Comment installer une Comment installer une pompe doseuse

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1 Comment installer une Comment installer une pompe doseuse

2 Sommaire 1 - Règles générales 2 - Accessoires 3 - Soupapes de sécurité
4 - Soupapes de retenue 5 - cannes d’injection 6 - Indicateurs de pression 7 - Ballon amortisseurs 8 - Clapets de pied 9 - Filtres 10 - Bonne installation en aspiration 11 - Bonne installation grande longueur 12 - NPSH 13 - Notions sur l’accélération 14 - Applications particulières

3 1. Règles générales Tuyauterie d’aspiration aussi courte que possible.
Tuyauterie d’aspiration aussi rectiligne que possible. Si le point d’injection est éloigné du réservoir: Préférable de placer la pompe au plus près du réservoir Des tuyauteries de diamètre au moins égal aux raccordements des pompes. Placer les pompes en charge au lieu de en aspiration.

4 2. Accessoires Soupapes de sécurité Soupapes de retenue
Cannes d’injection Indicateurs de pression ballons amortisseurs Clapets de pied Filtres

5 3. Soupape de sécurité Aussi appelée soupape de décompression ou d’expansion Equipement obligatoire, devrait équiper toute ligne de refoulement Pourquoi : Une pompe volumétrique déplace le liquide sans contrôle sur la pression de refoulement Indépendamment de la pression existante, la pompe peut créer une surpression jusqu’au point de rupture de l’élément le plus faible ! But : Protèger l’installation complète contre les surpressions. Nota: les soupapes de sécurité internes des pompes à membrane protègent uniquement les pompes, pas les installations

6 4. Soupape de retenue But : Créer une contre-pression artificielle au refoulement Utilité :Eviter le siphonnage et améliorer la précision du dosage. La pompe doseuse a besoin d’un différentiel de pression entre aspiration et refoulement Habituellement ajustable entre 2 et 5 bar Ne pas confondre avec les clapets anti-retour qui ne créent pas de contre-pression.

7 5. Canne d’injection Clapet anti-retour taré (ressort), peut être installé dans toutes les positions Généralement crée une contre pression approximative de 0,5 bar à 1 bar, non ajustable Placée au point d’injection d’un réactif sur la conduite principale ou sur un réservoir. Evite les retours de produit.

8 6. Indicateurs de pression
Les manomètres, capteurs de pression en font partie Devraient être plus souvent utilisés Bon outil de diagnostique pour détecter les cavitations, les restrictions d’aspiration ou les obstructions, les pulsations trop importantes, les chutes de pression, etc… Peut aussi fournir une alarme pression (mano contact)

9 7. Ballon amortisseur C’est une réserve de gaz comprimé pour atténuer les pulsations Pourquoi: Lespompes alternatives produisent un débit très pulsé créant des accélérations du liquide et des pulsations de la pression (montantes et descendantes) Modèle le plus courant: A vessie avec charge d’azote Limite: nécessite une pression positive dans la conduite d’environ 1,5 bara.(0.5barg).

10 8. Clapet de pied Nécessaire lorsque la pompe est en aspiration.
C’est un clapet anti-retour généralement équipé d’un élément filtrant placé au bas de la ligne d’aspiration dans le liquide Utilité: aide l’amorçage de la pompe et évite le désamorçage Doit être installé verticalement, sans être au fond du réservoir (décantation possible)

11 9. Filtre Réservé aux installations en charge
Utilité: Retenir les particules qui pourraient bloquer les clapets et empêcher leur étanchéité ou les détériorer Contribue à la précision du pompage

12 10. Installation en aspiration selon les règles de l’art
-Clapet de pied pour éviter le désamorçage -Tube d’aspiration rectiligne et bien dimensionné -Hauteur limitée: 2m maximum - Canne d’injection pour prévenir le retour du produit

13 11. Installation Grande longueur
Vanne d’isolement et filtre si l’installation est en charge Pot d’équilibrage ou d’amorçage pour améliorer le npsh. Ballon amortisseur sur le refoulement en sortie de pompe. Soupape de retenue en cas d’absence de contrepression stable sur la ligne

14 Net Positive Suction Head.
12. NPSH Net Positive Suction Head. Aussi appelé NPIP, pour Net Positive Inlet Pressure.

15 12. NPSH Exprimé en « mcl » pour mètre colonne liquide
Une installation correcte assure un NPSH disponible (conditions du process et configuration) supérieur au NPSH requis par la pompe ou : NPSHa > NPSHr.

16 12. NPSHa, disponible pour pompe centrifuge
Energie du fluide: Pressure Aspiration (Pa) moins la tension de vapeur (TV) + le niveau du liquide par rapport à la pompe (Ha). Ha positive si installation en charge Ha négative si installation en aspiration Moins les pertes de charge dans la ligne aspiration. Valeur fournie par le client

17 12. NPSHr, requis pour pompe centrifuge
Caractérise la capacité des pompes à fonctionner à basse pression d’aspiration Par convention, cette valeur correspond à la valeur minimale pour laquelle la pompe ne perd pas plus de 3% de débit. valeur fournie par le fabricant de la pompe. Le fabricant doit vérifier que le NPSHa donné par le client est supérieur au NPSHr de la pompe.

18 12. NPSH pompe alternative
Le débit n’est pas constant La vitesse du fluide varie et crée des accélérations. Ce qui provoque des pulsations de pression Peux être combiné avec les pertes par friction pour les produits visqueux au dessus de 50cp

19 12. NPSH pompe alternative (suite)
Début de la course aspiration Le liquide dans la conduite aspiration est à l’arrêt. La pompe crée un vide relatif pour mettre le liquide en mouvement Risque : cavitation Solutions : raccourcir la conduite, augmenter le diamètre, utiliser un pot d’aide à l’aspiration ou d’équilibrage Milieu de la course aspiration Le liquide est à sa vitesse maximum, les pertes par friction sont maximum, il n’y a plus d’accélération. Fin de la course aspiration Le piston atteint son point mort arrière, la vitesse est nulle,. L’inertie du fluide crée une surpression lors de la décélération Risque : siphonage Solution : soupape de retenue au refoulement … comme une locomotive tirant des wagons.

20 12. NPSH pompe alternative (suite)
Point #1 : L’accélération est fonction des caractéristiques de la pompe, des conditions du process et de la configuration de l’installation! Point #2 : Les conséquences des effets de l’accélération sont toujours plus importantes que les pertes par friction. Point #3 : En conséquence, ne pas seulement comparer le NPSHa du client au NPSHr de la pompe.

21 12. NPSH Calcul du disponible (suite)
δ : Densité du liquide. Pa : pression dans le réservoir (bara). Tv : tension de vapeur(bar). Ha : hauteur du liquide en réservoir comparée à l’élévation de la pompe(m). En positif ou négatif

22 12. NPSH calcul des pertes par accélérations (suite)
L : longueur de tuyauterie(m). Q : débit de la pompe(l/h). N : cadence de pompage(spm). d : diamètre interne de tuyauterie (mm).

23 12. NPSH calcul – condition à respecter (suite)
NPSHa > Z +2 mlc est la condition à satisfaire Cas courant avec 2 mlc de sécurité (majorité des pompes). Consulter pour viscosité supérieur à 50cp.

24 MPIPr (Minimum Positive Inlet Pressure required)
12. NPSH Définition du MPIPr MPIPr (Minimum Positive Inlet Pressure required) Même approche que pour le NPSHr des pompes centrifuges: c’est la pression minimum pour garantir les performances de la pompe (nominal – 3%) Mesure en fait la capacité d’aspiration de la pompe. Non comparé au NPSHa total qui inclut l’accélération mais NPSHd statique Exprimé en bara ou en mlc d’eau. Très important pour mRoy and Maxroy (faible pouvoir d’aspiration) Pa + (δ . Ha /10.2) > pump MPIPr (in bara)

25 NF EN ISO 13710 Standard Decembre 2004
12. NPSH une norme NF EN ISO Standard Decembre 2004 Norme internationale pour définir le NPSH des pompes alternatives NPSHa est la responsabilité du client qui doit incorporer les pertes par effets d’accélérations Permet la comparaison du NPSHa avec la capacité d’aspiration des pompes Des marges de sécurité… mais des pompes qui fonctionnent très bien ne le devraient pas

26 12. NPSH conséquences d’un NPSH incorrect
Provoque la cavitation. La pompe ne délivre pas son débit avec régularité. Provoque des bruits et des vibrations dans les tuyauteries et sur la pompe. mRoy’s and Maxroy’s : Pertube le fonctionnement de l’hydraulique des pompes à membranes Rebonds des clapets des pompes … et peut causer des dommages importants à la pompe et à l’installation.

27 12. NPSH Amélioration du NPSH
Lors de l’étude: augmenter le Diamètre de la tuyauterie Doubler le diamètre divise par 4 les effets de l’accélération Ajouter un pot d’aide à l’amorçage ou d’équilibrage: Aspiration: la pompe prend le liquide dans le pot - Refoulement: le niveau se rétablit par effet de vases communicants entre le réservoir et le pot

28 13. Acceleration : conséquence sur l’aspiration
la décélération à la fin de la course aspiration est égale à l’accélération du début de la course aspiration. Ajouter à la pression d’aspiration Pa, il ne doit pas dépasser la pression de refoulement: Pa + (δ . Z / 10.2) < Pr ! Z doit être converti en bar ! Sinon il y aura siphonnage!

29 13. Acceleration : conséquence sur le refoulement
Début de la course refoulement Le liquide dans la ligne de refoulement étant arrêté, la pompe doit créer une compression pour dépasser la colonne de liquide. Risque : surpression et choc hydrauliques. Solution : utiliser un ballon amortisseur Milieu de la course refoulement Le liquide est à sa vitesse maximum, plus d’accélération, les pertes par frottement sont au maximum. Fin de la course refoulement Le piston atteint son point mort avec vitesse nulle. L’inertie du liquide crée un vide relatif Risque: siphonnage Solution : Utiliser une soupape de retenue au refoulement … Comme une locomotive poussant des ballons…

30 13. Acceleration : Avantage du ballon amortisseur
De loin, l’impact le plus important. Réduction des pulsations résiduelles mieux que +/-10%

31 Ballon amortisseur à charge de gaz
13. Acceleration : Dimensionnement du ballon amortisseur Ballon amortisseur à charge de gaz Precharge azote 60% à 80% de la pression en ligne. Volume du ballon de 15 fois la cylindrée de la pompe . A température ambiante. Pulsation résiduelle +/-5%.

32 13. Acceleration : pompes multiplexes
Duplex (mécaniques déphasées de 180°) L’accélération à prendre en compte est celle de 1 tête. Comparée à une pompe simplex de débit identique, à même cadence, l’accélération est divisée par 2.

33 13. Acceleration : Pompes multiplexes
Triplex (mécaniques déphasées de 120°) L’accélération sera la moitié de l’accélération de 1 tête. Comparé à une pompe simplex de débit identique, à même cadence, l’accélération sera divisée par 6.

34 13. Acceleration : résumé Tuyauterie aspiration:
Diamètre aspiration au moins égal à la connection pompe. Aussi court et rectiligne que possible. Préférer les pompes en charge (important pour mROY and Maxroy). Calculer l’accélération: Si incorrect: Augmenter le diamètre de la tuyauterie aspiration, réduire la longueur Utiliser un pot d’aide à l’amorçage ou d’équilibrage si Pa < 1,5 bara ou un ballon amortisseur si Pa > 1,5 bara

35 14. Quelques cas d’applications particulières
Gaz liquéfié. Liquide chargé. Liquide visqueux. Liquide dégazant. Extrêmes températures.

36 14. Gaz liquéfié Règles usuelles du NPSH difficiles à respecter.
Pa dans le réservoir produit souvent égale àTv. Pa souvent importante permettant l’utilisation d’un ballon amortisseur Pompage en charge obligatoire. Règles : Obtenir des informations précises sur l’installation. Vérifier avec le client si la Pa peut être augmentée Autre paramètre important, ajuster la température pour modifier la Tension de vapeur HBr at –60°C .

37 14. Liquide chargés à fort taux de décantation
Choisir une pompe à membrane. Tuyau d’aspiration vertical ou incliné sans clapet de pied pour éviter la décantation dans la tuyauterie Ne pas connecter la tuyauterie au fond du réservoir (zone de décantation) Agitation permanente du bac Sortir horizontalement au refoulement pour éviter la décantation sur le clapet de refoulement Un rinçage de la pompe est souhaitable avant l’arrêt de la pompe. Lait de chaux en traitement d’eau

38 14. Produits visqueux Préférer la pompe à piston
Consult/impossible Use spring loaded check valves Préférer la pompe à piston Limiter la cadence de pompage. Des clapets assistés sont nécessaires en haute viscosité Les pertes par accélération et par friction peuvent se combiner Standard config. Résines, pâtes, et quelques polymères en traitement d’eau

39 14. Liquide dégazant Vérifier que la pompe soit connectée sur une zone liquide Recommander l’utilisation d’un pot de dégazage. Utiliser des vannes de purges gaz Eau de javel en traitement d’eau

40 14. Applications températures extrêmes (haute ou basse)
Utiliser une tête à triple membrane (liquide intermédiaire) ou à clapets déportés pour protéger l’hydraulique et la mécanique Choisir des huiles spécifiques selon la température Recourt à des matériaux spéciaux pour les carters (basse T°) Consulter un specialiste le NPSH peut être le problème si la température est la conséquence de la liquéfaction du gaz

41 14. Cas d’appplications Données du client: procédé batch avec réservoir Débit 800 l/h Viscosité : 15cp Densité : 1.1 Tension de vapeur: 0.1bar Bac d’alimentation à pression atmosphérique Aspiration en charge: 1m Tuyau aspiration: 3m in DN25 Injection dans un réservoir ouvert au travers d’un claper AR taré Perte de charge de l’anti retour estimée à1bar Tuyauterie refoulement: 11m in DN25 Service continu

42 14. Cas d’application Sélection de la pompe
Selon les données de 800 l/h, 1 barg, service continu, la meilleure sélection est une maxRoyB 144 cps/mn de capacité 900 l/h à 2 barg et 860 l/h à 10 barg La RB144 a des connections de 1 pouce, égal à la tuyauterie aspiration prévue. (OK à ce niveau mais à confirmer par le calcul NPSH)

43 14. Cas d’application Pour la RB144 le MPIPr est d’environ 0,8 bara; en dessous la pompe aura un rendement faible et un débit imprécis Dans ce cas, la pression à l’entrée de la pompe est constituée de: Pression atmosphérique 1 bara + 1 m de liquide à densité 1,1 (0,1 bara) = 1,1 bara Le critère MPIPr est satisfait, la maxRoy est OK à ce niveau

44 14. Cas d’application NPSH calcul avec : Pa = 1bara Tv = 0.1bar
Ha = 1m δ = 1.1 NPSHa = 9.3mlc With : L = 3m Q = 900 l/h (débit maxi pompe) N = 144cpm d = 25mm Z DN25 = 9.95mlc Diagnostic = cavitation !

45 14. Cas d’application NPSH calcul avec : Pa = 1bara Tv = 0.1bar
Ha = 1m δ = 1.1 NPSHa = 9.3mlc With : L = 3m Q = 900 l/h (maximum pump output) N = 144spm d = modifié à DN32, ou 32mm Z DN32 = 6.1mlc Diagnostic = ok avec une marge de sécurité de 3.1mlc !

46 Vérifications supplémentaires
14. Cas d’application Vérifications supplémentaires Pourquoi ? La pression différentielle entre aspi. et ref. est estimée à 1 barg (le clapet AR), moins que le minimum requis pour une pompe doseuse: 2 bar L’aspiration est en charge (1m), le refoulement inconnu (peut être moins que l’aspiration) A la fin de la phase aspiration, la décélération créera une surpression dans le doseur de 6,1 mlc (Z) ou 0,7 bara qui s’ajoutera à la pression de 1,1 bara (Pa+Ha voir MPIPr) soit une surpression de 1,8 bara proche de la pression de refoulement de 2 bara (1 barg donné par le claper AR) Conclusion = risque de siphonnage, nécessité d’une soupape de retenue

47 Dimensionnement Soupape de retenue
14. Cas d’application Dimensionnement Soupape de retenue La pression différentielle est 1 bar, nous avons besoin de 2 bar pour un bon fonctionnement la soupape de retenue doit être de 1 bar (1) -Si l’on considère 11m de DN32 au refoulement, accélération et décélération atteindront 22,3mlc (règle de calcul identique que pour l’aspiration mais 11m au lieu de 3m). 22,3 mlc est équivalent à 2,4 bar A la fin de la phase refoulement, la décélération crée un vide relatif de 2,4 bar que la soupape de retenue devra contenir(2). (1) + (2) = 3.4bar, soupape de retenue tarée at 4bar.

48 14. Cas d’application Solution(s)
Au début du cycle refoulement la pompe supportera la pression du clapet AR (1 bar) + la soupape de retenue (4 bar) et l’accélération (2,4 bar). Soit un total de 7,4 bar Sur la base des données client, si +-2,4 bar de pulsations sont acceptables (5 bar d’amplitude) et si l’installation peut accepter une soupape de sécurité de 11 à 12 bar nous avons une première solution Mais notre rôle est d’offrir une alternative d’une soupape de retenue et d’un ballon amortissant les pulsations mieux que +-5% ballon : 15 fois la cylindrée(1.5L), prégonflage à 60% of (Atm + 1bar AR + 4bar soupape de retenue), soit 3,1 bar de gonflage.

49 The end