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Quels sont les défauts de pompe ? Pannes courantes et diagnostic

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Comprendre les défauts de la pompe

Définition : Que sont les défauts de la pompe ?

Défauts de pompe sont des défauts et des pannes dans les pompes centrifuges, les pompes volumétriques et autres équipements de pompage, englobant des problèmes mécaniques (défaillances de roulements, problèmes d'arbre, fuites de joints), des problèmes hydrauliques (cavitation, recirculation, dommages à la turbine) et problèmes de performance (débit réduit, perte d'efficacité). Ces défauts créent des vibration signatures incluant les composantes de fréquence de passage des aubes, les vibrations aléatoires à large bande dues à la cavitation et les pulsations basses fréquences élevées dues aux instabilités hydrauliques.

Les pompes sont des composants essentiels de la quasi-totalité des procédés industriels. Leurs défaillances peuvent entraîner des arrêts de production, des rejets dans l'environnement et des risques pour la sécurité. Comprendre les modes de défaillance spécifiques aux pompes et les techniques de diagnostic permet une surveillance efficace de leur état et une maintenance prédictive.

Catégories de défauts de pompe

1. Défauts mécaniques (communs aux équipements rotatifs)

2. Défauts hydrauliques (spécifiques à la pompe)

Cavitation

  • Formation et effondrement de bulles de vapeur dans un liquide
  • Vibration aléatoire à large bande haute fréquence
  • Érosion et piqûres des matériaux
  • Le problème hydraulique le plus courant et le plus destructeur

Recirculation

  • Instabilités d'écoulement dans des conditions hors conception
  • Pulsations basse fréquence (0,2-0,8× vitesse de course)
  • Commun à de faibles débits
  • Peut déclencher des pannes mécaniques

déséquilibre hydraulique

  • Écoulement asymétrique à travers la roue
  • Crée une vibration 1× à partir des forces hydrauliques
  • Haut vibrations axiales composant

3. Usure et érosion

  • Usure de la turbine : Extrémités des aubes, haubans et moyeu érodés
  • Jeu de la bague d'usure : Augmentation des dégagements dus à l'abrasion
  • Usure du boîtier : Surfaces de volute ou de diffuseur érodées
  • Effet: Efficacité réduite, vibrations accrues, dégradation des performances

4. Défaillances d'étanchéité

  • Fuite du joint mécanique : Usure du visage, défaillance du joint torique, problèmes de ressort
  • Fuite d'emballage : Garniture usée ou mal réglée
  • Conséquences: Perte de produit, contamination, dommages aux roulements
  • Effet de vibration : Les problèmes d'étanchéité peuvent créer des vibrations induites par la friction

Signatures vibratoires

Fréquence de passage des aubes (VPF)

La fréquence spécifique à la pompe primaire :

  • Calcul: VPF = Nombre d'aubes de la turbine × RPM / 60
  • Normale: Pic VPF présent, amplitude modérée
  • VPF élevé : Indique des problèmes hydrauliques, des dommages à la turbine ou des problèmes de jeu
  • Harmoniques : 2×VPF, 3×VPF présents dans certaines conceptions

Signature de cavitation

  • Haut débit aléatoire : Bruit haute fréquence sur un large spectre (500-20 000 Hz)
  • Impulsif: Pics aigus dans la forme d'onde temporelle suite à l'effondrement de la bulle
  • Variable: L'amplitude fluctue de manière erratique
  • Audible: Son caractéristique de gravier ou de pop-corn

Recirculation

  • Sous-synchrone : 0,2 à 0,8 × pulsations de vitesse de course
  • Basse fréquence : Généralement 2 à 15 Hz
  • Instable: La fréquence peut varier selon les conditions d'écoulement
  • Haute amplitude : Peut être plusieurs fois la vibration normale 1×

Problèmes de turbine

  • Déséquilibrer: 1× vibration due à l'érosion, à l'accumulation, aux aubes cassées
  • Roue à aubes desserrée : Harmoniques multiples, vibrations erratiques
  • Aubes endommagées : Augmentation de l'amplitude VPF, bandes latérales

Modes de défaillance courants des pompes

Défaillances de roulement (~30-40%)

Défaillances d'étanchéité (~20-30%)

  • Usure de la face de la garniture mécanique
  • Détérioration du joint torique ou du joint d'étanchéité
  • Fuite visible, contamination
  • Peut entraîner une défaillance des roulements due à la contamination

Dommages causés par la cavitation (~15-25%)

  • Érosion du matériau de la turbine
  • Piqûres et dommages de surface
  • Perte progressive de performances
  • Peut être évité grâce à une conception appropriée du système

Dommages à la turbine (~10-20%)

  • Érosion, corrosion, dommages causés par des corps étrangers
  • Aubes cassées ou fissurées
  • Usure due aux fluides abrasifs
  • Accumulation ou encrassement

Méthodes de détection

Analyse des vibrations

  • Niveaux globaux et tendances
  • Analyse FFT pour l'identification des fréquences
  • Surveillance de l'amplitude du VPF
  • Détection de cavitation par analyse à large bande
  • Vibrations axiales pour problèmes de poussée/hydrauliques

Suivi des performances

  • Débit: Une diminution du débit indique une usure ou un blocage
  • Pression de refoulement : Une pression réduite indique une usure de la turbine
  • Consommation d'énergie : Les changements indiquent une perte d'efficacité
  • Courbe de pompe : Comparer la courbe réelle à la courbe de conception

Paramètres du processus

  • Pression d'aspiration : Un NPSH inadéquat provoque une cavitation
  • Température: Une surchauffe indique des problèmes de roulement ou de joint
  • Bruit: Cavitation, recirculation audible
  • Fuite: Défaillances visibles des joints ou des garnitures

Stratégies de prévention

Sélection et dimensionnement appropriés

  • Sélectionnez la pompe en fonction des conditions de fonctionnement réelles
  • Assurer une marge NPSH adéquate
  • Évitez de fonctionner loin du point de rendement optimal (BEP)
  • Tenir compte des caractéristiques du fluide de traitement (abrasif, corrosif, température)

Installation

  • Précision alignement au conducteur
  • Support de tuyauterie approprié (élimine la tension des tuyaux)
  • Conception adéquate de la tuyauterie d'aspiration
  • Vérifier non pied mou conditions

Opération

  • Fonctionnement proche du BEP (±20% du débit de conception)
  • Évitez de couper les fleurs fanées ou de les laisser sécher.
  • Maintenir une pression d'aspiration adéquate
  • Contrôler la température dans les limites de conception
  • Mettre en œuvre une recirculation à débit minimum si nécessaire

Entretien

  • Lubrification des roulements selon le programme
  • Entretien du système de rinçage des joints
  • Surveillance et tendances des vibrations
  • Tests de performance périodiques
  • Contrôles du jeu des bagues d'usure lors des révisions

Les défauts de pompes concernent aussi bien les problèmes courants des machines tournantes que les problèmes hydrauliques spécifiques aux pompes. La compréhension de l'interaction entre l'état mécanique, les performances hydrauliques et les conditions de fonctionnement, combinée à une surveillance complète grâce à l'analyse vibratoire et aux paramètres de performance, permet une gestion efficace de la fiabilité des pompes et la prévention des pannes coûteuses et des interruptions de production.

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