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Pompes à débit axiales Fonction basée sur le principe de transmission de l'élan au fluide principalement dans la direction axiale à l'aide d'étraveurs de type hélice. Contrairement aux pompes centrifuges, qui génèrent la tête à travers la force centrifuge, les pompes à débit axiales génèrent la tête en soulevant du liquide le long de l'axe de l'arbre. Pour cette raison, la tête développée est relativement faible, et même les augmentations mineures de la pression de décharge (contre-pression) ont un impact significatif sur le débit. Une augmentation soudaine de la résistance en aval - telle qu'une valve de fermeture partiellement ou une accumulation de débris - peut entraîner une baisse marquée du débit. Cela rend les pompes à débit axiales moins pardonnantes dans les systèmes où la contre-pression peut changer rapidement.
La caractéristique du flux de pression (également connu sous le nom de courbe de pompe) d'une pompe à débit axiale est presque horizontale sur une large gamme de débits. Bien que cela permet à la pompe de fonctionner à travers des demandes d'écoulement variables sans changement de pression drastique dans des conditions stables, il présente des défis lorsque les conditions fluctuent de manière imprévisible. En réponse à des baisses ou des surtensions soudaines, la planéité de la courbe fournit une plage de réglage de la tête minimale, conduisant potentiellement à l'oscillation, à l'instabilité ou à l'opération de débit à des points hors conception où l'efficacité et la fiabilité se dégradent. Ce comportement contraste fortement avec les pompes radiales ou mixtes, dont les courbes plus raides sont intrinsèquement tamponnées des transitoires du système.
Des changements rapides de contre-pression peuvent entraîner des phénomènes transitoires tels que les surtensions hydrauliques, en particulier dans les longs systèmes de pipelines où les effets du marteau à eau peuvent se propager. Les pompes à débit axiales sont particulièrement vulnérables à ces événements en raison de leurs grandes lames de roue et de leur conception à débit ouvert. Si l'écoulement est soudainement restreint ou inversé, les lames de roue peuvent subir une séparation ou un décrochage du débit, produisant une turbulence sévère et une charge asymétrique. Dans les cas extrêmes, lorsque la pression de décharge dépasse la pression d'entrée, une inversion du débit peut se produire, la filature de la roue en arrière et les joints d'arbre, les roulements ou les composants du moteur. Pour éviter ces effets, les entretiens de surtension, les chambres d'expansion ou les vannes anti-réverse doivent être correctement conçues dans le système.
La roue de la pompe à débit axiale est conçue pour fonctionner dans des conditions d'écoulement équilibrées. Cependant, lorsque des changements rapides de la pression du système ou du débit se produisent, le couple requis par le moteur change presque instantanément. Cela impose des charges électriques fluctuantes sur le moteur et peut entraîner une surchauffe, un facteur de puissance réduit et l'instabilité électrique si elle n'est pas correctement atténuée. La variation de la charge mécanique se manifeste également sous forme de fluctuations axiales de poussée sur l'arbre, qui souligne les roulements et les joints mécaniques. Dans les configurations verticales, où l'arbre de pompe est longue et peut inclure des roulements de ligne, des décalages de charge axiale soudains peuvent provoquer une déviation ou un désalignement de l'arbre.
Pour assurer un fonctionnement fiable pendant les transitoires du système, les pompes à débit axiales sont fréquemment couplées à des architectures de contrôle automatisées. Ceux-ci incluent des lecteurs de fréquences variables (VFD) qui régulent la vitesse du moteur basé sur la rétroaction du système en temps réel, permettant ainsi un ajustement progressif de la production de débit en réponse à l'évolution de la demande. Dans les systèmes plus complexes, les PLC (contrôleurs logiques programmables) et les systèmes SCADA s'intègrent aux transducteurs de pression, aux débitmètres et aux capteurs de température pour fournir un contrôle en boucle fermée. Ces commandes empêchent la surcharge de la pompe, minimisent la consommation d'énergie et stabilisent les caractéristiques de décharge. L'ajout de contrôleurs PID améliore encore les transitions en douceur pendant les événements de montée en puissance, d'arrêt ou de commutation de charge.
