Accouplements magnétiques, marge NPSH et vitesse d'emballement inverse
Q. Quels sont les effets de l'augmentation de la température sur les accouplements magnétiques dans un pompe sans joint ?
UN. Les courants de Foucault dans l'enveloppe de confinement sont une source de chaleur dans une pompe sans joint. La chaleur est également générée par le frottement du liquide lorsque l'aimant interne se déplace à travers le liquide à l'intérieur de la coque de confinement.
Les accouplements magnétiques subissent une certaine perte de capacité de couple avec l'augmentation de la température. De plus, chaque matériau d'aimant permanent a un point de Curie unique, qui est la température à laquelle le matériau perd tout magnétisme. En dessous du point de Curie, deux plages sont appelées température réversible et température irréversible.
Des pertes réversibles se produisent naturellement dans la plage de température nominale normale de l'accouplement. L'accouplement retrouvera sa pleine résistance lorsqu'il refroidira à température ambiante. Entre la température nominale du couplage et le point de Curie se trouve une plage dans laquelle les aimants perdent en permanence un pourcentage de leur force en fonction du temps et de la température. Les utilisateurs finaux doivent consulter le fabricant pour obtenir des informations spécifiques sur le couple de couplage par rapport à la température avant de dimensionner le couplage magnétique pour une application donnée. Les limites de température généralement reconnues et utiles varient selon le type et la qualité de l'aimant.
Pour plus d'informations sur les effets de la température de couplage magnétique, voir ANSI/HI 4.1-4.6 Pompes rotatives à entraînement magnétique sans joint pour la nomenclature, les définitions, l'application, le fonctionnement et les tests.
Q. Quelles informations sont disponibles pour déterminer la marge de tête d'aspiration positive nette (NPSH) appropriée pour ma pompe rotodynamique ?
UN. La détermination d'une marge NPSH appropriée tient compte des facteurs qui ont un impact sur les performances et la durée de vie de la pompe. Une marge NPSH inadéquate peut affecter la tête de pompe, le bruit et les vibrations. La durée de vie de la pompe peut être réduite en raison de l'érosion des matériaux et des dommages aux roulements ou aux joints.
Les taux de marge recommandés peuvent varier selon le type de pompe et l'application, des valeurs plus élevées s'appliquant aux pompes avec des vitesses de fonctionnement plus élevées et/ou un fonctionnement continu en dehors de la plage de fonctionnement préférée de la pompe.
Une plus grande marge NPSH n'est pas préjudiciable à la pompe mais peut ne pas être souhaitable. La spécification d'une marge plus élevée peut entraîner une sélection de pompe non optimale qui augmentera les coûts de l'équipement de pompage (pompes plus grandes/plus lentes ou pompes avec inducteurs), une efficacité réduite ou une plage de fonctionnement réduite car une pompe à vitesse spécifique d'aspiration plus élevée a été sélectionnée. L'exigence d'une plus grande hauteur d'aspiration pour augmenter la marge NPSH peut également augmenter le coût de la structure de la station de pompage.
L'utilisation recommandée de la marge NPSH implique une conception de pompe connue ayant des caractéristiques NPSH3 fixes qui se traduisent par une valeur raisonnable et sûre de la vitesse spécifique d'aspiration. Dans une telle situation, la marge NPSH est appliquée au NPSH3 au débit d'intérêt pour obtenir la valeur minimale de hauteur d'aspiration positive nette disponible (NPSHA). L'utilisation d'une valeur plus élevée de marge NPSH dans ces circonstances entraîne généralement des conditions plus conservatrices pour la pompe. Si la marge NPSH recommandée ne peut pas être obtenue, le choix d'une vitesse de fonctionnement inférieure pour la pompe pour un débit fixe entraînera généralement une sélection prudente.
Les utilisateurs finaux sont avertis en ce qui concerne l'obtention de la marge NPSH en spécifiant des pompes avec des vitesses spécifiques d'aspiration plus élevées qui ont des valeurs NPSH3 inférieures. Les conceptions de pompe à vitesse spécifique d'aspiration plus élevée sont plus susceptibles de subir un bruit désagréable et une plage de fonctionnement plus étroite par rapport aux conceptions de pompe à vitesse spécifique d'aspiration inférieure. De mauvaises conditions d'aspiration peuvent entraîner une séparation de l'écoulement et un écoulement déformé à l'entrée de la turbine, ce qui peut affecter négativement le NPSHA de la pompe.
Pour plus d'informations sur la marge NPSH pour les pompes rotodynamiques, voir ANSI/HI 9.6.1 Pompes rotodynamiques – Directive pour la marge NPSH.
Q. Quelle est la vitesse d'emballement inverse d'une pompe rotodynamique ?
UN. Une panne soudaine d'alimentation et de clapet anti-retour pendant le fonctionnement de la pompe contre une hauteur statique entraînera une rotation inverse de la pompe. Si la pompe est entraînée par un moteur principal offrant peu de résistance lors de la marche arrière, la vitesse inverse peut approcher de son maximum compatible avec un couple nul. Cette vitesse est appelée vitesse d'emballement inverse.
Si la hauteur sous laquelle un tel fonctionnement peut se produire est égale ou supérieure à celle développée par la pompe à son meilleur point d'efficacité pendant le fonctionnement normal, alors la vitesse d'emballement peut dépasser celle correspondant au fonctionnement normal de la pompe. Cette survitesse peut imposer des contraintes mécaniques importantes aux parties tournantes de la pompe et de la machine motrice.
Par conséquent, la connaissance de cette vitesse est essentielle pour protéger l'équipement contre d'éventuels dommages.
Il est pratique d'exprimer la vitesse d'emballement en pourcentage de la vitesse de fonctionnement normale. La hauteur de charge compatible avec la vitesse d'emballement dans ce cas est supposée égale à celle développée par la pompe au meilleur point d'efficacité.
Les conditions transitoires, au cours desquelles la vitesse d'emballement peut avoir lieu, entraînent souvent des variations de charge considérables en raison des surtensions dans la conduite de pression.
Étant donné que la plupart des unités de pompage ont relativement peu d'inertie, les surtensions peuvent entraîner des fluctuations rapides de la vitesse. La vitesse d'emballement peut, dans un tel cas, être cohérente avec la hauteur de chute la plus élevée résultant du pompage.
Par conséquent, la connaissance de la caractéristique de pompage de la canalisation est essentielle pour déterminer la vitesse d'emballement, et ceci est particulièrement important dans le cas de longues lignes.
Pour un examen plus approfondi, voir ANSI/HI 2.4 Pompes rotodynamiques (verticales) pour les manuels décrivant l'installation, le fonctionnement et la maintenance.
Illustration A.7. Rapport de vitesse d'emballement inverse par rapport à la vitesse spécifique (métrique)
Illustration A.8. Rapport de vitesse d'emballement inverse par rapport à la vitesse spécifique (unités américaines)