Étanchéité des pompes à turbine verticales et support de leurs arbres
Les pompes à turbine verticale (VTP) sont utilisées dans de nombreuses industries, notamment la production d'électricité, les pâtes et papiers, l'exploitation minière, l'eau et les eaux usées. Les arbres de ces pompes s'étendent à plusieurs pieds sous le sol, parfois jusqu'à 2 000 pieds.
Pour cette raison et les conditions souvent difficiles et éloignées dans lesquelles elles fonctionnent, ces pompes doivent être fiables. Pour qu'ils soient fiables, les douilles et la technologie d'étanchéité qui y sont installées doivent survivre pendant de longues périodes.
Le bon fonctionnement du VTP et la durée de vie de la garniture mécanique dépendent de plusieurs paramètres :
choisir la bonne garniture mécanique
s'assurer que ces longs arbres sont soutenus et que tout mouvement est limité
garder le joint frais et propre
IMAGE 1 : Un VTP avec des douilles d'arbre de ligne en jaune et des douilles de bol en bleu (Images avec l'aimable autorisation de SEPCO)
La sélection des bagues et des joints mécaniques appropriés permet de prolonger la durée de vie de la pompe et d'éviter des réparations coûteuses.
Cet article examinera les défis d'exploitation et de maintenance des VTP et comment les utilisateurs peuvent les résoudre avec une combinaison de technologies pour prolonger la durée de vie de la pompe.
Défis d'entretien
Les opérations commencent souvent dans des conditions de fonctionnement à sec, qui peuvent surchauffer et endommager les bagues et les joints traditionnels. Il faut des actifs capables de résister à cette opération éphémère mais rude. De plus, la saleté, les pierres et autres débris peuvent être soulevés avec l'eau. Cela provoque l'usure et l'endommagement de l'arbre et/ou de la douille si le matériau de la douille est inefficace.
Un autre problème est la déviation de l'arbre ou "la flexion d'un arbre de pompe qui se produit lorsque la vitesse du liquide poussé par une roue n'est pas égale en tous points autour de la roue".1 Cette déviation provoque une usure prématurée de la garniture ou du joint mécanique. Cela entraîne également des fuites d'eau de chasse et des difficultés à contrôler l'utilisation de l'eau de chasse.
Une solution de support d'arbre : bagues anti-usure autolubrifiantes
La déviation de l'arbre, la bague endommagée et les joints endommagés sont des problèmes lors de l'utilisation des VTP. La première étape pour des opérations fiables consiste à stabiliser l'arbre avec des bagues. Certaines bagues peuvent stabiliser les arbres dans :
conceptions d'arbres en porte-à-faux
longs arbres avec peu de support (comme dans les VTP)
arbres présentant un faux-rond excessif entraînant une défaillance prématurée du joint mécanique et de la garniture
IMAGE 2 : Les bagues fiables sont autolubrifiées et peuvent fonctionner même dans des conditions de fonctionnement à sec.Les bagues doivent être utilisées sur toute la longueur d'un arbre VTP. Dans l'image 1, les bagues de l'arbre de transmission sont représentées en jaune ; les douilles du bol sont en bleu. Les deux types de douilles minimisent la déviation de l'arbre.
IMAGE 3 : Essai standard de l'American Society for Testing and Materials (ASTM) dans des conditions de fonctionnement à sec sans lubrification.
Avec des bagues fiables et autolubrifiantes (image 2) en place, l'usure est réduite même au démarrage et pendant les conditions de fonctionnement à sec. Les utilisateurs finaux doivent rechercher des bagues dont l'efficacité a été prouvée et, idéalement, avoir subi des tests indépendants et répondre aux paramètres indiqués dans l'image 3.
Défis d'étanchéité
Les défis d'étanchéité vont de pair avec les défis de maintenance. La saleté, les gravillons et les cailloux se déplaceront dans la chambre du joint/boîte à garniture avec le liquide. Pour atténuer les dommages au joint, un rinçage et un refroidissement appropriés sont nécessaires. Dans de nombreuses applications VTP, l'eau propre peut être le meilleur lubrifiant. Cependant, les utilisateurs finaux et les professionnels de la maintenance doivent consulter le fabricant du joint.
Garnitures mécaniques conçues pour les VTP
Lors de la sélection d'une garniture mécanique, les paramètres de fonctionnement suivants doivent être pris en compte :
pression
Température
vitesse de l'arbre
pH du matériau pompé
Un joint cartouche avec des jeux radiaux élevés est idéal pour les VTP. Un joint à cartouche entièrement autonome, préassemblé et préréglé avant l'expédition simplifie l'installation. Ces caractéristiques prennent également en charge des réglages rapides et faciles de la turbine qui n'interfèrent pas avec le réglage axial correct du joint.
La durée de vie du joint dépend du choix des matériaux de construction les plus efficaces et de son environnement de fonctionnement. Cet environnement comprend la propreté de la chambre du joint/boîte à garniture et la fraîcheur des faces.
Pour un joint installé sur un VTP, un presse-étoupe ventilé élimine l'emprisonnement d'air et améliore l'efficacité du refroidissement. Les presse-étoupes usinés offrent une résistance et une résistance à la corrosion supérieures et peuvent être modifiés pour s'adapter
l'équipement.
IMAGE 4 : Ces sceaux sont tous deux destinés aux VTP. Une garniture mécanique pour VTP doit être personnalisée pour les paramètres de chaque application. Joint gauche, vu de face ; sceau droit, vu de dos.