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1 INFORMATION PRODUIT Pompes process à rotor noyé à un étage selon API 685 Séries CNP / CNPF / CNPK

2 Sommaire Description Description... 2 Domaines d application et plages d utilisation... 4 Matières... 5 Fonctionnement... 6 Variantes de fabrication... 9 Appareils de contrôle Courbes caractéristiques Généralités Les pompes à rotor noyé constituent des ensembles complets, compacts, et sans joint sur l arbre. Le moteur et la pompe forment un tout, où le rotor et la roue sont disposés sur un même arbre. Le rotor est guidé par deux paliers lisses de même conception, directement lubrifiés par le fluide transporté. Le stator moteur est séparé du rotor par une chemise fine. La chambre du rotor est commune avec la partie hydraulique et elle doit être remplie avec le fluide, préalablement à la mise en service. Les pertes calorifiques du moteur sont évacuées par un courant dérivé entre le rotor et le stator. Ce même courant sert au graissage des paliers de la chambre du rotor. A côté de l étanchéité de la chemise, le boîtier moteur constitue une seconde enceinte de sécurité. De cette manière, les pompes à rotor noyé présentent constamment une grande sécurité pour les fluides dangereux, toxiques, explosifs ou onéreux. Roue Refoulement Rotor Stator Corps de moteur (2 ème sécurité) Aspiration Palier lisse Chemise (1 ère sécurité) 2

3 Fonctionnement CNP Le courant dérivé à la périphérie de la roue sert au refroidissement du moteur et à la lubrification des paliers. Après avoir traversé le moteur, il est renvoyé au travers de l arbre creux du côté aspiration de la roue. Cette version est appropriée au transfert de fluides non critiques, qui ne s évaporent pas facilement. Retour du courant dérivé vers l aspiration CNPF Le courant dérivé à la périphérie de la roue sert au refroidissement du moteur et à la lubrification des paliers. Après avoir traversé le moteur, il est renvoyé au travers de l arbre creux du côté refoulement de la roue. Une roue auxiliaire compense les pertes de pression produites sur ce circuit. Du fait du retour du courant dérivé du côté refoulement, le courant de refroidissement du moteur, une fois réchauffé, dispose encore d une réserve de pression suffisante par rapport à la courbe d ébullition du fluide. Dans des conditions analogues, on peut aussi, avec ce type de construction, véhiculer des gaz liquéfiés avec une courbe de tension de vapeur extrêmement raide. Retour du courant dérivé vers le refoulement CNPK Le fluide à transférer dans la chambre d aspiration est entraîné par la roue vers l orifice de refoulement. Un écran thermique empêche la transmission directe de chaleur de la partie pompe vers la partie moteur. Les pertes calorifiques du moteur sont évacuées dans un échangeur de chaleur par un circuit de refroidissement / lubrification secondaire séparé. Ce circuit dessert également les paliers. De cette façon la pompe peut entraîner des fluides jusqu à 425 C, tandis que le circuit secondaire se trouve à un niveau de température bien inférieur. Ce type de construction convient au transport de fluides impurs ou chargés de matières solides, éventuellement avec injection de fluides propre dans le circuit moteur. Circuit interne de refroidissement et de lubrification 3

4 Domaines d application et plages d utilisation Domaines d application CNP Approprié au transfert de fluides agressifs, poisons, explosifs, onéreux, inflammable, radioactifs, et volatils, comme l acide sulfurique, l acide nitrique, l acide fluorhydrique, l acide cyanhydrique, l acide acétique, l acide formique, la soude, KOH, D 2 O, solvants et autres. CNPF Gaz liquéfiés: Par exemple, propane, butane et leurs composés; chlore, ammoniac, phosgène, etc. Hydrocarbures: Par exemple, oléfines (éthylène, propylène, etc.), paraffine, aromates (benzol, toluol, etc.) CNPK Approprié au transfert de produits chauds en distillation sous vide; le transfert de d huiles caloporteuses organiques et de bains chauds, etc. De plus ces modèles peuvent aussi être utilisés pour des fluides agressifs, poisons, explosifs, onéreux, inflammables, radioactifs et volatils. Plages d utilisation CNP: 1 C à C CNPF: 1 C à C CNPK: 1 C à C Moteurs à rotor noyé Puissance: jusqu à 300 kw à 1475 tr/min [ Hz] jusqu à 400 kw à 29 tr/min [ Hz] jusqu à 336 kw à 1775 tr/min [60 Hz] jusqu à 448 kw à 35 tr/min [60 Hz] Mode de fonctionnement: S1 à S10 Tension: 400 / 690 V (tensions spéciales sur demande) Classe de température: H 180 C 2 / C 400 Fréquence: ou 60 Hz (fonctionnement possible avec convertisseur de fréquence) Indice de protection: IP 65 Protection moteur: Thermistance par exemple KL 180 (sur bobinages H) PT 100 (sur bobinages C) Dénomination des types de pompe par exemple CNP 100 x 80 x 0 B1 Génération de pompe Diamètre de la roue en mm Diamètre orifice de refoulement en mm Diamètre orifice d aspiration en mm Série Protection antidéflagrante Protection antidéflagrante avec certificat sur contrôle d échantillon selon directive 94/9/CE (ATEX) II 2 G Ex de IIC T1 à T6 Documentation suivant standards HERMETIC Notice de service incluant la mise en service, instructions d utilisation et d entretien Spécification technique Vue en coupe avec nomenclature Plan d encombrement Liste de pièces de rechange avec numéros de référence Rapport d essai Courbe de pompe réceptionnée Déclaration CE de Conformité Réception et garantie Contrôles standard Contrôle hydraulique: Chaque pompe subit un test de fonctionnement. Le point de fonctionnement est garanti selon la norme API 685 (5 points de mesure) Contrôle de pression Mesure de poussée axiale Contrôle d étanchéité Contrôles complémentaires En option, des contrôles complémentaires peuvent être réalisés et faire l objet d un rapport (exemples: Test NPSH, test d étanchéité à l hélium, mesure de vibration, contrôle d ultrasons, test PMI). Autres contrôles sur spécifications techniques. Les garanties sont conformes aux conditions de livraison en vigueur. 4

5 Matières Matières et pressions N VDMA Désignation pièce Série CNP / CNPF / CNPK Variante matière S-5 Acier coulé Pression nominale PN Variante matière S-6 Acier coulé / Acier au chrome Pression nominale PN Variante matière C-6 Acier au chrome Pression nominale PN Pièces en contact avec le fluide 102 Volute de pompe Roue Roue auxiliaire (1) JS /02 Grain mobile PTFE/K PTFE/K PTFE/K PTFE/K 2.01 Entretoise Bague Variante matière A-8 Inox Pression nominale PN /02 Chemise d arbre /W5 (2) /W5 (2) /W5 (2) /W5 (2) /02 Coussinet /SiC /SiC /SiC /SiC Chemise stator Hastelloy C4 Hastelloy C4 Hastelloy C4 Hastelloy C4 817 Chemise rotor Arbre moteur / Ecrou de roue Pièces non en contact avec le fluide 811 Corps de moteur Autres matières ou pression supérieure sur demande (1) Uniquement pour CNPF et CNPK (2) Revêtement carbure de tungstène Limites de pressions et de températures 60 Variante matière S-5, S-6, C-6 et A-8 Variante matière S-5 / S-6 / C-6 Pression finale autorisée en [bar] Variante matière A Température de fluide T [ C] 5

6 Principe de fonctionnement Construction modulaire et principe de fonctionnement CNP CNPF CNPKf 6

7 Paliers Le montage étanche impose le montage des paliers au sein du fluide transporté. De ce fait, des paliers hydrodynamiques lisses sont montés dans la quasi totalité des cas. En exploitation normale, ceux-ci présentent l avantage d éviter le contact entre les surfaces des paliers. En conséquence, ils fonctionnent en continu sans usure et sans maintenance. Des durées de fonctionnement de 8 à 10 ans ne sont pas rares pour des pompes hermétiques. Presque tous les ensembles de paliers universels sont à base de carbure de tungstène (W5) contre du carbure de silicium (SiC30). Ces couples sont constitués d une bague d arbre inox avec un revêtement de carbure de tungstène selon le procédé «projection à la flamme à grande vitesse» d une part. Et d autre part, d un palier fixe en céramique (SiC30), placé dans une chemise en inox. SiC30 est un composé de carbure de silicium et de graphite qui allie les avantages des deux matières. Les frottements qui se produisent par exemple lors du démarrage ou de l arrêt de la pompe restent bien maîtrisés grâce au SiC30. De plus cette matière résiste aux chocs thermiques avec des variations importantes. Elle est chimiquement très largement inerte, stable contre les boursouflures et résiste à l abrasion. Chemise d arbre (1.4571/W5) Grain mobile Coussinet (1.4571/SiC30) Arbre de pompe Revêtement carbure de tungstène 7

8 Compensation de poussée axiale Le développement des pompes hermétiques résulte de la résolution d un problème crucial: l élimination de la poussée axiale due à la roue. La grande variété des propriétés des matières des fluides à véhiculer exclue l utilisation de butées mécaniques. D une façon générale cette contrainte ne pouvait être réglée que par une compensation hydraulique de la poussée. Sur la série CNP / CNPF / CNPK, cette compensation repose sur un dispositif d étranglement variable appuyé sur un disque d équilibrage. Selon la position axiale de la roue, la pression dans la chambre d équilibrage varie du fait de la variation de volume de l étranglement variable et agit ainsi sur la position axiale de la roue. La pression dans la chambre d équilibrage suit la position axiale de la roue. En fonctionnement la position axiale de l arbre se régule automatiquement de sorte que les poussées s équilibrent sans effort et qu ainsi les paliers ne subissent aucun effort axial. Refoulement Roue Etranglement variable Disque d équilibrage Chambre d équilibrage Aspiration Arbre Poussée axiale CP Côté pompe CM Côté moteur 8

9 Variantes de fabrication Conception pour service moyen Cette version se caractérise par son assise sur un carter OH1 (API610) et par une bride ANSI 1 lbs. Cette variante peut être utilisée dans toutes les applications ne nécessitant pas de service intensif «Heavy duty» API 685. CNF...B Version avec chauffage ou refroidissement Avec manteau chauffant ou refroidissant sur les corps pompe et moteur, sur le support intermédiaire et le couvercle de palier. Il est ainsi possible de transférer des fluides à viscosité élevées ou variables (souffre, phénol, nitrile acrylique) CNP Configuration Top-Top Pour des applications haute température, les brides d aspiration et de refoulement peuvent être montées en position verticale (la configuration Top-Top) conforme à la norme API. Ceci facilite le tuyautage et limite les coudes de compensation. CNPKf 9

10 Pressions système élevées Les pompes à rotor noyé peuvent supporter des pressions jusqu à 10 bars avec des solutions techniques simples. L épaisseur des parois des composants extérieurs est alors dimensionnée en conséquence. CNPFH Gaz sous pression / Gaz liquéfiés En raison de leur très faible viscosité et en conséquence de l affaiblissement de la caractéristique porteuse des paliers, la pompe peut être montée verticalement. Dans ce cas les paliers n ont aucune fonction porteuse, mais uniquement une fonction de guidage. Le poids de la roue est alors supporté hydrauliquement. CNPFV 10

11 Appareils de surveillance Les pompes HERMETIC sont principalement réalisées en version antidéflagrante. Elles répondent alors aussi bien aux exigences électriques que mécaniques en matière de protection contre les explosions. Contrôle de niveau En tant que partie du process, la chambre du rotor est supposée être constamment remplie de liquide et donc exempte d atmosphère explosive. Lorsque l exploitant n est pas en mesure de garantir le remplissage permanent, un contrôle de niveau doit être installé. Contrôle de température Le maintien de la température dans sa classe ou bien en deçà de la température superficielle admissible pour le moteur est assuré par une thermistance dans le bobinage du stator et/ou un point de mesure sur le couvercle du palier (température du fluide). Contrôle de position du rotor La compensation de poussée axiale est influencée par le mode de fonctionnement de la pompe, par les caractéristiques de l installation et par diverses caractéristiques physiques du fluide transporté. Pour détecter assez tôt une cause de défaillance, un contrôle de position du rotor est recommandé. Ce dispositif électronique contrôle sans contact le jeu axial de l arbre ainsi que son sens de rotation. Associé aux contrôles de niveau et de température, ce dispositif permet une détection efficace et automatique de panne. Options de contrôles disponibles 1 Type FTL /51 LI Niveau 2 Type O 30 LS 3 Type KL 180 TS 4 Type PT 100 TI Température 5 Type AM-00 GI Position rotor 6 Type MAP GI Position rotor 7 Type ROM GI Sens de rotation

12 Courbes caractéristiques Courbes caractéristiques 29 tr/min Hz US.gpm H [m] H [ft] Q[m 3 /h] Légende hydraulique des courbes caractéristiques 1 x25x x40x x80x x80x290B 45 0x1x290 2 x25x xx190A x80x0A 35 1x80x3 46 0x1x3A 3 80x25x xx190B x80x0B 36 1x80x x0x x25x xx x80x x100x190A 48 0x0x3 5 80x40x xx230A x80x2 38 1x100x190B 6 80x40x xx230B x80x x100x x40x xx x80x3 40 1x100x x40x xx x80x3 41 1x100x3A 9 80x40x3 100xx x80x x100x3B x40x3A xx3 32 1x80x x1x x40x3B xx x80x290A 44 1x1x230 12

13 Courbes caractéristiques 1475 tr/min Hz 80 5 US.gpm H [m] H [ft] Q[m 3 /h] Légende hydraulique des courbes caractéristiques 1 x25x x40x x80x x80x290B 45 0x1x230 2 x25x xx190A x80x0A 35 1x80x3 46 0x1x x25x xx190B x80x0B 36 1x80x x1x3A 4 100x25x xx x80x x100x190A 48 0x1x430A 5 80x40x xx230A x80x2 38 1x100x190B 49 0x1x430B 6 80x40x xx230B x80x x100x230 0x0x2 7 80x40x xx x80x3 40 1x100x x0x3 8 80x40x xx x80x3 41 1x100x3A 9 80x40x3 100xx x80x x100x3B x40x3A xx3 32 1x80x x1x x40x3B xx x80x290A 44 1x1x230 13

14 Courbes caractéristiques 35 tr/min 60 Hz 10 Q[m 3 /h] H [ft] H [m] US.gpm Légende hydraulique des courbes caractéristiques 1 x25x x40x x80x x80x290B 45 0x1x290 2 x25x xx190A x80x0A 35 1x80x3 46 0x1x3A 3 80x25x xx190B x80x0B 36 1x80x x25x xx x80x x100x190A 5 80x40x xx230A x80x2 38 1x100x190B 6 80x40x xx230B x80x x100x x40x xx x80x3 40 1x100x x40x xx x80x3 41 1x100x3A 9 80x40x3 100xx x80x x100x3B x40x3A xx3 32 1x80x x1x x40x3B xx x80x290A 44 1x1x230 14

15 Courbes caractéristiques 1775 tr/min 60 Hz 400 H [ft] Q[m 3 /h] H [m] 10 5 US.gpm Légende hydraulique des courbes caractéristiques 1 x25x x40x x80x x80x290B 45 0x1x230 2 x25x xx190A x80x0A 35 1x80x3 46 0x1x x25x xx190B x80x0B 36 1x80x x1x3A 4 100x25x xx x80x x100x190A 48 0x1x430A 5 80x40x xx230A x80x2 38 1x100x190B 49 0x1x430B 6 80x40x xx230B x80x x100x230 0x0x2 7 80x40x xx x80x3 40 1x100x x0x3 8 80x40x xx x80x3 41 1x100x3A 9 80x40x3 100xx x80x x100x3B x40x3A xx3 32 1x80x x1x x40x3B xx x80x290A 44 1x1x230 15

16 Entre autres, nos produits répondent aux exigences suivantes: Directive 06/42/CE (Directive Machine) Protection Ex selon Directive 94/9/CE (ATEX); UL; KOSHA; NEPSI; CQST; CSA; Rostechnadzor Directive 96/61/CE (Directive IPPC) Directive 1999/13/CE (Directive VOC) TA-Luft RCC-M, Niveau 1, 2, 3 HERMETIC-Pumpen GmbH est certifiée conformément à: ISO 9001:08 GOST; GOST «R» Directive 94/9/CE AD 00 HP 0; Directive 97/23/CE DIN EN ISO KTA 1401; AVS D 100 / ; IAEA -C-Q Entreprise spécialisée selon 19 I WHG Qualité de service. Ce qui compte c est la rapidité, la mobilité, la souplesse, être facilement joignable et la fiabilité. Nous nous engageons à vous garantir la plus grande disponibilité possible de vos pompes à leurs pleines performances. Montage et mise en service En vos locaux par nos propres monteurs Pièces détachées Disponibilité rapide et durable Conseil pour les pièces spécifiques sur stock Réparations et maintenance Réparations réalisées en nos locaux par du personnel qualifié comprenant la réception sur banc de test Ou par un de nos services agréés dans le monde Retrofit Installation retrofit de vos pompes centrifuges en montant un rotor noyé afin de répondre aux exigences de la Directive IPPC. Contrats de maintenance et d entretien Contrats individualisés pour une plus grande disponibilité de votre installation Formation et séminaire Formation qualifiante de votre personnel pour améliorer la sûreté de votre production PRODUKTINFO CNP-CNPF-CNPK/F/07/10 Tous les détails comme indiqués dans ce document sont conformes au standard technique qui est applicable à la date d impression. Ces détails sont soumis sous réserve d améliorations techniques et modifications éventuelles. HERMETIC-Pumpen GmbH Gewerbestrasse 51 D Gundelfingen phone fax hermetic@hermetic-pumpen.com