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Auteur(s)
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Jean POULAIN : Ingénieur de l’École supérieure d’électricité - Ancien élève de l’Institut Von Karman - Conseiller scientifique de l’Association française des constructeurs de pompes
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Lire l’articleINTRODUCTION
L’objectif de cet article n’est pas de traiter de l’ensemble des problèmes mécaniques que le concepteur d’une pompe aura à résoudre, et qui le plus souvent entrent dans le cadre général de la mécanique, mais d’examiner des problèmes spécifiques ou particuliers aux pompes qui, pour la plupart, sont liés à la très forte densité du fluide véhiculé.
L’article « Pompes rotodynamiques » fait l’objet de plusieurs fascicules :
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Présentation. Description
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Fonctionnement
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Projet d’une pompe
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[B 4 306] Problèmes mécaniques particuliers
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Exploitation
Les sujets ne sont pas indépendants les uns des autres. Le lecteur devra assez souvent se reporter aux autres articles.
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4. Fonctionnement à petit débit
Le fonctionnement à débit nul, ou simplement à petit débit, est pour une pompe toujours une épreuve et souvent un danger. Nous avons vu, dans les articles précédents, que le fonctionnement à petit débit amenait des recirculations, des efforts périodiques très augmentés sur les aubes de la roue et du diffuseur, une augmentation du niveau des vibrations, la possibilité d’une instabilité dynamique du système pompe-circuit, un effort radial avec flexion de l’arbre pour les pompes à volute et sans diffuseur, un risque augmenté d’instabilité de la ligne d’arbre, une augmentation importante de la puissance absorbée sur les pompes hélices.
Il existe d’autres raisons qui peuvent rendre dangereux, voire impossible, le fonctionnement à débit nul et, en particulier, l’échauffement limite d’une pompe chaude calorifugée, tel qu’il soit compatible avec la tenue des matériaux ou simplement avec la condition de non-vaporisation du fluide pompé.
La puissance de fonctionnement normal d’une grosse pompe alimentaire dépasse souvent 5 MW et peut atteindre ou excéder 15 MW ; la puissance à débit nul est de l’ordre de la moitié. On conçoit facilement qu’une puissance de 3 à 8 MW introduite dans une pompe qui n’est plus traversée par aucun débit, et dont les départs thermiques ont été volontairement limités, conduise à des échauffements inacceptables.
Par suite des risques, surtout mécaniques mais aussi quelquefois thermiques qu’elles subissent à débit nul, de nombreuses pompes sont munies d’un circuit de débit minimal, qui maintient le débit interne au-dessus d’une valeur de consigne. On rencontre deux types de systèmes, selon qu’il y a ou non un risque thermique.
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S’il n’y a pas de risque thermique, le système comporte un by-pass piloté par un débitmètre, qui prélève du fluide au refoulement de la pompe et le renvoie à l’aspiration, de façon à maintenir un débit interne supérieur à une valeur de consigne. Lorsque Δp de la pompe est grand, la détente ne peut pas s’effectuer dans une simple vanne et il convient de prévoir des systèmes à détente multiple ou fractionnée.
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S’il y a risque thermique, il convient d’adjoindre sur le circuit un réfrigérant. Cependant, le débit « mini-thermique »...
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