relevage pompage

Embed Size (px)

Citation preview

  • 7/29/2019 relevage pompage

    1/9

    Frquences de dmarrage et capa-cit de pompage des stations derelevage

    Dans une station de pompage, le volume utilecomprend le volume deau situ au-dessus du

    niveau darrt le plus bas des pompes ; il fluctueselon la faon dont les pompes fonctionnent etselon limportance du dbit entrant. La frquencede dmarrages des pompes est fonction de leurdbit respectif et de la quantit deau entrante.

    Les diffrents cas suivants sont envisags : station quipe dune seule pompe, station quipe de deux pompes en fonction-

    nement altern, stations quipes de plus de deux pompes.

    Station quipe dune seule pompeLe volume deau entrant durant une unit detemps (un cycle) peut scrire :

    Qin = dbit entrantT = dure du cycle

    La pompe doit pomper le mme volume pendantle cycle, do

    Q = dbit de la pompet = temps de fonctionnement de la pompe

    Si l bi l i 2 b i

    Si lon substitue lexpression de B3 t :

    La rsolution de lquation B5 pour T permet dob-

    tenir :

    La frquence de dmarrages est la valeur inversede T, ce qui donne :

    La frquence de dmarrages est fonction du ratioQin/Q, comme sur la Figure B1.

    Appendice B

    Zmax

    Qin

    /Q

    Z [%]

    Courbe Z de la frquence de dmarrages pour une sta-tion de pompage quipe dune seule pompe, fonc-tion du rapport entre le dbit entrant Qin et le dbitde la pompe Q.

    Fig. B1

  • 7/29/2019 relevage pompage

    2/9

    La capacit de pompage de la station est obte-nue :

    Lquation B10 est reprsente graphiquement surla Figure B2.

    Dans la pratique, on peut rencontrer des situa-tions o le dbit entrant dans la station est trspetit et seulement transitoire, par exemple lors-quune station reoit les effluents de quelquesmaisons. Dans ce cas, il faut slectionner unecapacit plus grande de la pompe de faon

    atteindre une vitesse dcoulement suffisammentrapide dans la tuyauterie de refoulement pourviter la sdimentation. Dans cette situation leratio Qin/Q est tout petit et la valeur Zmax nestpas atteinte du tout ou seulement de temps entemps.

    Appendice B

    1000

    100

    10

    Vh [m3]

    1

    Fig. B2

    Niveaude dmarrage 2

    Niveaude dmarrage 1

    Niveaud'arrt

    Qin

    Ql ou Qll

    Hh

    A B

    Station de pompage quipe de deux pompes fonc-tionnant alternativement. La pompe de service se meten route lorsque leau arrive au niveau de dmarrage1. Si le dbit entrant dpasse les capacits de la

    pompe, celle de secours dmarre au niveau de dmar-rage 2. Les pompes alternent service et secours cha-que cycle de fonctionnement.

    Fig. B3

    A AB

    t

    t

    T

    t Qin/Ql < 1

    T

    t1 Qin/Ql > 1

    Fig. B4

  • 7/29/2019 relevage pompage

    3/9

    Station quipe de deux pompes en fonc-tionnement alternLe principe de fonctionnement dune station qui-pe de deux pompes identiques est expos laFigure B3. A chaque cycle de fonctionnement, lapompe passe de ltat service ltat secours.Lorsque le liquide dans la station atteint le pre-

    mier niveau de dmarrage, la pompe de service semet en route. Le volume deau est pomp jus-quau niveau darrt o la pompe stoppe, ce quipermet au liquide de remonter de nouveau jus-quau premier niveau de marche, alors le cycle estcomplet.

    La pompe de service seule est capable de relever ledbit normal entrant dans la station, et la pompede secours ne dmarrera que si le dbit entrant(Qin) est suprieur la capacit dune pompe (QI)et que le liquide continue de monter jusquatteindre le deuxime niveau de marche, faisantdmarrer la deuxime pompe. Si la capacit com-bine des deux pompes (Q

    II) est suprieure au

    dbit entrant, les deux pompes sarrtent ensem-ble lorsque leau atteint le niveau darrt.

    La Figure B4 propose un diagramme de cycle defonctionnement de deux pompes en alternance,ainsi que son principe dutilisation.

    Appendice B

    Ql

    Vh(m3)

    Qll

    Fig. B5

  • 7/29/2019 relevage pompage

    4/9

    Qin < QI

    On peut utiliser les quations B9 et B10 dans lessituations o le dbit entrant est infrieur audbit dune pompe, pour le calcul de la frquencede dmarrages de chaque pompe. Lorsque lespompes fonctionnent alternativement, le rsultatest divis par deux, do :

    La rsolution des quations B11 et B12 est donnegraphiquement la Figure B5.

    Qin > QI

    Dans le cas ou le dbit entrant est suprieur audbit dune pompe, il faut considrer deux fac-teurs supplmentaires : le rapport de la capacitde pompage de la station au premier niveau de

    dmarrage, Vh et au deuxime niveau de dma-rrage, VH, et la capacit de pompage des deuxpompes ensemble, QII. Lquation suivante, pourla frquence de dmarrages, en est drive :

    Lquation B13 peut tre rsolue par diffrentia-tion, mais lexpression en est trs complexe. Unereprsentation graphique de la solution est pro-pose par la Figure B5.

    Le diagramme de la Figure B7 montre leffet duratio Vh/VH sur Z lorsque VH est constant et Vhvariable. Dans le cas ou le ratio QII/QI est 1,6. On

    peu conclure, au regard de la Figure B7, que lors-que le premier niveau de dmarrage est plus bas,cela diminue ZIImax et augmente ZImax.

    Le diagramme de la figure B8 montre leffet duratio QII/QI sur Z lorsque Vh/VH a une valeurconstante de 0,8. Lorsque les pertes de chargedans la canalisation augmentent, cela a pour effetde diminuer QII/QI ainsi que ZIImax.

    Si les pompes ont t dtermines de faon cequune seule puisse fournir tout le dbit, ZIImaxnest plus significatif.

    Station de pompage quipes de plus dedeux pompes

    Appendice B

    Qin/Ql < 1 Qin/Ql > 1

    Qin/QlQll

    Zllmax

    ZlmaxZ

    Fig. B6

    Courbe de frquence de dmarrage Z pour une pompe

    et pour deux pompes dans une station de pompage

    quipe de deux pompes en fonctionnement altern enfonction du rapport entre le dbit entrant Qin et celui

    de la pompe QI.

  • 7/29/2019 relevage pompage

    5/9

    Capacit de pompage des stations et fr-quences de dmarrageLorsque plusieurs pompes sont installes dansune mme station de pompage, la frquence dedmarrages volue de faon importante avec lesvariations du dbit entrant. Cette frquence dedmarrages volue entre zro et diffrentes

    valeurs de pointe.

    De grandes variations de dbit sont frquentesdans le pompage deau uses, ce qui rend impos-sible et donc inutile un calcul numrique des fr-quences de dmarrage de chaque pompe. Il estpossible, laide de diagrammes appropris, dedterminer la capacit totale des pompes et lesfrquences de dmarrage, sur lesquelles sappuie-

    ra la conception de la station dans tous les caspratiques.

    On peut utiliser les diagrammes suivants selon lesdiffrents types de stations considrs.

    Niveau darrt communLa figure B9 propose un diagramme grce auquelil est possible de retrouver V

    Hou Z, en fonction du

    dbit total Qoverall.

    Pour chacune de ces catgories, il est conseill dediviser le volume total de pompage (VH) par desniveaux de dmarrage intervalles identiqueslorsque les pompes sont du mme modle. Si lespompes sont de tailles diffrentes, on peut diviserle volume de pompage en intervalles proportion-

    nels la capacit des pompes. Lutilisation dqui-pements de contrle lectronique de niveaumodernes facilite loptimisation des niveaux dedmarrage, aussi bien manuellement quautoma-tiquement.

    Appendice B

    Qin/Ql

    Vh/VH = 0,4Vh/VH = 1,0

    Z

    0

    1,0

    0,6

    0,8 0,4

    0,6

    0,8

    1,0 1,6

    Fig. B7

    Courbes de frquence de dmarrage pour diffrentsrapports Vh/VH avec VH constant et un rapport QII/QIde 1,6.

    Qin/Ql

    Z

    0

    2,0

    1,0

    Qll/Q=

    1,81,6

    1,41,2

    Fig. B8

    Courbes de frquence de dmarrage pour diffrentsrapports QII/QI et un rapport Vh/VH de 0,8.

  • 7/29/2019 relevage pompage

    6/9

    Niveaux darrt tagsLa figure B10 propose un diagramme grce auquell bl d f d

    Frquence de dmarrages recommandeLa sollicitation et lusure des quipements de con-t l t d l t lt t b d

    Appendice B

    PompePompe Pompe Pompe

    Marche

    Marche

    Marche

    Marche

    Arrt

    Pour des pompes identiques :etc.

    Qoverall = Dbit, l/s

    Qoverall [l/s]

    VH [m3]

    V1 V2 V3

    V1

    V2

    V3

    V4

    1 2 3 4

    = Volume utile au niveau le plus haut, m3= Nombre approximatif de dmarrages de pompes, 1/h

    VH

    Z

    Fig. B9

    Diagramme des frquences de dmarrage pour une station de pompage ayant plus de deux pompes et un niveau dar-rt commun.

  • 7/29/2019 relevage pompage

    7/9

    On peut dterminer la frquence de dmarragesen fonction des recommandations donnes parles constructeurs concernant la pompe et lesquipements. Le tableau suivant propose des fr-quences de dmarrages admissibles pour lespompes submersibles :

    Appendice B

    Marche

    Marche

    Marche

    Arrt

    VH [m3]

    Marche

    Arrt

    Arrt

    Arrt

    V4

    V3

    V2

    V1

    VH

    PompePompe Pompe Pompe1 2 3 4

    Puissance de la pompe

    0...5 kW

    5...20 kW

    20...100 kW

    100...400 kW

    Z admissible

    25 1/h

    20 1/h

    15 1/h

    10 1/h

    Fig. B10

  • 7/29/2019 relevage pompage

    8/9

    Diagramme de pertes de chargedans les tuyauteriespour de leau 20CQ =Dbit, l/sD = Diamtre interne de la tuyauterie, mmk =Rugosit, mmHJ = Pertes de charge, m/100 m

    Q = 12 l/sD = 100 mmk = 0,1 mmHJ = 2,5 m / 100 m

    Exemple

    Valeurs de rugosit (k)pour des tuyauteries

    PlastiqueAcier tir

    Acier soudAcier inoxydable tir

    Acier inoxydable soud

    FonteAcier galvanis

    Fonte bitumine

    BtonCiment

    0,010,05

    0,10,05

    0,1

    0,250,15

    0,12

    0,3 2,00,025

    Tuyaux neufsk (mm)

    0,251,0

    1,00,25

    0,25

    1,0

    Tuyaux usagsk (mm)

    Matriau

  • 7/29/2019 relevage pompage

    9/9

    Diagramme de pertesde charge dans les coudes,vannes, etc.

    Guide de valeurs pour les pertes de charges dans les coudes,vannes, etc.

    Coude 90, R/D = 1,5 0,3Pertes au refoulement 1,0 (tuyauterie sans augmentation)Clapet battant 1...2Clapet boule 0,7...1,2

    Vanne quart de tour 0,2

    Raccords en T Raccords en Y

    Q =Dbit, l/sD = Diamtre interne de la tuyauterie, mmv = vitesse dcoulement, m/s = coefficient de pertes de charge

    HJ = Pertes de charge, m

    ExempleQ = 12 l/sD = 100 mmv = 1,55 m/s

    = 5HJ = 0,6 m