Forgée d’une seule pièce, la nouvelle tête pour pompe à piston Lewa atteint des pressions allant jusqu'à plus de 1.000 bars

Dans le cadre de la modernisation d'une de ses raffineries, une importante compagnie pétrolière chinoise vient de passer commande de 5 skids d’injection à piston API 674 LEWA. La commande inclus trois skids de pompes triplex et deux skids de pompes à piston quintuplex, conformes à la norme API 674, d'une puissance d'entraînement de 260 kW et d'un débit de 25 m3/h. La pression de refoulement souhaitée était respectivement de 160 et 183 bars. Cette compagnie couvre toute la chaîne de création de valeur de l'industrie pétrolière, du pompage au transport et jusqu’aux traitements additionnels, dont le craquage thermique des hydrocarbures, procédé dans lequel les produits bruts sont extraits pour être raffinés en plastiques, peintures et solvants et qui nécessite des pompes pour injection d'eau à haute pression. Les pompes Lewa sont équipées de la nouvelle tête de pompe KMC-L constituée d'une seule pièce forgée : cette nouvelle conception permet de générer des pressions jusqu'à 1.075 bars. Le manifold d’aspiration fait partie intégrante de la tête ce qui permet de réduire les surfaces d’étanchéité donc le risque de fuite. Un autre avantage est que le manifiold d’aspiration est conçu pour pouvoir supporter un retour de pression et donc d’éliminer le besoin d’une soupape de sureté sur la ligne d’aspiration.

« Depuis 2010, LEWA propose des pompes à piston dans sa gamme de produits en complément des pompes à membrane, principalement pour les industries de process et dans l'industrie pétrolière et gazière », explique Claudia Schweitzer, Product Manager chez LEWA. « Les pompes à piston LEWA sont utilisées dans ces industries pour les fluides non critiques et où un débit hydraulique élevé est requis. » Dans ces applications, elles se distinguent en particulier par leur engrenage intégré, qui permet une conception compacte et peu encombrante. L’engrenage à chevron dégage le vilebrequin et l’arbre de pignon de toute charge axiale. Cela permet une transmission de force uniforme et, par conséquent, une durée de vie plus longue de la pompe ainsi que des émissions sonores réduites. Le boîtier de l'unité d'entraînement est divisé, ce qui facilite l'entretien et le montage. La conception innovante de la tête de pompe offre de nombreux autres avantages : en raison de leur faible perte de pression d’aspiration, les pompes à piston LEWA ne requièrent l’utilisation d’aucune pompe booster. Un système de recirculation des fluides de la garniture à l’aspiration de la pompe assure un fonctionnement avec le moins de fuites possible. Si le processus l'exige, la pompe peut être équipée de deux bagues d'étanchéité et d'un système de rinçage ou autre système d’étanchéité afin d'éviter toute fuite pendant le fonctionnement.
La tête de pompe a récemment fait l'objet d'une toute nouvelle conception dans le cadre d'un projet de normalisation. Aujourd'hui, les technologies les plus éprouvées de quatre conceptions de têtes de pompe existantes ont été combinées en un seul modèle. Le nouveau modèle KMC-L, qui est utilisé dans les cinq pompes commandées, est faite d'une seule pièce forgée. Par conséquent, elle est exceptionnellement robuste et ne comporte que peu de surfaces d'étanchéité, ce qui réduit les temps d'entretien et limite les points de fuite potentiels. Grâce à cette conception, des pressions allant jusqu'à 1 075 bars peuvent désormais être facilement atteintes. De plus, cette nouvelle tête de pompe dispose d’un nouveau choix de matériaux qui permet de pomper des fluides à des températures allant jusqu'à 200 °C. La nouvelle conception réduit les volumes morts internes de la pompe, augmentant ainsi son rendement. Afin de réduire encore les temps d'entretien, les clapets ont été disposées verticalement, ce qui facilite l'installation et le démontage et rend inutile le démontage des canalisations raccordées. Même le presse-étoupe ne nécessite aucun entretien. Il n'est pas nécessaire de resserrer et d'ajuster la garniture, car les joints du piston, tout comme les bagues d'étanchéité supplémentaires, sont fixés dans le presse-étoupe.

« Made in Germany » également en Chine
« De nombreux clients chinois apprécient les pompes « Made in Germany », déclare Harry Wang, Managing Director of LEWA Dalian (Chine). « C'est pourquoi nous avons développé la conception et la production en coopération entre LEWA GmbH et sa filiale chinoise. Concrètement, cela signifie que dès la phase de vente, les pompes sont conçues en étroite collaboration entre l'Allemagne et la Chine. En Chine, LEWA Dalian a assumé la responsabilité et la gestion du projet tout au long du processus. Les pompes sont fabriquées en Allemagne, tandis que LEWA Dalian s'occupe de la commande d'autres composants du système tels que les raccords, les moteurs, les amortisseurs, les tuyauteries etc. Après la livraison des pompes, celles-ci sont montées dans l'usine chinoise selon les exigences du client. Ainsi, une grande partie de la valeur ajoutée est réalisée en Chine, ce qui permet d'établir des devis plus attrayants et d'offrir au client un accès rapide et facile aux services et aux personnes dans la langue locale. Cette collaboration étroite présente également des avantages internes. LEWA GmbH apporte son soutien à LEWA Dalian en permettant à la filiale de bénéficier de l'expertise de sa maison mère allemande et de développer ses propres compétences.

L’exemple parfait de cette collaboration s’est traduit par le montage des pompes sur les skids spécifiques du client par LEWA Dalian après Livraison des pompes par LEWA GmBH. Avant la livraison finale, les systèmes ont été testés sur place afin de garantir un fonctionnement optimum. « Les essais de réception sont toujours effectués conformément aux exigences de l'API 674. Ils comprennent un essai de marche mécanique d'une durée d'au moins quatre heures et un essai de performance, au cours duquel diverses vitesses et pressions sont testées », explique Mme Schweitzer. Une autre partie de la commande comprenait deux études de pulsation, qui ont été réalisées par LEWA. Ici, la 1-D CFD a été utilisée pour simuler les pulsations de pression auxquelles on peut s'attendre dans le réseau de canalisations. Cette simulation a été comparée aux critères de l'API 674. Si les critères sont dépassés, d'autres installations telles que des amortisseurs de pulsations, des ouvertures, etc. doivent être proposées et discutées en collaboration avec le client. L'objectif est de détecter les états de fonctionnement critiques avant la mise en service et de mettre en œuvre des mesures correctives.
« L'étroite collaboration entre le siège allemand et la filiale chinoise s'est avérée être un modèle de réussite. Nous sommes heureux d'avoir eu la chance d'offrir à notre client l'ensemble des avantages de Lewa pour ce projet », conclut Mme Schweitzer.

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