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Sep 28, 2023

Entraînements hydrodynamiques pour applications de pompes industrielles

L’énergie et l’électricité constituent un élément essentiel de la vie moderne et importante pour l’économie mondiale. Les tendances énergétiques mondiales montrent une demande de solutions technologiques intelligentes qui doivent offrir le meilleur

L’énergie et l’électricité constituent un élément essentiel de la vie moderne et importante pour l’économie mondiale. Les tendances énergétiques mondiales montrent une demande de solutions technologiques intelligentes qui doivent offrir la plus grande fiabilité possible et résister à tous les dangers à venir. Les exigences strictes des normes appliquées dans ces industries doivent être respectées pour garantir un fonctionnement sûr. Le paradigme économique moderne impose également la nécessité de maximiser l’efficacité opérationnelle.

Les équipements rotatifs, et en particulier les pompes industrielles, sont les équipements les plus critiques en termes de fiabilité et d'efficacité. La sélection appropriée d’une pompe industrielle est importante pour l’ensemble du processus. Les pompes industrielles modernes doivent également garantir une efficacité élevée dans divers régimes de fonctionnement où non seulement la hauteur et la capacité changent, mais également les données du fluide telles que la densité et la viscosité. La régulation des pompes est couramment utilisée pour répondre à cette exigence.

Cet article décrit différentes méthodes de régulation des pompes avec leurs points forts et montre le coût total de possession pour diverses applications. Dans cet article, les utilisateurs découvriront comment la régulation de la vitesse et l'application d'un coupleur hydraulique en particulier contribuent à accroître la fiabilité et l'efficacité de l'ensemble du processus opérationnel.

L'image 1 montre trois méthodes principales de contrôle de la pompe : l'étranglement, l'utilisation d'un coupleur hydraulique et un entraînement électrique à fréquence variable (VFD).

Dans le cas d'une commande d'accélérateur, la pompe est entraînée directement au moyen d'un moteur électrique à vitesse fixe relié rigidement à la pompe via un accouplement (généralement de type entretoise). Le contrôle de la hauteur et de la capacité de la pompe s'effectue ensuite via un papillon des gaz installé sur la conduite de refoulement de la pompe. Un niveau d'usure élevé du papillon des gaz et une baisse considérable de l'efficacité rendent cette méthode de contrôle limitée dans son application et est généralement utilisée si seule une plage de contrôle étroite est requise.

Les deux méthodes, via un couplage fluidique ou un VFD, utilisent le contrôle de vitesse. Dans le cas d'une application VFD, la pompe et le moteur (généralement couplés via un accouplement de type entretoise) tournent à la même vitesse donnée par le VFD. Dans l'option de couplage fluidique, un moteur standard à vitesse fixe est utilisé et le contrôle de la vitesse se fait via le couplage fluidique. Ainsi, les applications VFD et couplage fluidique nécessitent des moteurs différents. Dans le cas du contrôle VFD, un moteur doit être équipé d'un roulement isolé ainsi que de moteurs adaptés au VFD avec un facteur de service plus élevé par rapport aux moteurs à vitesse fixe. Cela peut entraîner une taille de châssis de moteur plus grande et des coûts associés supplémentaires. L'application d'un coupleur hydraulique permet d'utiliser un moteur standard à vitesse fixe, ce qui constitue un avantage supplémentaire en termes de prix et de fiabilité.

Le concept de couplage fluidique utilise le principe de transmission du couple par circulation de fluide entre deux roues. L'énergie mécanique du moteur est convertie en énergie cinétique à travers la roue de pompe, donc en énergie du flux de fluide (huile), et de là, elle est à nouveau reconvertie en énergie mécanique dans la roue de turbine. La vitesse de la roue de turbine peut être modifiée en modifiant la quantité d'huile en circulation (à l'aide d'un tuyau ou d'un tube à écope, ces machines sont appelées raccords hydrauliques), ou en utilisant des aubes réglables (ces machines sont appelées convertisseurs de couple).

Puisqu'il n'y a pas de contact métallique direct entre l'entraîneur et la machine entraînée (l'huile agit comme moyen de transmission du couple), l'usure n'est pas typique pour ce type de transmission de couple.

La conception et les principaux composants du coupleur hydraulique sont illustrés dans l'image 2. Le flux d'huile circule à travers le refroidisseur d'huile au moyen d'une pompe à huile entraînée par l'arbre d'entraînement via un engrenage. Le flux d'huile est acheminé vers la roue de pompe, qui est accouplée rigidement à l'arbre d'entraînement, où il est accéléré et évacué vers la roue de turbine, qui est accouplée rigidement à l'arbre de la machine entraînée (pompe).

Changer la position du tube d'écope modifie la quantité d'huile contribuant au processus de transmission de puissance. La conséquence qui en résulte : plus d'huile dans le coupleur hydraulique augmente la vitesse de sortie de la pompe ou vice versa. Il reste toujours un glissement minimum d'environ 2% pour transmettre l'énergie entre la roue de pompe et la roue de turbine. L'image 3 montre le fonctionnement de l'accouplement le long de la courbe caractéristique en fonction de la position du tube d'écope. La plage typique de contrôle de vitesse au moyen d'un couplage fluidique de 20 % à 98 % de la vitesse du moteur.