Maintenance prédictive révèle défaillance rotor dans pompe sans joint — Étude de cas détaillée

Les pompes auto-étanches, sans joint, sont omniprésentes dans le secteur chimique. Bien que compactes, chaque unité représente un investissement substantiel — l'assemblage rotor-stator de notre pompe 3 CV coûte environ 7 200 $. Avec des dizaines de ces pompes en service, une surveillance rigoureuse est la pierre angulaire de notre programme maintenance prédictive (PdM).

Quand un appel de service a signalé une pompe déclenchée sur protection thermique, nos vérifications initiales ont confirmé que positions vannes, pression et débit correspondaient aux normes historiques. Pour vérifier l'intégrité du flux au-delà de ces paramètres basiques, nous avons employé deux diagnostics avancés : profilage température infrarouge sur le corps de pompe et analyse vibratoire à la vitesse de fonctionnement.

Photo 1. Images thermographie infrarouge et données vibratoire ont aidé Dow Corning à cibler les problèmes de pompe.

La conception de la pompe incorpore le fluide process pour lubrifier les paliers lisses, assurant la stabilité hydraulique du rotor. L'image infrarouge montre un flux clair de fluide frigorigène vers le corps de palier arrière — évident par les tons plus froids — mais révèle aussi un point chaud prononcé sur l'assemblage stator-rotor.

Nous avons ensuite capturé les spectres vibratoire pendant le fonctionnement.

Graphique 1. Données initiales indiquaient des conditions process assez normales.

Graphique 2. Le tracé vibratoire affiche des signes d'un problème rotor.

Le Graphique 2 affiche une signature caractéristique de défaut rotor : multiples harmoniques de la fréquence de fonctionnement encadrées par deux fois la fréquence de glissement. Un tel pattern peut provenir de courts-circuits d'anneaux, barres rotor fissurées, ou feuillets court-circuités. Malgré un flux normal, les données nous ont poussés à planifier un remplacement de pompe. La vitesse optimale du moteur est 3 450 tr/min.

Le rotor a un revêtement inox épais de 2 à 3 millièmes de pouce.

Les enroulements rotor et stator sont gainés dans une gaine inox fine de 2-3 millièmes, qui réduit légèrement le rendement vs moteurs bipolaires standards. L'unité tournait à 3 466 tr/min — dans la fenêtre d'efficacité optimale — mais la signature vibratoire requérait un démontage détaillé. Retirer la gaine inox était une tâche délicate, mais essentielle pour exposer les barres rotor et feuillets.

Retirer le revêtement expose les barres rotor et feuillets.

Le rotor dégainé a révélé la racine de l'anomalie spectrale. Côté droit, barres rotor et feuillets étaient proprement séparés ; côté gauche, une brèche et décoloration thermique étaient évidentes, confirmant le stress thermique.

Après installation d'un rotor neuf dans le stator existant, la pompe est revenue à un fonctionnement normal. Si la faute avait persisté, le stator aurait probablement failli, risquant un rejet atmosphérique de fluide process. Le remplacement rotor coûte environ 3 000 $ — environ 42 % de la valeur de l'unité — bien moins qu'une révision complète du stator.

En résumé, le contact rotor-stator est une défaillance inhabituelle pour ce type pompe. On surveille routinièrement l'énergie sous-syncrone — indicateur de tourbillonnage/balancement huile — pour évaluer l'usure paliers. Le jeu rotor-stator n'est que 5-7 millièmes ; tout contact signale défaillance imminente, nécessitant mise au rebut sauf si kit reconstruction palier (400 $) est installé. Ce cas souligne deux bénéfices supplémentaires de l'analyse vibratoire : détection prédictive de défaillance et confirmation diagnostique.

1. L'analyse vibratoire non seulement prévoit les défaillances mécaniques imminentes mais dissipe aussi les faux positifs pendant le dépannage.
2. Une surveillance vibratoire ciblée peut révéler des variations process sous-jacentes aux problèmes équipement ou qualité produit, révélant des changements caractéristiques dans le débit pompe.