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Auteur(s)
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Jean-François LAPRAY : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure d’Hydraulique et de Mécanique de Grenoble (ENSHMG) - Chef du service technique hydraulique GEC-ALSTHOM BERGERON
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Lire l’articleINTRODUCTION
La cavitation reste, aujourd’hui encore, un sujet de préoccupation majeure pour qui s’intéresse aux pompes rotodynamiques, qu’il soit utilisateur, installateur ou bien entendu constructeur. L’évolution rapide de l’industrie des pompes, les récents progrès réalisés dans l’étude et la compréhension des nombreux mécanismes qui régissent le phénomène de cavitation, rendent nécessaire la mise à jour des connaissances sur le sujet. Cet article a pour but de fournir au lecteur des explications et des éléments directement exploitables sur le plan pratique, tout en essayant de mettre en évidence la multiplicité et la complexité des nombreux éléments à prendre en compte.
Le coût d’une station de pompage est directement fonction de deux paramètres qui sont la vitesse de rotation des groupes de pompage retenus et le niveau du radier de la station eu égard au niveau minimal du fluide à pomper à l’aspiration. Ces deux paramètres font référence à la hauteur de charge nette à l’aspiration universellement dénommée Net Positive Suction Head ou NPSH : (NPSH)req de la pompe et (NPSH)disp lié à l’installation ; c’est dans la valeur de la marge de sécurité à prendre entre (NPSH)req et (NPSH)disp pour assurer à l’utilisateur un fonctionnement satisfaisant vis‐à‐vis de la cavitation que réside une part importante du coût de la station de pompage.
Une grande partie de l’article a pour objet de définir les divers aspects de la cavitation dans les pompes et de donner des indications pour calculer le (NPSH)disp lié aux installations. Ces définitions de base permettent de faire les choix techniques les plus judicieux.
Une petite partie a été consacrée au bruit généré par la cavitation, car ce sujet d’une extrême importance dans certaines applications sera traité dans un article plus général consacré au bruit des turbomachines. Il apparaît plus cohérent de regrouper tous les éléments consacrés au bruit, tant il est délicat de traiter séparément la part du bruit incombant à la cavitation des autres sources de bruit généré par les groupes motopompes.
Compte tenu de la pratique industrielle courante, le NPSH a été exprimé en mètres de colonne de liquide alors que, sur le plan scientifique, il eut été plus judicieux d’utiliser l’expression NPSE = g (NPSH), énergie massique d’aspiration (en J / kg).
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Réduction des effets de cavitation
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5. Cas industriels
5.1 Cahier des charges industriel
Dans un projet de pompe et de station de pompage, le choix du (NPSH)disp à l’entrée de la pompe conditionne l’économie globale de la station et /ou de la pompe. Le (NPSH)disp est lié à l’installation et non à la pompe.
Le choix d’une pompe nécessite de définir le cahier des charges technique simplifié suivant :
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la zone de débit de fonctionnement de la pompe ;
-
l’architecture du groupe motopompe (vertical/ horizontal, en aspiration, en charge, etc.) ;
-
la durée d’utilisation prévue avec fréquence d’utilisation dans chaque zone ;
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la nature du fluide pompé (composition physico-chimique, température, degré de pollution, etc.) ;
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le type d’exploitation prévue (pompes en série, fonctionnement à 1, 2, ..., n pompes en parallèle) ;
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le mode prévisionnel d’arrêts et de démarrages des groupes (normaux et /ou accidentels) ;
-
le type d’entraînement requis : moteur électrique à attaque directe, moteur électrique + réducteur, Diesel turbine à vapeur ou à gaz, coupleur hydraulique, variation de vitesse (moteur à courant continu ou moteur asynchrone alimenté par des courants à fréquence variable) ;
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le (NPSH)disp préalablement déterminé.
L’optimisation du choix des groupes de pompage se fait en choisissant la pompe ayant la plus grande vitesse de rotation possible, compte tenu des critères de fiabilité choisis pour assurer un fonctionnement évitant les risques de cavitation, ces critères de fiabilité doivent prendre en compte tous les paramètres définis ci-dessus.
Le critère de fiabilité se mesure par l’écart entre (NPSH)disp et (NPSH)pompe .
Le (NPSH)pompe correspond à l’un des différents états caractéristiques définis au paragraphe 3.2...
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