Quelle pompe de process dois-je utiliser, ANSI ou API ?

En revanche, la pompe API répond aux exigences de la norme 610 de l’American Petroleum Institute pour le service général en raffinerie. Ce style est presque le choix exclusif pour les applications dans l’industrie des raffineries de pétrole, où il gère des applications à température et pression plus élevées et de nature plus agressive qui sont courantes dans les raffineries.

Les considérations de service

Dans les industries chimiques et pétrochimiques, de nombreux liquides pompés nécessitent plus de considération que simplement les dommages environnementaux et l’efficacité et la fiabilité du pompage. Il est nécessaire de considérer l’aspect de la sécurité personnelle. Par conséquent, le choix entre la pompe ANSI et la pompe API doit prendre en compte les propriétés spécifiques du fluide ainsi que les conditions de fonctionnement.

L’une des principales différences entre ces choix résulte principalement des différences dans les cotes de conception du tubage qui sont les suivantes :

Cote de pompe ANSI = 300-psig à 300-deg F

Cote de pompe API = 750-psig à 500-deg F

A la lumière de ces chiffres, il est évident que les pompes API doivent être envisagées pour des services à pression et température plus élevées que la pompe ANSI, plus légère.

Conceptions de corps

Les deux styles sont d’une conception à un seul étage avec un corps divisé radialement pour accueillir un arrangement de retrait arrière pour faciliter l’entretien.

La plupart des pompes ANSI, et certaines pompes API, emploient une conception à volute unique dans les passages intérieurs du corps. Ceci est particulièrement évident dans les plus petites tailles qui impliquent de faibles débits et des vitesses spécifiques inférieures de la roue.

Comme le montre la figure 1, la surface de la volute augmente à un taux qui est proportionnel au taux de décharge de la roue, produisant ainsi une vitesse constante à la périphérie de la roue. Cette énergie de vitesse est ensuite transformée en énergie de pression au moment où le fluide entre dans la buse de décharge.

Figure 1. Cas d’une volute unique

La forme particulière de la volute produit également une distribution inégale de la pression autour de la roue qui, à son tour, entraîne un déséquilibre des charges de poussée autour de la roue et à angle droit par rapport à l’arbre. Cette charge doit être accommodée par l’arbre et les roulements, et on a beaucoup discuté de ce problème au cours des dernières années.

Cette charge est à son maximum lorsque la pompe fonctionne à l’état d’arrêt, et diminue graduellement à mesure que le débit s’approche du B.E.P. Si la pompe fonctionne au-delà du B.E.P., la charge augmente de nouveau, mais dans la direction opposée sur le même plan. L’examen des problèmes de déflexion de l’arbre qui en résultent a indiqué que le plan radial sur lequel la charge déséquilibrée agit est approximativement à 60-deg dans le sens inverse des aiguilles d’une montre à partir de l’eau de coupe de la volute.

Figure 2. Cas de double volute

La plupart des grandes pompes API sont produites avec une conception à double volute pour réduire ces charges sur les unités à haut débit et à haute tête. Ceci est accompli en équilibrant les charges de déséquilibre opposées de chaque volute. Bien que le coût de ceci soit une légère réduction de l’efficacité, il est considéré comme un petit prix à payer pour la fiabilité accrue qui en découle.

Une autre caractéristique du boîtier que l’on trouve dans de nombreuses pompes API est l’arrangement d’aspiration supérieure/refoulement supérieur, où la buse d’aspiration est située au sommet du boîtier à côté de la buse de refoulement, plutôt qu’à l’extrémité. L’inconvénient de cette conception est que, pour la plupart de ces pompes, le NPSH requis est généralement plus élevé que dans l’arrangement d’aspiration d’extrémité afin de tenir compte des pertes de friction dans le chemin tortueux de la bride d’aspiration à l’œil de la roue.

Aménagements du couvercle arrière

L’une des principales différences entre les corps de pompe ANSI et API réside dans la manière dont le couvercle arrière est fixé au corps.

Figure 3. Pompe ANSI typique Courtoisie de Flowserve Corporation

Dans la conception ANSI illustrée à la figure 3, le couvercle arrière et le joint sont maintenus contre le corps de pompe par l’adaptateur du cadre de palier, qui est le plus souvent fourni en fonte. Il en résulte généralement un espace entre les faces de contact de l’adaptateur de cadre et le corps de pompe qui peut permettre un serrage inégal des boulons. Cela peut provoquer une fracture de l’adaptateur en cas de pressurisation supérieure à la normale du corps par le système de traitement.

Figure 4. Pompe API typique Courtoisie de Flowserve Corporation

La conception API de la figure 4 boulonne le couvercle arrière directement sur le boîtier et utilise un joint à compression confinée et contrôlée avec des ajustements métal sur métal. L’adaptateur est boulonné indépendamment au couvercle arrière et ne joue aucun rôle dans l’enveloppe de pression du corps de pompe.

Pieds de montage

Une autre différence entre les deux styles de pompe est la configuration des pieds de montage. Tous les corps de pompe ANSI sont montés sur des pieds qui dépassent de la face inférieure du corps et sont boulonnés à la plaque de base. Si ces pompes sont utilisées dans des applications à haute température, le corps se dilatera vers le haut à partir des pieds de montage et provoquera de graves contraintes thermiques dans le corps, ce qui aura un effet négatif sur la fiabilité de la pompe. Le fonctionnement à des températures plus basses ne sera pas affecté par cette caractéristique.

D’autre part, les pompes API sont montées sur l’axe horizontal du corps sur des pieds faisant saillie de chaque côté du corps et boulonnés à des piédestaux qui font partie de la plaque de base. Cette disposition donne à la pompe API l’avantage de pouvoir fonctionner avec un pompage à des températures élevées. Lorsque la pompe monte en température dans de tels cas, toute expansion du métal se fera au-dessus et au-dessous de l’axe du corps et exercera des quantités minimales de contraintes sur le corps, contribuant ainsi à la fiabilité optimale de la pompe.

La capacité à gérer des services à plus haute température est également évidente dans les corps de paliers des pompes API, qui ont tendance à être beaucoup plus robustes dans leur conception et à accueillir également des chemises de refroidissement avec une plus grande capacité d’eau de refroidissement.

Passons à la pratique. En gardant ces facteurs à l’esprit pendant le processus de sélection, vous pouvez finir avec la conception de la pompe qui a été correctement sélectionnée pour fournir un système d’exploitation rentable et fiable.

Pompes &Systèmes, septembre 2006

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