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Dans les stations d'épuration biologiques, le surpresseur qui envoie l'air dans le bassin d'aération est considéré comme le cœur de l'installation. Si les bactéries manquent d'oxygène, le procédé d'épuration se dégrade ; c'est pourquoi le moteur du surpresseur tourne sans arrêt pendant des semaines, voire des mois. Les points à vérifier pour choisir un moteur ou remplacer un moteur en panne diffèrent quelque peu de ceux d'un moteur de machine ordinaire : le type de charge, le fonctionnement continu, l'environnement extérieur et les conditions du capot insonorisant sont évalués ensemble. Dans cet article, nous passons en revue étape par étape le choix d'un moteur triphasé standard pour les surpresseurs Roots, à lobes rotatifs et à canal latéral.
Liaison du moteur selon le type de surpresseur
Du point de vue du moteur, les surpresseurs utilisés en station d'épuration se répartissent en trois groupes :
- Surpresseurs Roots (bilobes) et à lobes rotatifs (trilobes) : ce sont des machines volumétriques. Le moteur est généralement fixé à pattes sur un châssis commun et entraîne le surpresseur par courroie et poulies. Certains groupes compacts utilisent aussi un entraînement direct par accouplement. Dans les deux cas, un moteur triphasé standard à carcasse IEC fait naturellement partie de l'application.
- Surpresseurs à canal latéral : le moteur et le surpresseur sont souvent fabriqués comme une seule unité ; la roue est montée directement sur l'arbre moteur et la carcasse peut être spécifique au surpresseur. Avec ce type, le moteur ne peut être remplacé par un modèle standard que si le moteur existant est un moteur IEC à bride standard. Pour les moteurs à arbre ou carcasse spéciaux, il faut se renseigner sur le besoin de moteur spécial avec la plaque et les informations techniques.
- Surpresseurs centrifuges (turbo) : ils tournent à grande vitesse et sont souvent livrés avec des systèmes d'entraînement propres à leur fabricant ; ils sortent du cadre de cet article.
Type de charge : le surpresseur est une machine à couple constant
Les surpresseurs Roots et à lobes ne se comportent pas comme un ventilateur. Sur un ventilateur, la puissance absorbée chute rapidement quand la vitesse baisse ; sur un surpresseur volumétrique, tant que la contre-pression reste constante, le couple sur l'arbre reste à peu près le même. Le besoin de puissance dépend surtout de deux éléments : la vitesse du surpresseur (c'est-à-dire la quantité d'air refoulée) et la contre-pression due à la profondeur du bassin. Quand le niveau d'eau monte ou que les diffuseurs s'encrassent, la pression augmente, et le courant absorbé par le moteur aussi.
C'est pourquoi la puissance du moteur est déterminée d'après les données de point de fonctionnement du fabricant du surpresseur (débit, différence de pression, puissance nécessaire sur l'arbre). Les pertes de la courroie et la hausse de pression pouvant résulter plus tard de l'encrassement des diffuseurs sont aussi prises en compte. On ne fixe pas la puissance d'après le nom de la machine ; le même modèle de surpresseur demande des puissances différentes selon la profondeur du bassin.
Démarrage
Les surpresseurs sont généralement démarrés avec la vanne de décharge (blow-off) ouverte, c'est-à-dire de façon à démarrer à vide. Si la vanne est défaillante ou fermée, le moteur doit démarrer contre la pleine pression et le démarrage devient lourd. Le mode de démarrage (direct, étoile-triangle, démarreur progressif ou variateur) doit être indiqué à la commande. Si un démarrage étoile-triangle est prévu, il faut un moteur marqué 400/690 V fonctionnant en triangle sur un réseau 400 V ; les modèles HEM Motor de 4 kW et plus ont cette tension.
Vitesse : le choix pour les entraînements par courroie et par accouplement
Dans un entraînement par courroie et poulies, la vitesse du surpresseur est réglée par le rapport des poulies ; grâce à cette souplesse, on peut utiliser un moteur 4 pôles (1500 tr/min synchrone) ou 2 pôles (3000 tr/min synchrone). Si vous remplacez le moteur d'un système existant, conservez le nombre de pôles ; sinon, le calcul des poulies doit être entièrement refait. En entraînement direct par accouplement, la vitesse du surpresseur est égale à la vitesse nominale du moteur et le choix du moteur dépend directement de la vitesse de conception du surpresseur.
Dans une transmission par courroie, les roulements du moteur supportent la charge radiale due à la tension de la courroie. La poulie doit être montée le plus près possible du moteur sur l'arbre et la tension de la courroie maintenue à la valeur du fabricant du surpresseur. Une courroie trop tendue est l'une des principales causes de réduction de la durée de vie des roulements d'un moteur en service continu.
Fonctionnement continu et conditions d'environnement
Le moteur du surpresseur fonctionne en service continu S1. Un moteur standard portant S1 sur sa plaque est conçu pour ce travail ; mais le fonctionnement continu a une conséquence : le moteur tourne en permanence près de sa charge nominale sans possibilité de refroidir. C'est pourquoi il est très important que le ventilateur propre du moteur puisse aspirer de l'air frais.
- Capot insonorisant : les surpresseurs fonctionnent souvent sous capot acoustique. Si la ventilation du capot est insuffisante, la température intérieure dépasse nettement celle de l'extérieur. Le fait que le moteur soit sous capot et la température ambiante intérieure sont indiqués à la commande.
- Extérieur : dans les stations de surpression en plein air, le moteur est exposé à la pluie, au soleil direct et au vent chargé de poussière. La protection IP55 protège contre les jets d'eau et la poussière ; un auvent ou un toit de protection reste toutefois bénéfique pour la durée de vie du moteur.
- Humidité et condensation : dans une station d'épuration, l'air peut être saturé d'humidité. Sur les moteurs de secours, l'écart de température entre le jour et la nuit peut provoquer de la condensation dans la carcasse. S'il existe un moteur de secours qui restera longtemps à l'arrêt, cela est indiqué à la commande ; les moteurs de secours doivent être mis en marche brièvement à intervalles réguliers.
- Gaz et vapeurs : des gaz corrosifs peuvent être présents dans les zones de prétraitement et de boues. La station de surpression doit être séparée de ces zones et aspirer de l'air propre.
Dans ces conditions, la carcasse en fonte est souvent préférée pour sa rigidité et sa résistance aux agressions extérieures. Tous nos modèles en vente ont une protection IP55 et une isolation classe F.
