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ME MOT - 01886_B_F - Rev. 1 19/04/2005 I - CLASSIFICATION DES MACHINES TOURNANT

ME MOT - 01886_B_F - Rev. 1 19/04/2005 I - CLASSIFICATION DES MACHINES TOURNANTES ............................................................... 1 1 - Différents types de machines tournantes..................................................................................... 1 2 - Classification des pompes ........................................................................................................... 2 II - TECHNOLOGIE DES ÉLÉMENTS COMMUNS AUX MACHINES TOURNANTES.................. 3 1 Accouplements............................................................................................................................. 3 2 - Paliers et butées........................................................................................................................... 5 3 - Équipements de lubrification ...................................................................................................... 10 D D 5 5 - -1 1 DIFFÉRENTS TYPES DE MACHINES TOURNANTES CLASSIFICATION - TECHNOLOGIE COMMUNE Risques et Précautions liés au Matériel „ 2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training Ce document comporte 12 pages Ingénieurs en Sécurité Industrielle 01886_B_F 1 I - CLASSIFICATION DES MACHINES TOURNANTES 1 - DIFFÉRENTS TYPES DE MACHINES TOURNANTES Machines génératrices Machines motrices Liquide • Pompes Centrifuge Volumétriques Alternatives Rotatives • Turbine hydraulique Type Pelton Type Francis Type Kaplan Gaz • Compresseurs Alternatifs Rotatifs Centrifuges Axiaux • Machines alternatives Machines à vapeur (sans combustion) Détendeurs alternatifs • Moteurs thermiques À allumage commandé ou non (Diesel) À 2 ou 4 temps • Pompes à vide Alternatives Rotatives • Turbines de détente Turbines à vapeur (sans combustion) Turbine de récupération • Turbine à gaz (combustion de fuel oil ou fuel gas) Électricité • Alternateurs Excitatrice tournante Excitatrice statique • Moteurs asynchrones • Moteurs à vitesse variable (à fréquence pilotée) D D5 5 - -1 1  2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training 01886_B_F 2 2 - CLASSIFICATION DES POMPES POMPES VOLUMÉTRIQUES POMPES DE TYPE "DYNAMIQUE" Utilisation de la force centrifuge avec mise en vitesse suivie de ralentissement Par transfert de volume de l'aspiration au refoulement Principe de l'augmentation de pression Centrifuge Volumétriques rotatives Hélico-centrifuge Hélico (axiale) Ex : Pompe à palettes Pompe à engrenages Pompe à vis Alternatives Ex : Pompe à piston plongeur Pompes à membrane Fort ∆P possible Débit pulsé Débit indépendant de ∆P Adaptées aux faibles ou très faibles débits selon le type Possibilité de pomper des produits visqueux ∆P possible moyen Débit régulier Débit peu variable avec ∆P Adaptées aux débits faibles ou moyens selon le type Adaptées aux produits visqueux Principaux types de pompes Avantages et inconvénients Débit régulier Débit très variable avec P Non adaptées aux faibles débits Non adaptées aux produits visqueux grand P possible faible faible Débit grand Caractéristiques communes D T 527 A D D5 5 - -1 1  2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training 01886_B_F 3 II - TECHNOLOGIE DES ÉLÉMENTS COMMUNS AUX MACHINES TOURNANTES 1 - ACCOUPLEMENTS Un accouplement permet de relier les arbres de deux machines. Il doit pouvoir assurer la transmission de la puissance, à la vitesse de rotation des machines et doit avoir une bonne fiabilité (> 10 ans). Les axes des arbres des différentes machines formant la “ligne d’arbre” doivent être alignées avec une bonne précision (de l’ordre de 0,05 mm) pour éviter une réduction de la durée de vie de l’ensemble des machines, due à des surcharges ou à des forces cycliques. Les changements de température et d’efforts pendant le fonctionnement modifient en permanence l’alignement. Il est donc indispensable de relier les arbres au moyen d’un accouplement pouvant accepter des défauts de désalignement. On utilise pour cela divers types d’accouplements dits flexibles. Les plus courants sont les accouplements : - à doigts - de type “pneu” - à ressort - à dentures - à lamelles • Accouplements à doigts Origine TSCHAN D T 335 A • faible puissance et jusqu’à 3000 tr/min • forte puissance et basse vitesse • simple, bon marché Utilisations : petites pompes, compresseurs alternatifs, ventilateurs • Accouplements type “pneu” D T 336 A • simple à monter • difficile à aligner • même application que ci-dessus Utilisations : pompes, ventilateurs D D5 5 - -1 1  2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training 01886_B_F 4 • Accouplements à ressort Origine Flexacier D T 337 A • très résistant • faible vieillissement • bien adapté aux vitesses et puissance de pompes centrifuges (jusqu’à 200 kW) • nécessite un graissage (1 à 2 fois par an). Utilisations : pompes centrifuges API, compresseurs alternatifs, ventilateurs • Accouplements à dentures D T 338 A Origine FLEXIDENT • très résistant • adapté aux grandes vitesses et fortes puissances • montage délicat • doit être lubrifié (en continu) ou graissé (1 à 2 fois par an) Utilisations : pompes API (de plus en plus rarement), compresseurs centrifuges • Accouplements à lamelles D T 333 A • accepte les vitesses élevées • pas d’usure mais fatigue si désalignement trop important • montage aisé • fonctionnement à sec • coût relativement élevé Utilisations : pompes API, compresseurs centrifuges D D5 5 - -1 1  2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training 01886_B_F 5 2 - PALIERS ET BUTÉES Pour permettre sa rotation dans un corps de machine, le rotor doit être supporté par des paliers. Ces paliers encaissent en outre du poids du rotor, les efforts radiaux provenant de la transmission, la charge due à l’effet de la pression sur les roues et les forces liées à des défauts mécaniques (balourd par exemple). La pression du liquide ou du gaz sur les surfaces des pièces en mouvement génère des forces que les paliers et la butée doivent supporter. Ces forces sont très liées aux conditions d’exploitation. Elles peuvent être notamment plus grandes à bas débit qu’à la valeur nominale. La disposition des paliers dépend de la conception de la machine. La solution “porte à faux” est économiquement intéressante. On la trouve appliquée aux machines courantes : pompes centrifuges, ventilateurs. Emplacement des paliers Aspiration Corps de palier Butée Refoulement Butée Roue Paliers Roue en porte à faux Disposition de roue en porte à faux D T 512 B La solution de doubles paliers indépendants est indispensable pour les machines multicellulaires et pour des machines à une roue lorsqu’on désire une bonne fiabilité avec des exigences d’exploitation importantes quelques fois désignées par “service sévère” : pompes chaudes, grosses machines (> 200 kW). Butée Roue Paliers Roue entre deux paliers Machine multicellulaires D T 512 B Butée Paliers Disposition de roue entre paliers D D5 5 - -1 1  2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training 01886_B_F 6 a - Paliers et butées à roulement Les roulements sont des équipements relativement bon marché, faciles à installer et à changer. Leur utilisation est cependant limitée au maximum à 300000 mm.tr/sec (produit du diamètre d’arbre par la vitesse de rotation). Les roulements ne sont donc pas adaptés aux grosses machines à vitesse élevée. Sur les machines industrielles, la durée de vie souhaitée des roulements est de 3 à 5 ans de marche continue. Les roulements rencontrés le plus couramment dans les machines tournantes en pétrochimie sont les suivantes. D T 543 C Roulement à billes à gorge profonde pour palier et butée D T 515 B Roulement à rouleaux cylindriques pour palier seulement D T 544 C Roulement à contact oblique (utilisé par paire) pour palier et butée D T 546 C Roulement à 2 rangées de billes à conctact oblique D D5 5 - -1 1  2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training 01886_B_F 7 Des roulements permettant le pivotement sont utilisés dans des cas où il est difficile de garantir la coaxialité précise des deux paliers, particulièrement lorsque ceux-ci sont éloignés et qu’ils ne sont pas montés rigidement sur un même châssis. (grosses pompes, ventilateurs). D T 547 C Roulement à rotule à billes pour palier D T 548 C Roulement à rotule à rouleaux pour palier et butée b - Paliers et butées à coussinet et à patins Dans le cas où les roulements ne peuvent pas être utilisés, on équipe les machines de paliers à film lubrifiant. Ce film, généralement de l’huile, sépare l’arbre tournant et le palier fixe. En principe il n’y a plus de contact entre les surfaces et donc pratiquement plus d’usure, ce qui laisse espérer une très grande durée de vie. Cette séparation par un film d’huile ne peut se faire que si une vitesse minimale existe entre les surfaces. Lors du démarrage alors que le contact entre les surfaces est inévitable, la prévention de l’usure des surfaces se fait grâce à un revêtement antifriction (régule, métal blanc, bronze, …) déposé sur un support interchangeable appelé coussinet. Le coussinet peut être en une seule partie ou deux pour faciliter le montage ou composés d’éléments indépendants appelés patins. Ce type d’équipement doit être toujours bien lubrifié, car : - la rupture du film entraîne immédiatement la panne - l’échauffement du palier en marche normale doit être limitée par un débit minimum (ramollissement du régule à partir de 130/150°C) D D5 5 - -1 1  2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training 01886_B_F 8 • Paliers D T 724 A Zone de charge séparation par film d'huile Jeu entre l'arbre et la palier (très exagéré) Coussinet Couvercle de palier Boulon de fixation Couche de régule Palier Palier à coussinet Palier à patins oscillants Pivot Entrée d'huile Cale Plaquette arrètoire Patin A A AA D T 722 A Origine Rateau D D5 5 - -1 1  2005 ENSPM Formation uploads/Industriel/ machines-tournantes-pdf.pdf