Connaissez-vous la pompe à eau centrifuge ?

Présentation détaillée de la pompe à eau centrifuge

1. Structure et composition de base

Une pompe à eau centrifuge est un dispositif mécanique qui utilise la force centrifuge pour transporter un liquide d'un endroit bas vers un endroit élevé. Elle est largement utilisée dans l'irrigation agricole, l'approvisionnement en eau industrielle, le drainage des bâtiments et d'autres domaines. Ses principaux composants comprennent la roue, le corps de pompe, l’arbre de pompe, les roulements et les dispositifs d’étanchéité.

roue à aubes

La roue est le composant principal de la pompe centrifuge et est responsable de la conversion de l'énergie mécanique en énergie cinétique du liquide. Il existe trois types de turbines : fermées, ouvertes et semi-ouvertes. Les turbines fermées sont très efficaces et adaptées à l'eau propre ; les turbines ouvertes laissent passer les particules et conviennent aux liquides contenant des impuretés ; les turbines semi-ouvertes se situent entre les deux. La roue est généralement en fonte, en acier inoxydable ou en bronze, le choix spécifique dépend de la corrosivité et de la température du liquide.

Corps de pompe

Le corps de pompe est la coque extérieure qui enveloppe la roue, généralement conçue sous la forme d'une volute, qui peut convertir l'énergie cinétique du liquide projeté par la roue en énergie de pression. L'angle de diffusion du boîtier de la pompe est conçu pour être compris entre 8° et 12° afin de garantir une efficacité de conversion énergétique maximale.

Arbre de pompe et roulements

L'arbre de la pompe relie le moteur et la roue pour transmettre la puissance. Les roulements soutiennent l’arbre de la pompe pour réduire les pertes par frottement. Les types de roulements comprennent les roulements à rouleaux et les roulements lisses. Les premiers sont adaptés aux opérations à grande vitesse, tandis que les seconds sont adaptés aux scénarios de charge élevée.

Dispositif d'étanchéité

Les dispositifs d'étanchéité empêchent les fuites de liquide. Les types les plus courants sont les joints mécaniques et les joints d'étanchéité. Les joints mécaniques conviennent aux liquides à haute pression ou corrosifs, et les joints d'étanchéité sont peu coûteux mais nécessitent un entretien régulier.

2. Principe de fonctionnement

Le principe de fonctionnement des pompes à eau centrifuges est basé sur la force centrifuge et la conversion d'énergie cinétique. Lorsque le moteur entraîne la roue à grande vitesse, le liquide est projeté du centre de la roue vers le bord, gagnant ainsi de l'énergie cinétique. Par la suite, le liquide pénètre dans le canal volute du corps de pompe, où l'énergie cinétique est progressivement convertie en énergie de pression et finalement évacuée par la sortie.

Force centrifuge

La force centrifuge générée par la rotation de la roue fait que le liquide prend de la vitesse, créant une zone de haute pression. Le liquide s'écoule du centre de la turbine vers le bord et la pression augmente progressivement.

Conversion d'énergie cinétique

Une fois le liquide entré dans le corps de la pompe, la conception par diffusion de la volute réduit la vitesse d'écoulement et convertit l'énergie cinétique en énergie de pression, réalisant ainsi le transport du liquide.

Prévention de la cavitation

La cavitation est un problème courant dans les pompes centrifuges et se produit lorsque la pression à l'intérieur de la pompe tombe en dessous de la pression de vapeur saturée du liquide. Pour éviter la cavitation, assurez-vous que la hauteur d’installation de la pompe et les conditions d’aspiration répondent aux exigences de conception.

3. Principales catégories

Les pompes à eau centrifuges peuvent être divisées en plusieurs types en fonction de leur structure et de leurs caractéristiques de fonctionnement. Les classifications courantes sont les suivantes :

Par niveau

La pompe à un étage n'a qu'une seule roue et une structure simple, ce qui convient aux scénarios de hauteur de refoulement moyenne et faible. Les pompes multicellulaires sont constituées de plusieurs roues connectées en série et conviennent aux besoins de hauteur de refoulement élevée, tels que l'extraction d'eau de puits profond ou l'alimentation en eau à haute pression.

Par méthode d'installation

Les pompes horizontales occupent une grande surface, sont faciles à entretenir et sont souvent utilisées dans des scénarios industriels. Les pompes verticales permettent de gagner de la place et conviennent à une utilisation dans des puits ou des petites zones.

Selon la méthode d'inhalation

La pompe à aspiration simple aspire le liquide d'un côté de la roue et possède une structure simple. La pompe à double aspiration aspire le liquide des deux côtés de la roue, avec un grand débit et de petites vibrations, et convient aux grands systèmes d'alimentation en eau.

4. Paramètres clés de performance

Ascenseur (H)

La hauteur est la hauteur à laquelle la pompe soulève le liquide, mesurée en mètres. La hauteur verticale, la perte de charge du pipeline et les exigences de pression de sortie doivent être prises en compte lors de la sélection.

Débit (Q)

Le débit est le volume de liquide délivré par la pompe par unité de temps, exprimé en mètres cubes par heure ou en litres par seconde. Lors de la sélection du modèle, la plage de débit doit être déterminée en fonction des besoins réels.

Efficacité (η)

Le rendement est le rapport entre la puissance de sortie de la pompe et sa puissance d'entrée. Le rendement d'une pompe à haut rendement peut atteindre 85 à 92 %. Lors de la sélection du modèle, vous devez essayer de choisir le point de travail efficace.

Puissance à l'arbre (P)

La puissance de l'arbre est la puissance requise pour faire fonctionner la pompe et est calculée comme suit : P = (densité du liquide × accélération gravitationnelle × débit × hauteur manométrique) / (3,6 × 10⁶ × efficacité).

Hauteur d'aspiration positive nette requise (NPSHr)

NPSHr est la pression d'aspiration minimale requise pour le fonctionnement normal de la pompe. Lors de la sélection de la pompe, assurez-vous que la valeur NPSHa réellement disponible (NPSHa) est supérieure à NPSHr.

5. Scénarios d'application

Irrigation agricole

Les pompes centrifuges sont largement utilisées dans l’irrigation des terres agricoles, en particulier dans les scénarios à faible hauteur de levage et à débit élevé. Par exemple, une pompe centrifuge à un étage peut être utilisée pour pomper l’eau d’une rivière ou d’un lac et combinée à un système d’irrigation goutte à goutte pour obtenir une irrigation efficace et économe en eau.

Circulation d'eau industrielle

Dans la production industrielle, les pompes centrifuges sont utilisées dans la circulation de l'eau de refroidissement, l'alimentation en eau des chaudières et d'autres scénarios. Les pompes centrifuges multicellulaires conviennent aux besoins de hauteur de refoulement élevée, tels que l'alimentation en eau de chaudière à haute pression.

Alimentation en eau des bâtiments

Les pompes à canalisation verticales sont souvent utilisées dans les systèmes d'alimentation en eau des immeubles de grande hauteur pour économiser de l'espace dans la salle des machines tout en répondant aux exigences de levage élevé.

Drainage municipal

Les pompes à double aspiration conviennent aux systèmes de drainage municipaux et peuvent gérer de grands débits d'eau de pluie ou d'eaux usées pour assurer un drainage urbain fluide.

6. Installation et maintenance

Étapes d'installation

Lors de l'installation d'une pompe centrifuge, assurez-vous que la fondation est stable et que l'arbre de la pompe est aligné avec l'arbre du moteur. La conduite d’aspiration doit être aussi courte et droite que possible pour éviter la formation de poches d’air. Avant de démarrer pour la première fois, remplissez-le de liquide pour éviter la cavitation.

Entretien quotidien

Vérifiez quotidiennement la pompe pour détecter les vibrations, le bruit et les fuites. Effectuer la lubrification des roulements et les inspections des joints tous les mois. Effectuez une révision complète chaque année, y compris l’inspection de l’usure de la turbine et l’alignement de l’arbre.

VII. Avantages et limites

Avantages

La pompe centrifuge a une structure simple, un entretien facile, un fonctionnement stable et une large gamme d'applications. Qu’il s’agisse d’eau propre ou de liquides corrosifs, les pompes centrifuges peuvent les transporter efficacement.

limitation

La pompe centrifuge doit être amorcée avant de démarrer et ne peut pas être auto-amorçante. De plus, les pompes centrifuges sont sensibles à la viscosité du liquide et sont moins efficaces avec les liquides à haute viscosité.

8. Guide de sélection

Identifiez vos besoins

Avant de sélectionner le modèle, il est nécessaire de clarifier des paramètres tels que les propriétés du liquide, le débit, la hauteur, la température, etc. Par exemple, la fonte peut être choisie pour le transport d’eau propre, tandis que l’acier inoxydable doit être choisi pour le transport de liquides corrosifs.

Paramètres correspondants

Sélectionnez le point de fonctionnement à haut rendement en fonction de la courbe débit-hauteur pour garantir que la pompe fonctionne dans la plage d'efficacité optimale.

Besoins spéciaux

Pour les liquides à haute température, des joints résistants aux hautes températures doivent être sélectionnés ; pour l'eau sablonneuse, des matériaux résistants à l'usure ou des roues ouvertes doivent être sélectionnés.

IX. Défauts courants et solutions

Débit insuffisant

Les causes possibles sont un blocage de la turbine ou une fuite du tuyau d'aspiration. La solution est de nettoyer la turbine ou de resserrer la bride.

Vibration anormale

Les causes possibles sont un mauvais alignement de l’arbre ou des dommages aux roulements. La solution est de réaligner l’arbre ou de remplacer le roulement.

Fuite d'étanchéité

Les causes possibles incluent le vieillissement du joint mécanique ou l’usure du manchon. La solution est de remplacer le joint ou le manchon.

10. Conclusion

La pompe à eau centrifuge est une sorte d'équipement de transport de liquide efficace et fiable, largement utilisé dans l'agriculture, l'industrie, la construction et les domaines municipaux. Grâce à une sélection raisonnable, une installation correcte et un entretien régulier, la durée de vie de la pompe peut être considérablement prolongée et son efficacité de fonctionnement peut être améliorée. Pour les scénarios nécessitant un débit important et une hauteur manométrique moyenne à faible, les pompes centrifuges sont le choix idéal ; lorsque l'auto-amorçage ou la manipulation de liquides à haute viscosité est nécessaire, d'autres types de pompes doivent être envisagés.