Afin de comprendre les fuites d’une pompe centrifuge, il est important de comprendre d’abord le fonctionnement de base d’une pompe centrifuge.Lorsque le débit pénètre par l’œil de la turbine de la pompe et monte par les aubes de la turbine, le fluide est à une pression et une vitesse plus faibles.Lorsque le flux traverse la volute, la pression augmente et la vitesse augmente.Le flux sort ensuite par la décharge, auquel cas la pression est élevée mais la vitesse ralentit.Le débit qui entre dans la pompe doit sortir de la pompe.La pompe transmet la hauteur (ou pression), ce qui signifie qu'elle augmente l'énergie du fluide de la pompe.
Certaines défaillances de composants d'une pompe centrifuge, telles que l'accouplement, les joints hydrauliques, statiques et les roulements, entraîneront la défaillance de l'ensemble du système, mais environ soixante-neuf pour cent de toutes les défaillances de pompe résultent d'un dysfonctionnement du dispositif d'étanchéité.
LE BESOIN DE JOINTS MÉCANIQUES
Une garniture mécanique est un dispositif utilisé pour contrôler les fuites entre un arbre rotatif et un récipient rempli de liquide ou de gaz.Sa principale responsabilité est de contrôler les fuites.Tous les joints fuient : c'est nécessaire pour maintenir un film fluide sur toute la face de la garniture mécanique.La fuite qui sort du côté atmosphérique est assez faible ;la fuite dans un hydrocarbure, par exemple, est mesurée par un compteur de COV en parties/million.
Avant le développement des garnitures mécaniques, les ingénieurs scellaient généralement une pompe avec une garniture mécanique.La garniture mécanique, un matériau fibreux généralement imprégné d'un lubrifiant tel que le graphite, était découpée en sections et remplie dans ce qu'on appelait une « boîte à garniture ».Un presse-étoupe a ensuite été ajouté au
à l'arrière pour tout emballer.Étant donné que la garniture est en contact direct avec l’arbre, elle nécessite une lubrification, mais elle enlèvera quand même de la puissance.
Habituellement, un « anneau lanterne » permet d'appliquer de l'eau de chasse sur l'emballage.Cette eau, nécessaire pour lubrifier et refroidir l’arbre, s’infiltrera soit dans le processus, soit dans l’atmosphère.Selon votre application, vous devrez peut-être :
· Dirigez l'eau de rinçage loin du processus pour éviter toute contamination.
· empêcher l'eau de chasse de s'accumuler sur le sol (pulvérisation excessive), ce qui constitue à la fois une préoccupation de l'OSHA et une préoccupation d'entretien ménager.
· protéger le boîtier de roulements de l'eau de rinçage, qui peut contaminer l'huile et éventuellement entraîner une défaillance du roulement.
Comme pour chaque pompe, vous souhaiterez tester votre pompe pour découvrir les coûts annuels nécessaires à son fonctionnement.Une pompe à garniture peut être abordable à installer et à entretenir, mais si vous calculez combien de gallons d'eau elle consomme par minute ou par an, vous pourriez être surpris par le coût.Une pompe à garniture mécanique pourrait potentiellement vous faire économiser beaucoup de coûts annuels.
Compte tenu de la géométrie générale d'une garniture mécanique, partout où il y a un joint ou un joint torique, il en résulte un point de fuite potentiel :
· Un joint torique dynamique (ou joint) érodé, usé ou fretté lorsque la garniture mécanique se déplace.
· Saleté ou contamination entre les garnitures mécaniques.
· Une opération hors conception au niveau des garnitures mécaniques.
LES CINQ TYPES DE PANNES DES DISPOSITIFS D'ÉTANCHÉITÉ
Si la pompe centrifuge présente une fuite incontrôlée, vous devez vérifier minutieusement toutes les causes potentielles pour déterminer si vous avez besoin de réparations ou d'une nouvelle installation.
1. Échecs opérationnels
Négliger le meilleur point de rendement : faites-vous fonctionner la pompe au meilleur point de rendement (BEP) sur une courbe de performance ?Chaque pompe est conçue avec un
Point d’efficacité spécifique.Lorsque vous faites fonctionner la pompe en dehors de cette région, vous créez des problèmes de débit qui entraînent une panne du système.
Hauteur d'aspiration nette positive (NPSH) insuffisante : Si la hauteur d'aspiration de votre pompe n'est pas suffisante, l'ensemble rotatif peut devenir instable, provoquer une cavitation et entraîner une défaillance du joint.
Fonctionnement à tête morte : Si vous réglez la vanne de régulation trop bas pour étrangler la pompe, vous pouvez étouffer le débit.Un débit obstrué provoque une recirculation à l'intérieur de la pompe, ce qui génère de la chaleur et favorise une défaillance du joint.
Fonctionnement à sec et ventilation incorrecte du joint : Une pompe verticale est la plus susceptible puisque la garniture mécanique est positionnée sur le dessus.Si la ventilation est inadéquate, de l'air peut rester emprisonné autour du joint et ne pourra pas évacuer la boîte à garniture.La garniture mécanique tombera bientôt en panne si la pompe continue à fonctionner dans cet état.
Faible marge de vapeur : ce sont des fluides clignotants ;les hydrocarbures chauds clignoteront une fois exposés aux conditions atmosphériques.Lorsque le film fluide traverse la garniture mécanique, il peut éclater du côté atmosphérique et provoquer une panne.Cette panne se produit souvent avec les systèmes d'alimentation de chaudière : l'eau chaude à 250-280 ºF clignote avec la chute de pression sur les faces du joint.
2. Pannes mécaniques
Le désalignement de l'arbre, le déséquilibre de l'accouplement et le déséquilibre de la roue peuvent tous contribuer aux défaillances de la garniture mécanique.De plus, une fois la pompe installée, si vous avez mal aligné les tuyaux boulonnés, vous exercerez beaucoup de pression sur la pompe.Vous devez également éviter une mauvaise base : la base est-elle sécurisée ?Est-ce qu'il est correctement jointoyé ?Avez-vous le pied mou ?Est-il correctement boulonné ?Et enfin, vérifiez les roulements.Si la tolérance des roulements s'amenuise, les arbres bougeront et provoqueront des vibrations dans la pompe.
3. Sceller les défaillances des composants
Avez-vous un bon couple tribologique (l'étude du frottement) ?Avez-vous choisi les bonnes combinaisons de parement ?Qu'en est-il de la qualité du matériau de la face du joint ?Vos matériaux sont-ils adaptés à votre application spécifique ?Avez-vous sélectionné les joints secondaires appropriés, tels que les joints et les joints toriques, préparés pour les attaques chimiques et thermiques ?Vos ressorts ne doivent pas être bouchés ni votre soufflet corrodé.Enfin, gardez un œil sur les déformations de la face dues à la pression ou à la chaleur, car une garniture mécanique soumise à une forte pression se courbera et le profil asymétrique peut provoquer une fuite.
4. Échecs de conception du système
Vous avez besoin d'un dispositif de rinçage du joint approprié, ainsi que d'un refroidissement suffisant.Les systèmes doubles ont des fluides de barrière ;le pot de joint auxiliaire doit être au bon endroit, avec les instruments et la tuyauterie appropriés.Vous devez prendre en compte la longueur du tuyau droit à l'aspiration : certains systèmes de pompe plus anciens, souvent livrés sous forme de patins emballés, incluent un coude de 90 º à l'aspiration juste avant que le débit n'entre dans l'œil de la turbine.Le coude provoque un écoulement turbulent qui crée des instabilités dans l'ensemble tournant.Toutes les canalisations d'aspiration/refoulement et de dérivation doivent également être conçues correctement, surtout si certaines canalisations ont été réparées à un moment donné au fil des années.
5. Tout le reste
D’autres facteurs divers ne représentent qu’environ 8 pour cent de tous les échecs.Par exemple, des systèmes auxiliaires sont parfois nécessaires pour fournir un environnement de fonctionnement acceptable pour une garniture mécanique.Pour faire référence aux systèmes doubles, vous avez besoin d'un fluide auxiliaire qui agit comme une barrière empêchant la contamination ou le fluide de traitement de se répandre dans l'environnement.Cependant, pour la plupart des utilisateurs, s’adresser à l’une des quatre premières catégories fournira la solution dont ils ont besoin.
CONCLUSION
Les garnitures mécaniques sont un facteur majeur dans la fiabilité des équipements tournants.Ils sont responsables des fuites et des pannes du système, mais ils indiquent également des problèmes qui pourraient éventuellement causer de graves dommages à terme.La fiabilité du joint dépend grandement de sa conception et de l'environnement d'exploitation.
Par Frank Rotello, ingénieur mécanique pour Cummins-Wagner Co., Inc.
Heure de publication : 04 janvier 2022