ISO 15783:2002
(Main)Seal-less rotodynamic pumps — Class II — Specification
Seal-less rotodynamic pumps — Class II — Specification
1.1 This International Standard specifies the requirements for seal-less rotodynamic pumps that are driven with permanent magnet coupling (magnet drive pumps) or with canned motor, and which are mainly used in chemical processes, water treatment and petrochemical industries. Their use can be dictated by space, noise, environment or safety regulations. Seal-less pumps are pumps where an inner rotor is completely contained in a pressure vessel holding the pumped fluid. The pressure vessel or primary containment device is sealed by static seals such as gaskets or O-rings. 1.2 Pumps will normally conform to recognized standard specifications (e.g. ISO 5199, explosion protection, electromagnetic compatibility), except where special requirements are specified herein. 1.3 This International Standard includes design features concerned with installation, maintenance and operational safety of the pumps, and defines those items to be agreed upon between the purchaser and manufacturer/supplier. 1.4 Where conformity to this International Standard has been requested and calls for a specific design feature, alternative designs may be offered providing that they satisfy the intent of this International Standard and they are described in detail. Pumps which do not conform with all requirements of this International Standard may also be offered providing that the deviations are fully identified and described. Whenever documents include contradictory requirements, they should be applied in the following sequence of priority: a) purchase order (or inquiry, if no order placed), see annexes D and E; b) data sheet (see annex A) or technical sheet or specification; c) this International Standard; d) other standards.
Pompes rotodynamiques sans dispositif d'étanchéité d'arbre — Classe II — Spécifications
1.1 La présente Norme internationale couvre les exigences concernant les pompes rotodynamiques sans dispositif d'étanchéité d'arbre entraînées par un accouplement magnétique à aimant permanent (pompes à entraînement magnétique), ou par un moteur chemisé à rotor noyé, et qui sont principalement utilisées dans les processus chimiques, le traitement de l'eau et les industries pétrochimiques. Leur utilisation peut être dictée par l'espace, le bruit, l'environnement ou les réglementations en matière de sécurité. Les pompes sans dispositif d'étanchéité d'arbre sont des pompes dont le rotor est complètement isolé dans une enceinte sous pression contenant le liquide pompé. L'enceinte sous pression, ou dispositif de confinement primaire, est étanchée statiquement par des joints plats ou toriques. 1.2 D'une manière générale, et sauf exigences particulières spécifiées dans la présente Norme internationale, les pompes sont censées être conformes aux spécifications des normes reconnues (par exemple ISO 5199, protection contre les explosions, compatibilité électromagnétique). 1.3 La présente Norme internationale comporte des particularités de conception qui ont trait à l'installation, à la maintenance et à la sécurité opérationnelle des pompes et définit les éléments qui doivent faire l'objet d'un accord entre l'acheteur et le fabricant/fournisseur. 1.4 Lorsque la conformité à la présente Norme internationale a été demandée et que celle-ci fait appel à une caractéristique spécifique de conception, d'autres conceptions peuvent être proposées, à condition qu'elles répondent à l'objectif de la présente Norme internationale et qu'elles soient décrites en détail. Des pompes qui ne sont pas conformes à toutes les exigences de la présente Norme internationale peuvent également être proposées, à condition que les écarts soient complètement identifiés et décrits. Lorsque des documents comprennent des exigences contradictoires, il convient de les appliquer dans l'ordre de préséance suivant: a) commande (ou appel d'offres, si la commande n'est pas passée), voir les annexes D et E; b) fiche technique (voir l'annexe A) ou spécification technique; c) la présente Norme internationale; d) d'autres normes.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 15783
First edition
2002-02-01
Seal-less rotodynamic pumps — Class II —
Specification
Pompes rotodynamiques sans dispositif d'étanchéité d'arbre — Classe II —
Spécifications
Reference number
©
ISO 2002
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Contents Page
Foreword.v
Introduction.vi
1 Scope .1
2 Normative references.1
3 Terms and definitions .2
4 Design.7
4.1 General.7
4.2 Prime movers .7
4.3 Critical speed, balancing and vibrations.9
4.4 Pressure-containing parts .10
4.5 Branches, nozzles and miscellaneous connections.13
4.6 External forces and moments on flanges (inlet and outlet).14
4.7 Branch (nozzle) flanges .14
4.8 Impellers .14
4.9 Wear rings or equivalent components .14
4.10 Running clearance.14
4.11 Shafts.15
4.12 Bearings .15
4.13 Circulation flow.16
4.14 Nameplates.17
4.15 Direction of rotation .17
4.16 Couplings for magnetic drive pumps.17
4.17 Baseplate.18
4.18 Monitoring .18
5 Materials .19
5.1 Selection of materials.19
5.2 Material composition and quality.19
5.3 Repairs.19
6 Testing .19
6.1 General.19
6.2 Material tests.20
6.3 Pump test and inspection.20
7 Preparation for despatch .23
7.1 Surface protection.23
7.2 Securing of rotating parts for transport.23
7.3 Openings .23
7.4 Pipes and auxiliaries .23
7.5 Identification .23
8 Information for use .24
Annex A (normative) Data sheet for magnetic drive pumps and canned motor pumps .25
Annex B (informative) External forces and moments on flanges .30
Annex C (informative) Enquiry, proposal and purchase order.31
Annex D (informative) Documentation after purchase order.32
Annex E (informative) Typical circulation piping plans and characteristics for canned motor pumps
and magnetic drive pumps .33
Annex F (informative) Internationally accepted materials for pump parts.39
Annex G (informative) Checklist .42
Bibliography .44
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Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO
member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical
committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has
the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in
liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical
Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 3.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards adopted
by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an International
Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this International Standard may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 15783 was prepared by Technical Committee ISO/TC 115, Pumps, Subcommittee SC 1, Dimensions and
technical specifications of pumps.
Annex A forms a normative part of this International Standard. Annexes B, C, D, E, F and G are for information
only.
Introduction
This International Standard is the first of a series dealing with technical specifications for seal-less pumps; they
correspond to two classes of technical specifications, Classes I and II, of which Class I is the more severe
requirements.
Where a decision may be required by the purchaser, or agreement is required between the purchaser and
manufacturer/supplier, the relevant text is highlighted with •••• and is listed in annex G.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 15783:2002(E)
Seal-less rotodynamic pumps — Class II — Specification
1 Scope
1.1 This International Standard specifies the requirements for seal-less rotodynamic pumps that are driven with
permanent magnet coupling (magnet drive pumps) or with canned motor, and which are mainly used in chemical
processes, water treatment and petrochemical industries. Their use can be dictated by space, noise, environment
or safety regulations.
Seal-less pumps are pumps where an inner rotor is completely contained in a pressure vessel holding the pumped
fluid. The pressure vessel or primary containment device is sealed by static seals such as gaskets or O-rings.
1.2 Pumps will normally conform to recognized standard specifications (e.g. ISO 5199, explosion protection,
electromagnetic compatibility), except where special requirements are specified herein.
1.3 This International Standard includes design features concerned with installation, maintenance and
operational safety of the pumps, and defines those items to be agreed upon between the purchaser and
manufacturer/supplier.
1.4 Where conformity to this International Standard has been requested and calls for a specific design feature,
alternative designs may be offered providing that they satisfy the intent of this International Standard and they are
described in detail. Pumps which do not conform with all requirements of this International Standard may also be
offered providing that the deviations are fully identified and described.
Whenever documents include contradictory requirements, they should be applied in the following sequence of
priority:
a) purchase order (or inquiry, if no order placed), see annexes D and E;
b) data sheet (see annex A) or technical sheet or specification;
c) this International Standard;
d) other standards.
2 Normative references
The following normative documents contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of
this International Standard. For dated references, subsequent amendments to, or revisions of, any of these
publications do not apply. However, parties to agreements based on this International Standard are encouraged to
investigate the possibility of applying the most recent editions of the normative documents indicated below. For
undated references, the latest edition of the normative document referred to applies. Members of ISO and IEC
maintain registers of currently valid International Standards.
ISO 76, Rolling bearings — Static load ratings
ISO 281, Rolling bearings — Dynamic load ratings and rating life
ISO 3274, Geometrical Product Specifications (GPS) — Surface texture: Profile method — Nominal characteristics
of contact (stylus) instruments
ISO 3744, Acoustics — Determination of sound power levels of noise sources using sound pressure —
Engineering method in an essentially free field over a reflecting plane
ISO 3746, Acoustics — Determination of sound power levels of noise sources using sound pressure — Survey
method using an enveloping measurement surface over a reflecting plane
ISO 5199, Technical specifications for centrifugal pumps — Class II
ISO 7005-1, Metallic flanges — Part 1: Steel flanges
ISO 7005-2, Metallic flanges — Part 2: Cast iron flanges
ISO 7005-3, Metallic flanges — Part 3: Copper alloy and composite flanges
ISO 9906, Rotodynamic pumps — Hydraulic performance acceptance tests — Grades 1 and 2
IEC 60034-1, Rotating electrical machines — Part 1: Rating and performance
EN 12162, Liquid pumps — Safety requirements — Procedure for hydrostatic testing
3 Terms and definitions
For the purposes of this International Standard, the following terms and definitions apply.
3.1
magnetic drive pump
MDP
pump in which the shaft power of the drive is transferred to the impeller of the pump by means of a permanent
magnetic field, which passes through a containment barrier (shell) to an inner rotor having permanent magnets or
an induction device
3.2
canned motor pump
CMP
pump in which the stator of an electric motor is separated from the rotor by a sealed containment barrier (liner)
NOTE 1 The rotor runs in the liquid being pumped or in another liquid.
NOTE 2 The shaft power is transmitted by means of an electromagnetic field.
3.3
seal-less rotodynamic pump
〈general〉 pump design in which the impeller shaft also carries the rotor of either a canned induction motor or a
synchronous or an asynchronous magnetic drive
NOTE The design does not use a dynamic shaft seal as a primary containment device. Static seals are the means used for
containing the fluid.
3.3.1
hydraulic end
that end of the pump which transfers mechanical energy into the liquid being pumped
3.3.2
power drive end
that end of the pump containing the magnetic coupling (MDP) or the motor (CMP) which provides the mechanical
energy necessary for the operation of the hydraulic end
2 © ISO 2002 – All rights reserved
3.3.3
lubrication and cooling flow
flow necessary in a magnetic drive in the area between the inner magnet and the containment shell, or in a canned
motor between the rotor and the sleeve, for dissipation of the heat due to inherent eddy current losses in metallic
containment shells and frictional heat generation from bearings, and for lubrication
NOTE Internal pump bearings are lubricated and cooled by the pumped fluid or an external, compatible flushing fluid.
3.3.4
close coupled
〈MDP〉 coupling arrangement in which the motor is supplied with a flange adapter which mounts directly onto the
casing or body of the pump and in which the outer magnet ring is mounted onto the motor shaft
3.3.5
separately coupled
〈MDP〉 arrangement in which the motor and pump have separate mounting arrangements with the outer magnet
ring mounted on its own shaft, supported by rolling bearings, and connected to the motor shaft by means of a
flexible coupling
3.3.6
air gap
〈MDP〉 radial distance between the inner diameter (ID) of the outer magnet assembly and the outer diameter (OD)
of the containment shell
3.3.7
liquid gap
〈MDP〉 radial distance between the ID of the shell and the OD of the rotor sheath
3.3.8
liquid gap
〈CMP〉 radial distance between the ID of the liner and the OD of the rotor sheath
3.3.9
total gap
magnetic gap
〈MDP〉 radial distance between the ID of the outer magnets and the OD of the inner magnets/torque ring
3.3.10
total gap
magnetic gap
〈CMP〉 total distance between the ID of the stator laminations and the OD of the rotor lamination
3.3.11
radial load
〈MDP and CMP〉 load perpendicular to the pump shaft and drive shaft due to unbalanced hydraulic loading on the
impeller, mechanical and magnetic rotor unbalance, rotor assembly weight, and forces of the fluid circulating
through the drive
3.3.12
axial load
〈MDP〉 load in line with the pump shaft caused by hydraulic forces acting on the impeller shrouds and inner magnet
assembly
3.3.13
axial load
〈CMP〉 load in line with the pump shaft caused by hydraulic forces acting on the impeller shrouds and rotor
3.3.14
hydraulic load balance
axial load equalization by means of an impeller design, impeller balance holes or vanes, or by balancing through
variable orifices in the drive section and hydraulics
3.4
starting torque
maximum net torque transmitted to the driven components during a hard (full voltage) start-up of the unit
NOTE It is affected by the inertia of the pump and motor rotors, the starting torque capacity of the motor and the power
versus speed requirements of the liquid end.
3.5
break-out torque
torque load applied to the drive shaft with the rotor locked at the point at which magnetic decoupling occurs
3.6
locked rotor torque
maximum torque that a motor will develop when prevented from turning
3.7
eddy currents
electrical currents generated in a conductive material when strong magnetic fields are rotated around it
3.8
magnetic coupling
device which transmits torque through the use of magnet(s) attached to the drive and driven shafts
3.9
inner magnet ring
rows of magnets operating within the containment shell, driven by the outer magnet ring
NOTE The inner magnet ring is mounted on the same rotating element as the pump impeller.
3.10
outer magnet ring
rows of permanent magnets securely fixed to a carrier, evenly spaced to provide a uniform magnetic field
NOTE The outer magnet ring, while rotating, transmits power through a containment shell, driving the inner magnet ring or
torque ring.
3.11 Eddy currents
3.11.1
eddy current drive
asynchronous magnetic coupling consisting of a permanent outer magnet ring and an inner torque ring containing a
network of conductive rods supported on a mild steel core
NOTE The rotating outer magnet ring generates eddy currents in the copper rods which convert the core to an
electromagnet. The electromagnet follows the rotating outer magnet ring but at a slightly slower speed due to slip.
3.11.2
eddy current loss
power loss resulting from eddy currents
NOTE The energy in these eddy currents is normally dissipated as heat due to the electrical resistance of the material.
3.11.3
torque ring
laminations and conductors mounted on the rotor in which electric currents are induced in an eddy current drive
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3.11.4
decouple
failure of a synchronous magnetic coupling to rotate synchronously, or the stall condition of an eddy current drive
3.11.5
slip
speed differential between the torque ring and outer magnet ring in an eddy current drive pump or between the
running speed and the synchronous speed in a CMP
3.11.6
demagnetization
permanent loss of magnetic attraction due to temperature or modification of the field
3.12 Containment
3.12.1
sheath
thin-walled hermetically sealed enclosure fitted to the inner rotor enclosing the inner magnet ring (MDP) or rotor
laminations (CMP)
See Figures 1 and 2.
3.12.2
shell
hermetically sealed enclosure fitted within the total-gap between the inner and outer magnet rings of an MDP and
which provides for the primary containment of the pumped liquid
See Figure 2.
3.12.3
liner
hermetically sealed enclosure fitted to the ID of the stator assembly of a CMP and providing for the primary
containment of the pumped liquid
See Figure 1.
3.12.4
secondary containment
backup pressure-containing system using static seals only to contain leakage in the event of failure of the primary
containment by shell or by liner, and including provisions to indicate a failure of the containment shell or liner
3.12.5
drive shaft
〈MDP〉 outer shaft of the magnetic drive coupling
3.12.6
secondary control
minimization of release of pumped liquid in the event of failure of the containment shell or stator liner
3.12.7
secondary control system
combination of devices (including, for example, a secondary pressure casing, a mechanical seal) that, in the event
of leakage from the containment shell or stator liner, minimizes and safely directs the release of pumped liquid
NOTE It includes provision(s) to indicate a failure of the containment shell or liner.
Key
1 Hydraulic end 5 Stator assembly
2 Bearing 6 Rotor sheath
3 Liner 7 Rotor
4 Terminal box
Figure 1 — Example of a canned motor pump (CMP)
Key
1 Hydraulic end 6 Coupling
2 Bearing 7 Prime mover
3 Shell 8 Baseplate
4 Bearing housing 9 Sheath: inner magnet ring
5 Rolling bearing 10 Outer magnet ring
Figure 2 — Example of a magnetic drive pump (MDP)
6 © ISO 2002 – All rights reserved
4 Design
4.1 General
4.1.1 Characteristic curve
The characteristic curve shall indicate the permitted operating range of the pump. Pumps should have a stable
characteristic curve. In addition, the characteristic curves for the smallest and largest impeller diameters shall also
be shown.
Minimum and maximum continuous stable flows at which the pump can operate without exceeding the noise,
vibration and temperature limits imposed by this International Standard shall clearly be stated by the
manufacturer/supplier.
4.1.2 Net Positive Suction Head (NPSH)
•••• The NPSH required (NPSHR) shall be based on cold water testing as determined by testing in accordance with
ISO 9906 unless otherwise agreed.
The manufacturer/supplier shall make available a typical curve as a function of flow for water. NPSHR curves shall
be based upon a head drop of 3 % (NPSH3).
Correction factors for hydrocarbons shall not be applied to the NPSHR curves.
Pumps shall be selected such that the minimum NPSH available (NPSHA) in the installation exceeds the NPSHR
of the pump by at least the specified safety margin. This safety margin shall be not less than 0,5 m, but the
manufacturer/supplier may specify a significantly higher margin depending on factors including the following:
size, type, specific speed, hydraulic geometry or design of the pump;
operating speed or inlet velocity;
the pumped liquid and temperature;
the cavitation erosion resistance of the construction materials.
4.1.3 Outdoor installation
The pumps shall be suitable for outdoor installation under normal ambient conditions.
•••• Local regulations or extraordinary ambient conditions, such as high or low temperatures, corrosive environment,
sandstorms, for which the pump is required to be suitable shall be specified by the purchaser.
4.2 Prime movers
4.2.1 General
The following shall be considered when determining the power/speed requirements of the pump.
a) The application and method of operation of the pump. For example, in an installation intended for parallel
operation, the possible performance range with only one pump in operation, taking into account the system
characteristic.
b) The position of the operating point on the pump characteristic curve.
c) The circulation flow for lubrication of bearings and removal of heat losses (especially for pumps with low rates
of flow).
d) Properties of the pumped liquid (viscosity, solids content, density).
e) Power loss, including slip loss through transmission (only magnet drive pumps).
f) Atmospheric conditions at the pump site.
g) Starting method of the pump:
if a pump (e.g. a stand-by pump) is started automatically then consideration shall be given to whether the
pump may start against a closed valve, or whether the pump may start against an open valve or be
pumping into an empty pipeline; i.e. operates within a pumping system in which the pump pressure is
provided only for pipeline friction losses.
h) For variable speed arrangements the minimum continuous speed shall be indicated by the manu-
facturer/supplier to ensure proper cooling and lubrication of the bearings.
Prime movers required as drivers for seal-less pumps covered by this International Standard shall have power
output ratings at least equal to the percentage of rated power input given in Figure 3, this value never being less
than 1 kW.
Where it appears that this will lead to unnecessary oversizing of the driver, an alternative proposal shall be
submitted for the purchaser's approval.
4.2.2 Magnetic drive pumps
When determining the permanent magnetic drive to be used, the following points shall be taken into consideration
in addition to the points a) to h) listed under 4.2.1.
a) The magnetic drive shall be selected for the allowed operating range with the selected impeller diameter at
operating temperature and taking into consideration the characteristics of the liquid to be pumped.
•••• If the density of the liquid of the normal operation is below 1 000 kg/m special agreements between the
manufacturer/supplier and purchaser for testing and cleaning shall be made.
b) Heat generated by eddy current losses, power losses in the shell, power losses in the bearings and power
losses due to liquid circulation shall be removed by pumped liquid or by supply of external cooling fluid.
c) The magnetic material temperature shall be maintained at or below rated values for the material used.
Magnetic materials should not be subject to irreversible losses.
d) The irreversible magnetic losses at operating temperatures of the magnetic drive shall be considered.
Fluids containing magnetically attracted particles should be avoided unless such particles can be effectively
removed.
Special arrangements may be provided to avoid formation of ice in air gaps when pumping cold liquids.
The magnetic drive shall be designed in such a manner that start-up will not cause the magnet assemblies to
decouple.
4.2.3 Canned motor pumps
Canned motors are generally cooled by circulation of pumped liquid or by the use of coolant liquid to remove heat
generated by the containment liner, eddy current losses, motor electrical losses and mechanical losses. Stator
winding temperatures shall be maintained at or below values established for the grade of insulation used.
8 © ISO 2002 – All rights reserved
Figure 3 — Prime mover output, percentage of pump power input at rated conditions
When rating a canned motor the conditions listed below shall be taken into consideration in addition to points a) to
h) listed under 4.2.1:
power losses within the canned rotor;
power losses in the bearings;
power losses due to liquid circulation;
explosion protection requirements.
Manufacturers/suppliers shall specify external cooling requirements when required.
Stand-by units may require special arrangements for flushing and/or heating to prevent the settling out of solids, or
the formation of ice, or solidification or too low viscosity of the liquid to be pumped.
•••• The details of such arrangements should be agreed upon between the purchaser and manufacturer/supplier.
4.3 Critical speed, balancing and vibrations
4.3.1 Critical speed
The critical speed shall be calculated with liquid.
•••• For some pump types (e.g. vertical line shaft and horizontal multistage), the first critical speed may be below the
operating speed when agreed between the purchaser and manufacturer/supplier.
Particular attention shall be paid to the critical speed when the pump is to be driven at variable speed.
4.3.2 Balancing and vibration
4.3.2.1 General
All major rotating components shall be balanced.
4.3.2.2 Horizontal pumps
Unfiltered vibration shall not exceed the vibration severity limits as given in Table 1 when measured on the
1)
manufacturer's/supplier's test facilities . These values are measured radially at the bearing housing at a single
operating point at rated speed (± 5 %) and rated flow (± 5 %) when operating without cavitation.
The manufacturer/supplier shall determine the grade of balancing required in order to achieve acceptable vibration
levels within the limits specified in this International Standard.
NOTE This can normally be achieved by balancing in accordance with grade G6.3 of ISO 1940-1.
Table 1 — Maximum allowable unfiltred vibration values
Values in millimetres per second (r.m.s.)
Pump type and criterion
Pump arrangement
Canned motor pump Magnetic drive pump
Pump with rigid support
2,3 3,0
centreline height u 225 mm
Pump with rigid support
3,0 4,5
centreline height > 225 mm
Pump with flexible support 3,0 4,5
NOTE The values of vibration velocity filtered for rotating frequency and blade passing
frequency can be expected to be lower than given in the table.
4.3.2.3 Vertical pumps
Vibration readings shall be taken on the top flange of the driver mounting on vertical pumps with rigid couplings and
near to the top pump bearing on vertical pumps with flexible couplings.
Vibration limits for both rolling and sleeve bearing pumps shall not exceed the vibration severity limits as given in
1)
Table 1 during shop test at rated speed (± 5 %) and rated flow (± 5 %) operating without cavitation .
4.4 Pressure-containing parts
4.4.1 Primary containment
Containment of the pumped liquid shall be by means able to withstand the stresses derived from the maximum
allowable working pressure and any dynamic effects of operation. The wetted materials shall be compatible with
each other and the pumped liquid, and shall be dimensioned to give an adequate working life.
It is recognized that several effective methods are suitable for the design of pressure-containing parts. These may
be based upon recognized national codes or upon other proven methods. To satisfy the acceptance criteria, each
design method shall
1) For in situ acceptance limits refer to ISO 10816-3.
10 © ISO 2002 – All rights reserved
be a written procedure,
recognize limits of material stresses,
incorporate a checking stage,
have been proven empirically or experimentally.
4.4.2 Secondary containment
Where containment of any leakage is considered to be desirable, the pump shall be provided with a secondary
containment.
The secondary containment shall be designed to allow installation of a sensor by the purchaser to indicate change
in status and either to shut-down the pump or to warn that attention and rectification is required. The secondary
containment shall sustain this condition when exposed to the pumped liquid for a minimum of 48 h. It shall be
capable of containment under the maximum allowable working pressure, temperature and any dynamic effects
from operation.
4.4.3 Secondary control
Where the liquid is less hazardous, but uncontrolled leakage is unacceptable for environmental or personal comfort
reasons, the pump shall be provided with a means to control leakage from the primary containment.
Secondary control shall provide a safe means to collect leakage from the primary containment and present it in a
manner that will allow its safe disposal. The manufacturer/supplier shall define the maximum allowable working
pressure and provide a disposal connection capable of discharging 20 % of the pump flow rate without this
pressure being exceeded.
4.4.4 Pressure-temperature rating
The maximum allowable working pressure of the pump at the most severe operating conditions shall be clearly
stated by the manufacturer/supplier. In no case shall the maximum allowable working pressure of the pump exceed
the flange rating.
The basic design pressure of the pump shall be at least a gauge pressure of 16 bar at 20 °C when the tensile
requirements of the material permit.
In the case of materials whose strength does not permit the basic design pressure for 16 bar rating at 20 °C, or
where the pump is to be used at temperatures other than 20 °C, the pressure rating shall be adjusted according to
the stress-temperature characteristics of the material and shall be clearly stated by the manufacturer/supplier.
The containment shell/liner shall be resistant to a pressure of 0,1 bar absolute and designed for a gauge pressure
of 16 bar at 250 °C in the case of metallic materials, and to a vacuum of 0,5 bar absolute and a gauge pressure of
16 bar at 20 °C in the case of non-metallic materials.
4.4.5 Wall thickness
4.4.5.1 General
Pressure-containing parts, including containment shell/liner, shall be dimensioned so that they are capable of
withstanding the allowable working pressure at working temperature without deformation which interferes with the
safe operation of the pump. The test pressure shall not cause any permanent deformation in accordance with 6.3.1.
The casing shall also be suitable for the hydrostatic test pressure (see 6.3.1) at ambient temperature.
•••• The corrosion allowance for all pressure-containing parts, excluding the shell/liner, shall be agreed upon between
the purchaser and manufacturer/supplier by consideration of corrosion rates for the liquids and materials involved.
4.4.5.2 Magnetic drive pumps
The containment shell shall be made of corrosion-resistant material of not less than 1 mm thickness, which shall
include an allowance for any corrosion loss, as agreed upon by the purchaser.
4.4.5.3 Canned motor pumps
The minimum wall thickness of the liner shall be 0,3 mm and be of corrosion-resistant material.
4.4.6 Materials
The materials used for pressure-containing parts shall depend on the liquid pumped and the application of the
pump (see clause 5).
4.4.7 Mechanical features
4.4.7.1 Dismantling
The pump shall preferably be designed in back-pull-out construction in order to permit removal of the impeller,
shaft, magnetic drive and bearing assembly without disturbing the inlet and outlet flange connections. Provision
shall be made for easy separation of components (e.g. jackscrews).
4.4.7.2 Jackscrews
When jackscrews are supplied as a means of separating contacting faces, the mating face shall be counter-bored
to receive the jackscrews where damage to the surface offers a possibility of a leaking joint or a poor fit. Socket
head screws shall be avoided, if possible.
4.4.7.3 Heating and cooling jackets
Jackets for heating and cooling shall be provided where required.
Heating jackets shall be designed for an operating pressure of at least 6 bar at 200 °C (steam) or 6 bar at 350 °C
(heat transfer fluid). Cooling jackets shall be designed for a minimum operating pressure of 6 bar at 170 °C.
The manufacturer/supplier shall specify when external heating or cooling is required. Annex E gives typical
systems.
4.4.7.4 Pressure-containment gaskets
Pressure-containment gaskets shall be of a design suitable for the allowable working conditions and for hydrostatic
test conditions. They shall be confined to the atmospheric side to prevent blow-out.
4.4.7.5 External bolting
Bolts or studs connecting pressure-containing parts, such as pump casing and cover including magnetic coupling
or canned motor, shall have a minimum size of 12 mm.
NOTE If owing to space limitations, the use of M 12 bolts or studs is impractible, smaller bolts or studs might be permitted.
The bolting selected (property class) shall be adequate for the maximum allowable pressure using the normal
tightening procedures. If at some point it is necessary to use fasteners of special quality, interchangeable fasteners
for other joints shall be of the same quality.
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4.4.7.6 Casing support for high temperatures
For applications of magnetic drive pumps other than of close coupled construction above a working temperature of
350 °C, centreline support of the casing shall be provided.
4.5 Branches, nozzles and miscellaneous connections
4.5.1 Extent
This subclause is concerned with all liquid connections to the pump whether for operation or maintenance.
4.5.2 Inlet and outlet branches
Inlet and outlet branches shall be flanged and in the case of single-stage centrifugal pumps shall be designed for
the same nominal pressure, unless the pump manufacturer/supplier states that this is not so and emphasizes the
requirements for pressure relief.
4.5.3 Venting and draining
4.5.3.1 The entire unit, including casing, drive section and manufacturer-supplied piping shall be self-venting
or furnished with vent connections.
4.5.3.2 All areas containing pumped liquid, including vendor-supplied piping, shall be drainable.
•••• The purchaser shall advise when he requires additional flushing connections to allow the unit to be flushed prior
to disassembly.
NOTE Connections for venting and draining are normally not drilled.
•••• The inquiry and/or order should state if connections for venting and draining are required to be drilled.
•••• For multistage pumps, draining devices should be agreed between the purchaser and manufacturer/supplier.
4.5.4 Pressure gauge connections
The connection of pressure gauges at the inlet and outlet branches shall be possible.
NOTE Pressure gauge connections are normally not drilled.
•••• The inquiry and/or order should state if pressure gauge connections are required to be drilled.
4.5.5 Closures
The material for the closures (plugs, blanks, blind flanges, etc.) shall be appropriate to the pumped liquid. Attention
shall be paid to the suitability of the material combinations for corrosion resistance and to minimize the risk of
seizure or galling of screw threads.
4.5.6 Auxiliary pipe connections
All auxiliary pipe connections shall be of adequate material, size and thickness for the intended duty.
The inside diameter shall be at least 8 mm and the wall thickness 1 mm. Greater diameters and wall thicknesses
are preferred.
Auxiliary piping shall be provided with detachable joints to permit easy dismantling.
•••• The type of connections shall be subject to agreement.
For connections W DN 25, flanged connections shall be used and have a rating compatible with the service pressure.
4.5.7 Connection identification
All connections for auxiliary piping shall be identified in the installation drawing in accordance with their duty and
function. It is recommended that this identification also be applied on the pump for use during installation.
4.6 External forces and moments on flanges (inlet and outlet)
•••• The method given in ISO 5199 shall be used unless another method is agreed between the purchaser and
manufacturer/supplier.
The purchaser is responsible for calculating the forces and moments exerted by the piping on the pump. The
manufacturer/supplier shall verify that these loads are permissible for the pump under consideration.
•• If the loads are higher than permissible, the solution to the problem shall be agreed between the purchaser and
••
manufacturer/supplier.
4.7 Branch (nozzle) flanges
The flange envelope shall be of a size to enable flanges in accordance with the appropriate part of ISO 7005 to be
provided. If the pump manufacturer's/supplier's standard pattern entails a flange thickness greater than that of the
rating specified, the heavier flange can be supplied but it shall be faced and drilled as specified. Good seating of
the bolt head and/or nut on the back face of the cast flanges shall be ensured. Bolt holes shall straddle the
centreline.
4.8 Impellers
4.8.1 Impeller design
Impellers of closed, semi-open or open designs may be selected according to the application.
Cast or welded impellers shall consist of one piece, excluding wear rings.
Impellers fabricated by other means are permissible in special cases, i.e. for small impeller outlet widths or special
materials.
•••• This however requires agreement with the purchaser.
4.8.2 Securing of impellers
Impellers shall be securely fixed against circumferential and axial movement when rotating in the intended
direction. Impellers used in CMP units shall also be securely fixed against reverse rotation.
4.9 Wear rings or equivalent components
Where wear rings are fitted, they shall be renewable and securely locked to prevent rotation.
4.10 Running clearance
When establishing running clearances between stationary and moving parts, consideration shall be given to the
operating conditions and properties of the materials used (such as hardness and gall resistance) for the parts.
Clearance shall be sized in order to avoid galling, erosion or contact between moving parts during normal
operation.
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4.11 Shafts
4.11.1 General
Shafts shall be of a size and stiffness
a) to transmit the prime mover rated power,
b) to minimize wear and risk of seizure, and
c) to take due consideration of the static and dynamic loads, the critical speed (see 4.3.1) and the methods of
starting and inertia loading involved.
4.11.2 Surface roughness
In the case of magnetic drive pumps where lip seals are fitted, the roughness of the drive shaft in the area of the
bearing sealing shall be not greater than Ra = 0,8 µm. Measurement of surface roughness shall be in accordance
with ISO 3274.
4.12 Bearings
4.12.1
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 15783
Première édition
2002-02-01
Pompes rotodynamiques sans dispositif
d'étanchéité d'arbre — Classe II —
Spécifications
Seal-less rotodynamic pumps — Class II — Specification
Numéro de référence
©
ISO 2002
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Web www.iso.ch
Imprimé en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction.vi
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions.2
4 Conception .7
4.1 Généralités .7
4.2 Moteurs d'entraînement .8
4.3 Vitesse critique, équilibrage et vibrations .10
4.4 Pièces soumises à pression.11
4.5 Raccordements principaux et auxiliaires.13
4.6 Forces et moments externes sur les brides (aspiration et refoulement).15
4.7 Brides de branchement (de tubulures).15
4.8 Roues.15
4.9 Anneaux d'usure ou éléments équivalents.15
4.10 Jeux de fonctionnement .15
4.11 Arbres .16
4.12 Paliers .16
4.13 Débit de circulation .17
4.14 Plaques d'identification .18
4.15 Sens de rotation.18
4.16 Accouplements pour les pompes à entraînement magnétique.18
4.17 Châssis .19
4.18 Surveillance.20
5 Matériaux .20
5.1 Sélection des matériaux.20
5.2 Composition et qualité du matériau .21
5.3 Réparations .21
6 Essais.21
6.1 Généralités .21
6.2 Essais de matériaux .21
6.3 Essai et inspection de la pompe .21
7 Préparation pour l'expédition.24
7.1 Protection des surfaces.24
7.2 Fixation des pièces rotatives pour le transport .25
7.3 Ouvertures.25
7.4 Tubes et auxiliaires .25
7.5 Identification .25
8 Informations pour l'utilisation.25
Annexe A (normative) Fiche technique pour pompes à entraînement magnétique et pompes à rotor
noyé.26
Annexe B (informative) Forces et moments externes sur les brides .31
Annexe C (informative) Consultation, offre, commande.32
Annexe D (informative) Documentation après passage de la commande .33
Annexe E (informative) Plans types de la tuyauterie de circulation pour pompes à rotor noyé et
pompes à entraînement magnétique .34
Annexe F (informative) Matériaux internationalement reconnus pour les pièces de pompes.40
Annexe G (informative) Liste de contrôle .43
Bibliographie .45
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Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en
liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec la Commission
électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI, Partie 3.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication
comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments de la présente Norme internationale peuvent faire
l'objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de
ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 15783 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 115, Pompes, sous-comité SC 1, Dimensions et
spécifications techniques des pompes.
L'annexe A constitue un élément normatif de la présente Norme internationale. Les annexes B, C, D, E, F et G sont
données uniquement à titre d'information.
Introduction
La présente Norme internationale est la première d'une série traitant des spécifications techniques pour les
pompes sans dispositif d'étanchéité d'arbre; elles correspondent aux deux classes de spécifications techniques,
classes I et II, dont la classe I comporte les exigences les plus sévères.
Lorsqu'une décision de l'acheteur est nécessaire, ou qu'un accord est requis entre l'acheteur et le
fabricant/fournisseur, les textes concernés sont signalés par le symbole •••• et les paragraphes pertinents répertoriés
dans l'annexe G.
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NORME INTERNATIONALE ISO 15783:2002(F)
Pompes rotodynamiques sans dispositif d'étanchéité d'arbre —
Classe II — Spécifications
1 Domaine d'application
1.1 La présente Norme internationale couvre les exigences concernant les pompes rotodynamiques sans
dispositif d'étanchéité d'arbre entraînées par un accouplement magnétique à aimant permanent (pompes à
entraînement magnétique), ou par un moteur chemisé à rotor noyé, et qui sont principalement utilisées dans les
processus chimiques, le traitement de l'eau et les industries pétrochimiques. Leur utilisation peut être dictée par
l'espace, le bruit, l'environnement ou les réglementations en matière de sécurité.
Les pompes sans dispositif d'étanchéité d'arbre sont des pompes dont le rotor est complètement isolé dans une
enceinte sous pression contenant le liquide pompé. L'enceinte sous pression, ou dispositif de confinement
primaire, est étanchée statiquement par des joints plats ou toriques.
1.2 D'une manière générale, et sauf exigences particulières spécifiées dans la présente Norme internationale,
les pompes sont censées être conformes aux spécifications des normes reconnues (par exemple ISO 5199,
protection contre les explosions, compatibilité électromagnétique).
1.3 La présente Norme internationale comporte des particularités de conception qui ont trait à l'installation, à la
maintenance et à la sécurité opérationnelle des pompes et définit les éléments qui doivent faire l'objet d'un accord
entre l'acheteur et le fabricant/fournisseur.
1.4 Lorsque la conformité à la présente Norme internationale a été demandée et que celle-ci fait appel à une
caractéristique spécifique de conception, d'autres conceptions peuvent être proposées, à condition qu'elles
répondent à l'objectif de la présente Norme internationale et qu'elles soient décrites en détail. Des pompes qui ne
sont pas conformes à toutes les exigences de la présente Norme internationale peuvent également être
proposées, à condition que les écarts soient complètement identifiés et décrits.
Lorsque des documents comprennent des exigences contradictoires, il convient de les appliquer dans l'ordre de
préséance suivant:
a) commande (ou appel d'offres, si la commande n'est pas passée), voir les annexes D et E;
b) fiche technique (voir l'annexe A) ou spécification technique;
c) la présente Norme internationale;
d) d'autres normes.
2 Références normatives
Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui y est faite,
constituent des dispositions valables pour la présente Norme internationale. Pour les références datées, les
amendements ultérieurs ou les révisions de ces publications ne s'appliquent pas. Toutefois, les parties prenantes
aux accords fondés sur la présente Norme internationale sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les
éditions les plus récentes des documents normatifs indiqués ci-après. Pour les références non datées, la dernière
édition du document normatif en référence s'applique. Les membres de l'ISO et de la CEI possèdent le registre des
Normes internationales en vigueur.
ISO 76, Roulements — Charges statiques de base
ISO 281, Roulements — Charges dynamiques de base et durée nominale
ISO 3274, Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface: Méthode du profil — Caractéristiques
nominales des appareils à contact (palpeur)
ISO 3744, Acoustique — Détermination des niveaux de puissance acoustique émis par les sources de bruit à partir
de la pression acoustique — Méthode d'expertise dans des conditions approchant celles du champ libre sur plan
réfléchissant
ISO 3746, Acoustique — Détermination des niveaux de puissance acoustique émis par les sources de bruit à partir
de la pression acoustique — Méthode de contrôle employant une surface de mesure enveloppante au-dessus d'un
plan réfléchissant
ISO 5199, Spécifications techniques pour pompes centrifuges — Classe II
ISO 7005-1, Brides métalliques — Partie 1: Brides en acier
ISO 7005-2, Brides métalliques — Partie 2: Brides en fonte
ISO 7005-3, Brides métalliques — Partie 3: Brides en alliages de cuivre et brides composites
ISO 9906, Pompes rotodynamiques — Essais de fonctionnement hydraulique pour la réception — Niveaux 1 et 2
CEI 60034-1, Machines électriques tournantes — Partie 1: Caractéristiques assignées et caractéristiques de
fonctionnement
EN 12162, Pompes pour liquides — Exigences de sécurité — Procédure d'essai hydrostatique
3 Termes et définitions
Pour les besoins de la présente Norme internationale, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
pompe à entraînement magnétique
PEM
pompe dans laquelle la puissance de l'arbre moteur est transmise à la roue de la pompe à l'aide d'un champ
magnétique à aimants permanents qui traverse le dispositif de confinement (tube d'étanchéité) pour s'accoupler au
rotor intérieur équipé d'aimants permanents ou d'un dispositif d'induction
3.2
pompe à rotor noyé
PRN
pompe comportant un moteur dont le stator est isolé du rotor par un dispositif de confinement (chemise)
NOTE 1 Le rotor tourne dans le liquide pompé ou dans un autre liquide.
NOTE 2 La puissance motrice est transmise par un champ électromagnétique.
3.3
pompe rotodynamique sans dispositif d'étanchéité d'arbre
·en généralÒ conception de pompe dans laquelle l'arbre de roue comporte également soit le rotor noyé d'un moteur
à induction, soit le dispositif d'entraînement magnétique, synchrone ou asynchrone
NOTE La conception n'utilise pas de système d'étanchéité d'arbre dynamique comme dispositif de confinement primaire.
Le fluide est contenu à l'aide de joints statiques.
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3.3.1
ensemble hydraulique
extrémité de la pompe qui transmet l'énergie mécanique au liquide pompé
3.3.2
extrémité entraînement
extrémité de la pompe contenant l'accouplement magnétique (PEM) ou le moteur (PRN) qui fournit l'énergie
mécanique nécessaire au fonctionnement de l'ensemble hydraulique
3.3.3
débit de lubrification et de refroidissement
débit nécessaire à l'intérieur d'un entraînement magnétique entre l'aimant interne et le tube d'étanchéité, ou à
l'intérieur d'un moteur à rotor noyé entre le rotor et le stator, pour dissiper la chaleur due aux pertes inhérentes aux
courants de Foucault dans les enveloppes de confinement métalliques et la chaleur de friction engendrée par les
coussinets, et pour la lubrification
NOTE Les paliers internes de la pompe sont lubrifiés et refroidis par le liquide pompé, ou par une circulation extérieure
d'un liquide compatible.
3.3.4
accouplement rigide
·PEMÒ arrangement d'accouplement dans lequel le moteur est pourvu d'un adaptateur à bride monté directement
sur le corps de la pompe et dans lequel l'anneau externe de l'accouplement magnétique est monté sur l'arbre du
moteur
3.3.5
accouplement séparé
·PEMÒ arrangement dans lequel le moteur et la pompe sont montés séparément, l'anneau externe de
l'accouplement magnétique étant monté sur son propre arbre, soutenu par des roulements, et relié à l'arbre du
moteur au moyen d'un accouplement flexible
3.3.6
entrefer externe
·PEMÒ jeu radial entre le diamètre intérieur (DI) de l'ensemble des aimants externes, et le diamètre extérieur (DE)
du tube d'étanchéité
3.3.7
entrefer interne
·PEMÒ jeu radial entre le DI du tube d'étanchéité et le DE de la gaine du rotor
3.3.8
entrefer interne
·PRNÒ jeu radial entre le DI de la chemise et le DE de la gaine du rotor
3.3.9
entrefer [jeu] total
entrefer [jeu] magnétique
·PEMÒ jeu radial entre le DI de l'ensemble des aimants extérieurs et le DE de l'anneau des aimants/de couplage
3.3.10
entrefer [jeu] total
entrefer [jeu] magnétique
·PRNÒ jeu total entre le DI du bobinage du stator et le DE du bobinage du rotor
3.3.11
force radiale
·PEM et PRNÒ force perpendiculaire à l'arbre de pompe et à l'arbre moteur due à des forces hydrauliques non
compensées sur la roue, à un déséquilibre mécanique et magnétique du rotor, à la masse de l'ensemble du rotor,
et aux forces du fluide circulant dans l'entraînement
3.3.12
force axiale
·PEMÒ force en ligne avec l'arbre de la pompe résultant des forces hydrauliques agissant sur les flasques des
roues et sur l'ensemble d'aimants internes
3.3.13
force axiale
·PRNÒ force en ligne avec l'arbre de la pompe résultant des forces hydrauliques agissant sur les flasques des
roues et sur le rotor
3.3.14
équilibrage de la force hydraulique
égalisation des forces axiales par la conception des roues, par des trous d'équilibrage ou des aubes de décharge,
ou par un équilibrage grâce à divers diaphragmes côté entraînement et hydraulique
3.4
couple de démarrage
couple net maximal transmis aux éléments entraînés lors d'un démarrage direct (tension maximale) du groupe
pompe
NOTE Le couple de démarrage est affecté par l'inertie des rotors de la pompe et du moteur, la grandeur du couple de
démarrage du moteur et la puissance hydraulique en fonction de la vitesse de rotation.
3.5
couple de décrochage
couple appliqué sur l'arbre moteur conduisant à un découplage magnétique quand le rotor est bloqué
3.6
couple rotor bloqué
couple maximal qu'un moteur développe lorsque son rotor est empêché de tourner
3.7
courants de Foucault
courants électriques générés dans un matériau conducteur placé dans de forts champs magnétiques rotatifs
3.8
accouplement magnétique
dispositif qui transmet un couple par l'utilisation d'aimant(s) fixé(s) aux arbres moteurs et récepteurs
3.9
anneau d'aimants interne
rangées d'aimants fonctionnant à l'intérieur de la cloche d'étanchéité, entraînées par l'anneau d'aimants externe
NOTE L'anneau d'aimants interne est monté sur le même élément rotatif que la roue de la pompe.
3.10
anneau d'aimants externe
rangées d'aimants permanents fixées solidement sur un support, espacées de façon régulière pour fournir un
champ magnétique uniforme
NOTE En rotation, l'anneau d'aimants externe transmet sa puissance au travers du tube d'étanchéité, entraînant l'anneau
d'aimants interne ou l'anneau de couplage.
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3.11 Courants de Foucault
3.11.1
entraînement à courants de Foucault
accouplement magnétique asynchrone consistant en un anneau d'aimants permanents externe et un anneau de
couplage interne contenant un réseau de tiges conductrices montées sur un noyau en acier doux
NOTE L'anneau d'aimants externe en rotation engendre des courants de Foucault dans les tiges en cuivre convertissant le
noyau en un électroaimant; celui-ci suit l'anneau d'aimants externe en rotation mais à une vitesse légèrement inférieure en
raison du glissement.
3.11.2
pertes par courants de Foucault
perte de puissance résultant des courants de Foucault
NOTE En raison de la résistance électrique du matériau, l'énergie de ces courants de Foucault est généralement dissipée
en chaleur.
3.11.3
anneau de couplage
dans un entraînement à courants de Foucault, l'ensemble des tôles et conducteurs dans lesquels des courants
électriques sont induits
3.11.4
découplage
rupture de synchronisme d'un accouplement synchrone, ou blocage d'un entraînement à courants de Foucault
3.11.5
glissement
dans une pompe à entraînement à courants de Foucault, différentiel de vitesse entre l'anneau de couplage et
l'anneau d'aimants externe ou entre la vitesse en fonctionnement et la vitesse synchrone dans un PEM
3.11.6
démagnétisation
perte permanente de l'attraction magnétique due à la température ou à une modification du champ
3.12 Confinement
3.12.1
gaine
enveloppe mince hermétiquement étanche enfermant l'anneau d'aimants interne (PEM) ou les bobinages du rotor
(PRN)
Voir Figure 1 et Figure 2.
3.12.2
cloche d'étanchéité
enveloppe hermétiquement étanche montée dans l'entrefer (jeu) total entre les anneaux d'aimants interne et
externe, assurant le confinement primaire du liquide pompé d'une PEM
Voir Figure 2.
Légende
1 Ensemble hydraulique 5 Ensemble du stator
2 Palier 6 Gaine du rotor
3 Chemise 7 Rotor
4 Boîte de connexions
Figure 1 — Exemple d'une pompe à rotor noyé (PRN)
Légende
1 Ensemble hydraulique 6 Accouplement
2 Palier 7 Moteur d'entraînement
3 Tube d'étanchéité 8 Châssis
4 Carter de palier 9 Gaine de l'anneau d'aimants interne
5 Roulements 10 Anneau d'aimants externe
Figure 2 — Exemple de pompe à entraînement magnétique (PEM)
6 © ISO 2002 – Tous droits réservés
3.12.3
chemise
enveloppe hermétiquement étanche ajustée au DI du stator d'une PRN et assurant le confinement primaire du
liquide pompé d'une PRN
Voir Figure 1.
3.12.4
confinement complémentaire
système de secours, utilisant exclusivement des étanchéités statiques, pour contenir le liquide sous pression en
cas d'une défaillance du confinement primaire par le tube d'étanchéité ou la chemise
NOTE Il inclut des dispositions pour indiquer une défaillance de la cloche de confinement ou de la chemise.
3.12.5
arbre moteur
·PEMÒ arbre externe de l'accouplement à entraînement magnétique
3.12.6
contrôle complémentaire
minimisation du rejet du liquide pompé en cas d'une défaillance du tube d'étanchéité ou de la chemise du stator
3.12.7
système de contrôle complémentaire
combinaison de plusieurs dispositifs (comprenant, par exemple, une enveloppe complémentaire pour contenir la
pression, une garniture mécanique) qui, en cas de fuite du tube d'étanchéité ou de la chemise du stator, réduit et
dirige de façon sûre les rejets du liquide pompé
NOTE Il comporte un (des) dispositif(s) pour indiquer une défaillance du tube d'étanchéité ou de la chemise.
4 Conception
4.1 Généralités
4.1.1 Courbe caractéristique
La courbe caractéristique doit indiquer la plage permise de fonctionnement de la pompe. Il convient que les
pompes aient une courbe caractéristique stable. En outre, les courbes caractéristiques pour les plus petits et les
plus grands diamètres de roue doivent également être indiquées.
Les débits minimal et maximal continus stables auxquels la pompe peut fonctionner sans dépasser les limites de
bruit, de vibration et de température imposées par la présente Norme internationale doivent être clairement
indiqués par le fabricant/fournisseur.
4.1.2 Hauteur de charge nette absolue à l'aspiration (NPSH)
•••• Sauf accord différent, le NPSH requis (NPSHR) doit être basé sur des essais réalisés avec de l'eau froide,
comme déterminé par des essais effectués conformément à l'ISO 9906.
Le fabricant/fournisseur doit mettre à disposition une courbe caractéristique tracée en fonction du débit. Les
courbes de NPSHR doivent être basées sur une chute de hauteur de 3 % (NPSH3).
Des facteurs de correction pour hydrocarbures ne doivent pas être appliqués aux courbes de NPSHR.
Les pompes doivent être sélectionnées de façon que le NPSH minimal disponible (NPSHD) dans l'installation soit
supérieur au NPSHR de la pompe d'au moins la marge de sécurité spécifiée. Cette marge de sécurité ne doit pas
être inférieure à 0,5 m, mais le fabricant/fournisseur peut spécifier une marge sensiblement supérieure selon les
facteurs suivants:
taille, type, vitesse spécifique, géométrie hydraulique ou conception de la pompe;
vitesse de fonctionnement ou vitesse à l'aspiration;
liquide pompé et température;
résistance à l'érosion par cavitation des matériaux de construction.
4.1.3 Installation extérieure
Les pompes doivent être adaptées à une installation extérieure dans des conditions atmosphériques normales.
•• Des réglementations locales ou des conditions atmosphériques anormales auxquelles la pompe doit résister,
••
telles que des températures élevées ou basses, un environnement corrosif, des tempêtes de sable, doivent être
spécifiées par l'acheteur.
4.2 Moteurs d'entraînement
4.2.1 Généralités
Les points suivants doivent être pris en considération pour la détermination des valeurs de puissance/vitesse
requises par la pompe.
a) L'utilisation et la méthode de fonctionnement de la pompe. Par exemple, dans une installation prévue pour un
fonctionnement en parallèle, la zone de travail potentielle avec une seule pompe en fonction, en tenant
compte des caractéristiques du circuit.
b) La position du point de fonctionnement sur la courbe caractéristique de la pompe.
c) Le débit de circulation pour la lubrification des paliers et l'élimination des pertes thermiques (en particulier pour
les pompes à faible débit).
d) Les propriétés du liquide pompé (viscosité, teneur en solides, densité).
e) La perte de puissance, y compris la perte par glissement dans la transmission (seulement pour les pompes à
entraînement magnétique).
f) Les conditions atmosphériques sur le lieu d'installation.
g) La méthode de démarrage de la pompe:
si une pompe (par exemple une pompe de secours) est démarrée automatiquement, il doit être analysé si
la pompe peut démarrer vanne fermée, ou si la pompe peut démarrer vanne ouverte ou refouler dans une
tuyauterie vide, c'est-à-dire travailler dans un système de pompage dans lequel la pression de la pompe
est uniquement fournie par les pertes de charge de la conduite.
h) Pour les installations à vitesse variable, la vitesse minimale continue doit être indiquée par le
fabricant/fournisseur pour assurer un refroidissement et une lubrification corrects des paliers.
Les moteurs requis pour l'entraînement des pompes sans dispositif d'étanchéité d'arbre couvertes par la présente
Norme internationale doivent avoir des puissances disponibles au moins égales au pourcentage des puissances
absorbées données dans la Figure 3, cette valeur n'étant jamais inférieure à 1 kW.
Si cela entraîne un surdimensionnement inutile du moteur, une autre proposition doit être présentée à l'acheteur
pour accord.
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Figure 3 — Puissance disponible du moteur d'entraînement, pourcentage de puissance absorbée
par la pompe dans des conditions de fonctionnement nominales
4.2.2 Pompes à entraînement magnétique
Lorsque l'on détermine l'entraînement magnétique permanent à utiliser, les points suivants doivent être pris en
considération, en plus des points a) à h) indiqués en 4.2.1.
a) L'entraînement magnétique doit être sélectionné pour la plage de fonctionnement admise avec le diamètre de
la roue sélectionnée à la température de fonctionnement, et en tenant compte des caractéristiques du liquide à
pomper.
•••• Si la densité du liquide en fonctionnement normal est inférieure à 1 000 kg/m , des accords spéciaux
doivent être conclus entre le fabricant/fournisseur et l'acheteur pour les essais et le nettoyage.
b) La chaleur générée par les pertes par courants de Foucault, les pertes de puissance dans le tube d'étanchéité,
les pertes de puissance dans les paliers et les pertes de puissance dues à la circulation du liquide doivent être
évacuées par le liquide pompé ou par un apport de fluide de refroidissement extérieur.
c) La température des aimants doit être maintenue à une valeur inférieure ou égale aux valeurs nominales
définies pour le matériau utilisé. Il convient que les aimants ne soient pas soumis à des pertes irréversibles.
d) Les pertes magnétiques irréversibles aux températures de fonctionnement de l'entraînement magnétique.
Il convient d'éviter les fluides contenant des particules magnétisables, sauf si ces particules peuvent être éliminées
de façon efficace.
Des arrangements spéciaux peuvent être nécessaires pour éviter la formation de glace dans l'entrefer d'air, lors du
pompage de liquides froids.
L'entraînement magnétique doit être conçu de façon que le démarrage n'entraîne pas un découplage des parties
magnétiques.
4.2.3 Pompes à rotor noyé
Les moteurs de conception chemisée sont généralement refroidis par la circulation du liquide pompé ou par
l'utilisation d'un liquide de refroidissement pour évacuer la chaleur générée par la chemise, les pertes par courants
de Foucault, les pertes électriques du moteur et les pertes mécaniques. Les températures du bobinage du stator
doivent être maintenues à une valeur inférieure ou égale aux valeurs définies pour le degré d'isolation utilisé.
Lorsque l'on définit un moteur chemisé, les conditions indiquées ci-dessous doivent être prises en considération,
en plus des points a) à h) indiqués en 4.2.1:
pertes de puissance à l'intérieur du moteur chemisé;
pertes de puissance dans les paliers;
pertes de puissance dues à la circulation du liquide;
exigences de protection contre l'explosion.
Les fabricants/fournisseurs doivent spécifier les exigences de refroidissement externe lorsque cela est requis.
Les unités de secours peuvent nécessiter des arrangements particuliers concernant le rinçage et/ou le chauffage
pour éviter le dépôt de solides, la formation de glace, la solidification du liquide à pomper ou une viscosité trop
faible de ce dernier.
•••• Il convient que les détails de ces arrangements soient convenus entre le fabricant/fournisseur et l'acheteur.
4.3 Vitesse critique, équilibrage et vibrations
4.3.1 Vitesse critique
La vitesse critique doit être calculée avec un liquide.
•••• Pour certains types de pompe, par exemple les pompes verticales à arbre long et les pompes horizontales
multicellulaires, la première vitesse critique peut se situer au-dessous de la vitesse de fonctionnement lorsque cela
est convenu entre l'acheteur et le fabricant/fournisseur.
Une attention particulière doit être accordée à la vitesse critique lorsqu'un entraînement à vitesse variable est
prévu pour la pompe.
4.3.2 Équilibrage et vibrations
4.3.2.1 Généralités
Tous les principaux éléments rotatifs doivent être équilibrés.
4.3.2.2 Pompes horizontales
Les vibrations non filtrées ne doivent pas dépasser les limites indiquées au Tableau 1 lorsqu'elles sont mesurées
1)
sur les installations d'essai du fabricant/fournisseur . Ces valeurs sont mesurées radialement sur le corps de palier
en un seul point de fonctionnement hors cavitation, à la vitesse définie (± 5 %) et au débit défini (± 5 %).
Le fabricant/fournisseur doit déterminer le degré d'équilibrage requis afin d'obtenir des niveaux de vibration
acceptables dans les limites spécifiées dans la présente Norme internationale.
NOTE Cela s'obtient généralement en équilibrant conformément à la qualité G6,3 de l'ISO 1940-1.
1) Pour les limites d'acceptation sur site, voir l'ISO 10816-3.
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Tableau 1 — Valeurs maximales admissibles de vibrations non filtrées
Valeurs en millimètres par seconde (vitesse efficace)
Type de pompe et critère
Montage de la pompe
Pompe à rotor noyé Pompe à entraînement magnétique
Pompe avec support rigide
2,3 3,0
(hauteur d'axe u 225 mm)
Pompe avec support rigide
3,0 4,5
(hauteur d'axe > 225 mm)
Pompe avec support flexible 3,0 4,5
NOTE Les valeurs de vitesse de vibration filtrées aux fréquences de rotation et de passage des aubes peuvent se révéler inférieures
aux valeurs du tableau.
4.3.2.3 Pompes verticales
Les relevés de vibrations doivent être effectués sur la bride de support de la machine d'entraînement pour les
pompes verticales ayant des accouplements rigides et près du palier supérieur de la pompe pour les pompes
verticales ayant des accouplements flexibles.
Les limites de vibrations en essais usine pour pompes à roulements ou à coussinets lisses ne doivent pas
dépasser les limites indiquées au Tableau 1 pour un fonctionnement hors cavitation à la vitesse définie (± 5 %) et
1)
au débit défini (± 5 %) .
4.4 Pièces soumises à pression
4.4.1 Confinement primaire
Le confinement du liquide pompé doit être assuré par un dispositif capable de supporter les contraintes dérivées
de la pression de service maximale admissible et de tout effet dynamique du fonctionnement. Les matériaux en
contact avec le liquide doivent être compatibles les uns avec les autres et avec le liquide pompé, et doivent être
dimensionnés pour donner une durée de vie appropriée.
Il est reconnu que plusieurs méthodes efficaces sont utilisables pour la conception des pièces soumises à
pression. Celles-ci peuvent se baser sur des codes nationaux reconnus ou sur d'autres méthodes éprouvées. Pour
être acceptable, chaque méthode de conception doit satisfaire aux critères suivants:
être une procédure écrite;
identifier les limites des contraintes du matériau;
intégrer une étape de vérification;
avoir été éprouvée de façon empirique ou expérimentale.
4.4.2 Confinement complémentaire
Lorsqu'un confinement de toute fuite est considéré comme souhaitable, la pompe doit être pourvue d'un
confinement complémentaire.
Le confinement complémentaire doit être conçu pour permettre l'installation d'un capteur par l'acheteur pour
indiquer un changement de conditions et arrêter la pompe ou avertir qu'il faut une surveillance et une rectification.
Le confinement complémentaire doit satisfaire à cette condition lorsqu'il est exposé au liquide pompé pendant au
moins 48 h. Il doit être capable de confinement à la pression de service maximale admissible et tous effets
dynamiques du fonctionnement.
4.4.3 Contrôle complémentaire
Lorsque le liquide est moins dangereux, mais qu'une fuite incontrôlée est inacceptable pour des raisons
environnementales ou de confort personnel, la pompe doit être pourvue d'un moyen de contrôle des fuites à partir
du confinement primaire.
Le contrôle complémentaire doit fournir un moyen sûr de recueillir la fuite depuis le confinement primaire et de la
présenter d'une façon qui permette son élimination sûre. Le fabricant/fournisseur doit définir la pression de service
maximale admissible et fournir un raccordement d'évacuation capable d'écouler 20 % du débit de la pompe sans
dépasser cette pression.
4.4.4 Définition de la relation pression-température
La pression de service maximale admissible de la pompe dans les conditions de fonctionnement les plus sévères
doit être clairement indiquée par le fabricant/fournisseur. En aucun cas, la pression de service maximale
admissible de la pompe ne doit dépasser celle de la bride.
La pression de calcul de la pompe doit être au moins 16 bar effectifs à 20 °C si la résistance à la traction du
matériau le permet.
Dans le cas de matériaux dont la résistance ne permet pas une pression de calcul de 16 bar effectifs à 20 °C, ou
lorsque la pompe est destinée à une utilisation à des températures autres que 20 °C, la pression nominale doit être
ajustée conformément aux caractéristiques de contrainte-température du matériau et doit être clairement indiquée
par le fabricant/fournisseur.
La cloche/chemise d'étanchéité doit être résistante à une pression de 0,1 bar absolu et conçu pour une pression
effective de 16 bar à 250 °C dans le cas de matériaux métalliques; dans le cas de matériaux non métalliques, ces
valeurs sont, respectivement, 0,5 bar absolu et 16 bar à 20 °C.
4.4.5 Épaisseur de paroi
4.4.5.1 Généralités
Les pièces soumises à pression, dont les enveloppes de confinement (tube d'étanchéité, chemise), doivent être
dimensionnées de façon à pouvoir supporter la pression de service admissible à la température de fonctionnement,
sans que se produise une déformation affectant le fonctionnement sûr de la pompe. La pression d'essai ne doit
entraîner aucune déformation permanente aux termes de 6.3.1.
Le corps doit également être adapté à la pression d'essai hydrostatique (voir 6.3.1) à température ambiante.
•••• La surépaisseur de corrosion pour toutes les pièces soumises à pression, à l'exception de la cloche
d'étanchéité et de la chemise, doit être convenue entre l'acheteur et le fabricant/fournisseur en tenant compte des
vitesses de corrosion des liquides et matériaux concernés.
4.4.5.2 Pompe à entraînement magnétique
La cloche d'étanchéité doit être en matériau résistant à la corrosion d'une épaisseur non inférieure à 1 mm, y
compris une tolérance pour toute perte par corrosion, telle qu'acceptée par le client.
4.4.5.3 Pompe à rotor noyé
La chemise doit être en matériau résistant à la corrosion et son épaisseur de paroi minimale doit être de 0,3 mm.
4.4.6 Matériaux
Les matériaux utilisés pour les pièces soumises à pression dépendront du liquide pompé et de l'application de la
pompe (voir article 5).
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4.4.7 Caractéristiques mécaniques
4.4.7.1 Démontage
De préférence, la pompe doit être d'une conception «démontage par l'arrière» afin de permettre la dépose de la
roue, de l'arbre, de l'ensemble du palier et de l'entraînement magnétique sans intervenir sur le raccordement des
brides à l'aspiration et au refoulement. Des précautions doivent être prises pour un désassemblage aisé des
composants, par exemple au moyen de vis de décollage.
4.4.7.2 Vis de décollage
Lorsque des vis de décollage sont prévues comme moyen de séparer les faces en contact, la face associée doit
être fraisée pour recevoir les vis de décollage lorsqu'un dommage de la surface entraîne une possibilité de fuite du
joint ou un mauvais ajustement. Les vis à tête creuse doivent être évitées, si possible.
4.4.7.3 Chambres de réchauffage et de refroidissement
Des chambres pour le réchauffage et le refroidissement doivent être prévues lorsque cela est requis.
Les chambres de réchauffage doivent être conçues pour une pression de fonctionnement d'au moins 6 bar à
200 °C (vapeur) ou 6 bar à 350 °C (fluide de transfert thermique). Les chambres de refroidissement doivent être
conçues pour une pression minimale de fonctionnement de 6 bar à 170 °C.
Le fabricant/fournisseur doit spécifier si un réchauffage ou un refroidissement externe est requis. L'annexe E
présente des systèmes types.
4.4.7.4 Joints d'étanchéité des pièces soumises à pression
Les joints d'étanchéité des pièces soumises à pression doivent être d'une conception adaptée aux conditions de
service admissibles et aux conditions d'essai hydrostatique. Ils doivent être encastrés du côté atmosphérique pour
éviter d'être chassés.
4.4.7.5 Boulonnerie externe
Les boulons ou tiges filetées reliant les pièces soumises à pression, telles que le corps de pompe et le fond qui
contient l'accouplement magnétique ou le moteur chemisé, doivent être d'une dimension minimale de 12 mm.
NOTE Si, en raison de limites d'espace, l'utilisation de boulons ou de tiges filetées M12 est impossible, des boulons ou des
tiges filetées plus petits peuvent être utilisés.
Le boulonnage sélectionné (classe de résistance) doit être adapté à la pression maximale admissible en utilisant
les procédures de serrage normales. Si, à un point quelconque, il est nécessaire d'utiliser des boulons d'une
qualité particulière, des boulons interchangeables utilisés à d'autres points d'assemblage doivent être de la même
qualité.
4.4.7.6 Support de corps de pompe pour températures élevées
Pour les pompes à entraînement magnétique, excepté les constructions à accouplement rigide, un support doit être
prévu dans l'axe dès que la température de fonctionnement dépasse 350 °C.
4.5 Raccordements principaux et auxiliaires
4.5.1 Portée
L'ensemble du paragraphe 4.5 porte sur tous les raccordements de liquide vers la pompe, que ce soit pour le
fonctionnement ou pour la maintenance.
...
Questions, Comments and Discussion
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