Introduction
Ceci est un modèle 3D d'une Pompe Centrifuge à Turbine.
Annotations du Modèle 3D
Turbine à Vapeur
Les turbines à vapeur servent de moteurs principaux pour convertir l'énergie thermique en mouvement rotatif mécanique. Elles sont utilisées dans les grands générateurs de centrales électriques, la propulsion navale, les compresseurs et les pompes. Ce modèle 3D illustre une pompe centrifuge entraînée par une turbine à vapeur.
Rotor
Le rotor est constitué d'une série de pales montées sur l'arbre de la turbine. Comme son nom l'indique, le « rotor » tourne. Le type de pales dépend de la turbine, qu'elle soit à action ou à réaction. Bien que les turbines à réaction soient classées comme « à réaction », elles exercent toujours une certaine force d'impulsion. C'est pourquoi on les appelle aussi pales à réaction d'impulsion.
Pales du Rotor
Les pales du rotor sont généralement fixées aux disques du rotor par la méthode de l'arbre de sapin (d'autres méthodes existent, mais celle-ci est la plus courante). Les pales sont forgées et usinées à partir de billettes d'aciers alliés contenant du chrome, du nickel et du titane. Elles doivent être particulièrement robustes pour transmettre l'énergie de la vapeur au rotor et résister au fluage dû aux vitesses de rotation élevées de la turbine, aux températures élevées et aux dommages potentiels d'érosion par l'eau.
Diaphragme
Les diaphragmes sont des composants en forme de disque fixés aux carters de la turbine, qui maintiennent les pales fixes entre les étages. Ils sont fabriqués en acier au carbone ou en fonte, usinés et soudés en place. Dans les conceptions plus anciennes, les diaphragmes s'insèrent dans des évidements usinés pour réduire les fuites de vapeur à travers l'étage et les maintenir en place avec précision, évitant ainsi le contact des pales avec le carter ou d'autres pièces de la turbine.
Arbre
L'arbre de la turbine est une pièce solide droite installée le long de l'axe central de la turbine. Les pales du rotor de la turbine sont fixées au rotor, et l'ensemble tourne. Le poids de l'arbre (charge radiale) est supporté aux deux extrémités par des paliers lisses, tandis qu'un palier de butée gère les charges axiales.
Carter
Le carter de la turbine abrite l'arbre, les paliers, le rotor et le diaphragme. Les carters de turbine à haute pression et à pression intermédiaire sont fabriqués en acier moulé au chrome-molybdène pour résister aux températures et pressions élevées. Le carter forme une barrière de pression autour des composants internes de la turbine. En raison des hautes pressions, les parois du carter sont épaisses. Les carters de turbine à basse pression sont généralement en acier au carbone, plus économique que d'autres alliages. Les carters sont installés en deux parties (supérieure et inférieure) pour permettre le retrait des composants internes.
Entrée de Vapeur à Haute Pression
La vapeur à haute pression entre par cette connexion.
Décharge de Vapeur à Haute Pression
La vapeur à haute pression est évacuée par cette connexion.
Entrée de Vapeur à Pression Intermédiaire
La vapeur à pression intermédiaire entre par cette connexion.
Décharge de Vapeur à Pression Intermédiaire
La vapeur à pression intermédiaire est évacuée par cette connexion.
Pompe Centrifuge
Ce modèle 3D représente une pompe centrifuge à double aspiration, à un seul étage, entre paliers. « Double aspiration » signifie que le liquide entre des deux côtés de la roue. « Un seul étage » se réfère au nombre de roues (une roue = un seul étage, deux roues = deux étages). Les pompes centrifuges sont classées comme « en porte-à-faux » ou « entre paliers ». Une pompe en porte-à-faux a un arbre de roue supporté par des paliers d'un seul côté. Une pompe entre paliers a un arbre de roue supporté par des paliers des deux côtés.
Décharge/Sortie
Le fluide est évacué de la pompe par cette connexion.
Aspiration/Entrée
Le fluide est aspiré dans la pompe par cette connexion.
Bague d'Usure
Une bague d'usure de la roue est installée pour réduire le jeu entre le carter et la roue. Réduire le jeu diminue la fuite du côté décharge au côté aspiration de la roue, améliorant ainsi l'efficacité de la pompe. Les bagues d'usure peuvent être installées sur la roue, le carter, ou les deux.
Roue
Le fluide s'écoule dans l'œil de la roue puis vers l'extérieur de manière radiale. À mesure que le fluide se déplace vers l'extérieur à travers les aubes de la roue, son énergie cinétique est convertie en énergie de pression. Il existe trois types de roue centrifuge : fermée, partiellement fermée et ouverte ; le type utilisé dépend du fluide pompé. Le type de roue montré sur ce modèle 3D est une roue de type fermé (entièrement carénée).
Carter en Volute
Les carters de pompe centrifuge sont de type diffuseur ou volute. Les pompes à un seul étage (une roue) utilisent presque toujours des carters en volute, tandis que les pompes à plusieurs étages (>1 roue) utilisent généralement des carters diffuseurs. Indépendamment du type utilisé, leur objectif est de convertir l'énergie cinétique (débit) en énergie de pression (hauteur).
Garniture de Compression
La garniture de compression scelle l'espace entre l'arbre et le carter. Elle est généralement appelée « garniture ». Une alternative à la garniture de compression est le joint mécanique.
Boîte à Garniture
L'endroit où la garniture et l'anneau de lanterne sont installés est connu sous le nom de « boîte à garniture ». La garniture est littéralement « bourrée » dans cet espace. Sur ce modèle, le marqueur d'annotation a été placé au-dessus de la boîte à garniture.
Anneau de Lanterne
Les anneaux de lanterne servent à distribuer le liquide de refroidissement à la garniture. Le liquide de refroidissement refroidit et lubrifie la garniture, réduisant ainsi la probabilité de surchauffe (une garniture surchauffée ne scelle pas correctement). Les liquides de refroidissement typiques incluent l'huile, les émulsions et l'eau.
Paliers
Les paliers supportent les charges axiales et radiales générées par la pompe lorsqu'elle est à l'arrêt et en service. Le type de palier utilisé dépend de nombreux facteurs, y compris la charge, la direction de la charge et la vitesse de rotation. Les roulements à billes sont considérés comme un palier approprié pour de nombreuses applications, bien qu'ils soient moins favorisés pour les charges plus lourdes. Les roulements à billes et les roulements à rouleaux sont des types de paliers anti-friction.
Entrée de la Roue
Le fluide est aspiré dans la roue par cette entrée.
Ressources Supplémentaires
https://www.fireengineering.com/leadership/steam-turbine-driven-centrifugal-pumps/#gref
https://www.rothpump.com/regenerative-turbine-pump-little-pump-big-head.html
https://www.globalspec.com/learnmore/flow_transfer_control/pumps/turbine_pumps