Comment la pompe submersible à flux mixte fonctionne-t-elle dans différentes conditions de fonctionnement ?

Les applications industrielles et municipales les plus diverses dépendent fortement des pompes à flux mixtes submersibles polyvalentes et efficaces. Ces siphons réunissent les qualités des siphons à flux pivotant et à flux étalé, ce qui les rend raisonnables pour gérer des débits de flux modérés à élevés à des hauteurs manométriques modérées. Pour tirer le meilleur parti de l'efficacité, de la fiabilité et de la longévité de ces pompes, il est essentiel de comprendre comment elles fonctionnent dans diverses conditions de fonctionnement. Cet article étudie le comportement des siphons à flux mixtes sous-marins pendant l'allumage, sous les pulsations de tension et les commotions provoquées par le flux, dans des conditions de flux multiphasiques et pendant les tâches transitoires.

Processus de démarrage

La phase de démarrage d'une pompe submersible à flux mixte est cruciale et a un impact significatif sur ses performances globales et sa durée de vie. Lors du démarrage, le siphon passe d'un état fixe à son état de fonctionnement généralement attendu, rencontrant différentes difficultés en cours de route.

Au début, lorsque le siphon est amorcé, il doit conquérir le sommet statique du segment de liquide situé au-dessus de lui. Cela nécessite une force importante du moteur, ce qui peut provoquer un courant de fuite passager. Les démarreurs progressifs ou les variateurs de fréquence (VFD) sont couramment utilisés dans les pompes à flux mixte submersibles contemporaines et sont utilisés pour réduire la consommation de courant initiale et la contrainte mécanique sur les composants de la pompe.

Lorsque la turbine pivote, elle doit éliminer toutes les poches d'air ou de gaz qui auraient pu s'accumuler dans le siphon ou dans le tuyau d'attraction. Ce cycle, appelé préparation, est important pour établir des conditions de flux appropriées. Les siphons à flux mixte sous-marins bénéficient d'un avantage à cet égard, car leur position abaissée garantit souvent qu'ils restent prêts même lorsqu'ils ne sont pas en activité.

Si la hauteur d'aspiration positive nette disponible (NPSHA) est proche de la hauteur d'aspiration positive nette requise (NPSHR), la pompe peut subir une cavitation temporaire pendant la phase de démarrage. L'accélération soudaine du fluide et la chute de pression qui en résulte à l'entrée de la turbine peuvent en être la cause. Pour réduire le risque de cavitation pendant le démarrage, il est essentiel de sélectionner la pompe et la conception du système appropriées.

La pression et le débit se stabilisent progressivement à mesure que la pompe revient à sa vitesse normale. La durée nécessaire à cette stabilisation peut être affectée par les propriétés du fluide, la configuration du système et la taille de la pompe. L'observation des limites clés, par exemple le courant du moteur, la tension de relâchement et le débit d'écoulement pendant le démarrage peut donner des informations importantes sur les performances du siphon et aider à distinguer les problèmes potentiels.

Pulsations de pression et bruit induit par le débit

Toutes les pompes centrifuges, y compris les pompes submersibles à flux mixte, présentent des caractéristiques inhérentes aux pulsations de pression et au bruit induit par le débit. S'ils ne sont pas gérés correctement, ces phénomènes peuvent avoir un effet sur les performances de la pompe, la stabilité du système et l'efficacité globale.

Dans les pompes submersibles à flux mixte, l'interaction entre la roue rotative et les pièces fixes de la pompe, comme le diffuseur ou la volute, est la principale cause des pulsations de pression. Les pales de la roue provoquent des changements périodiques de la pression du fluide lorsqu'elles passent devant ces composants fixes. La récurrence de ces pulsations est normalement liée au résultat de la vitesse de rotation du siphon et à la quantité d'arêtes vives de la roue.

Le point de fonctionnement de la pompe peut avoir un impact sur l'ampleur des pulsations de pression. Dans la plupart des cas, les pulsations seront plus prononcées lorsque le siphon fonctionne à partir de son point de productivité optimal (BEP). En effet, les fluctuations de pression peuvent être exacerbées par un fonctionnement hors conception, ce qui peut entraîner une séparation du débit, une recirculation et d'autres instabilités hydrauliques.

Dans les pompes à flux mixte submersibles, le bruit induit par le flux comprend des turbulences, de la cavitation et des vibrations mécaniques en plus des pulsations de pression. L'idée abaissée de ces siphons peut aider à réduire une partie du bruit aéroporté, mais les vibrations peuvent toujours être envoyées à travers le logement du siphon et les canalisations de libération.

Pour atténuer les pulsations de pression et les secousses provoquées par le flux, les fabricants utilisent différentes procédures de conception. Celles-ci peuvent inclure l'optimisation de la conception de la lame de la turbine, l'intégration de dispositifs anti-vortex et l'utilisation de plans de volutes irréguliers. De plus, faire fonctionner la pompe près de son BEP et assurer une installation et un entretien corrects peut considérablement réduire ces problèmes.

Conditions d'écoulement multiphasique

Les pompes submersibles à flux mixtes sont souvent confrontées à des conditions de flux multiphasiques, en particulier dans des applications telles que le traitement des eaux usées, la création de pétrole et de gaz et certains cycles modernes. Le flux multiphasique fait allusion à la présence synchrone d'au moins deux étapes (par exemple, fluide, gaz et solides) dans le liquide aspiré.

Les performances des pompes submersibles à flux mixte peuvent être considérablement affectées par la présence de gaz dans le liquide pompé. À mesure que le volume de gaz augmente, la hauteur manométrique et la capacité du siphon diminuent régulièrement. Cela est dû à la compressibilité du gaz, qui conserve l'énergie sans contribuer à l'amélioration générale de la hauteur manométrique. De plus, des poches d'air de gaz peuvent s'accumuler dans les zones à basse pression à l'intérieur du siphon, ce qui entraîne un blocage du gaz et une éventuelle perte d'amorçage.

Pour s'adapter aux liquides chargés de gaz, certains siphons à flux sous-mélangé sont conçus avec des caractéristiques uniques, par exemple des étages d'induction, des contrôleurs de gaz ou des turbines multiphasées. La capacité de la pompe à gérer le gaz entraîné et à maintenir un fonctionnement stable sur une plus large gamme de fractions de volume de gaz sera améliorée par ces modifications.

Les particules solides dans le liquide siphonné constituent un autre test pour les siphons à flux mixte sous-marins. Les composants de la pompe, en particulier la turbine et les bagues d'usure, peuvent subir une usure accrue en raison des particules abrasives. Pour résoudre ce problème, les fabricants peuvent impliquer des matériaux solidifiés ou des revêtements exceptionnels pour les pièces de base. De plus, la conception hydraulique de la pompe pourrait être améliorée pour réduire la quantité de zones à faible vitesse où les solides peuvent s'accumuler.

Caractéristiques transitoires

Des circonstances transitoires dans les systèmes de pompage peuvent affecter fondamentalement les performances et la qualité constante des siphons à flux mixte sous-marins. Ces circonstances comprennent des événements tels que des arrêts rapides des vannes, des pannes de courant et des changements inattendus dans la demande du système.

Le coup de bélier est une onde de pression qui peut se propager dans le système lorsqu'une vanne se ferme rapidement. Cette inondation de tension peut soumettre le siphon et l'entonnoir associé à une pression mécanique importante. Comparées aux pompes montées en surface, les pompes à flux mixtes immergées peuvent être moins sensibles aux effets immédiats du coup de bélier. Cependant, une mauvaise gestion de l'onde de pression réfléchie peut toujours entraîner des dommages.

Les pannes de courant constituent une autre condition transitoire de test pour les siphons à flux sous-mélangé. La pompe commence à ralentir lorsque l'alimentation électrique est coupée soudainement et le tuyau de refoulement coule dans la direction opposée. Cela peut entraîner une rotation inverse du siphon, ce qui peut endommager la conduite et les joints si les protections appropriées ne sont pas installées. Pour atténuer ce risque, vérifiez bien que des vannes ou des clapets anti-retour sont généralement installés dans la conduite de refoulement.

Les performances des pompes submersibles à flux mixte peuvent également être affectées par des changements soudains dans la demande du système, par exemple lorsque des pompes parallèles démarrent ou s'arrêtent de fonctionner. La pompe peut se retrouver à fonctionner dans des zones défavorables à la suite de ces événements, ce qui peut entraîner des changements rapides de pression et de débit. Les variateurs de vitesse peuvent aider à gérer ces évolutions plus facilement, en permettant au siphon de modifier sa vitesse pour s'adapter aux conditions changeantes du cadre.

Fabricants de pompes submersibles à flux mixte

Lors du choix d'une pompe submersible à flux mixte pour votre application, il est essentiel de faire appel à un fabricant réputé qui garantit des produits de haute qualité pouvant fonctionner de manière fiable dans diverses conditions de fonctionnement. Fabricant de pompes réputé, Tianjin Kairun effectue des contrôles de qualité rigoureux pour garantir que chaque pompe répond à des exigences strictes et est exempte de défauts. Notre obligation de contrôle de la qualité garantit la fiabilité et la productivité de leurs siphons dans de nombreuses circonstances de travail.

Si vous recherchez des pompes à flux mixtes sous-marines et souhaitez trouver un fabricant qui se concentre sur les performances et la qualité, Tianjin Kairun se fera un plaisir de répondre à vos demandes. Pour en savoir plus sur ses produits et sur leurs performances dans différentes conditions de travail, vous pouvez nous contacter à l'adresse mailto:catherine@kairunpump.com.

Références:

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2. Karassik, I. J., Messina, J. P., Cooper, P., & Heald, C. C. (2008). Pump Handbook (4th ed.). McGraw-Hill Education.

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