Brevet FR2558538A1 — publié le 19850726

POMPE CENTRIFUGE A PLUSIEURS ETAGES. L'invention concerne une pompe centrifuge à plusieurs étages, qui est destinée à refouler des fluides chauds et dont le système d'étanchéité d'arbre est muni d'un système de refroidissement externe. De telles pompes conviennent notam- ment à l'alimentation des centrales à grande puissance. Le danger des pompes centrifuges de ce type est que lorsqu'on arrête la pompe alors qu'elle est chaude, sa remi- se en marche ultérieure peut être empêchée ou gênée par un blocage ou un coincement du paquet formé par le rotor. L'état dit d'attente qui prévoit une position de disponibilité de la pompe centrifuge peut être déterminé par divers états de fonctionnement. Habituellement il s'agit d'états de fonction- nement dans lesquels a lieu un arrêt de la pompe centrifuge en raison d'états de charge, et il faut alors que sa remise en marche ultérieure soit possible en peu de temps. Dans les cas o la pompe centrifuges'arrête, il est indispensable d'éviter en toutes circonstances le blocage du paquet formé par le rotor, provoqué par les températures élevées régnant à l'intérieur de la pompe. C'est pourquoi tous les systèmes auxiliaires nécessaires pendant le fonctionnement doivent être actifs pendant l'état dit d'attente pour assurer un re- froidissement suffisant des garnitures d'étanchéité, des pa- liers et du carter. Il en va de même pour des pompes centri- fuges à fréquence de démarrage élevée à partir d'un état de fonctionnement froid ou demi-chaud. On utilise divers procédés pour assurer à l'intérieur de la pompe une répartition régulière de la température au niveau désiré et éviter de ce fait la déformation de parties de la pompe centrifuge. Parmi ceux-ci figurent la mise en circulation du contenu de la pompe centrifuge par une pompe de circulation séparée, l'injection d'eau chaude du c6té pression et/ou du côté aspiration de la pompe, l'extraction d'eau de l'intérieur de la pompe et encore un fonctionnement continu "en vrille" à une faible vitesse de rotation. Ces dispositifs sont très co teux et constituent une source de perturbations additionnelle. L'invention a pour but de développer un dispositif permettant d'éviter de façon fiable dans les pompes centri- fuges du type en question un blocage du paquet formé par le rotor provoqué par l'état d'arrêt. Pour atteindre ce but, un dispositif de commande détectant l'état d'arrêt ou l'état de débranchement de la pompe centrifuge est relié à une ou plu- sieurs vannes d'arrêt, et les vannes d'arrêt mettent hors circuit le système de refroidissement de la pompe centrifuge quand la pompe centrifuge est à l'état d'arrêt. Grâce à cette solution simple, on évite avec sécurité un blocage possible à l'état d'arrêt du rotor de la pompe centrifuge. Par suite de la fermeture complète du système de refroidissement de la pompe centrifuge, il est vrai que les parties à refroidir s'échauffent, mais on est assuré que les parties à refroidir ne dépassent pas leurs températures admissibles du fait de la dissipation thermique au travers de la surface de la pompe. La fermeture interdit la forma- tion d'un circuit à thermosiphon quelconque à l'intérieur de l'ensemble du système, ce qui fait qu'il ne peut y avoir de stratifications inadmissibles de la température et qu'un blocage provoqué par d'importantes différences de tempéra- ture ne peut plus avoir lieu. On peut donc éviter compléte- ment les coûteux systèmes de compensation qui jusqu'ici étaient habituels et absolument nécessaires pendant l'état d'attente. Un mode de réalisation de l'invention prévoit que les dispositifs hydrauliques, électriques et/ou mécaniques qui captent les états de la pompe centrifuge forment le disposi- tif de commande. En utilisant des manomètres, des relais ou des tachymètres, on peut donc ainsi détecter l'arrêt de l'ensemble de la pompe centrifuge et obtenir simultanément le signal de déclenchement déterminant la manoeuvre des vannes de fermeture. D'autres modes de réalisation avantageux prévoient que les vannes de fermeture sont munies de dispositifs d'entraf- nement commandables à distance et que les vannes de fermeture consLituent des composants d'un système de surveillance et/ou de commande de la pompe. Cela apporte une sécurité de fonc- tionnement élevée, car on évite des insuffisances du personnel de service par intégration dans le système de la pompe. On est ainsi assuré que, lorsqu'on fait par exemple démarrer la pompe centrifuge, il se produit également l'ouverture de la ou des vannes de fermeture, et en conséquence un fonctionne- ment sur. Un autre mode de réalisation de l'invention qui s'est avéré particulièrement avantageux prévoit qu'une électro- vanne disposée dans la conduite principale ou la conduite collectrice du système de refroidissement de la pompe cen- trifuge commande la circulation de l'eau de refroidissement. A la place des systèmes coûteux et multiformes utilisés jusqu'ici, il suffit désormais d'utiliser une ou plusieurs simples électro-vannes. Grace à la fermeture de la conduite principale du système de refroidissement de la pompe centri- fuge, on évite avec sécurité, au moyen d'échangeurs de cha- leur ou d'enceintes de refroidissement, les éventuels cir- cuits à thermosiphon et les différences importantes de tem- pérature qui en découlent et qui sont la cause de fortes dé- formations et de l'immobilisation du paquet formé par le rotor. Une forme d'exécution de l'invention est représentée par les dessins annexés et sera ci-après décrite. Dans ces dessins, les figures 1 à 3 représentent di- vers agencements de vannes d'arrêt à l'intérieur d'un sys- tème de refroidissement de pompe centrifuge. A la figure 1, un moteur électrique (1) entraîne une pompe centrifuge (2) dont l'arbre (3) est monté dans ce cas dans des logements à paliers et à garnitures (4,5) se trouvant à l'extérieur du carter. Des enceintes de refroi- dissement (6) disposées à l'intérieur du logement à garni- ture (5) sont reliées par des conduites de refroidissement (7) à la conduite principale (8) du système de refroidisse- ment de la pompe centrifuge, de laquelle partent également des conduites de refroidissement (10) débouchant dans un échangeur de chaleur (9). Le liquide de lubrification et de refroidissement de la garniture d'étanchéité à anneau glis- sant (12) est refroidi à l'intérieur de l'échangeur decha- leur (9). Une conduite collectrice (11) évacue alors l'eau de refroidissement usée. Pour éviter le blocage du paquet formé par le rotor en cas d'arrêt de la pompe centrifuge (2), on ferme la conduite principale (8) au moyen d'une vanne d'arrêt (13). Dans cet exemple de réalisation, ce résultat est obtenu au moyen d'une vanne d'arrêt à commande magnétique (13). Celle-ci se ferme au moment o un dispositif de commande (14) relié au moteur électrique (1) détecte que le moteur électrique ne reçoit plus le courant. On peut ainsi détecter avec certitude l'é- tat d'arrêt de la pompe centrifuge et obtenir un signal pour la commande des vannes de fermeture. Le dispositif de la figure 2 est semblable par sa cons- titution à celui de la figure 1, mais la différence est qu'il comprend une turbine d'entraînement (15) et plusieurs vannes d'arrêt (13) disposées dans les conduites de refroidissement (7,10) et qu'il utilise éventuellement des tachymètres (16, 18) disposés de façon diverses. En cas d'entraînement par une turbine, la vitesse de rotation de la turbine est détec- tée par le tachymètre (16). Si cette vitesse de rotation est inférieure à la vitesse dite "en vrille" de la pompe centri- fuge, c'est-à-dire une vitesse de rotation à vide sans émis- sion de puissance, les vannes d'arrêt (13) sont alors fermées par le dispositif de commande (14). Un tachymètre (18) monté sur l'arbre (3) de la pompe centrifuge peut toutefois détecter d'une manière tout aussi bonne l'état d'arrêt de la pompe centrifuge entraînée par un moteur ou une turbine et transmettre cette information de ma- nière telle qu'à l'aide de ce signal une ou plusieurs vannes d'arrêt (13) puissent être mises en service. A la figure 3, la fermeture du système de refroidisse- ment est réalisée parl'intermédiaire d'une vanne d'arrêt (13) montée dans la conduite principale (8) et en liaison avec la tubulure de pression (17) de la pompe centrifuge (2). Lorsque la pression terminale de la pompe est égale ou plus faible que la pression d'entrée de la pompe plus par exemple 5 bars, la vanne d'arrêt (13) munie d'un cylindre hydraulique (19) est alors fermée. Les 5 bars constituent une certaine augmenta- tion de la sécurité que l'on peut modifier en fonction des critères de montage utilisés dans chaque cas. Si la pompe recommence à refouler, la pression de la pompe qui agit sur le cylindre hydraulique (19) ouvre alors la vanne d'arrêt à commande hydraulique (13). Les possibili- tés de fermeture indiquées dans ces modes de réalisation peu- vent également être combinées les unes avec les autres. - REVENDICATIONS - 1. - Pompe centrifuge à plusieurs étages destinée au refoulement de fluides chauds, en particulier pompe d'alimen- tation de centrales à grande puissance, dont le système d'é- tanchéité d'arbre est muni d'un système de refroidissement externe, caractérisée en ce qu'un dispositif de commande (14, 19) détectant l'état d'arrêt ou l'état de débranchement de la pompe centrifuge (2) est relié à une ou plusieurs vannes d'arrêt (13), et les vannes d'arrêt (13) mettent hors cir- cuit le système de refroidissement de la pompe centrifuge (2) quand la pompe centrifuge (2) est à l'état d'arrêt. 2. - Pompe centrifuge à plusieurs étages selon la re- vendication 1, caractérisée en ce que des dispositifs hydrau- liques, électriques et/ou mécaniques (14, 16, 18, 19) détec- tant les états de la pompe centrifuge forment le dispositif de commande (14, 19). 3. - Pompe-centrifuge à plusieurs étages selon les re- vendications 1 et 2, caractérisée en ce que les vannes d'ar- rêt (13) sont munies de dispositifs d'entraînement comman- dables à distance. 4. - Pompe centrifuge à plusieurs étages selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée^en ce que les vannes d'arrêt (13) constituent les composants d'un système surveillant et/ou commandant la pompe. 5. - Pompe centrifuge à plusieurs étages selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'une électro-vanne placée dans la conduite principale (8) ou collectrice (11) du système de refroidissement de la pompe commande la circulation de l'eau de refroidissement.