Liste de contrôle de l'utilisateur final pour les tests de performance des pompes centrifuges
Qu'une pompe soit neuve, usagée et récemment modifiée, ou fraîchement remise à neuf avec une mission de service critique, les utilisateurs finaux spécifient régulièrement des tests d'acceptation des performances hydrauliques pour garantir les performances de la pompe. Les tests de performance peuvent être complexes et doivent tenir compte d'une multitude de variables.
Les conceptions de boucle de test peuvent varier à la fois dans la conception du système et dans le choix de l'instrumentation. L'image 1 montre un exemple d'une boucle d'essai verticale à ciel ouvert utilisée pour tester de grandes pompes verticales à grande capacité ; cependant, les conceptions de boucles de test varient considérablement d'un secteur à l'autre.
Les applications de pompe peuvent représenter un large éventail d'exigences de tolérance pour le débit, la hauteur, l'efficacité, la puissance au frein (BHP) et la hauteur d'aspiration positive nette requise (NPSHR). Pour ces raisons, l'industrie des pompes a adopté des normes de test qui sont utilisées pour détailler la méthodologie de test des pompes centrifuges et définir si une pompe a satisfait aux spécifications de performance.
Image 1. Un exemple d'une boucle d'essai verticale à ciel ouvert utilisée pour tester de grandes pompes verticales à grande capacité (Images et graphiques gracieuseté de Rotating Equipment Repair Inc.)
L'utilisateur final doit s'assurer que la norme d'essai, ainsi que la note d'acceptation, sont correctement spécifiées dès le début dans le contrat d'approvisionnement, en fonction des exigences spécifiques du système de pompage.
La liste de contrôle suivante est principalement basée sur les tests de l'Hydraulic Institute (HI) 14.6-2016, bien que les spécifications de l'American Society of Mechanical Engineers (ASME) et de l'American Petroleum Institute (API) puissent être utilisées avec des résultats équivalents.
Figure 1. Ce graphique montre les courbes de test corrigées pour une pompe verticale à un étage.
Les utilisateurs finaux doivent également spécifier dans le contrat d'achat s'ils souhaitent que le test d'acceptation soit assisté ou non. Les tests avec témoin entraînent généralement un coût accru ; cependant, cette pratique permet à l'acheteur d'être présent lors des tests et de la collecte des données, garantissant ainsi l'intégrité du test. De nombreuses installations de test modernes proposent des témoignages à distance via des webcams et le partage d'écran. Cela élimine les frais de déplacement pour l'acheteur, tout en atteignant l'objectif d'un test avec témoin.
Pour les tests assistés sur site, la liste de contrôle suivante offrira à l'utilisateur final un guide utile pour garantir un processus précis et réussi.
Avant l'épreuve
❑ Vérifiez que toutes les corrections d'élévation nécessaires seront apportées aux relevés de tête. À moins que les manomètres ne soient situés précisément aux axes d'aspiration et de refoulement, une correction de hauteur doit être effectuée pour tenir compte de la différence entre l'élévation de l'axe central de la pompe et l'élévation de mesure.
Figures 2. Ce graphique montre les courbes de test brutes pour une pompe verticale à un étage.
❑ Assurez-vous que 10 diamètres de tuyau d'alésage lisse, tuyau droit sont présents avant, et cinq diamètres de tuyau sont présents après, l'instrumentation de mesure de débit. Cela garantit un profil de vitesse entièrement développé et uniforme au niveau de la section de mesure du débit.
❑ Vérifiez que les prises de pression ne sont pas à moins de deux diamètres de tuyau des brides d'aspiration/de refoulement. Cela garantit un profil de vitesse entièrement développé et uniforme au niveau de la section de mesure de la pression.
Image 2. Un capteur de couple qui se couple directement entre le moteur et la pompe.
❑ Confirmez que la méthodologie de calcul du BHP de la pompe répond aux attentes. Si la puissance d'entrée du moteur est utilisée conjointement avec l'efficacité de la plaque signalétique du moteur, assurez-vous que le test est effectué à la vitesse nominale ou testée du moteur avec un signal électrique pur (alimentation secteur). Si le moteur est alimenté par un variateur de fréquence (VFD), le rendement de la plaque signalétique n'est plus valide, en particulier à des vitesses différentes. La méthode la plus précise pour déterminer le BHP est un capteur de couple et un tachymètre étalonnés. La plupart des capteurs de couple disponibles dans le commerce se couplent directement entre le moteur et la pompe (voir Image 2). Ils sont conçus pour fournir des données calibrées pour le couple et les tours par minute (rpm).
❑ Vérifiez que la vitesse de rotation est mesurée avec précision à l'aide d'un tachymètre étalonné. L'utilisation de la vitesse nominale du moteur pour chaque point d'écoulement entraînera des imprécisions. Le glissement du moteur change au fur et à mesure que les conditions de charge changent, se déplaçant le long de la courbe BHP/couple de l'arrêt de la pompe à l'arrêt de la pompe.
❑ Vérifiez que l'eau utilisée répond aux exigences de propreté et de chlorure spécifiques aux pompes construites en acier inoxydable austénitique pour atténuer les problèmes de fissuration par corrosion sous contrainte.
Il est prudent de le faire bien avant la date du test, avant que la pompe ne soit remplie d'eau.
❑ Discutez du nombre et des points d'écoulement à tester.La plupart des normes spécifient un minimum de cinq points de test. Cependant, l'acheteur peut choisir de faire tester beaucoup plus de points pour mieux définir la courbe de performance. La plupart des normes spécifient également deux points de test requis. Un point de test doit être pris entre -5 et 0 %, tandis qu'un autre doit être pris entre 0 et +5 % du débit garanti. Les points de test restants peuvent être uniformément répartis sur la plage de fonctionnement ou à des débits spécifiques à la demande de l'acheteur (arrêt, débit minimum, faux-rond, etc.).
❑ Demandez un briefing de sécurité pour discuter de tous les dangers potentiels avant de commencer le test. Les tests d'acceptation des performances hydrauliques sont effectués avec des systèmes de tuyauterie temporaires, des supports structurels mobiles personnalisés et en présence d'électricité à haute tension/haute intensité. Des précautions doivent être prises par toutes les parties pour s'assurer que le test est effectué en toute sécurité.
Pendant le test
❑ Après le démarrage, assurez-vous que les conduites de jauge sont ventilées ou purgées de tout l'air. Les poches d'air ou les bulles peuvent entraîner des imprécisions de mesure importantes.
Image 3. La disposition de base d'un collecteur annulaire sur deux lignes de test distinctes.
❑ Pour les tests de niveau 1, assurez-vous que les manomètres prennent des lectures à partir d'un collecteur annulaire composé de quatre prises de pression. L'image 3 montre la disposition de base d'un collecteur annulaire sur deux lignes de test distinctes sur une boucle de test à Sussex, Wisconsin. Avant de prendre des points de test, le débit doit être vérifié pour être exempt de tourbillon ou d'asymétrie qui pourrait affecter la précision de la mesure. La procédure pour vérifier cela est simple. Après le démarrage, obtenez un débit stable au point de garantie. Chacune des quatre prises de pression doit alors être isolée, une à la fois, et la lecture de pression enregistrée. Si l'une des lectures varie de plus de 0,5 % de la moyenne arithmétique des mesures, ou de plus de 1 fois la tête de vitesse à cette section de mesure, un tourbillon ou une asymétrie a été identifié. Le tourbillon ou l'asymétrie doit être corrigé avant que le test puisse être effectué.
❑ Pour les essais de pompe verticale dans une fosse à ciel ouvert, vérifiez qu'il n'y a pas de tourbillons présents à la surface de l'eau s'étendant jusqu'à l'entrée de la pompe. De tels tourbillons peuvent affecter considérablement les performances de la pompe.
❑ S'assurer qu'après chaque modification du réglage du débit, l'amplitude de fluctuation de chaque paramètre mesuré est acceptable dans les limites de la norme testée. Ce critère doit être respecté pendant au moins 10 secondes ; cependant, de nombreux laboratoires de test utiliseront une valeur plus prudente d'environ deux minutes à chaque point d'écoulement avant de prendre un point de données.
Après l'épreuve
❑ Vérifiez tous les points de données calculés, y compris la tête dynamique totale (TDH), le BHP, l'efficacité de la pompe et le NPSHR à l'aide des données brutes de l'instrument et des équations publiées à partir des normes de test ou d'un autre texte d'ingénierie fiable. Les données corrigées pour la vitesse nominale et la gravité spécifique (SG) doivent également être revérifiées. Les corrections peuvent être réalisées en utilisant les lois d'affinité et le rapport SG test sur SG champ. Ces corrections peuvent être importantes et ne doivent pas être négligées. Les figures 1 et 2 montrent des courbes d'essai brutes et corrigées pour une pompe verticale à un étage (voir page 68). Notez les différences entre eux, en particulier dans l'efficacité de pompage. Préparez une feuille de calcul Excel avant votre voyage afin de pouvoir vérifier rapidement les données calculées après le test.
❑ Examinez le certificat d'étalonnage de chaque instrument, qui doit être inclus dans le rapport de test final certifié. Assurez-vous qu'aucun des instruments ne se trouve en dehors de leur intervalle d'étalonnage et qu'ils ont été étalonnés avec les normes traçables du National Institute of Standards and Technology (NIST) du Département américain du commerce, ou selon la norme que votre assurance qualité juge nécessaire. Vérifiez également que la précision déclarée de chaque instrument est inférieure à l'incertitude maximale admissible de l'appareil spécifiée dans la norme de test.
❑ Confirmez que la courbe de performance corrigée répond aux exigences du contrat d'achat, sur la base des valeurs de tolérance de la norme d'essai. Il est recommandé que cette détermination soit effectuée avant de retirer la pompe du banc d'essai, au cas où un nouveau test serait nécessaire.
Alors que cette liste de contrôle devrait servir d'outil utile pour les utilisateurs finaux chargés de spécifier et d'assister aux tests de performance, la responsabilité d'effectuer un test précis incombe au laboratoire de test. Pourtant, une compréhension superficielle des tests de performance et des normes associées permet aux utilisateurs finaux de garantir les performances de l'équipement tout en apportant de la valeur au processus d'approvisionnement/de remise à neuf.