Étude de cas : Système de pompe multicellulaire verticale haute pression personnalisé

Un client-à long terme qui utilisait auparavant un système de pompe verticale Grundfos nous a contacté avec une nouvelle exigence très exigeante. Le client a demandé une solution de remplacement capable de fournir un débit de 180 à 200 m³/h et une hauteur de chute de 36 à 40 bars, tout en modernisant tous les composants en contact avec le fluide en acier inoxydable 316L pour une résistance à la corrosion et une durabilité supérieures dans les opérations de traitement de l'eau. Ces paramètres dépassent les plages industrielles standards, nécessitant à la fois innovation hydraulique et résistance structurelle.

 

Après avoir reçu la demande, nos équipes R&D et techniques ont procédé à une revue technique complète. Nous avons déterminé qu'une normepompe centrifuge multicellulaire verticalene pouvait pas satisfaire pleinement les demandes hydrauliques. Par conséquent, un nouveau modèle a été conçu à partir de zéro, basé sur notre plus grande taille de cadre existante.

La nouvelle conception impliquait d'augmenter le nombre d'étages de diffusion, d'optimiser la géométrie de la roue pour une meilleure efficacité, de renforcer les arbres et les accouplements pour supporter une pression de 40 bars et d'assurer une compatibilité totale avec la construction en acier inoxydable 316L. Cette configuration offrait à la fois une robustesse mécanique et une résistance chimique à long-terme pour un fonctionnement continu dans les environnements de traitement de l'eau.

Une fois la conception hydraulique terminée, l'équipe d'ingénierie a effectué des simulations CFD et une analyse des contraintes mécaniques pour valider les performances du système. Plusieurs combinaisons d’étages ont été évaluées pour garantir l’équilibre optimal entre hauteur et efficacité. Après plusieurs tours d'optimisation, la configuration atteignant 200 m³/h à 38 bar a été finalisée.

Le nouveau modèle personnalisé a été désigné sous le nom de CDLF200-6 + CDH200-6, représentant une pompe centrifuge multicellulaire verticale délivrant 200 mètres cubes par heure à une pression maximale de 40 bars, avec toutes les pièces en contact avec le fluide en acier inoxydable 316L. La conception comprenait des sections de diffuseur étendues, des rotors équilibrés avec précision et des têtes de décharge modulaires pour une maintenance plus facile. Des dessins 3D complets et des courbes de performances ont été fournis au client pour examen, et après plusieurs séries de confirmation, la conception a été approuvée pour la production.

Les simulations CFD et les calculs hydrauliques internes ont validé le gain de charge d'étage, l'efficacité et le comportement NPSH.. 3Des modèles D, des dessins d'assemblage et des courbes de performances ont été publiés pour examen. Après plusieurs échanges techniques, le client a approuvé la configuration CDLF200-6 + CDH200-6 avec les objectifs de service suivants : 190-200 m³/h, 38-40 bar, avec une marge NPSH supérieure ou égale à 1,0 m.

Principales notes de conception : section de diffuseur étendue, rotors équilibrés avec précision (ISO G2.5), garnitures mécaniques à cartouche (SiC/SiC, Viton) et tête de refoulement modulaire pour simplifier l'entretien. Toutes les pièces en contact avec le fluide sont en acier inoxydable 316L.

Après approbation, la production a commencé dans le strict respect des normes de qualité. Tous les matériaux 316L ont subi des tests PMI avant usinage. Les opérations de soudage ont été réalisées au TIG avec rétro-purge à l'argon-pour éviter l'oxydation, suivies d'une passivation de surface. La précision de l'usinage a été maintenue à 0,03 mm TIR et tous les assemblages rotatifs ont été équilibrés dynamiquement selon les normes ISO 1940 G2.5.

Les composants porteurs de pression-ont été testés hydrostatiquement à 1,5 fois la pression de conception (60 bars). Des inspections dimensionnelles et d'assemblage ont été effectuées à plusieurs points de contrôle, garantissant la concentricité et les dégagements appropriés. Chaque pompe a subi un test de rotation à vide-et une vérification de l'isolation électrique avant de passer à l'assemblage final.

Assemblage mécanique

• Empilage d'étages : chaque roue, diffuseur et manchon ont été mesurés et enregistrés ; Le jeu entre la turbine et le diffuseur a été défini selon les spécifications.
• Construction du rotor : bagues d'usure mesurées et appariées ; flotteur axial configuré ; clés adaptées à la tolérance.
• Installation des roulements : montage chauffé pour éviter le Brinell ; précharge vérifiée par mesure du jeu final.
• Garniture mécanique : garniture cartouche installée avec clips de réglage ; dispositif de rinçage de la chambre d'étanchéité conservé.
• Tête et base de décharge : cadre modulaire aligné sur la référence ; oreilles de levage vérifiées et marquées.

Électricité et commandes

• Câblage moteur : séquence de phases vérifiée ; résistance d'isolement > 100 MΩ à 500 V.
• Instrumentation : prises de pression à l'aspiration/refoulement, PT100 sur roulements et capteurs de vibrations montés en DE/NDE.
• Logique de contrôle : prend en charge le service alterné, l'amplification parallèle, le démarrage progressif/VFD et les verrouillages de protection (fonctionnement à sec, surchauffe, survibration).

Alignement laser

• Alignement à froid réalisé avec un outil laser ; décalage final Inférieur ou égal à 0,03 mm et angulaire dans la tolérance.
• Compensation de croissance thermique documentée pour l'alignement à chaud sur site.

1) Vérifications préalables aux tests

• Niveaux d'huile/graisse confirmés ; accouplements protégés ; toutes les jauges sont étalonnées (certificats traçables).
• Aspiration inondée, système ventilé ; rotation vérifiée; arrêt d'urgence testé.

2) Vérification de la courbe de performance hydraulique

Chaque pompe centrifuge multicellulaire verticale a été testée sur plusieurs points pour cartographier la courbe H‑Q. Résultats représentatifs :
• Débit 70% (~140 m³/h) : hauteur ≈ 41,5 bar ; efficacité dans la bande prévue.
• Débit 100% (~190 m³/h) : hauteur ≈ 38,2 bar ; puissance absorbée nominale ; BEP proche du service.
• Débit 120% (~225 m³/h) : hauteur ≈ 34,6 bar ; fonctionnement stable, pas d’apparition de cavitation.
Les résultats sont restés à ± 3 % des prévisions de conception.

3) Intégrité de la pression et fuite

• Test hydrostatique à 60 bar pendant 30 minutes sur carter et collecteur de refoulement-pas de fuite ni déformation permanente.
• Maintien statique de la garniture mécanique : l'inspection à sec post-test a confirmé l'absence d'infiltration visible.

4) Limites de vibration et d'acoustique

• Vibration : Inférieure ou égale à 4,3 mm/s à 100 % de service (conforme à la norme ISO 10816).
• Bruit : < 85 dB(A) à 1 m ; températures de roulement stables partout.

5) NPSH et marge de cavitation

• Avec des tests de hauteur d'aspiration induite et d'étranglement, le NPSH disponible a dépassé la valeur requise supérieure ou égale à 1,0 m. Aucune signature de cavitation dans le spectre vibratoire.

6) Endurance et course parallèle

• Fonctionnement continu : 3 heures de service avec des relevés périodiques toutes les 15 minutes-pressions, débits, vibrations et températures des roulements, tous stables.
• Mode parallèle : les CDLF200-6 et CDH200-6 fonctionnent simultanément ; stabilité de la pression du collecteur et partage du débit vérifiés.
• Verrouillages : marche à sec, survibration, surchauffe et arrêt d'urgence testés et enregistrés.

Livrables

• Rapport FAT (données H‑Q, journaux de vibrations, feuilles d'étalonnage des jauges), vidéos de tests HD (assemblage + performances) et liste de contrôle de maintenance.

Avant l'emballage, le client a visité notre usine en Chine pour une inspection avant expédition. En collaboration avec nos ingénieurs, ils ont examiné la construction mécanique, la finition de surface et les enregistrements de tests. Des tests de pression aléatoires ont été répétés sur-site. Le client a exprimé sa grande satisfaction quant à la qualité de la construction et à l'exhaustivité de la documentation.

 

Compte tenu du poids total (~ 3,5 tonnes) et de l’encombrement, l’expédition de l’assemblage complet n’était pas pratique. Chaque pompe centrifuge multicellulaire verticale a été emballée séparément dans des caisses en bois personnalisées NIMP-15 avec des bases renforcées. Les mesures de protection comprenaient un emballage VCI, des dessicants, des indicateurs d'humidité et des moniteurs de choc/inclinaison. Les bornes électriques étaient scellées ; toutes les caisses étaient clairement étiquetées avec des numéros de série, un poids brut et des symboles de manipulation. De la documentation-des rapports FAT, des certificats de matériaux, des dessins d'installation et des manuels-accompagnaient l'envoi.

 

Nous avons fourni un guide de démarrage rapide, une liste de pièces de rechange recommandées, un calendrier de lubrification et des instructions d'alignement. Pour les travaux sur chantier, nous proposons un support vidéo en direct pour le remontage et le premier démarrage. SAT (Site Acceptance Test) peut répéter la vérification du point de service, la commutation parallèle et les contrôles de la logique d'alarme.

La solution à double pompe CDLF200-6 + CDH200-6 a atteint les objectifs requis de 180 à 200 m³/h et de 36 à 40 bars avec une conception robuste et maintenable. Le projet démontre notre capacité à fournir des systèmes de pompes multicellulaires verticaux haute pression personnalisés pour les applications de traitement de l’eau.