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Jun 01, 2023

Conception et construction d'un champ d'essai de performances pour les pompes centrifuges horizontales

Les pompes centrifuges constituent une technologie essentielle utilisée pour déplacer des fluides pour de nombreuses applications dans toutes les industries. La capacité de valider les performances, l’efficacité et la fiabilité des pompes est une exigence

Les pompes centrifuges constituent une technologie essentielle utilisée pour déplacer des fluides pour de nombreuses applications dans toutes les industries. La capacité de valider les performances, l'efficacité et la fiabilité des pompes est une exigence de nombreuses normes publiées, telles que la norme 610 de l'American Petroleum Institute (API) et les spécifications d'approvisionnement pour les nouveaux équipements. Le besoin de champs d'essai de performance (PTF) pour soutenir le marché secondaire s'est accru ces dernières années, alors que les exploitants d'unités cherchent à prolonger la durée de vie ou à améliorer la production des équipements existants. La disponibilité de ces installations pour soutenir ces améliorations de processus est limitée. Récemment, un nouveau centre de service a été construit au Texas et un PTF a été intégré à sa conception. Ce PTF était essentiel dans ce centre de service pour prendre en charge la rétro-ingénierie, les mises à niveau, les mises à niveau hydrauliques et les remplacements instantanés qu'ils conçoivent et fabriquent.

La première étape de la conception d'un PTF pour pompes centrifuges consiste à déterminer les spécifications requises, telles que les spécifications de l'Institut hydraulique, et le style de pompe, par exemple horizontal ou vertical. Les spécifications supplémentaires incluent la plage de débit, la plage de pression et les exigences de puissance (HP) associées. Ces spécifications définiront la taille et le type de pompe qui peut être testée. Une fois les spécifications déterminées, le processus de conception commence.

La PTF doit être conçue pour simuler le plus fidèlement possible les conditions du système d'exploitation. Bien que la disposition des PTF soit quelque peu simpliste, comme illustré dans l'image 1, la conception nécessite de nombreuses disciplines d'ingénierie différentes, de la mécanique, de l'électricité et du civil à la logique d'instrumentation et de contrôle. Les systèmes de tuyauterie doivent prendre en compte non seulement les vannes de régulation de débit, mais également les vannes d'isolement, les parcours droits pour les débitmètres, les supports de collecteurs, les évents de point haut, les drains de point bas, etc. L'emplacement des instruments pour capturer la pression et la température doit être pris en compte, ainsi que le routage. Les câbles de données vers la salle de contrôle centrale et l'enregistreur de données doivent être propres et exempts de tout bruit de signal.

Le système de fondation doit être conçu pour mesurer avec précision les vibrations de la pompe, et une fondation rigide posée sur un site avec un remblai approprié et isolée du milieu environnant est essentielle. La capacité de la grue et/ou l’accès des chariots élévateurs sont essentiels pour déplacer les entraînements et les pompes vers leurs emplacements appropriés.

La conception du système électrique doit avoir la tension et la charge en ampères appropriées pour entraîner les moteurs requis. Les PTF plus anciens utilisaient généralement un parc de moteurs et de boîtes de vitesses pour faciliter la couverture de la vaste gamme de vitesses de fonctionnement des pompes. Les PTF modernes exploitent les entraînements à fréquence variable (VFD) pour réduire le nombre de moteurs, éliminant ainsi le besoin de boîtes de vitesses et réduisant le temps de cycle requis pour échanger les pompes testées. La conception d'un PTF moderne à partir de zéro facilite la capacité de dimensionner le système d'entraînement électrique à une capacité plus élevée, alors que les installations plus anciennes sont obligées d'effectuer un test à vitesse réduite ou ne peuvent tout simplement pas tester. Bien que certaines normes industrielles acceptent les tests à vitesse réduite, la possibilité de tester la pompe au point de fonctionnement réel et au nombre de rotations par minute (tr/min) est la méthode privilégiée.

Tous ces éléments de conception doivent être rassemblés pour établir l’agencement physique de l’installation PTF. Bien que la boucle PTF elle-même soit simpliste, les utilisateurs constateront que vérifier la conception avec toutes les disciplines techniques est une tâche importante et impérative. Un faux pas ou un oubli dans la conception peut entraîner des retards importants dans la construction et des dépassements de budget.

Construire le champ de test de performance

Une fois la conception terminée, le PTF peut être construit. Pour disposer d'un PTF moderne, une attention particulière doit être portée aux fondations du site afin de garantir la qualité des résultats des tests. Le centre de services mentionné ci-dessus a d'abord été préparé en débarrassant le site de la végétation et du sol superficiel. Ensuite, le site a été testé avec un rouleau de type pneumatique pour détecter les zones faibles restantes. Une fois les zones faibles supprimées, le site a été remblayé selon les spécifications de conception avec une compression et un nivellement correctement conçus.