exploitant pour discuter de la normalisation du type et de la marque d'huile afin de faciliter l'achat et la gestion des lubrifiants.

Préservation

Une responsabilité essentielle de l'installateur est la maintenance de l'équipement depuis la livraison par le fabricant jusqu'à l'achèvement mécanique. Toutes les activités applicables suivantes et les activités mandatées par le fabricant doivent être exécutées et consignées:

Lorsqu'ils sont stockés dans des zones froides ou humides, y compris lorsqu'ils sont boulonnés en place, la pompe et le moteur doivent être couverts tout en assurant la circulation de l'air. Les pièces non peintes doivent être protégées avec de l'huile anticorrosion. Au besoin, un chauffage d'appoint doit être fourni;
Au moins une fois par semaine, les arbres doivent être tournés de 90 à 120 degrés pour éviter le marquage des roulements;
L'huile doit être changée selon le calendrier d'entretien basé sur le temps;
L'équipement doit être protégé contre les dommages et les règles d'entretien ménager appropriées doivent être suivies;
Les supports et verrous temporaires doivent être maintenus en place jusqu'au démarrage. Il est recommandé de lister les éléments à démanteler sur la liste des défauts ou des travaux à compléter.

Contrôle qualité et vérification pré-opérationnelle

Par définition, les activités de contrôle de la qualité ont lieu avant l'achèvement mécanique, tandis que les activités de vérification pré-opérationnelle ont lieu après. Cependant, il s'agit plus d'un moyen de gérer les responsabilités que de réels jalons.

L'élément important ici est que les activités qui se déroulent entre la fin de l'installation et l'achèvement mécanique doivent être menées sur des équipements non énergisés, tandis que les activités de vérification pré-opérationnelle peuvent impliquer la mise sous tension de l'équipement et l'utilisation de fluides sécuritaires.

Test de rotation du moteur

L'objectif du test de rotation du moteur (bump test) est de s'assurer que les phases sont connectées pour que le moteur tourne dans le bon sens pour entraîner l'équipement accouplé. Le test de rotation du moteur est toujours effectué avec le moteur découplé.

Sécurité

Cet essai doit être réalisé seulement lorsque tous les essais électriques et de sécurité sont entièrement terminés. Cela comprend, mais sans s'y limiter: les tests de mégohmmètre requis, le serrage de toutes les connexions électriques et toute les vérifications de continuité de la mise à la terre. Tous les équipements d'alimentation électrique doivent être entièrement testés et fonctionnels, y compris, mais sans s'y limiter: entraînement et / ou contrôleur de moteur, centre de commande de moteur, équipement de commutation, interrupteurs locaux, toutes les protections de sécurité, tous les instruments et indicateurs associés. Comme pour tout équipement sous tension, toutes les procédures de verrouillage et d'identification (LOTO) doivent être suivies et les EPI obligatoires et / ou nécessaires doivent être portés.

Comme son nom l'indique, un test de déclenchement implique une phase de mise sous tension très courte, très probablement une mise sous tension de type interrupteur à pression et relâchement immédiat. Cela suffira pour faire tourner le moteur de quelques tours et déterminer visuellement s'il tourne dans le sens horaire (CW) ou antihoraire (CCW).

Rapports:

En général, le sens de rotation est exprimé "vue du côté extérieur", mais le constructeur peut avoir des exigences différentes. Néanmoins, pour référence ultérieure, il est important de spécifier si la rotation est exprimée du point de vue extérieur (OB) ou intérieur (IB). Par conséquent, une rotation dans le sens des aiguilles d'une montre, vue du point de vue extérieur, doit être consignée comme suit: CW-OB. Le roulement extérieur est le plus éloigné de la pompe, généralement du côté du ventilateur et le roulement intégré est celui du côté de la pompe, généralement le plus proche de l'arbre. Les fabricants de moteurs électriques utilisent généralement l'extrémité entrainement -- lead (LE) au lieu de l'extrémité extérieure et l'extrémité arbre -- shaft (SE) au lieu de l'extrémité intérieure. En ce qui concerne la rotation de la pompe, le côté intérieur est celui le plus proche du moteur tandis que le côté extérieur est le plus éloigné du moteur. Habituellement, la rotation est exprimée du point de vue de l'aspiration, qui est normalement situé du côté extérieur.

Alignement à froid et "softfoot"

Le "softfoot" est une condition où les pieds non serrés de l'équipement ne reposent pas tous entièrement et à plat sur la base ou les cales. Lorsque les boulons d'ancrage sont serrés, cela entraînera des contraintes, une déformation ou même une rupture de la base ou du corps de l'équipement. Par conséquent, le "softfoot" doit être corrigé avant le serrage des boulons d'ancrage.

L'accouplement flexible doit être entièrement aligné avant la mise en service. L'alignement à froid est effectué sans alimenter le moteur et les arbres sont tournés à la main uniquement. Le rapport d'alignement doit mentionner tout problème détecté tel que: arbre grippé, paliers marqués ou arbre difficile à tourner et les actions correctives nécessaires doivent être réalisées à ce moment.

Plusieurs méthodes d'alignement sont désormais disponibles. L'alignement laser avec des instruments automatisés est généralement préféré pour son efficacité et sa précision.

Nettoyage et protection

Bien qu'une bonne tenue des lieux et une bonne protection des équipements soient souhaitables tout au long du projet, la préparation d'un système pour le démarrage exige un nettoyage général et soigneux de la zone visée, inclunat le retrait de tous les matériaux de construction et outils restants, l'approvisionnement et le rangement sécuritaire des pièces de service, pièces de rechange, outils et consommables, et l'installation de tous les équipements de protection individuelle.

Sécurité:

Pour qu'un système soit jugé prêt au démarrage, la zone doit être en état d'opération: toutes les étiquettes d'avertissement, les gardes de protection et l'isolation installés, tous les fusibles, alarmes, verrouillages et protections entièrement fonctionnels avec, au minimum, les indicateurs locaux fonctionnels . Une attention particulière doit être accordée à l'identification proactive des dangers cachés tels que les matériaux inflammables oubliés, les risques de trébuchement non identifiés, etc.

Examen de l'état de préparation

Avant l'acceptation du système pour la mise en service, une inspection complète et un examen des dossiers de contrôle de la qualité doivent être effectués conformément aux procédures applicables du projet. Toute activité ou enregistrement manquant doit être répertorié pour correction. Dans ce dernier cas, l'acceptation du système est à la discrétion du responsable de la mise en service.

Mise en service

Démarrage

Sécurité:

En plus de l'examen de l'état de préparation ci-dessus, toute la formation du personnel participant doit être complétée et une analyse complète de la sécurité du travail (JSA) doit être effectuée par tout le personnel présent, chaque jour pour chaque système.

Le démarrage d'un système de pompage implique qu'une alimentation électrique sûre, un système à partir duquel pomper et un équipement vers où pomper sont disponibles. D'autres dépendances peuvent être requises en fonction du procédé. Par exemple, si le fluide pompé passe à travers un échangeur, il peut être nécessaire que le côté service soit également fonctionnel. Une fois que l'examen de l'état de préparation du système est terminé et que toutes les dépendances sont confirmées, la phase de démarrage peut commencer.

Test de performance

Le démarrage initial de la pompe doit être effectué en mode manuel et chaque pompe doit fonctionner seulement pour une courte durée afin de valider l'absence de vibrations excessives et de bruits inhabituels; que la garniture ou le joint mécanique ne fuit pas (une fuite minimale est normale, mais ne devrait pas former de flaque d'eau sur le sol) et l'absence de surchauffe du moteur, des joints et des paliers (voir les spécifications du fabricant pour le seuil applicable).

Par la suite, les performances de la pompe peuvent être vérifiées par rapport à la courbe de la pompe à 5 points de débit: débit minimum; entre le débit minimum et le point d'opération; point d'opération; entre le point d'opération et le plein débit; plein débit. La tête mesurée pour chaque point de débit doit être très près de la courbe. À chaque point, une prise de tension et de courant doit être effectuée pour évaluer la consommation d'énergie réelle et la corréler à la courbe de puissance.

Si les résultats sont hors courbe, le guide de dépannage du fabricant doit être suivi.

D'une façon très générale:

Les vibrations sont probablement causées par un mauvais alignement, des roulements marqués ou endommagés. Une faible hauteur de refoulement seule est probablement causée par une taille de roue incorrecte, une rotation inversée ou de la cavitation (NPSH faible). Une consommation électrique élevée est probablement causée par une restriction de débit, un joint, un joint ou un roulement grippé ou un moteur défectueux. Il est probable que la partie causale surchauffera ou fera du bruit.

Test de vibration

Le moyen le plus simple de garantir la fiabilité de la pompe après le démarrage et d'éviter d'effectuer plusieurs alignements à chaud inutilement est de surveiller le profil de vibration pendant plusieurs heures de fonctionnement. Tout désalignement, même léger, ou l'usure des roulements entraînera un spectre de vibration caractéristique. Les tests de vibration sont également un outil efficace de maintenance préventive.