Qu'est-ce qu'un amortisseur de pulsations

Les pulsations d'écoulement affectent de nombreux processus industriels, provoquant des dommages aux équipements, une réduction de l'efficacité et des performances sous-optimales. Si elles ne sont pas contrôlées, ces pulsations destructrices font des ravages sur les systèmes de tuyauterie, les pompes et d'autres composants critiques. Les amortisseurs de pulsations offrent une solution robuste pour atténuer ces effets nocifs, en atténuant les fluctuations de débit pour protéger les équipements et optimiser les processus.

Dans ce guide complet, nous allons nous plonger dans les amortisseurs de pulsations, en explorant leurs fonctions, leurs principes de fonctionnement, leurs composants clés et leurs différents types. Nous clarifierons également quand déployer des amortisseurs de pulsations et en quoi ils diffèrent des accumulateurs. Enfin, nous aborderons les questions courantes sur le gaz utilisé dans ces appareils, leurs capacités d'élimination des pulsations et l'importance d'une pression de précharge appropriée.

Qu'est-ce qu'un amortisseur de pulsations

Un amortisseur de pulsations, également appelé amortisseur de pulsations ou atténuateur de pulsations, est un dispositif mécanique conçu pour réduire les fluctuations de pression et les vibrations dans les systèmes de fluides. Ces dispositifs sont couramment utilisés dans les applications hydrauliques et pneumatiques pour atténuer les pics de pression et minimiser la transmission des pulsations dans les réseaux de tuyauterie.

Les amortisseurs de pulsations fonctionnent en absorbant et en dissipant l'énergie des ondes de pression, réduisant ainsi leur amplitude et leur fréquence. Ils se composent généralement d'une chambre chargée de gaz séparée du système de fluide par une barrière flexible, telle qu'une vessie, un diaphragme ou un piston. Lorsque les fluctuations de pression pénètrent dans l'amortisseur, la chambre à gaz se comprime et se dilate, agissant comme un ressort pour absorber et amortir les pulsations.

Fonctions des amortisseurs de pulsations

1. Réduire les pulsations de pression:Les amortisseurs de pulsations absorbent les pics et fluctuations de pression soudains, minimisant ainsi leur impact sur le système et les équipements connectés.
2. Débit stabilisé:En égalisant les irrégularités de débit, les amortisseurs de pulsations aident à maintenir un débit constant et régulier de fluide ou de gaz dans le système.
3. Protection des composants du système:Les amortisseurs de pulsations aident à protéger les tuyaux, les vannes, les raccords et autres composants du système contre les effets néfastes des surpressions et des vibrations.
4. Améliorer l'efficacité du système:En réduisant les fluctuations de pression et en stabilisant le débit, les amortisseurs de pulsations peuvent améliorer l’efficacité et les performances globales du système.
5. Améliorer le contrôle des processus:Les amortisseurs de pulsations contribuent à un meilleur contrôle du processus en maintenant des conditions de pression et de débit plus constantes.
6. Réduire le bruit et les vibrations:En absorbant les pics de pression et les oscillations de débit, les amortisseurs de pulsations peuvent réduire considérablement le bruit et les vibrations dans le système.

Comment fonctionnent les amortisseurs de pulsations

Les amortisseurs de pulsations sont conçus pour réduire les pics de pression et les fluctuations de débit dans les systèmes de fluides. Ils fonctionnent en absorbant l'énergie cinétique du fluide pulsé et en la libérant dans le système à un rythme constant. Ce processus permet de lisser le débit et la pression, réduisant ainsi les vibrations, le bruit et les dommages potentiels aux composants du système.

Le principe de fonctionnement de base d'un amortisseur de pulsations implique un récipient sous pression divisé en deux chambres par une vessie flexible, un diaphragme ou un piston. Une chambre est reliée au système de fluide et est remplie du liquide de traitement. L'autre chambre contient un gaz comprimé, généralement de l'azote ou de l'air.

Lorsqu'une impulsion de pression se produit dans le système de fluide, le liquide de traitement est forcé dans la chambre de fluide de l'amortisseur, ce qui provoque la compression du gaz dans l'autre chambre. Cette compression absorbe l'énergie de l'impulsion de pression, réduisant ainsi son amplitude. Lorsque l'impulsion de pression diminue, le gaz comprimé se dilate, repoussant le liquide de traitement dans le système à un rythme contrôlé. Cette action égalise les fluctuations de pression, ce qui se traduit par un débit plus régulier en aval de l'amortisseur.

Composants des amortisseurs de pulsations

1. Récipient sous pression:Le corps principal de l'amortisseur de pulsations, conçu pour résister à la pression du système et contenir le support d'amortissement.exigences.
2. Médias de mouillage: Le matériau compressible à l'intérieur du récipient sous pression qui absorbe et dissipe les pulsations de pression. Les supports d'amortissement courants comprennent le gaz comprimé (tel que l'azote ou l'air), les vessies en élastomère ou les diaphragmes flexibles.
3. Ports d'entrée et de sortie:Les connexions qui permettent d'intégrer l'amortisseur de pulsations dans le système fluide.
4. Vanne de charge (pour modèles à gaz):Une vanne utilisée pour introduire et maintenir la pression de précharge souhaitée dans le support d'amortissement.
5. Vessie ou diaphragme (pour les types de vessie et de diaphragme):Une barrière flexible qui sépare le fluide du système du support d'amortissement.
6. Plaque anti-extrusion (pour types de vessie):Une plaque métallique perforée qui soutient la vessie et l'empêche de s'extraire dans les orifices d'entrée et de sortie dans des conditions de haute pression.
7. Matériel de montage:Composants tels que supports, brides ou pieds qui permettent d'installer solidement l'amortisseur de pulsations dans le système de fluide.

Types d'amortisseurs de pulsations

Type de vessie

Les amortisseurs de pulsations à vessie sont dotés d'une vessie en élastomère qui sert de barrière flexible entre le fluide du système et la charge de gaz. La vessie est généralement fabriquée à partir de matériaux tels que le Buna-N, le néoprène ou l'EPDM, choisis pour leur compatibilité avec le fluide du système et leur capacité à résister à des flexions répétées.

Lorsque les pulsations de pression pénètrent dans l'amortisseur, la vessie se dilate et se contracte, absorbant l'énergie et régulant le flux. La charge de gaz, maintenue à une pression prédéterminée, fournit la résistance nécessaire au mouvement de la vessie, permettant un amortissement efficace.

Type de diaphragme

Les amortisseurs de pulsations à membrane utilisent un diaphragme flexible, généralement fabriqué à partir de matériaux tels que le PTFE ou le Viton, pour séparer le fluide du système de la charge gazeuse. Le diaphragme est soutenu par une plaque ou un écran métallique perforé, qui empêche toute déformation excessive sous pression.

Similairement aux amortisseurs à vessie, le diaphragme fléchit en réponse aux pulsations de pression, absorbant l'énergie et atténuant les fluctuations. La charge de gaz fournit la résistance nécessaire au mouvement du diaphragme, garantissant ainsi une performance d'amortissement efficace.

Cependant, les amortisseurs à diaphragme peuvent avoir une efficacité d'amortissement inférieure à celle des types à vessie, et le diaphragme peut être plus sensible à la fatigue et à l'usure au fil du temps.

Type hydropneumatique (à flux continu)

Les amortisseurs de pulsations hydropneumatiques, ou à flux traversant, n'utilisent pas de barrière physique entre le fluide du système et la charge de gaz. Au lieu de cela, ils s'appuient sur l'interaction directe entre le fluide et le gaz pour obtenir l'amortissement.

Dans cette conception, le fluide du système pénètre dans l'amortisseur et entre en contact direct avec la charge de gaz. Lorsque les pulsations de pression se propagent dans le fluide, le gaz se comprime et se dilate, absorbant l'énergie et lissant le flux. Le fluide humidifié sort ensuite du dispositif et continue son chemin dans le système.

Cependant, les amortisseurs hydropneumatiques peuvent présenter des limites en termes d'efficacité d'amortissement, notamment dans les applications à basse pression. De plus, le contact direct entre le fluide et le gaz peut entraîner une absorption de gaz ou la formation de mousse dans certains cas.

Quand utiliser des amortisseurs de pulsations

1. Pompes volumétriques: Piston, plongeur et pompes à membrane créent des pulsations de pression importantes en raison de leur action alternative. L'installation d'un amortisseur de pulsations près du refoulement de la pompe permet de lisser ces pulsations.
2. Protection des équipements sensibles:Les pics de pression et les vibrations peuvent endommager les instruments, compteurs et vannes de régulation délicats. Le placement d'un amortisseur de pulsations en amont de ces composants permet de les protéger des pulsations nocives.
3. Amélioration de la précision du débitmètre:Un débit pulsé peut entraîner des erreurs dans les appareils de mesure de débit tels que les débitmètres à turbine ou à roue à aubes. Un amortisseur de pulsations installé en amont du débitmètre uniformisera le débit, améliorant ainsi la précision de la mesure.
4. Prolonger la durée de vie des équipements:Les contraintes cycliques dues aux pulsations de pression peuvent entraîner une défaillance prématurée des tuyaux, des raccords et d'autres composants du système. Les amortisseurs de pulsations contribuent à atténuer ces contraintes, prolongeant ainsi la durée de vie du système.
5. Assurer des conditions de processus cohérentes:Dans des applications telles que le dosage ou le mélange de produits chimiques, les pulsations peuvent provoquer une distribution inégale ou des réactions incomplètes. Les amortisseurs assurent un débit plus régulier pour une meilleure cohérence et une meilleure qualité du processus.
6. Réduire le bruit et les vibrations:Les pulsations de pression entraînent souvent des bruits et vibrations indésirables dans le système de tuyauterie. Les amortisseurs de pulsations sont efficaces pour atténuer ces problèmes, créant un environnement de fonctionnement plus silencieux et plus stable.

Différence entre les accumulateurs et les amortisseurs de pulsations

Bien que les accumulateurs et les amortisseurs de pulsations soient parfois utilisés de manière interchangeable, ils remplissent des fonctions principales distinctes dans les systèmes hydrauliques :

Accumulateurs :

• L'objectif principal est le stockage d'énergie. Ils stockent l'énergie hydraulique sous forme de gaz sous pression, qui peut être utilisé pour compléter le débit de la pompe pendant les périodes de pointe de la demande ou pour soutenir le système en cas de panne de la pompe.
• Aide à maintenir une pression système définie, compensant ainsi les fuites ou la dilatation/contraction thermique de l'huile.
• Absorbe les pics de pression et les demandes soudaines de fluide, réduisant ainsi les chocs dans le système.
• Les accumulateurs ont des volumes de gaz et de fluide nettement plus importants que les amortisseurs de pulsations.

Amortisseurs de pulsations :

• Conçus spécifiquement pour réduire les pulsations de pression et les vibrations dans le système, ils n'offrent pas de capacité de stockage d'énergie significative.
• Contient un volume relativement petit de gaz et de liquide, juste assez pour amortir efficacement les pulsations.
• Réagit rapidement aux pics de pression, ce qui les rend mieux adaptés aux pulsations à haute fréquence comme celles de pompes à piston.
• Plusieurs amortisseurs de pulsations peuvent être utilisés à différents points d'un système, tandis que les accumulateurs sont généralement installés à proximité de l'unité d'alimentation.

FAQ

Quel gaz contient les amortisseurs de pulsations ?

L'azote est le gaz le plus couramment utilisé dans les amortisseurs de pulsations. Il s'agit d'un gaz inerte qui fournit un coussin compressible pour absorber les pulsations de pression. L'azote est séparé du fluide pompé par une vessie ou un diaphragme à l'intérieur de l'amortisseur.

Un amortisseur de pulsations peut-il éliminer toutes les pulsations ?

Bien que les amortisseurs de pulsations puissent réduire considérablement les pulsations, ils ne peuvent pas les éliminer complètement. Les amortisseurs sont conçus pour atténuer les pulsations à un niveau acceptable, réduisant généralement les amplitudes crête à crête de 80 à 90%.

Que se passe-t-il si la pression de précharge est trop élevée ou trop basse ?

• Si la précharge est trop élevée, le volume de gaz est trop faible pour absorber efficacement les pulsations. Cela entraîne des pulsations résiduelles plus élevées en aval.
• Si la précharge est trop faible, la vessie ou le diaphragme peut atteindre le fond pendant le fonctionnement, provoquant une défaillance de l'amortisseur et des pulsations encore plus élevées.

La précharge doit être réglée à 80-90% de pression minimale du système pour de meilleurs résultats.