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Oct 21, 2023

Principes de base des pompes d'alimentation de chaudière

Les pompes d'alimentation de chaudière (BFP) consistent à alimenter un générateur de vapeur (par exemple une chaudière) une quantité d'eau alimentaire correspondant à la quantité de vapeur générée. Paramètres de fonctionnement (débit, hauteur manométrique, température)

Les pompes d'alimentation de chaudière (BFP) consistent à alimenter un générateur de vapeur (par exemple une chaudière) une quantité d'eau alimentaire correspondant à la quantité de vapeur générée. Les paramètres de fonctionnement (débit, hauteur manométrique, température) de l'eau d'alimentation de chaudière sont calculés par un concepteur de chaudière.

Aujourd'hui, presque tous les BFP sont des pompes centrifuges. La construction des BFP en termes de puissance à l'arbre, de matériaux, de types de pompes et d'entraînement est régie par les développements intervenus dans la technologie de l'énergie. La tendance dans les centrales électriques à combustibles fossiles se dirige continuellement vers des unités de production de plus grande taille.

Jusqu'en 1950, la pression de refoulement moyenne des BFP était de l'ordre de 200 bars. En 1955, elle atteignait 400 bars. Les débits massiques étaient de l'ordre de 350 tonnes par heure (t/h) en 1950 et ont atteint 2 500 t/h (4 000 t/h) dans les centrales électriques conventionnelles. Les BFP fonctionnent à des températures de 160 C à 180 C, et dans des cas exceptionnels, même plus.

Les BFP étaient construits en aciers non alliés dans les années 1950. Depuis, 13 à 14 % ont basculé vers l'acier chromé (A743 Gr. CA6NM). Ce changement de matériaux a été rendu nécessaire par l'introduction de nouveaux procédés de traitement des eaux alimentaires. Le développement d'aciers chromés à haute résistance et résistants à la corrosion avec des caractéristiques de fonctionnement d'urgence a ouvert la voie au BFP actuel avec des vitesses de 5 000 à 6 000 tours par minute (tr/min). Le débit des BFP a augmenté avec l'augmentation des sorties des blocs de puissance. Les BFP à pleine charge d'aujourd'hui pour les groupes motopropulseurs traditionnels de 750 mégawatts (MW) sont construits avec quatre à cinq étages, avec une pression d'étage allant jusqu'à 80 bars.

Des moteurs électriques (moteurs asynchrones) sont utilisés pour entraîner les pompes d'alimentation. Le réglage de la vitesse d'un BFP à entraînement électrique peut être réalisé par plusieurs moyens, notamment en utilisant un couplage fluidique, un entraînement à fréquence variable (VFD) dans le moteur et les boîtes de vitesses. Si une usine dispose de vapeur abondante, une turbine à vapeur peut également être utilisée pour l’unité d’entraînement. Dans plusieurs cas, des turbines à condensation fonctionnant entre 5 000 et 6 000 tr/min sont utilisées. Cependant, l'utilisation d'une turbine à vapeur à condensat augmente les besoins en équipements à bord du train. Il est essentiel d'utiliser un échangeur de chaleur, une pompe d'extraction des condensats ou autre pour une utilisation efficace de l'unité.

Si un BFP est nécessaire pour une pression élevée et un régime élevé, une pompe de surpression est requise. Dans un tel cas, il est difficile d’obtenir une hauteur d’aspiration positive nette disponible (NPSHa) adéquate et la pompe de surpression répond à cette exigence. Pour réduire la hauteur d'aspiration positive nette requise (NPSHr), il est possible de sélectionner les pompes réalisant le premier étage (aspiration) en double aspiration. Le NPSH est le plus significatif uniquement au stade de l’aspiration.

Il existe deux types de construction principalement utilisés pour l’application BFP. L'une est une pompe de type baril multicellulaire, qui est définie comme une pompe de type entre roulements (BB) 5 selon la norme American Petroleum Institute (API) 610. L'autre est une pompe multicellulaire à section annulaire qui est définie comme une pompe de type BB4. Cependant, une pompe à section annulaire ne répond pas aux critères de l'API 610, ce qui en fait une exception. Dans certains cas, des pompes multicellulaires à division axiale peuvent également être utilisées. Elle est définie comme une pompe de type BB3 selon API 610.

Les pompes de type fût sont utilisées pour les conceptions à haute pression, mais cela peut varier selon l'utilisateur. En raison de certains avantages par rapport aux pompes à section annulaire, les utilisateurs des installations ont tendance à préférer utiliser des pompes de type fût, même si cela représente un investissement élevé au début. Si une pompe vide-fût doit être démontée pour réparation, le rotor doit être remplacé, mais les carters (fût) peuvent rester en place avec la tuyauterie d'aspiration et de refoulement. Ceci est important en ce qui concerne la disponibilité pour le service de l'alimentation de secours, si aucune pompe de secours à 100 % n'est installée.

Les corps de pompe des BFP doivent être considérés de deux points de vue : l'épaisseur de paroi doit être durable d'un côté pour satisfaire aux exigences de charge de pression et l'autre côté doit s'adapter à la variation temporaire de température qui se produit.

Les enveloppes de fûts sont généralement en acier forgé ductile et toutes les surfaces en contact avec l'eau d'alimentation sont recouvertes de matériau austénitique par un processus de revêtement. Pour souder le corps de pompe dans la canalisation, une pièce intermédiaire rendue compatible pour le soudage dans la canalisation et le corps de pompe est soudée sur les branches d'aspiration et de refoulement de la pompe. Le couvercle des pompes vide-fûts est scellé en aplatissant un joint métallique cellulaire enroulé en spirale (étanchéité).