Mesure des vibrations des pompes centrifuges et analyse des défaillances typiques

Comprendre la mesure des vibrations des pompes centrifuges, les défauts courants et leurs causes.

Préface

Les systèmes de pompage sont des équipements essentiels dans les procédés industriels, et différents types de pompes sont conçus pour répondre à des exigences de production variées. Parmi celles-ci, les pompes centrifuges sont les plus répandues dans l'industrie. Classées comme pompes motrices, elles se subdivisent en pompes axiales et pompes radiales, présentant diverses caractéristiques telles que des configurations mono-étagées ou multi-étagées, une disposition verticale ou horizontale, et des roues ouvertes, semi-ouvertes ou fermées.

A pompe centrifuge Une pompe est une machine hydraulique rotative qui convertit l'énergie mécanique de sa roue en énergie cinétique ou de pression en la transférant à un fluide incompressible. Le fluide pénètre au centre de la roue par le tuyau d'aspiration ; la roue, munie d'une série d'ailettes, utilise la force centrifuge pour propulser le fluide vers le tuyau de refoulement. Durant ce processus, le fluide traverse la volute ou le corps de pompe, et dans le cas des pompes multicellulaires, plusieurs roues.

Principaux composants d'une pompe centrifuge

Les principaux composants d'une pompe centrifuge sont les suivants :

1.Tuyau d'entrée

2.Turbine

3.Arbre

4.Logement ou volute

5.Palier

6.boîte à roulement

7.Joint mécanique

8. Tuyau d'évacuation

Figure 1 : Principaux composants de la pompe centrifuge

Figure 2 : Principaux composants de la pompe centrifuge

Point de mesure des vibrations

Dans une pompe centrifuge, le point de mesure des vibrations doit être aligné avec l'axe de l'arbre sur le palier (perpendiculaire à l'axe de l'arbre). Assurez-vous que le capteur est solidement fixé sur un élément robuste et mesurez les vibrations dans les trois directions : horizontale (H), verticale (V) et axiale (A) afin d'obtenir des données précises.

Figure 3 : Point de mesure des vibrations

La sécurité est primordiale lors du choix des points de surveillance des vibrations. Côté accouplement, les mesures axiales ne doivent être effectuées qu'après la mise en place de mesures de sécurité adéquates. Certains composants de la pompe, tels que les garnitures mécaniques et la tuyauterie associée, sont généralement chauds ; tout contact direct avec ces pièces doit donc être évité. De plus, les câbles des instruments de mesure ne doivent pas entrer en contact avec les canalisations chaudes afin de prévenir tout risque d'incendie.

Figure 4 : Point de mesure des vibrations

Pour les petites pompes, certains analystes mesurent l'état des roulements de la pompe en un seul point de mesure.

Modes de défaillance typiques des pompes centrifuges

1.Déséquilibre

Dans les pompes centrifuges, le déséquilibre est généralement causé par l'une des raisons suivantes :

1)Usure irrégulière de la turbine (par exemple, cavitation) ou fracture de la pale ;

2) Mauvais état de couplage avec usure ou déformation.

3) Enroulement défectueux du rotor du moteur ;

4) Erreurs dans la procédure d'équilibrage en atelier ;

5) Utilisation de normes inappropriées ou de masses d'équilibrage incorrectes

Lorsqu'un déséquilibre est détecté dans une pompe centrifuge, les mesures suivantes sont recommandées :

1)Inspectez l'état d'usure de la turbine et analysez-en la cause ;

2) Examiner les vibrations de l'accouplement et son état général.

3) Inspecter les procédures d'équilibrage de l'atelier et leurs niveaux de qualité.

Figure 5 : Turbine de pompe usée

2. Non centré

Dans les pompes centrifuges, le défaut d'alignement est généralement dû à l'une des raisons suivantes :

1)Installation incorrecte ou procédure d'alignement incorrecte ;

2)Contraintes du pipeline ;

3)Pieds doux;

4) Dilatation thermique de la pompe elle-même ou de ses canalisations

5) Manque de formation des employés ; 6) Instruments de mesure inappropriés ou non étalonnés

En cas de détection d'un défaut d'alignement de la pompe centrifuge, les mesures suivantes sont recommandées :

1)Vérifier les procédures d'alignement et les normes d'application utilisées ;

2) Vérifiez les contraintes sur les canalisations et les pieds flexibles des pompes et des moteurs.

3) Si les conditions de sécurité le permettent, mesurez l'état d'alignement immédiatement après l'arrêt de la machine ou lorsque le moteur est chaud.

4) Enregistrez le déplacement d'alignement (c.-à-d. la dilatation thermique) pendant le chauffage/l'élévation de température de la machine.

Figure 6 : Inspection du centrage de la pompe centrifuge

3. Problème de roulement

Dans les pompes centrifuges, les problèmes de roulements sont généralement causés par l'une des raisons suivantes :

1)Installation incorrecte ;

2)Lubrification insuffisante ;

3)Contamination de la graisse ou du lubrifiant par des particules ;

4) Température excessive

5) Non neutralisant/et/ou déséquilibré ;

6) Mauvaise sélection des roulements

En cas de problème de roulement détecté dans une pompe centrifuge, les mesures suivantes sont recommandées :

1) Remplacer le roulement et effectuer une analyse des causes profondes ;

2) Inspectez l'état de la graisse lubrifiante du roulement.

3) Inspecter le processus d'installation des roulements ;

4) Évaluer la méthode de lubrification des roulements.

5) Vérifier l’alignement et l’équilibrage de la pompe ;

6) Vérifiez si les conditions de fonctionnement sont adaptées à l'utilisation des roulements.

Figure 7 : Retrait du roulement défectueux

4. Fuite

Dans la plupart des cas, les fuites des pompes centrifuges se produisent au niveau de la garniture mécanique. Les causes de détérioration de la garniture peuvent inclure :

1)Vibrations élevées dues à un mauvais alignement ou à un déséquilibre ;

2) Installation incorrecte

3) Surchauffe du joint d'étanchéité en fonctionnement à vide ou à sec ; 4) Mauvaise sélection du joint d'étanchéité

En cas de problème d'étanchéité détecté dans une pompe centrifuge, les mesures suivantes sont recommandées :

1)Vérifiez l'alignement et l'équilibrage de la pompe ;

2) Assurez-vous de la bonne installation du joint mécanique.

3) Évitez de faire fonctionner la pompe à sec ;

4) Vérifiez que les conditions de fonctionnement répondent aux exigences du joint mécanique.

5. desserrage rotationnel

Dans les pompes centrifuges, le desserrage rotationnel est généralement dû à l'une des raisons suivantes :

1)Usure excessive des roulements ;

2)Installation incorrecte ;

3)Choix inapproprié des roulements ;

4)Mauvais ajustement du logement de roulement ou tolérances de fabrication excessives

Lorsqu'un jeu de rotation est détecté dans la pompe centrifuge, les mesures suivantes sont recommandées :

1)Inspectez l'état du roulement ;

2) Vérifiez l'usure ou la déformation du logement du roulement.

3) Vérifiez si la sélection et l'installation des roulements sont conformes aux spécifications.

Figure 8 : Inspecter le jeu (état d'usure) entre les composants mobiles/fixes de la pompe multi-étages

6. Problèmes structurels

Dans les pompes centrifuges, le desserrage structurel est généralement dû à l'une des raisons suivantes :

1)Fondations médiocres ;

2) Déformation ou distorsion de la base

3) Usure du support de pompe ou du bloc silencieux ;

4) Le desserrage des boulons provoque un affaissement des pieds

En cas de détection d'un desserrement structurel de la pompe centrifuge, les mesures suivantes sont recommandées :

1)Renforcer la structure du support de la pompe centrifuge ;

2) Réparer les fondations/la base de la pompe centrifuge

3) Remplacez les supports, les matériaux d’isolation thermique ou les blocs d’absorption acoustique ;

4) Utilisez une clé dynamométrique pour serrer les boulons de la pompe centrifuge.

Figure 9 : Fondation optimale de la pompe centrifuge

7. problèmes de dynamique des fluides

Les problèmes hydrauliques des pompes centrifuges sont divers et proviennent généralement de l'une des causes suivantes :

1)Cavitation ;

2)Recirculation (c.-à-d. reflux interne) ;

3)Surcharge;

4)Régime d'écoulement d'entrée instable ;

5)Fonctionnement de la pompe dépassant les spécifications de conception

En cas de problème hydraulique détecté dans une pompe centrifuge, les mesures suivantes sont recommandées :

1)Vérifier les conditions d'aspiration de la pompe centrifuge ;

2) Inspectez la turbine et le corps de pompe pour détecter tout dommage.

3) Vérifiez si les conditions de fonctionnement (débit et pression) répondent aux exigences de conception de la pompe centrifuge.

Figure 10 : Certains problèmes hydrauliques dans les pompes centrifuges peuvent être identifiés en vérifiant les conditions de fonctionnement, en effectuant des inspections visuelles et en lisant les relevés du manomètre.

8. Autres techniques de prédiction

L'inspection des pompes centrifuges doit être exhaustive et couvrir les comportements dynamiques, à chaud et en fonctionnement. Les techniques suivantes sont également applicables aux pompes centrifuges :