La ventilation de l'air avant le démarrage de la pompe centrifuge élimine essentiellement l'air emprisonné à l'intérieur du corps de la pompe et du tuyau d'aspiration pour créer un vide efficace au centre de la turbine et éviter les dommages à la pompe causés par la rétention d'air. Du point de vue de la mise en service sur site, de l'exploitation et de la maintenance, ce document explique les causes du grippage de l'air, les procédures standard d'amorçage et de ventilation, ainsi que les points de dépannage.
Dans les stations de pompage, la plupart des rapports d'entretien décrivant « pas d'évacuation d'eau après un jogging, moteur bourdonnant avec un débit nul » ne proviennent pas d'une panne de pompe, mais d'une élimination incomplète de l'air du corps de pompe et du tuyau d'aspiration avant le démarrage. Cette opération facilement négligée déclenche directement le blocage de l’air. Au lieu de commencer par des définitions de manuels, cet article explique pourquoi la ventilation de l'air est nécessaire, comment la réaliser et que faire si les problèmes persistent après la ventilation, le tout du point de vue de la mise en service, de l'exploitation et de la maintenance.
A pompe centrifugeexpulse le liquide grâce à la rotation de la turbine, créant une zone de basse pression au centre de la turbine. La pression atmosphérique ou la pression du réseau de canalisations pousse alors le liquide dans la pompe. Cette logique d’aspiration-refoulement fonctionne à une seule condition préalable : la chambre de la pompe doit être entièrement remplie de liquide incompressible.
Lorsque l’air se mélange dans le corps de la pompe, des problèmes surviennent. L'air a une densité d'environ 1/800e celle de l'eau. Lorsqu'il est entraîné en rotation par la turbine, il génère une force centrifuge négligeable, qui ne peut pas créer un vide suffisant au centre de la turbine pour aspirer le liquide vers le haut. Pire encore, l’air est compressible : il occupe l’espace de la chambre comme une éponge mais ne peut pas remplir la fonction d’étanchéité du liquide. Sans vide fonctionnel, le liquide ne peut pas être aspiré. Il s’agit de la rétention d’air : la pompe fonctionne mais ne parvient pas à aspirer le liquide. Pour cette raison, presque tous les manuels de pompes centrifuges comportent un rappel : la marche à sec sans liquide est strictement interdite.
De nombreux opérateurs supposent que le blocage de l'air ne provoque qu'une perte temporaire de débit d'eau et peut être réparé par un redémarrage et un amorçage. Cependant, dans des conditions de fonctionnement réelles, le blocage de l’air déclenche une chaîne de réactions :
1. Débit nul, pas de pression de sortie et fonctionnement du moteur à vide, coupant directement le débit de fluide de processus pour la production.
2. Effets de choc : les poches d'air à l'intérieur de la pompe sont agitées, comprimées et libérées à plusieurs reprises par la roue, ce qui entraîne des vibrations perceptibles et un bruit anormal.
3. Brûlure des joints : les garnitures mécaniques dépendent du fluide véhiculé pour le refroidissement et la lubrification. Le frottement à sec sans liquide entraîne une surchauffe et une défaillance du joint carbonisé en quelques minutes.
4. Usure progressive : la liaison prolongée de l'air accélère l'usure des roues et des roulements, raccourcit la durée de vie globale de la pompe et gaspille de l'énergie électrique. En bref, quelques minutes de fonctionnement à sec en raison de la rétention d'air peuvent entraîner des réparations coûteuses, et l'équipement ne doit jamais être exposé à de tels risques.
Pour une pompe centrifuge bien conçue, l’amorçage et la purge d’air sont des opérations complémentaires. L'amorçage remplit la chambre de la pompe et le tuyau d'aspiration de liquide ; la ventilation évacue l'air emprisonné aux points hauts à l'intérieur de la chambre pendant le remplissage du liquide. Aucune des deux étapes ne peut être ignorée. L'amorçage sans ventilation laisse des poches d'air bloquant les passages d'écoulement aux points hauts.
Sur la base de l’expérience de Teffiko en matière de mise en service en usine et sur site, trois points clés doivent être soulignés. Tout d'abord, vérifiez que les vannes de la conduite d'aspiration sont complètement ouvertes et que les vannes de sortie sont fermées avant le remplissage de liquide pour éviter un amorçage complètement erroné. Deuxièmement, le critère d’acceptation des orifices de ventilation est l’évacuation régulière d’un liquide sans bulles, plutôt qu’un simple écoulement d’eau. Troisièmement, des points de ventilation séparés doivent être installés sur les sections surélevées des longues canalisations d'aspiration, car l'air migre toujours vers des positions élevées.
Des clapets anti-retour au pied sont généralement installés aux entrées des tuyaux d'aspiration pour empêcher le liquide amorcé de refluer vers le réservoir inférieur par gravité. Notez cependant que les clapets de pied introduisent une résistance locale et sont sujets au blocage et aux fuites d'air lorsqu'ils sont immergés dans un milieu pendant de longues périodes. Ce sont des causes cachées de grippage d’air récurrent, même après l’amorçage.
Pour les installations d'aspiration inondées où la pompe se trouve en dessous du niveau de liquide du réservoir de stockage, le liquide remplit la pompe par différence de niveau de liquide, donc un amorçage manuel avant le démarrage est largement inutile. Il s’agit de l’arrangement le plus simple.
Les pompes auto-amorçantes adoptent des dispositifs auto-amorçants (tels que des pompes à anneau d'eau du côté sortie ou des canalisations spécialement disposées pour la dérivation automatique de l'eau) pour simplifier le fonctionnement. Pourtant, l’auto-amorçage n’équivaut pas à une ventilation nulle. Le risque de rétention d'air demeure si de grands volumes de gaz s'accumulent à l'intérieur de la chambre ; les vannes de ventilation doivent être inspectées manuellement si nécessaire.
Suivez cette séquence pour l’amorçage de la pompe et la purge d’air :
1. Fermez la vanne de sortie de la pompe et ouvrez complètement les vannes de la conduite d'aspiration.
2. Remplissez lentement le corps de la pompe avec le fluide de traitement via l'orifice d'amorçage pour éviter l'introduction de nouvelles bulles.
3. Ouvrez le bouchon de purge d'air ou la vanne de purge située sur le dessus du corps de la pompe.
4. Continuez à ventiler jusqu'à ce qu'un liquide sans bulles s'écoule régulièrement de l'orifice de ventilation.
5. Serrez le bouchon de ventilation ou fermez la vanne de ventilation.
6. Démarrez le groupe motopompe, ouvrez lentement la vanne de sortie et surveillez la pression et les vibrations.
Remarque : Pour les conduites d'aspiration longues, l'air a tendance à s'accumuler aux points hauts des conduites. Ventilez ces sections surélevées séparément en plus de ventiler le corps de la pompe ; ne ventilez pas seulement le corps de la pompe.
Si la rétention d'air persiste après avoir suivi les étapes de ventilation, les causes profondes résident généralement dans une fuite ou une installation du système plutôt que dans une ventilation inappropriée. Effectuez les vérifications élément par élément comme ci-dessous :
| Phénomène | Cause probable | Remède |
|---|---|---|
| Décharge de gaz continue sans liquide au port de ventilation | Fuites dans les tuyaux d'aspiration, les brides ou les joints | Localiser les fuites section par section ; fixer ou remplacer les joints |
| La chambre de la pompe se vide rapidement après l'amorçage | Clapet de pied défectueux ou reflux de siphon de pipeline | Inspecter le clapet de pied ; installer un réservoir de rétention sous vide |
| Poches d'air uniquement aux points hauts tandis que les sections inférieures fonctionnent normalement | Absence d’évents en hauteur pour les canalisations longues | Installer des vannes d'aération sur les sections de tuyaux surélevées |
| Liaison d'air sur les pompes auto-amorçantes | Gaz accumulé excessif ou eau d’amorçage insuffisante à l’intérieur de la chambre | Effectuer un amorçage et une ventilation manuels avant le démarrage |
Affichez cette liste de contrôle sur les fiches d'inspection de démarrage pour éliminer la plupart des erreurs de diagnostic.
L'amorçage et la ventilation sont recommandés pour la plupart des conditions de fonctionnement. Après l'arrêt, l'air s'infiltre progressivement dans le corps de la pompe à travers les joints et les interstices des canalisations, créant ainsi des risques de rétention d'air au redémarrage. L'amorçage manuel peut être largement omis uniquement pour les pompes installées en dessous du niveau de liquide du réservoir avec des canalisations bien étanches. Même dans ce cas, vérifiez qu’il n’y a pas d’air emprisonné avant le démarrage.
Non, il ne faut pas les confondre. La rétention d'air résulte d'un entraînement massif de gaz à l'intérieur de la pompe qui empêche la création de vide, entraînant une perte totale d'aspiration de liquide. Il est résolu par amorçage et ventilation. La cavitation se produit lorsque le liquide se vaporise en bulles dans des zones de basse pression ; L'implosion des bulles érode le métal de la turbine, provoquant une corrosion par piqûre, des vibrations et un bruit anormal. Ce problème est résolu en améliorant les conditions d’aspiration (par exemple en augmentant la hauteur d’aspiration nette positive disponible NPSHa). Les deux diffèrent par leurs causes profondes, leurs symptômes et leurs mesures correctives.
En bref, un liquide incompressible permet de générer du vide pendant la rotation de la turbine ; le gaz compressible emprisonné à l’intérieur des pompes déclenche la rétention d’air et la perte de capacité d’aspiration. L'amorçage et la purge d'air avant le démarrage de la pompe centrifuge éliminent le gaz des chambres de pompe pour établir un vide efficace et protéger les groupes motopompes contre les dommages dus au fonctionnement à sec. Intégrez l’amorçage et la ventilation dans les listes de contrôle d’inspection de démarrage comme procédures de base pour un fonctionnement stable à long terme.
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