Les vibrations anormales des pompes constituent un indicateur clé pour évaluer leur fiabilité. De multiples facteurs peuvent en être la cause. pompe multicellulaire Les vibrations, notamment celles liées à l'écoulement de l'eau, à la complexité du mouvement du fluide, à l'équilibre statique-dynamique et à la rotation à grande vitesse des composants, peuvent compromettre la stabilité de la pompe. Vous trouverez ci-dessous une analyse détaillée des causes de ces vibrations.
Les arbres de pompe sont excessivement longs, ce qui les rend sujets au frottement dynamique entre les pièces mobiles (arbre moteur) et les pièces fixes (paliers lisses ou bagues d'aspiration) en raison d'une rigidité insuffisante de la pompe, d'une flèche excessive ou d'un mauvais alignement de l'arbre. Ce frottement provoque des vibrations. La longueur excessive de l'arbre amplifie également les vibrations dans la partie immergée des pompes multicellulaires lorsqu'elle est soumise aux impacts du courant. De plus, un jeu excessif dans le disque d'équilibrage de l'arbre ou un réglage incorrect du mouvement axial peuvent induire des oscillations de basse fréquence de l'arbre, entraînant des vibrations des paliers et une excentricité de rotation de l'arbre, ce qui peut à son tour provoquer des vibrations de flexion de l'arbre.
La méthode de fixation par contact entre le bâti du groupe motopropulseur et la fondation est sous-optimale, ce qui entraîne une absorption, une transmission et une isolation des vibrations insuffisantes, tant pour la fondation que pour le système moteur. Il en résulte des niveaux de vibration excessifs dans les deux composants, provoquant le desserrement de la fondation de la pompe. Lors de l'installation, le groupe motopropulseur peut former une fondation élastique ou subir une réduction de la rigidité de celle-ci en raison de la cavitation due à l'immersion dans l'huile, déclenchant une vitesse de rotation critique déphasée de 180° par rapport à la vibration. Ceci augmente la fréquence de vibration de la pompe et, si cette augmentation de fréquence coïncide avec celle d'un facteur externe, elle amplifie l'amplitude de la pompe multicellulaire. De plus, des boulons d'ancrage de fondation desserrés diminuent la rigidité de la fixation, exacerbant les vibrations du moteur.
Un espacement circonférentiel incorrect des boulons d'accouplement, une symétrie compromise, une excentricité dans la section d'extension de l'accouplement, une tolérance de conicité excessive, un mauvais équilibre statique ou dynamique, un accouplement à goupille élastique trop serré, une perte de la fonction d'auto-ajustement de la goupille élastique provoquant un désalignement, un jeu excessif de l'accouplement d'arbre, une usure mécanique de la bague en caoutchouc de l'accouplement entraînant une réduction des performances d'étanchéité et une qualité incohérente des boulons de transmission utilisés dans l'accouplement : tous ces facteurs peuvent provoquer des vibrations dans les pompes multi-étagées.
Le champ de pression asymétrique généré lors de la rotation de la roue ; la formation de vortex dans les réservoirs d'aspiration et les conduites d'admission ; la génération et la dissipation de vortex au sein de la roue, de la volute et des aubes directrices ; les vibrations induites par les vortex provoquées par l'ouverture partielle de la vanne ; la distribution inégale de la pression de sortie due au nombre limité d'aubes de la roue ; le décollement de l'écoulement au sein de la roue ; le pompage ; la pression pulsatoire dans les canaux d'écoulement ; la cavitation ; l'écoulement d'eau dans le corps de pompe provoquant des frottements et des impacts, tels que l'impact de l'eau sur la languette et les bords d'attaque des aubes directrices, entraînant des vibrations ; les pompes d'alimentation de chaudière manipulant de l'eau à haute température sont sujettes aux vibrations induites par la cavitation ; les pulsations de pression dans le corps de pompe, principalement causées par un jeu excessif entre la bague d'étanchéité de la roue et la bague d'étanchéité du corps de pompe, entraînant des fuites internes importantes, un reflux important et, par conséquent, une force axiale déséquilibrée sur le rotor et des pulsations de pression, ce qui intensifie les vibrations.
De plus, pour les pompes à eau chaude en acier inoxydable utilisées dans les réseaux de distribution d'eau chaude, un préchauffage irrégulier avant le démarrage ou un dysfonctionnement du système de palier coulissant peuvent entraîner une dilatation thermique de l'ensemble de la pompe, provoquant de fortes vibrations lors du démarrage. Si les contraintes internes dues à la dilatation thermique ne peuvent être relâchées, la rigidité du système de support de l'arbre peut s'en trouver altérée. Lorsque cette rigidité modifiée devient un multiple de la fréquence angulaire du système, un phénomène de résonance se produit.
Des composants structurels du moteur mal fixés, des dispositifs de positionnement des roulements desserrés, des tôles d'acier au silicium trop lâches dans le noyau en fer et une rigidité réduite du support de roulement due à l'usure peuvent tous provoquer des vibrations. Une répartition excentrée de la masse, une flexion du rotor ou une répartition inégale de la masse résultant de problèmes de qualité peuvent entraîner des écarts excessifs d'équilibrage statique et dynamique.
De plus, la rupture des barres de la cage d'écureuil du rotor des moteurs à cage d'écureuil peut provoquer des vibrations dues à un déséquilibre entre la force magnétique agissant sur le rotor et son inertie de rotation. Parmi les autres facteurs contribuant à ces vibrations, on peut citer les pertes de phase dans le moteur et les déséquilibres d'alimentation électrique entre les phases. Concernant les enroulements du stator, une installation de mauvaise qualité peut engendrer un déséquilibre de résistance entre les phases, provoquant une distribution inégale du champ magnétique. Ceci crée des forces électromagnétiques déséquilibrées qui agissent comme forces d'excitation, déclenchant ainsi des vibrations.
Chaque pompe possède son propre point de fonctionnement nominal. La stabilité dynamique de la pompe dépend fortement de la concordance entre les conditions de fonctionnement réelles et les spécifications de conception. Si les pompes fonctionnent de manière plus stable dans les conditions nominales, des conditions de fonctionnement variables peuvent engendrer des vibrations accrues dues aux forces radiales générées dans la roue. Des facteurs tels qu'un mauvais choix de pompe ou le fonctionnement en parallèle de modèles de pompes incompatibles peuvent contribuer aux vibrations des pompes multicellulaires.
Une rigidité insuffisante des paliers réduit la première vitesse critique, engendrant des vibrations. De mauvaises performances des paliers de guidage, telles qu'une résistance à l'usure inadéquate, une fixation incorrecte ou un jeu excessif des bagues, peuvent également provoquer des vibrations. De plus, l'usure des butées et autres roulements peut intensifier les vibrations axiales et de flexion. Des défaillances de lubrification, comme un mauvais choix de lubrifiant, une huile dégradée, une quantité excessive d'impuretés ou des conduites de lubrification obstruées, peuvent aggraver l'état des paliers et déclencher des vibrations. Les vibrations auto-entretenues dans le film d'huile des paliers lisses du moteur peuvent également contribuer à l'instabilité de fonctionnement.
Le support de la conduite de sortie de la pompe manque de rigidité, ce qui entraîne une déformation excessive et une compression de la conduite contre le corps de pompe. Il en résulte un défaut d'alignement entre le corps de pompe et le moteur. Lors de l'installation, la conduite subit une force excessive, générant des contraintes internes importantes lors du raccordement des tuyaux d'entrée et de sortie à la pompe. Des raccords desserrés dans les conduites d'entrée et de sortie réduisent, voire annulent, la rigidité du support, provoquant une rupture partielle ou totale du canal d'écoulement de sortie. Des fragments peuvent se loger dans la roue et obstruer la conduite. Des problèmes tels que la présence de poches d'air à la sortie, l'absence ou le mauvais fonctionnement des vannes de refoulement, une entrée d'air à l'entrée, des champs d'écoulement irréguliers et des fluctuations de pression peuvent provoquer, directement ou indirectement, des vibrations dans la pompe multicellulaire et ses conduites.
L'arbre moteur et l'arbre de la pompe présentent des défauts de concentricité. Un accouplement est utilisé à la jonction entre les arbres moteur et pompe, mais sa concentricité est hors spécifications. Ceci entraîne une usure accrue du jeu nominal entre les composants mobiles et fixes (par exemple, entre le moyeu de la roue et la bague d'étanchéité). De plus, le jeu entre le support de palier intermédiaire et le cylindre de la pompe dépasse la norme, tandis que le jeu de la bague d'étanchéité est mal réglé. L'ensemble de ces facteurs crée un déséquilibre, provoquant un jeu irrégulier autour de la bague d'étanchéité. Des problèmes tels qu'un mauvais positionnement de la bague d'étanchéité dans la gorge ou un mauvais alignement de la plaque de séparation avec la gorge peuvent engendrer de tels problèmes. Tous ces facteurs contribuent aux vibrations de la pompe multicellulaire.
L'excentricité de la roue de la pompe résulte d'un contrôle qualité insuffisant lors de la fabrication, comme des défauts de fonderie ou une précision d'usinage insuffisante. Lors de la manipulation de liquides corrosifs, les canaux d'écoulement de la roue peuvent s'éroder, provoquant un désalignement. Les facteurs clés comprennent un nombre d'aubes approprié, un angle de sortie optimal, un angle d'enroulement adéquat et un espacement radial correct entre la languette de gorge et le bord de sortie de la roue. En fonctionnement, le contact initial entre la bague d'entrée de la roue et celle du corps de pompe, ainsi que le frottement entre les bagues d'étage et les bagues de séparation, évoluent d'un simple contact vers une usure mécanique, accentuant ainsi les vibrations de la pompe.
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