À la recherche de problèmes. Garder une longueur d'avance sur les problèmes de pompe.

Par Steve Gahbauer 

Les pompes sont essentielles au fonctionnement de l'usine. Une panne pourrait interrompre la production et entraîner des temps d'arrêt, des réparations et/ou des remplacements coûteux. Les problèmes surviendront au moment le plus inopportun, c'est pourquoi il est important de garder une longueur d'avance sur les problèmes potentiels.

Chaque pompe a ses propres modèles de sons et de vibrations. Une fois que « la normale » est établie, faites attention aux changements quotidiens dans ces schémas – ils pourraient signifier des problèmes. Des vibrations accrues ou irrégulières du conducteur sont souvent le premier symptôme d'une panne imminente. D'autres changements incluent une vitesse réduite, un débit réduit, des fuites excessives et des bruits étranges.

Les causes de défaillance telles que des pièces inégalement usées, des arbres tordus, des roues desserrées et des signes de corrosion ou d'abrasion deviennent évidentes lorsqu'une pompe est tirée et démontée.

Michael Dufresne, des services d'assistance à la clientèle chez Sulzer Pumps (Canada) Inc. à Toronto, a fourni six directives de dépannage lors d'une récente journée de formation de la section Hamilton de la Society of Tribologists and Lubrication Engineers (STLE).

1. Sélection. Consultez la norme ISO 13709 (API 610) pour les critères de sélection hydraulique, qui stipule :le débit de service nominal doit être compris entre 80 % et 110 % du meilleur débit d'efficacité ; les pompes doivent avoir une région de fonctionnement préférée de 70 % à 120 % du meilleur débit d'efficacité ; les pompes doivent être capables d'au moins 5 % d'augmentation de la hauteur manométrique à l'état nominal ; et l'élévation de la hauteur jusqu'à la vanne fermée (arrêt) doit être d'au moins 110 % de la hauteur nominale.

2. Courbes du système. Il y a toujours des pertes par friction dans un système à cause de la longueur de la tuyauterie, des vannes, des crépines et des réducteurs. Une augmentation du débit entraîne une plus grande perte de charge, qui est proportionnelle au carré du débit.

La hauteur d'aspiration nette positive (NPSH) disponible sur le site (mesurée en pieds de liquide et définie comme la hauteur totale disponible en termes absolus au-dessus de la pression de vapeur) doit toujours être supérieure au NPSH de la pompe. Chaque liquide a une pression de vapeur unique, qui varie avec la température. Le NPSH requis ne peut pas être calculé mais peut être estimé avec des valeurs déterminées par des tests. Les roues conçues pour les applications à faible NPSH ont généralement des vitesses d'aspiration élevées et sont sujettes à des problèmes de fonctionnement à faible débit.

Les pompes ont une "zone de confort" dans les courbes caractéristiques où la pompe est bonne pour un fonctionnement continu. La zone de confort est liée aux bandes de débit préférées de l'API 610.

3. Cavitation. Cela se produit lorsque la pression d'un liquide tombe en dessous de sa propre pression de vapeur, provoquant du bruit et des vibrations lorsque les bulles se déplacent vers le côté à haute pression de la roue.

La vitesse spécifique à l'aspiration est un nombre nominal indiquant la capacité relative des pompes centrifuges à fonctionner dans des conditions de faible NPSH disponible. Les normes de l'industrie recommandent que les pompes soient comprises entre 10 000 et 11 000.

4. Refoulement et vibration. Les pointes de débit de la turbine peuvent avoir un impact sur les éléments fixes adjacents, tels que les nervures anti-tourbillon ou les redresseurs de débit, produisant des vibrations à la fréquence de passage des palettes.

L'anneau de liquide tourbillonnant ralentit à mesure que l'on s'éloigne de l'entrée de la pompe. Lorsque la bague a un impact sur des éléments fixes plus éloignés de l'entrée de la pompe, elle produit des vibrations à une fréquence plus faible. Ce que l'on appelle le passage des aubes se produit lorsque l'interaction entre l'aube de la roue et la lèvre de la volute génère des pulsations de pression ou des ondes à la fréquence de passage des aubes. Les aubes de décharge décalées réduisent les pulsations de passage.

Les vibrations de la pompe ont de nombreuses causes, la plus courante étant le déséquilibre. D'autres incluent des arbres, un désalignement, un fouettement d'huile ou des défaillances de fondation.

5. Modifications des performances de la pompe. Un remplissage insuffisant des aubes de refoulement de la turbine augmente les performances de la pompe en augmentant la surface de sortie de la turbine.

Un remplissage excessif des aubes d'aspiration ou leur réduction diminue le NPSH requis. Le remplissage excessif des aubes de décharge de la turbine en enlevant le matériau du côté pression amincit la lame à la sortie à environ un tiers de sa largeur d'origine, ce qui n'affecte pas les performances de décharge.

La réduction des lèvres de la volute sur les pompes à vitesse spécifique faible et moyenne déplace l'efficacité maximale et la tête vers la droite d'un facteur du changement de surface de la volute.

6. Lubrification. Les deux huiles les plus couramment utilisées pour les roulements de pompe sont les huiles minérales pures et raffinées; et huiles synthétiques pour températures élevées.

Divers additifs augmentent les performances de lubrification. Les antioxydants améliorent la stabilité à l'oxydation pour diminuer la corrosion et empêcher l'huile de devenir plus visqueuse et il existe des additifs qui empêchent la formation de mousse, ce qui réduit la capacité de charge du lubrifiant. Les raidisseurs de film réduisent l'usure due au contact métallique en formant une couche de surface avec une tension supérieure à celle du lubrifiant. Les composés organiques de zinc empêchent le contact direct entre la balle et les courses. Les additifs EP actifs forment une combinaison chimique avec le métal du roulement pour réduire la friction. Et les additifs solides, tels que le bisulfure de molybdène, améliorent les qualités de lubrification.

Le niveau d'huile doit être à mi-chemin de la bille inférieure lorsque la pompe est au repos.

La plupart des pompes ont une installation pour refroidir l'huile lorsqu'elle devient trop chaude. N'essayez jamais de refroidir un roulement en refroidissant le boîtier - l'acier se dilatera ou se contractera.

La chaleur diminue la vitesse de l'huile, créant encore plus de chaleur à mesure que le lubrifiant perd sa capacité à supporter la charge. L'ajustement serré évacue la chaleur du roulement vers l'arbre. Assurez-vous qu'il n'y a pas de surfaces moletées ou de polymères utilisés pour construire l'arbre à la bonne dimension.

Un dépannage efficace consiste à connaître votre pompe. Familiarisez-vous avec ses bonnes performances, surveillez de près son fonctionnement et corrigez rapidement les problèmes pour éviter des interruptions coûteuses de la production.

Steve Gahbauer est un ingénieur, un rédacteur économique basé à Toronto et un rédacteur en chef régulier de PLANT. Courriel [email protected]. Commentaires? Courriel [email protected].