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Maintenance Magazine 145 – octobre 2019
En général (et heureusement, dans la plupart des cas), une pompe à eau d’alimentation est protégée par un filtre d’aspiration pour écarter la plupart des particules solides de la pompe. En fonction de la chute de pression maximale autorisée dans le tamis, différentes largeurs de mailles sont possibles. Selon les normes TDR 611 (Technische Regeln für Dampfkessel), l’eau d’alimentation doit être claire, incolore et exempte de particules solides. Les prescriptions pour l’eau d’alimentation ne sont toutefois pas souvent respectées durant la mise en service et la durée de vie de la pompe. C’est ainsi que de petites particules traversent le tamis du filtre. Pour protéger la pompe contre toutes les matières solides, de très fines mailles seraient nécessaires. Or, ceci entraînerait des surfaces de filtration énormes et des dimensions impossibles, car la chute de pression doit être minimale. Ce qui nous amène forcément à un débat intérieur… Un peu de crasse et alors ?
Une nouvelle pompe à eau d’alimentation à plusieurs étages a des jeux de 0,25 à 0,5 mm (en moyenne) en fonction de la dimension et du matériau de la pompe. C’est pourquoi toutes les particules de 0 mm à 0,5 mm mettent déjà en danger la pompe et tous ses équipements. À la suite de la rotation de la roue, les forces centrifuges ont une influence sur les particules solides présentes dans la pompe. Il va de soi que les particules à densité supérieure (les matières solides plus lourdes donc), contrairement à l’eau propre, sont chassées vers la zone du diamètre extérieur. Du côté du refoulement, les particules passent par plusieurs zones de pression différentes, qui, par exemple, transportent les matières solides vers les ouvertures latérales de la roue. À l’avant de la roue se trouve une zone de pression dans le sens de la bague d’usure. En raison du jeu entre la roue et le diffuseur, des particules solides jusqu’à 0,5 mm sont emportées dans l’ouverture latérale de la roue. Lorsque la pompe tourne, l’ouverture maximale entre le col de la roue et la bague d’usure du corps est égale à 0,25 mm, si bien que les particules de cette taille peuvent se glisser dans l’ouverture. Des particules solides de plus grande taille tournent uniquement dans la chambre avant l’ouverture. À l’arrière de la roue, une situation comparable existe, mais l’écoulement se fait dans le sens opposé et est moins intense. Il s’ensuit que les plus petites matières solides (max. 0,25 mm) sont chassées de l’ouverture.
Après l’arrêt de la pompe, les particules solides en rotation retombent vers le bas dans le sens des ouvertures de la roue et de la face inférieure de la chambre. En outre, les jeux entre le col de la roue et la bague d’usure du corps changent. Pendant le fonctionnement, les forces de Lomakin centrent la roue. Après l’arrêt de la pompe, la roue n’est plus centrée. À ce moment-là, des particules peuvent tomber dans les fentes, car juste avant l’arrêt de la pompe, celles-ci ont la forme d’un croissant. Si la pompe est démarrée dans ce cas, la roue est bloquée par ces matières solides qui sont arrêtées (grippantes). Dans de nombreux cas, un grand nombre de personnes essaie de tourner la roue à la main, ce qui ne fonctionne toutefois pas. Les particules arrêtées sont même davantage poussées/grippées dans le métal.
Si la pompe est bloquée, différentes zones de température dans la pompe vont faire en sorte que le corps de compression (casing stage) soit plié. Il s’ensuit que les particules bloquées sont même davantage poussées dans la surface et deviennent grippantes. Il faut donc un couple de rupture plus élevé pour démarrer la pompe. Les turbines ou les moteurs à réglage de vitesse n’ont pas ce couple de rupture exigé et vont donc « déclencher ». Sans particules et sans crasse dans la pompe, il y a donc moins de frottements et la pompe démarre sans courants de pic élevés. Lorsque la pompe est arrêtée, la température s’abaisse lentement par le biais de la surface du corps. Si l’eau de refroidissement (dans la partie roulement) continue à s’écouler, la pompe refroidit plus rapidement, les différences dans les zones de température de la pompe sont plus élevées et la totalité de la pompe fléchit plus que sans refroidissement. Donc, dans le cas d’un blocage de la roue, il est utile d’arrêter l’eau de refroidissement. En isolant la pompe, la chaleur est mieux répartie dans la pompe. Comme déjà mentionné, ceci diminue l’effet de fléchissement de la pompe. En outre, l’isolation minimise le rayonnement thermique et la perte d’énergie.
La roue produit environ 80% de la pression de la pompe à eau d’alimentation de chaudières. Le diffuseur produit les 20% restants (Bernoulli). Ceci signifie qu’il existe une pression différentielle égale à 80% pour la bague d’usure du corps dans le sens de l’aspiration. Grâce à une vitesse d’écoulement plus élevée, un plus grand nombre de matières solides passe par l’ouverture et c’est la raison pour laquelle une pompe est très souvent endommagée dans cette zone. S’il n’est pas possible de diminuer la vitesse des particules solides dans l’eau d’alimentation, la possibilité existe d’utiliser des bagues d’usure KSB avec profil en nid d’abeilles. L’avantage de ces bagues d’usure pour le corps est que des particules solides peuvent s’insérer dans les creux, ce qui diminue le risque de blocage des matières solides et ainsi le risque que la roue soit bloquée disparaît. Un autre avantage consiste en une diminution des vibrations et d’un rendement plus élevé du fait que les jeux sont plus petits et donc que l’effet de Lomakin peut de nouveau jouer. <<
Par Wim De Mesmaeker, Service Manager chez KSB Supreme Serv
