Connaissance du système de pompage par pompe centrifuge : Qu'est-ce qu'une turbine de coupe ?

La coupe de la turbine est le processus d'usinage du diamètre de la turbine (pales) pour réduire la quantité d'énergie ajoutée au fluide du système. La coupure de la turbine peut être une correction utile des performances de la pompe lorsqu'une pompe a été surdimensionnée en raison de pratiques de conception de pompe trop conservatrices ou de changements dans les charges du système.

• Qu'est-ce qu'une roue de coupe ?

Les performances d'une pompe centrifuge peuvent être modifiées en modifiant le diamètre de la roue, c'est-à-dire en coupant la roue.

La norme API610 stipule que lors du remplacement d'une roue avec un diamètre plus grand ou une conception hydraulique différente, avec une capacité de régulation de vitesse ou utilisant un étage vide, la hauteur de la pompe doit pouvoir augmenter d'au moins 5 %. En d’autres termes, pour les pompes centrifuges à vitesse constante et à nombre constant d’étages, il n’est pas permis d’utiliser la roue au diamètre maximum, c’est-à-dire que les performances requises doivent être atteintes en coupant la roue.

Chaque pompe centrifuge standard est dotée d'une roue de diamètre maximum installée dans le carter/aube ​​directrice, qui est généralement une roue de conception standard (répondant à des exigences de performance spécifiques). Bien entendu, chaque pompe centrifuge standard possède également une roue de diamètre minimum relatif. On l'appelle une roue à diamètre minimum « relatif » car (après avoir coupé la roue) les performances qu'elle produit sont acceptables à la fois pour l'acheteur et le vendeur.

En augmentant ou en diminuant le diamètre de la roue, le débit de la pompe peut être augmenté ou diminué. Les turbines de plus grand diamètre produisent une hauteur et un débit plus élevés que les turbines de plus petit diamètre. Les changements dans le diamètre de la roue affecteront également l’efficacité de la pompe. Lorsque la quantité de coupe est faible, l’effet d’efficacité n’est pas évident ; cependant, lorsque la quantité de coupe dépasse une certaine valeur, l'efficacité de la pompe chutera considérablement. Par conséquent, les fabricants de pompes donneront un diamètre de roue minimum recommandé pour chaque pompe centrifuge.

• Quand envisager de couper une turbine ?

Les utilisateurs finaux doivent envisager de couper la turbine lorsque l'une des conditions suivantes se produit :
1. De nombreuses vannes de dérivation du système sont ouvertes, ce qui indique qu'un débit excédentaire est disponible pour l'équipement du système.
2. Une limitation excessive est nécessaire pour contrôler le flux à travers le système ou le processus.
3. Des niveaux élevés de bruit ou de vibrations indiquent un débit excessif.
4. La pompe fonctionne à distance du point de conception (fonctionnant à faible débit)

• Méthode de coupe de la turbine

Il existe trois façons de couper la roue :
1. Coupe de diamètre égal. C’est la méthode de découpe la plus couramment utilisée.
2. Coupe en biseau. Habituellement utilisé sur les turbines à aspiration unique à faible vitesse spécifique.
3. Coupe en forme de V. Généralement utilisé sur les turbines à double aspiration.
Pour les pompes centrifuges, quelle que soit la méthode de coupe utilisée, seules les aubes de la roue sont généralement coupées et la plaque de recouvrement est conservée.

• Avantages des roues de coupe

Le principal avantage de la réduction de la taille de la roue est la réduction des coûts d’exploitation et de maintenance. En plus des économies d'énergie, la coupe des turbines réduit l'usure de la tuyauterie du système, des vannes et des supports de tuyauterie. Les vibrations des canalisations induites par l’écoulement ont tendance à fatiguer les soudures des canalisations et les joints mécaniques. Au fil du temps, des fissures dans les soudures et des joints desserrés peuvent se produire, entraînant des fuites et des temps d'arrêt pour réparations. Une énergie fluide excessive est également indésirable du point de vue de la conception. Les supports de tuyaux sont généralement espacés et dimensionnés pour supporter les charges statiques dues au poids de la tuyauterie et du fluide, les charges de pression dues à la pression interne du système et la dilatation provoquée par les changements de température dans les applications thermodynamiques. Les vibrations dues à une énergie fluide excessive imposent des charges inacceptables sur le système et entraînent des fuites, des temps d'arrêt et une maintenance supplémentaire.