La polyvalence et la capacité des pompes à turbine régénérative

L'autogaz ou gaz de pétrole liquéfié (GPL) est un mélange de propane et de butane. Cette source de carburant est unique car elle peut être stockée et transportée sous forme liquide mais brûlée sous forme de gaz. Les installations de distribution de gaz automatique utilisent fréquemment des pompes à turbine régénératives.

Bien que les applications Autogas présentent une part de défis, elles ne sont pas uniques. En fait, de nombreuses applications utilisant des liquides difficiles à manipuler tels que l'ammoniac, divers réfrigérants et de nombreux hydrocarbures présentent de faibles viscosités, parfois aussi basses que 0,1 centipoise (10 fois plus fluides que l'eau) et une pression de vapeur proche de la pression atmosphérique normale. Cela crée des problèmes pour de nombreuses technologies de pompage car ces fluides peuvent être difficiles à sceller et la faible viscosité augmente le risque de glissement interne pendant le fonctionnement.

L'un des problèmes liés au pompage de liquides volatils est la cavitation. Si la pression d'entrée de la pompe tombe en dessous de la pression de vapeur du liquide, des bulles de vapeur se forment dans le liquide. Ces bulles traversent la chambre de pompage et, à mesure que la pression augmente, implosent et provoquent une cavitation, ce qui peut endommager le matériel de pompage.

Les pompes à turbine régénérative fonctionnent bien dans ces applications car elles sont immunisées contre les dommages causés aux autres pompes par la cavitation et peuvent gérer de faibles viscosités tout en maintenant des pressions élevées. Ils présentent également plusieurs autres avantages par rapport aux autres types de pompes.

Cet article explore la nature polyvalente des pompes à turbine régénératives et pourquoi elles constituent un choix plus favorable par rapport aux autres types de technologie de pompe.

Zoom sur les pompes à turbine régénératives Bien qu'elle ait des caractéristiques de performance qui ressemblent étroitement à celles d'une pompe à déplacement positif (PD), la pompe à turbine régénérative est rotodynamique. Les turbines régénératives combinent la pression de refoulement élevée d'une pompe PD avec la flexibilité des performances d'une pompe centrifuge. Ils fonctionnent à l'aide d'un disque rotatif, sans contact et à roue libre avec de nombreux petits godets ou cellules sur sa périphérie qui fonctionne comme une roue.

Ces petites cellules, généralement 50 à 60 de chaque côté de la roue, ramassent le liquide lorsqu'il pénètre dans l'orifice d'aspiration de la pompe à turbine. La turbine accélère alors le liquide à l'intérieur des cellules autour de l'étroit canal hydraulique qui les entoure.

Ce mouvement en spirale rapide, à très grande vitesse, crée une pression établissant ainsi la capacité de pression différentielle de la pompe, c'est pourquoi on l'appelle une pompe à turbine régénérative. D'autres noms pour cette technologie incluent les pompes périphériques, les pompes régénératives centrifuges et les pompes régénératives parmi beaucoup d'autres. Quel que soit son nom, cette technologie est classée dans la famille des pompes rotodynamiques.

Les pompes à turbine régénérative prospèrent lors du transfert de liquides à haute pression et à faible débit, tout en manipulant des vapeurs ou des liquides entraînés à ou près de leur point d'ébullition. Ces conditions limitent généralement les performances et les fonctionnalités de la plupart des technologies de pompe, entraînant des performances non fiables, de la cavitation, du bruit et des vibrations. De par leur conception, les pompes à turbine régénérative ne souffrent d'aucune de ces conditions. Plus précisément, ces pompes peuvent gérer des viscosités de 0,1 à 50 cSt avec des pressions différentielles allant jusqu'à 300 psi (20 bar) et ont une pression de service maximale admissible allant jusqu'à 493 psi (34 bar) pour permettre la manipulation de liquides avec des pressions de vapeur élevées.

Les pompes à turbine régénérative typiques génèrent des débits allant jusqu'à 52,8 gpm (200 L/min), mais certaines variantes de ces pompes sont capables de gérer des débits encore plus élevés. Certaines itérations plus récentes de cette technologie peuvent atteindre des débits de pointe aussi élevés que - et potentiellement supérieurs à - 158,5 gpm (600 L/min).

La roue et ses cellules confèrent à la pompe sa polyvalence. Le mouvement en spirale, ainsi que sa vitesse, diminue les risques de cavitation et de pulsation en lissant le fluide et en effondrant les bulles de vapeur immédiatement lorsqu'elles se forment. Un débit régulier associé à une conception hydrauliquement équilibrée ne crée pas d'effets néfastes et permet à la pompe à turbine régénérative de fonctionner sans vibration ni bruit dans la plupart des situations de pompage.

Ces caractéristiques et avantages fonctionnels permettent aux pompes à turbine régénératives de s'étendre au-delà des applications typiques, telles que l'Autogas. Cette technologie fonctionne également de manière optimale dans les applications connues pour avoir des fluides à faible viscosité, tels que les aérosols et les réfrigérants. D'autres applications incluent l'ammoniac, l'alimentation des vaporisateurs et le remplissage des cylindres ainsi que l'eau d'alimentation des chaudières.

Assorti aux pompes à canal latéral Les pompes à turbine régénérative présentent plusieurs avantages par rapport à deux technologies de pompes comparables - les pompes à canal latéral - qui fonctionnent dans des applications similaires. Les pompes à canal latéral, comme les pompes à turbine régénérative, sont très performantes dans de mauvaises conditions d'aspiration et les deux technologies sont auto-amorçantes. Les différences se résument à la taille et à la facilité d'entretien.

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Les pompes à canal latéral ont un encombrement plus important en raison de leur conception. Elles sont généralement composées de plusieurs étages de pompage, ces pompes sont considérablement plus grandes que leurs homologues à un étage.

Dans une installation GPL en particulier, une pompe à canal latéral peut nécessiter quatre à huit étages pour répondre aux paramètres de service. Avec autant d'étages, les pompes à canal latéral, qui ont déjà un encombrement important, deviennent également plus complexes pour répondre aux exigences de ces applications. Les pompes à turbine régénératives, utilisant un seul étage, offrent les mêmes performances qu'une pompe à canal latéral à quatre ou cinq étages et peuvent fonctionner à des vitesses bipolaires, par rapport aux limitations de vitesse typiquement quadripolaires des pompes à canal latéral.

De plus, avec un encombrement plus important et une conception plus complexe que les pompes à turbine régénératives, les pompes à canal latéral comportent un nombre considérable de composants, dont beaucoup sont sujets à l'usure et aux pannes éventuelles. La réparation ou le remplacement de ces pièces d'usure augmente le coût d'entretien de la pompe et le coût total de possession.

Les pompes à turbine régénératives, quant à elles, ont une empreinte compacte et une conception moins complexe qui comprend jusqu'à 25 composants. Cette conception plus petite et plus simple fait de la maintenance une tâche courte et efficace. Moins de temps sur l'entretien et moins de pièces d'usure donne aux propriétaires de pompes à turbine régénérative une meilleure longévité et des économies financières substantielles. De plus, comme les pompes à turbine régénérative sont de conception plus simple, elles ne nécessitent pas l'intervention d'un ingénieur chevronné pour les entretenir. Toute personne techniquement compétente avec une expérience modérée peut gérer cette tâche.

Empilable avec d'autres pompes PD D'autres pompes PD, telles que les pompes à palettes coulissantes, ont leur part d'avantages. Les plus distincts incluent un rendement hydraulique plus élevé et une meilleure efficacité lors de l'amorçage par rapport aux technologies de pompe comparables.

Alors que les pompes à turbine régénératives n'ont pas ces avantages spécifiques, il y en a d'autres qui leur permettent de bien fonctionner dans des applications similaires. Par exemple, les pompes à turbine régénératives n'ont pas autant de pièces mobiles qu'une technologie comparable, ce qui leur permet de fonctionner en continu sans trop d'inconvénients.

Du côté de la maintenance, l'absence de plusieurs pièces mobiles garantit que les opérateurs n'ont pas à se soucier de plusieurs pièces, chacune ayant sa propre durée de vie et son propre cycle de service. Moins de pièces mobiles signifie également moins d'arrêts pour l'entretien programmé, ainsi que la nécessité de garder plusieurs pièces de rechange en stock pour un éventuel remplacement. Les opérateurs peuvent également économiser plus d'argent de cette façon, car ils n'ont qu'à se soucier d'un plus petit nombre de pièces, qui ont tendance à avoir une meilleure longévité que les pièces plus petites trouvées dans d'autres technologies de pompage.

Les principales pièces d'usure des pompes à turbine régénératives - la roue et la garniture mécanique - n'obligent pas non plus les propriétaires à les mettre hors service lors de l'entretien ou du remplacement. Dans de nombreux cas, ces pièces peuvent en fait être remplacées en une heure sans déconnecter la pompe de la tuyauterie et, dans des cas fréquents, sans déconnecter le moteur.

Du côté des performances, les pompes à turbine régénérative peuvent fonctionner en continu sans les inconvénients - pulsation et cavitation - qui affectent les autres technologies de pompage. Ce fonctionnement continu permet aux opérateurs de les utiliser sans arrêts fréquents, générant plus d'heures d'utilisation dans diverses applications.

Conclusion Lorsqu'il s'agit d'applications avec des liquides à faible viscosité et de mauvaises conditions d'aspiration ou des liquides proches de leur point d'ébullition, plusieurs technologies de pompage peuvent être utilisées, mais aucune d'entre elles n'a les mêmes caractéristiques et polyvalence que les pompes à turbine régénératives. Leur performance avec une gamme de liquides dans différentes conditions permet à la technologie de prospérer dans un large éventail d'applications. Les défis posés par ces liquides, tels que la vapeur entraînée et la cavitation, ne menacent pas l'intégrité de cette technologie de pompage, ce qui signifie que les propriétaires peuvent s'attendre à une longue durée de vie des pompes à turbine régénérative avec de longues périodes entre chaque entretien.

Lorsqu'elle devient nécessaire, la maintenance des pompes à turbine régénérative permet aux utilisateurs moins expérimentés de la gérer. Ces utilisateurs n'ont pas à se soucier de remplacer plusieurs pièces d'usure ou de mettre la pompe hors service pendant plusieurs heures. Dans de nombreux cas, les pompes peuvent être réparées ou reconstruites sans les retirer de la tuyauterie.

Les pompes à turbine régénératives ont déjà prouvé leur valeur dans les applications Autogas. Au fur et à mesure qu'ils évoluent, ils continueront d'apparaître plus fréquemment dans d'autres applications qui étaient autrefois dominées par d'autres technologies de pompage.

A propos de l'auteur Stephen Basclain est directeur du développement commercial pour Ebsray®, Cromer, Australie, un leader dans la conception de turbines régénératives et de technologies de pompes volumétriques, y compris des pompes à palettes coulissantes, à engrenages et à lobes. Il peut être contacté à [email protected]. Ebsray est une marque de PSG®, une société de Dover, Oakbrook Terrace, IL, USA. PSG est composé de plusieurs marques leaders, dont Abaque®, All-Flo™, Almatec®, Blackmer®, Ebsray, em-tec®, Griswold®, Hydro™, Malema, Mouvex®, Neptune®, Quantex™, Quattroflow®, RedScrew™ et Wilden®. Pour plus d'informations sur Ebsray ou PSG, rendez-vous sur psgdover.com/ebsray ou psgdover.com.