• Comprendre les problèmes de rétention d'air et comment prévenir une panne de pompe centrifuge

Les pompes centrifuges sont largement utilisées dans les applications industrielles, notammentsystèmes d'approvisionnement en eau, traitement chimique, exploitation minière, production d'électricité, pétrole et gaz, systèmes d'eau d'alimentation de chaudière et systèmes de circulation industrielle.

Cependant, pendant le fonctionnement, les utilisateurs peuvent rencontrer un problème courant :

Le moteur tourne normalement ;

L'arbre de la pompe tourne correctement ;

Mais aucun liquide ne s’écoule de la sortie ;

Le débit diminue considérablement ;

La pompe produit un bruit ou des vibrations anormaux.

Dans de nombreux cas, ce problème est dû àliaison d'air dans la pompe centrifuge.

La rétention d'air est l'un des problèmes opérationnels les plus courants pour les pompes centrifuges, en particulier pourpompes centrifuges horizontales, pompes centrifuges multicellulaires, pompes à corps divisé et autres conceptions de pompes non-auto-amorçantes-.

 

 

1. Qu'est-ce que la rétention d'air dans une pompe centrifuge ?

Liaison aériennefait référence à une condition dans laquelle de l'air ou du gaz est emprisonné à l'intérieur du corps de la pompe, de la zone de la turbine ou de la canalisation d'aspiration, empêchant la pompe centrifuge d'établir un débit et une pression normaux.

Une pompe centrifuge fonctionne en utilisant la roue rotative pour transférer de l'énergie au liquide. Lorsque le liquide pénètre dans l'œil de la turbine, la force centrifuge le pousse vers la sortie de la turbine, créant une pression et un débit continu.

Cependant, lorsque l’air remplit la chambre de la pompe :

L'air a une densité bien inférieure à celle du liquide ;

La turbine ne peut pas transférer efficacement l’énergie à l’air ;

La différence de pression requise ne peut pas être créée ;

Le liquide ne peut pas pénétrer correctement dans la pompe.

En conséquence, la pompe peut continuer à fonctionner mécaniquement mais ne pas délivrer de liquide.

Les symptômes typiques comprennent :

Pompe fonctionnant sans rejet d'eau ;

Débit et pression réduits ;

Fonctionnement instable ;

Vibrations ou bruit excessifs.

 

2. Principales causes de rétention d'air dans les pompes centrifuges

2.1 Amorçage insuffisant avant le démarrage de la pompe

La cause la plus courante

La plupart des pompes centrifuges conventionnelles sontpas auto-amorçant-et doit être complètement rempli de liquide avant de démarrer.

Avant la mise en service, les conditions suivantes doivent être assurées :

Le corps de la pompe est entièrement rempli de liquide ;

La canalisation d'aspiration est remplie de liquide ;

Tout l’air emprisonné est éliminé.

Si de l'air reste à l'intérieur de la pompe, la turbine ne fera que faire circuler de l'air au lieu de pomper du liquide.

Les situations courantes incluent :

La pompe démarre pour la première fois sans amorçage approprié ;

La pompe perd du liquide après un arrêt prolongé ;

Le clapet de pied tombe en panne et le liquide reflue ;

L'air n'est pas complètement libéré lors du démarrage.

 

2.2 Fuite d'air dans la canalisation d'aspiration

Le côté aspiration d’une pompe centrifuge fonctionne généralement sous pression négative.

Par conséquent, même une petite fuite dans la canalisation d’aspiration peut permettre à l’air extérieur de pénétrer dans la pompe sans fuite d’eau évidente.

Les points de fuite d’air courants comprennent :

Connexions à bride ;

Joints endommagés ;

Joints filetés desserrés ;

Zones de garniture de vanne ;

Fissures dans les tuyaux d'aspiration.

Une fois que l’air pénètre dans la pompe, il peut s’accumuler à l’intérieur du boîtier et réduire les performances de la pompe.

Pour les systèmes de pompage industriels :

L'étanchéité à l'air de la conduite d'aspiration est tout aussi importante que la résistance de la conduite de pression.

 

2.3 Conception incorrecte des canalisations d'aspiration

Un système d'aspiration correctement conçu est essentiel pour un fonctionnement fiable de la pompe centrifuge.

Les problèmes pouvant provoquer une accumulation d’air comprennent :

Points hauts dans le tuyau d'aspiration

L'air a tendance à s'accumuler au point le plus élevé du pipeline.

Tuyau d'aspiration sous-dimensionné

Un tuyau d'aspiration d'un diamètre insuffisant peut provoquer :

Vitesse d'écoulement plus élevée ;

Augmentation de la perte par friction ;

Baisser la pression à l’entrée de la pompe ;

Risque accru d'entrée d'air dans le système.

Courbures excessives des tuyaux

Un trop grand nombre de coudes ou des configurations de tuyauterie compliquées peuvent augmenter :

Pertes hydrauliques ;

Résistance à l'aspiration ;

Possibilité d'accumulation d'air.

 

2.4 Faible niveau de liquide et prise d'air

Lorsque le niveau de liquide dans un réservoir ou un réservoir devient trop bas :

L'entrée d'aspiration peut être proche de la surface du liquide ;

Une formation de vortex peut se produire ;

De l'air peut être aspiré dans le tuyau d'aspiration.

Ce problème est courant dans :

Systèmes de traitement de l'eau ;

Applications de drainage ;

Systèmes de circulation d'eau de refroidissement.

Il est important de maintenir une profondeur d’immersion suffisante pour éviter l’entraînement de l’air.

 

2.5 Gaz libéré par le liquide pompé

Certains liquides contiennent des gaz dissous.

Sous certaines conditions, telles que :

Réduction de la pression ;

Augmentation de la température ;

Turbulence d'écoulement ;

le gaz dissous peut se séparer du liquide et former des bulles.

Ces bulles peuvent s'accumuler près de l'entrée de la turbine et affecter les performances de la pompe.

 

3. Symptômes courants de la liaison de l'air

3.1 La pompe fonctionne mais ne délivre pas de liquide

C'est le symptôme le plus typique.

Le moteur fonctionne normalement, mais :

Aucune eau ne sort ;

La pression de refoulement reste faible ;

La pompe ne peut pas atteindre le point de fonctionnement prévu.

 

3.2 Débit et pression réduits

Parce que la turbine ne peut pas transférer efficacement l’énergie au liquide :

Le débit diminue ;

La tête de pompe tombe ;

Les performances du système deviennent instables.

 

3.3 Bruit et vibrations anormaux

L'air pénétrant dans la zone de la turbine perturbe le flux continu de liquide.

Résultats possibles :

Augmentation des vibrations ;

Fonctionnement instable ;

Bruit de fonctionnement anormal.

 

4. Comment prévenir et résoudre les problèmes de liaison à l'air

 

4.1 Amorçage correct de la pompe et évacuation de l'air

La solution la plus efficace est un amorçage approprié avant le démarrage.

Procédure recommandée :

Ouvrez la soupape de décharge d'air ;

Remplissez le corps de la pompe avec le liquide pompé ;

Assurez-vous que la chambre de la pompe est complètement remplie ;

Retirez tout l'air emprisonné ;

Fermez la soupape de décharge d'air ;

Démarrez la pompe.

Un amorçage approprié est particulièrement important pour :

Pompes multicellulaires horizontales ;

Pompes à eau d'alimentation de chaudière ;

Pompes centrifuges haute-pression ;

Pompes à boîtier divisé.

 

4.2 Inspecter et réparer les fuites dans la canalisation d'aspiration

Vérifiez régulièrement :

Connexions à bride ;

Joints ;

Vannes ;

Joints de tuyaux ;

Composants d'étanchéité.

Toute fuite d'air doit être réparée immédiatement pour garantir un fonctionnement stable de la pompe.

 

4.3 Installer les dispositifs de libération d'air

Pour les systèmes présentant une accumulation d’air fréquente, envisagez d’installer :

Soupapes de purge d'air automatiques ;

Conduites de ventilation ;

Systèmes d'amorçage assistés par le vide-.

Ces dispositifs aident à éliminer l'air emprisonné et à améliorer la fiabilité du démarrage.

 

4.4 Optimiser les conditions d'installation de la pompe

Pour réduire le risque de coincement de l'air :

✔ Gardez les conduites d'aspiration aussi courtes que possible ;
✔ Utilisez un diamètre de tuyau d'aspiration approprié ;
✔ Minimisez les coudes inutiles ;
✔ Évitez les points élevés où l'air peut s'accumuler ;
✔ Assurez-vous d'un niveau de liquide adéquat au-dessus de l'entrée d'aspiration.

 

4.5 Sélectionnez le type de pompe correct

Si la candidature concerne :

Installation de la pompe au-dessus du niveau du liquide ;

Démarrage et arrêt fréquents ;

Conditions d’amorçage difficiles ;

pensez à utiliser :

Pompes-auto-amorçantes ;

Pompes submersibles ;

Systèmes de pompage assistés par le vide-.

La sélection de la bonne conception de pompe peut améliorer considérablement la fiabilité du système.

 

5. Liaison d’air ou cavitation : quelle est la différence ?

La fixation de l’air et la cavitation sont parfois confondues car toutes deux impliquent des bulles de gaz à l’intérieur des pompes. Il s’agit cependant de phénomènes différents.

Article	Liaison aérienne	Cavitation
Cause principale	Air entrant et s’accumulant dans la pompe	Vaporisation de liquide due à une basse pression
Source de gaz	Air extérieur ou gaz libéré	Vapeur liquide
Événement typique	Démarrage ou après que l'air entre dans le système	En fonctionnement continu
Effet principal	La pompe ne peut pas délivrer de liquide	Dommages à la turbine et perte de performances
Solution	Amorçage et évacuation de l'air	Améliorer le NPSH et réduire les pertes par aspiration

La liaison de l'air est principalement causée parair empêchant la pompe d'établir un débit de liquide continu, tandis que la cavitation est causée parvaporisation locale de liquide due à une pression insuffisante.

 

6.Conclusion

La rétention d'air est un problème de fonctionnement courant qui peut affecter considérablement les performances et la fiabilité des pompes centrifuges.

Les principales causes comprennent :

Mauvais amorçage avant le démarrage ;

Fuite d'air dans les conduites d'aspiration ;

Mauvaise conception du système d’aspiration ;

Faible niveau de liquide provoquant une entrée d’air ;

Accumulation de gaz à l'intérieur de la pompe.

Pour éviter la rétention d’air :

✔ Amorcez toujours la pompe avant le démarrage ;
✔ Maintenir un système d'aspiration bien étanche ;
✔ Concevoir correctement les canalisations d'aspiration ;
✔ Éliminez efficacement l'air emprisonné ;
✔ Choisissez le type de pompe adapté à l'application.

 

Pour pompes centrifuges industrielles, notammentpompes multicellulaires horizontales, pompes à eau d'alimentation de chaudière, pompes à boîtier divisé et pompes haute-pression, empêcher la rétention d'air est essentiel pour améliorer l'efficacité opérationnelle, prolonger la durée de vie et réduire les coûts de maintenance.