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Défauts de turbine : pompe et ventilateur endommagés

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Comprendre les défauts de la turbine

Définition : Que sont les défauts de la turbine ?

Défauts de turbine sont des dommages, de l'usure ou une détérioration des roues de pompe et des roues de ventilateur, y compris l'érosion des aubes, corrosion, fissures, accumulation de matière, aubes cassées et dommages au moyeu. Ces défauts affectent à la fois l'équilibre mécanique (créant déséquilibrer et vibration) et les performances hydrauliques/aérodynamiques (réduction de l'efficacité, du débit et de la pression). Les défauts de la turbine créent des signatures vibratoires caractéristiques, notamment des vibrations 1× élevées dues au déséquilibre et une augmentation fréquence de passage des aubes amplitude due aux perturbations hydrauliques.

Les turbines fonctionnent dans des conditions difficiles (vitesses élevées, fluides corrosifs ou abrasifs, températures extrêmes), ce qui les rend vulnérables à divers types de dommages. Comprendre les défauts des turbines et leurs signatures diagnostiques est essentiel pour maintenir la fiabilité des pompes et des ventilateurs.

Défauts courants de la turbine

1. Érosion et usure

Érosion abrasive

  • Cause: Particules solides dans les surfaces d'usure des aubes fluides
  • Modèle: Les zones de bord d'attaque et à haute vitesse s'usent le plus
  • Effet: Perte de matière créant un déséquilibre et une efficacité réduite
  • Taux: Proportionnel à la concentration des particules, à la dureté et à la vitesse
  • Commun dans : Pompes à boues, applications minières, eaux usées

Érosion par cavitation

  • Mécanisme: L'effondrement des bulles de vapeur crée des pressions localisées intenses
  • Apparence: Surface piquée semblable à une éponge, matériau enlevé
  • Emplacements : Zones de basse pression (côté aspiration des palettes, pointes)
  • Distinctif: Cavitation le bruit accompagne l'érosion
  • Prévention: NPSH adéquat, sélection de pompe appropriée

2. Corrosion

  • Attaque chimique : Fluides corrosifs dégradant le matériau de la turbine
  • Corrosion galvanique : Métaux différents en contact avec l'électrolyte
  • Piqûres : Corrosion localisée créant des cavités et des concentrations de contraintes
  • Éclaircissage général : Perte de matière uniforme sur les surfaces
  • Combiné à l'érosion : La synergie érosion-corrosion accélère les dommages

3. Accumulation de matériaux

  • Formation d'écailles : Dépôts minéraux provenant de l'eau dure ou de produits chimiques
  • Encrassement biologique : Algues, bactéries et coquillages dans les systèmes de refroidissement d'eau
  • Matériau du processus : Produit solidifié ou polymères adhérant aux surfaces
  • Effet: Crée un déséquilibre, réduit les passages d'écoulement, modifie l'hydraulique
  • Symptôme: Augmentation progressive de la vibration 1×

4. Dommages aux aubes

Fissures

  • Fissures de fatigue : De contraintes cycliques, généralement aux jonctions aubes-carénages
  • Corrosion sous contrainte : Stress combiné et environnement corrosif
  • Fissures thermiques : Du cycle de température ou du choc thermique
  • Détection: Bandes latérales VPF, modèle de vibration changeant

Aubes cassées

  • Échec complet : La girouette ou une partie se brise
  • Déséquilibre grave : Une perte de masse importante crée une vibration élevée de 1×
  • Asymétrie hydraulique : Modèle VPF anormal
  • Action immédiate : Arrêt et remplacement requis
  • Dommages secondaires : Les morceaux cassés peuvent endommager le boîtier et les joints

5. Défauts de moyeu et de montage

  • Desserré sur l'arbre : Rainure de clavette usée, ajustement serré inadéquat
  • Moyeu fissuré : Fissures de contrainte dans la structure du moyeu de la roue
  • Dommages à la rainure de clavette : Clavette usée ou brochée permettant le mouvement
  • Desserrage de la vis de réglage : Roue capable de se déplacer axialement ou en rotation

6. Défauts géométriques

  • Hors-rond : Fabrication ou dommage provoquant une excentricité
  • Gauchissement: Distorsion thermique ou mécanique
  • Espacement inégal des aubes : Variation de fabrication
  • Effet: Tous créent des déséquilibres et des pulsations hydrauliques

Signatures vibratoires

1× Composant de déséquilibre

  • Érosion: Perte de matière asymétrique → augmentation progressive de 1×
  • S'accumuler: Dépôts asymétriques → augmentation progressive 1×
  • Girouette cassée : Augmentation soudaine et importante de 1×
  • Correction: Souvent sensible à équilibrage des champs

Fréquence de passage des aubes

  • Aubes endommagées : VPF élevé avec bandes latérales à ±1×
  • Girouette manquante : Modèle VPF anormal, sous-harmoniques possibles
  • Problèmes de dégagement : Augmentation de l'amplitude du VPF
  • Point de fonctionnement : Le VPF varie en fonction du débit

Modèle de relâchement

  • Une roue desserrée crée de multiples harmoniques (1×, 2×, 3×)
  • Vibration erratique et non répétable
  • Instable phase mesures
  • Empêche l'équilibrage efficace jusqu'à ce qu'il soit serré

Méthodes de détection

Analyse des vibrations

  • Tendance du niveau global
  • 1× amplitude pour le suivi du déséquilibre
  • Amplitude VPF pour l'état hydraulique/des palettes
  • Analyse à large bande pour la cavitation
  • Surveillance de la fréquence des défauts des roulements

Tests de performance

  • Débit: Une diminution par rapport à la valeur de base indique une usure
  • Pression de refoulement : Une pression réduite indique des dommages
  • Consommation d'énergie : Les changements indiquent une perte d'efficacité
  • Test de courbe de pompe : Comparer aux performances de conception/de référence

Inspection visuelle

  • Inspection endoscopique à travers les orifices du tubage
  • Inspection complète lors de la révision
  • Photographie pour la documentation et les tendances
  • Mesurer l'épaisseur des ailettes et vérifier la présence de fissures
  • Évaluer la gravité de l'érosion/corrosion

Prévention et atténuation

Sélection des matériaux

  • Matériaux résistants à l'érosion pour service abrasif (alliages durs, céramiques)
  • Alliages résistants à la corrosion pour service chimique (316 SS, Hastelloy, titane)
  • Revêtements protecteurs (époxy, revêtement en caoutchouc, céramique)
  • Adapter le matériau à la gravité de l'application

pratiques opérationnelles

  • Fonctionne à proximité du point d'efficacité optimal (minimise les contraintes hydrauliques)
  • Éviter la cavitation grâce à un NPSH adéquat
  • Minimiser la concentration en solides lorsque cela est possible
  • Contrôle de la chimie des fluides (pH, agents corrosifs)

Entretien

  • Inspection périodique de la turbine pendant les pannes
  • Nettoyer les accumulations avant qu'elles ne créent un déséquilibre
  • Rééquilibrer après nettoyage ou réparation
  • Remplacer les turbines usées avant que les performances ne soient inacceptables
  • Taux d'usure des documents pour la prédiction de la durée de vie

Les défauts de turbine représentent un problème de fiabilité majeur pour les pompes et les ventilateurs. La combinaison des dommages mécaniques créant un déséquilibre et des effets hydrauliques/aérodynamiques produisant des signatures de fréquence de passage des aubes permet un diagnostic complet grâce à l'analyse vibratoire. Comprendre les modes de défaillance spécifiques à chaque turbine et mettre en œuvre des mesures de surveillance et de prévention appropriées optimise la fiabilité des équipements dans les applications exigeantes de pompage et de ventilation.

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