Maintenance proactive des pompes : Détecter les problèmes avant qu'ils causent des arrêts

Par Steve Gahbauer

Les pompes sont critiques pour les opérations d'usine. Une panne pourrait arrêter la production et entraîner des temps d'arrêt coûteux, réparations et/ou remplacements. Les ennuis surviennent au moment le plus inopportun, c'est pourquoi il est important de devancer les problèmes potentiels.

Chaque pompe a son propre son et ses propres schémas de vibration. Une fois la « normale » établie, surveillez les changements quotidiens dans ces schémas — ils pourraient signaler des ennuis. Une vibration accrue ou erratique du moteur est souvent le premier symptôme d'une panne imminente. Autres changements : vitesse réduite, débit diminué, fuites excessives et bruits étranges.

Les causes de défaillance comme pièces usées inégalement, arbres tordus, roues à aubes desserrées et signes de corrosion ou abrasion deviennent évidents quand une pompe est démontée.

Michael Dufresne, services support client chez Sulzer Pumps (Canada) Inc. à Toronto, a fourni six lignes directrices de dépannage lors d'une récente Journée Éducation de la Section Hamilton de la Society of Tribologists and Lubrication Engineers (STLE).

1. Sélection. Consultez ISO 13709 (API 610) pour les critères de sélection hydraulique : le débit nominal doit être dans 80–110 % du débit de meilleur rendement ; les pompes doivent opérer dans 70–120 % du débit de meilleur rendement ; elles doivent être capables d'au moins 5 % d'augmentation de hauteur à condition nominale ; et la montée de hauteur à vanne d'arrêt doit être d'au moins 110 % de la hauteur nominale.
2. Courbes de système. La perte de charge existe toujours dans un système due aux tuyauteries, vannes, filtres et réducteurs. L'augmentation du débit élève la perte de charge, proportionnelle au carré du débit. La NPSH (hauteur nette positive d'aspiration) disponible sur un site doit toujours excéder la NPSH requise par la pompe. Chaque liquide a une pression de vapeur unique variant avec la température, donc la NPSH requise ne peut être estimée que par test. Les roues à aubes conçues pour applications à faible NPSH ont généralement des vitesses spécifiques d'aspiration élevées et peuvent peiner à bas débits. Les pompes opèrent mieux dans une « zone de confort » sur leurs courbes caractéristiques, alignée avec les bandes de débit préférées API 610.
3. Cavitation. La cavitation se produit quand la pression du liquide chute sous sa pression de vapeur, produisant bruit et vibration lors de l'effondrement des bulles de vapeur sur la roue. La vitesse spécifique d'aspiration est un indice indiquant la capacité d'une pompe à opérer sous conditions de faible NPSH ; les standards industriels recommandent une plage de 10 000–11 000.
4. Refoulement et vibration. Les pics de débit de la roue peuvent impacter des éléments stationnaires adjacents comme les anti-tourbillons ou redresseurs de flux, générant vibration à la fréquence de passage de pale. L'anneau liquide tourbillonnant ralentit avec la distance depuis l'entrée ; quand il frappe des pièces stationnaires plus loin, il produit une vibration de fréquence plus basse. Les aubes de refoulement décalées réduisent cette pulsation. Causes communes de vibration : déséquilibre, désalignement d'arbre, fouet d'huile et défaillances de fondation.
5. Modifications de performance. Le sous-limage des aubes de refoulement de la roue agrandit la zone de sortie, améliorant la performance. Le sur-limage des aubes d'aspiration ou leur raccourcissement réduit la NPSH requise. L'enlèvement de matière du côté pression des aubes de refoulement amincit la pale à environ un tiers de sa largeur originale, laissant la performance de refoulement largement inchangée. Le raccourcissement des lèvres de volute sur pompes à vitesse spécifique basse et moyenne décale le pic de rendement et de hauteur vers la droite proportionnellement au changement de surface de volute.
6. Lubrification. Les huiles les plus courantes pour roulements de pompe sont les huiles minérales pures ou raffinées et huiles synthétiques pour hautes températures. Les additifs améliorent la performance du lubrifiant : antioxydants stabilisent l'oxydation pour réduire corrosion et hausse de viscosité ; additifs anti-mousse préviennent la mousse qui diminue la capacité de charge ; raidisseurs de film forment une couche de surface à tension plus élevée pour réduire l'usure métal-métal ; composés organiques de zinc maintiennent billes et bagues séparées ; additifs EP actifs se lient chimiquement au métal du roulement pour réduire le frottement ; additifs solides comme le disulfure de molybdène améliorent davantage la lubrification. Le niveau d'huile doit se situer à mi-hauteur de la bille inférieure quand la pompe est à l'arrêt. La plupart des pompes peuvent refroidir l'huile quand elle devient trop chaude ; n'essayez pas de refroidir un roulement en refroidissant le carter, car l'acier se dilate et se contracte. La chaleur réduit la vitesse de l'huile, créant une boucle de rétroaction qui génère plus de chaleur. L'ajustement par interférence conduit la chaleur du roulement vers l'arbre. Assurez-vous qu'aucunes surfaces cannelées ou polymères ne servent à construire l'arbre à la dimension requise.

Un dépannage efficace commence par connaître votre pompe. Familiarisez-vous avec sa performance normale, surveillez l'opération de près, et traitez les problèmes promptement pour éviter des interruptions de production coûteuses.

Steve Gahbauer est ingénieur, rédacteur d'affaires basé à Toronto et contributeur régulier à PLANT. Courriel gahbauer@rogers.com. Commentaires ? Courriel jterrett@plant.ca.