Diagnostique Retrofit et Optimisation dquipements de pompage COLLE

Diagnostique, Retrofit et Optimisation d’équipements de pompage COLLE Damien Responsable Pole Etudes et Expertises Centres de Services - ENSIVAL MORET

Sommaire Présentation de la société Introduction Fonctionnement d’une pompe Diagnostique d’un système de pompage Solution d’optimisation et de réduction des coûts 2

Présentation de la société Spécialisé dans la conception et la construction de pompes industrielle Débit jusqu’à 30. 000 m 3/h et des températures de services de -160°C à 900°C Savoir faire mondialement reconnu dans les industries spécialisée dans des conditions de pompage difficiles : Pétrole et gaz Chimie Solaire Sucre Marine et Dessalement Minérale Distribution de l’eau Support Client: Maintenance et remise en état de pompes toutes marques Fiabilisation et études de solutions de pompage clés en main Pièces de rechanges Formations 3

Introduction Les systèmes de pompage représentent 20% de la consommation mondiale d’électricité et 25 à 50% de la consommation d’énergie dans l’exploitation de certains sites industriels et jusqu’à 75% dans le domaine de la distribution de l’eau Un système de pompage = une pompe + un entrainement + un réseau de tuyauteries + des dispositifs de commandes Fonction de la pompe : fournir l’énergie au fluide pour l’acheminer dans des canalisations ou conduits vers un point distant. 4

Introduction Coût du cycle de vie d’un système de pompage La pompe: seul élément du système consommant de l’énergie pour transférer le fluide élément central de l’analyse 5

Introduction La pompe n’assure sa fonction que lorsqu’elle est intégrée à un système L’énergie consommée dépend alors de : La conception de la pompe La conception de l’installation La manière dont le système est utilisé Objectif: Réduire la consommation d’énergie ainsi que ses coûts en harmonisant les différents facteurs entre eux et en maintenant cette harmonisation tout au long de la durée de vie de l’installation 6

Fonctionnement d’une pompe Courbes caractéristiques des pompes et réseaux La courbe caractéristique du réseau représente la hauteur ou la pression nécessaire à la pompe pour refouler un débit donné dans le circuit: • Hauteur statique : énergie nécessaire pour élever le liquide constante indépendante du débit • Hauteur dynamique : énergie nécessaire pour compenser les pertes par frottement et par singularité varient comme le carré du débit Le point de fonctionnement de la pompe est à l’intersection de la courbe caractéristique de la pompe et de la courbe du réseau 7

Fonctionnement d’une pompe Plage de fonctionnement et fiabilité du système de pompage 8

Fonctionnement d’une pompe A retenir: Meilleur rendement à un seul débit Domaine de fonctionnement préférentiel de 70 à 120% du point de rendement maximal En dehors de cette plage : la fiabilité du système diminue, sa consommation d’énergie augmente fortement et les risques de défaillance augmentent: Recirculations internes Flexion de l’arbre Efforts sur les paliers et durée de vie des roulements Elévation de température Vibrations Cavitation Fiabilité de l’étanchéité … 9

Diagnostique d’un système de pompage Comprendre le procédé et son fonctionnement: Inventaire complet de la documentation des éléments constituant le système de pompage : Plan de circulation des fluides, dossier technique, courbes caractéristiques des pompes, fiches techniques des moteurs, etc. . Analyser le procédé de pompage Examen des règles d’exploitation et de la conception du système Identification des besoins du procédé Analyser les historiques de maintenance Inventaire des types d’avaries répétées Identification des éléments représentant des coûts de maintenance élevés. 10

Diagnostique d’un système de pompage Audit sur site et analyse du réseau: Bilan de santé de l’état mécanique et hydraulique de la machine: Examen visuel – – Fuites Etat des châssis, fixations… Echauffements … Mesures des performances réelles sur site: – – – Débits Pressions Vitesses de rotation Puissances absorbées et Rendements … Analyse vibratoire spectrale - Usure roulements et des paliers Frottements Cavitation Recirculations internes Résonance de châssis … Analyse du réseau - Courbes de réseau et pertes de charges Etudes hydrauliques … 11

Diagnostique d’un système de pompage Conclusions Audit et Analyses: Etablir les données entrée à l’étude des solutions d’amélioration: – Identification des besoins du procédé – Calcul du rendement réel des machines – Identification des dysfonctionnements – Identification des causes d’avarie – Analyse du réseau et courbe caractéristique 12

Solutions d’optimisation énergétique et de réduction des coûts Contrôle de l’efficacité du système par rapport aux besoins du procédés Objectif: Eviter le surdimensionnement de la pompe et ajuster en permanence le point de fonctionnement au point de meilleur rendement afin de réduire la consommation énergétique et éviter les fonctionnements en dehors des plages d’utilisation recommandées. Données d’entrée: Connaître la demande de débit au cours du temps et les caractéristiques du réseau (courbes de pertes de charge) Méthodes: Adapter les choix en fonction des besoins et des caractéristiques du réseau Retrofit d’équipement Variation de vitesse Fonctionnement des pompes en parallèle Régulation… 13

Solutions d’optimisation énergétique et de réduction des coûts Contrôle de l’efficacité du système par rapport aux besoins du procédés – Exemple Variation de vitesse sur une ensemble de pompe de piscine Surconsommation – avaries répétées – mauvais rendements Résultat de l’audit et du bilan de santé des machines: – Surdimensionnement des pompes par rapport au risque de colmatage des filtres – Fonctionnement des pompes en dehors des plages préférentielles – Vibrations dues à une mauvaise installation des pompes et de mauvaises conditions d’exploitation – Coûts de maintenance corrective très élevés Solutions: – Standardisation des matériels – Regroupement des pompes Gain énergétique 30% – Installation de variateur de fréquence pour piloter la directement sur la vitesse en fonction de l’encrassement des filtres consommation – Maintenance préventive 14

Solutions d’optimisation et de réduction des coûts Contrôle de l’efficacité du système par rapport aux besoins du procédé – Exemple Régulation – Entrepôt pétrolier – Revamping chargement camion Problématique : diminuer les temps de chargement camion Résultat de l’audit: – Validation des performances des pompes – Le débit de remplissage des camions est inférieur au potentiel hydraulique des installations : 70 à 90 m 3/h mesuré au lieu de 110 à 125 m 3/h possible – Pertes de l’ordre de 20% dans les By-Pass de protection en fonctionnement nominal Solutions: – Ré-équilibrage du fonctionnement des pompes : privilégier les fonctionnements en parallèle des pompes de même taille – Régulation des By-Pass Clapet de non retour Pompe Filtre By pass Aspiration Gain de 30% sur le temps de chargement 15

Solutions d’optimisation énergétique et de réduction des coûts Surveillance et maintenance des systèmes Objectif: maintien du rendement de la pompe dans sa plage de fonctionnement admissible L’augmentation des pertes de débit par fuites internes ou externes est la cause la plus importante de la chute du rendement, de la pression de refoulement et de l’augmentation des risques de cavitation exemple: un jeu hydraulique anormal de 5 mm au lieu de 0, 6 réduit le rendement d’une roue fermée de 10 à 15% et d’une roue semi ouvertes de 10 à 20% Les dysfonctionnements entrainant des vibrations excessives (cavitation, obstruction, fonctionnement en dehors du domaine préférentiel…) sont aussi la cause de perte de rendement Méthodes: Surveillance des fuites Surveillance des vibrations, du débit, des puissances absorbées Organisation de la maintenance et de la surveillance 16

Solutions d’optimisation énergétique et de réduction des coûts Surveillance et maintenance des systèmes – Exemples Usures et fuites internes sur une station de pompage dans le domaine de l’irrigation Besoins saisonniers : débit de 400 à 1700 m 3/h Rendements pompes au neuvage : 73% Résultat de l’audit et du bilan de santé: – Débit mesuré 1200 m 3/h maximum – Pertes : 30% Conclusions: – Usure hydraulique – Usure mécanique – Fuites garnitures Solutions: – Remise à niveau du matériel Gain de 25% sur le débit – Reprise des jeux hydrauliques distribué – Nouveau système d’étanchéité 17

Conclusion Méthodologie de diagnostique et optimisation énergétique: Poser la problématique: Comprendre le fonctionnement global de l’installation de pompage Lister les problèmes rencontrés Identifier les besoins réels Audit de l’installation Identifier le point de fonctionnement des pompes par rapport aux caractéristiques du réseau Déterminer la consommation réelle et les rendements actuels Identifier les dysfonctionnements Analyse du réseau et courbe caractéristique Plan d’action Remises à niveau et retrofit du matériel Etude et solutions d’optimisation pour améliorer l’efficacité du système Surveillance et Maintenance 18