Des vibrations excessives, des grincements bruyants, un dégagement de chaleur supérieur à la normale, des lectures de pression hors de la courbe et des fuites de fluides de procédé sont autant de signes qu'une défaillance de la pompe est imminente. Pour éviter davantage de dommages à la pompe API610 et à l'équipement en aval, ainsi que des temps d'arrêt coûteux pour réparation, il est impératif d'accéder à la cause première du problème de la pompe et de la restaurer rapidement à des performances optimales. 

Les roulements, les accouplements et les joints sont les composants de pompe les plus courants qui tombent en panne. L'expérience a montré que négliger ces éléments coûtera non seulement en dollars de maintenance, mais également en ressources et en temps d'arrêt, ce qui augmentera les coûts d'exploitation. Voici comment identifier les défaillances de ces pièces, découvrir les causes profondes et empêcher qu'elles ne se reproduisent. 

1. Roulements : Comment échouent-ils ?

De nombreux drapeaux rouges peuvent être des indicateurs de problèmes de roulement : des lectures de vibrations accrues, un fonctionnement plus bruyant que d'habitude et une température élevée autour du boîtier de roulement sont tous des avertissements courants. Faites attention à ces petits signes. N'ignorez pas les cliquetis, même mineurs ; au moment où un grincement fort se fait entendre, les roulements sont généralement abattus et la pompe est sur le point de se bloquer. 

Bien que les roulements soient généralement lubrifiés en usine, ils nécessitent un programme de lubrification individualisé en fonction de l'application et du programme de fonctionnement de la pompe. (Une exception à cette règle concerne les roulements étanches.) Ne pas maintenir les roulements correctement lubrifiés peut entraîner une surchauffe et une défaillance précoce.

Une menace supplémentaire pour le bon fonctionnement des roulements est la contamination par le lubrifiant. Le sable et d'autres contaminants peuvent endommager la surface du roulement, provoquant un fonctionnement irrégulier et raccourcissant la durée de vie du roulement. Une menace moins courante pour les roulements est le désalignement et les vibrations, qui peuvent provoquer un écaillage et des dommages à la surface du roulement au fil du temps. 

Comment prévenir l'échec

Établissez un programme de lubrification régulier et documentez la lubrification dans un journal de maintenance. Évitez les faux pas de lubrification courants décrits ci-dessous. 

La principale erreur de lubrification commise sur le terrain consiste à ajouter de la graisse pendant que la pompe est en marche. Si la pompe est graissée pendant son fonctionnement, la graisse n'atteindra pas les éléments roulants et les roulements fonctionneront à sec. Arrêtez toujours la pompe avant d'ajouter de la graisse aux roulements.

Ne mélangez jamais les types de graisse. Différents épaississants de graisse peuvent être incompatibles et provoquer une famine ou un durcissement. 

Ne pas trop graisser les roulements. Une lubrification excessive peut être tout aussi dommageable qu'une sous-lubrification. Un graissage excessif peut provoquer une forte accumulation de chaleur et une défaillance prématurée des roulements. (Notez que les roulements étanches ne nécessitent pas de graissage supplémentaire ; si de la graisse est ajoutée aux roulements de type étanche, cela pourrait forcer le joint à se déplacer.)

Inspectez périodiquement le lubrifiant. S'il semble être contaminé, faites-le analyser pour déterminer quel type de contaminants s'infiltre dans le boîtier de roulement. Une fois le type de contamination déterminé, prendre des mesures correctives pour éviter qu'elles ne se reproduisent.

Une bonne conception du système et une installation solide doivent empêcher les vibrations excessives qui peuvent entraîner l'écaillage ou la piqûre des roulements. Les pompes doivent être montées solidement sur une base de niveau, avec un soin extrême pris pour soutenir la tuyauterie d'admission afin d'éviter toute contrainte sur la pompe. Un support de tuyau installé sur le tuyau de refoulement doit supporter tout le poids, pas la pompe ou le boîtier. Voir l'image 1 pour une installation et un support appropriés. Surveillez régulièrement l'équipement pour détecter les changements de vibration et de température afin d'identifier les conditions changeantes.

2. Accouplements : comment échouent-ils ?

Les accouplements échouent lorsque l'arbre de la pompe et l'arbre du moteur ne sont pas alignés. Ils peuvent être désalignés dès le départ en raison d'une mauvaise installation ou le devenir avec le temps en raison des vibrations du système. Une façon d'identifier visuellement un accouplement défaillant consiste à rechercher des débris noirs sous la zone d'accouplement de la pompe centrifuge. Cela provient de l'insert d'accouplement qui est placé entre les brides d'accouplement. Sur un accouplement mal aligné, les faces des brides frottant l'une contre l'autre écraseront l'insert avec le temps, produisant un tas de copeaux. 

L'autre indicateur clé des accouplements mal alignés est la vibration. Toute vibration supérieure à ce qui est normalement observé lors du fonctionnement normal de la pompe doit être étudiée.

Comment prévenir l'échec

L'alignement de l'accouplement doit être vérifié chaque fois qu'un problème est suspecté - en raison des copeaux ou des vibrations susmentionnés - ainsi que dans le cadre d'un programme d'entretien de routine. Chaque fois que des réparations sont effectuées sur la pompe, un alignement correct doit être vérifié à la fois avant le démarrage et une fois que la pompe est à température de fonctionnement (appelé « alignement à chaud »).

L'alignement parallèle de l'accouplement doit d'abord être vérifié en plaçant une règle sur les deux brides d'accouplement et en mesurant le décalage maximal en différents points autour de la périphérie de l'accouplement. Si le décalage maximal dépasse ce qui est spécifié par le fabricant de l'accouplement, l'accouplement doit être réaligné. 

Une fois satisfait de l'alignement parallèle, l'alignement angulaire de l'accouplement doit alors être vérifié avec un micromètre ou un pied à coulisse. Mesurez de l'extérieur d'une bride à l'extérieur de l'autre à intervalles autour de la périphérie de l'accouplement. Si la différence entre le maximum et le minimum dépasse la tolérance spécifiée par le fabricant de l'accouplement, l'accouplement doit être réaligné. Si une correction est nécessaire, l'alignement parallèle doit être revérifié. Voir l'image 2 pour les techniques d'alignement de couplage appropriées.

3. Garnitures mécaniques : comment elles échouent

Les défaillances des joints mécaniques sont généralement assez faciles à repérer : un goutte-à-goutte lent ou parfois un flux constant de fluide de procédé provenant du presse-étoupe est un signe mortel. Les joints représentent la plupart des défaillances des équipements rotatifs pendant la durée de vie de l'équipement, mais sont rarement la cause première des défaillances. 

Une mauvaise sélection du matériau d'étanchéité pour le processus est une erreur courante. Une mauvaise sélection peut entraîner le gonflement ou la fissuration des joints toriques du joint ou la corrosion de la face du joint. Alors que la plupart des gens savent qu'il faut choisir un joint en fonction du fluide de procédé (par exemple, un joint plus robuste est nécessaire pour un fluide corrosif), beaucoup ne tiennent pas compte des conditions de fonctionnement. Un fluide comme l'eau serait normalement considéré comme inerte. Cependant, ajoutez une température extrême et il pourrait y avoir des clignotements et des dommages sur la face du joint. 

Une autre considération de température qui peut avoir un impact sur le joint, même si le matériau du joint a été correctement sélectionné, concerne également les conditions de fonctionnement. Faire passer une pompe arrêtée de températures ambiantes à un fonctionnement immédiat à une température extrêmement élevée ou à un fluide surfondu peut provoquer un choc thermique sur le joint et provoquer des fissures. 

Les pompes qui déplacent des fluides plus visqueux tels que la peinture peuvent voir une accumulation le long des faces et des bords du joint. Au fil du temps, cela peut encrasser le joint et provoquer une défaillance. Voir l'image 3 pour un exemple d'un joint qui a échoué en raison d'une accumulation de peinture.

 Au-delà de ces problèmes spécifiques de sélection et d'application des joints, la principale cause de défaillance des joints est le fonctionnement à sec du joint, qui peut provoquer un choc thermique ou brûler les élastomères du joint. Un certain nombre de problèmes systémiques peuvent entraîner un fonctionnement à sec. Un faible niveau de fluide provenant de la source, des blocages du côté aspiration de la pompe ou un fonctionnement avec un refoulement fermé (point mort) peuvent tous provoquer une augmentation de la température et entraîner une défaillance du joint.

Comment prévenir l'échec

La première étape pour éviter une défaillance du joint mécanique consiste à sélectionner le joint approprié pour le fluide de procédé et les conditions de fonctionnement. Passez en revue l'application en détail avec l'ingénieur commercial de l'application au lieu de choisir par défaut la sélection par type de fluide.

Si des températures extrêmes sont impliquées, envisagez de modifier les procédures de démarrage pour éviter un choc thermique sur le joint. Introduisez progressivement le fluide de traitement dans la pompe pour amener plus lentement tous les composants à pleine température. L'ajout d'éléments externes de chauffage ou de refroidissement est une autre solution possible.

Pour les applications sujettes à l'accumulation de processus sur le joint, un système de rinçage de joint externe peut être ajouté pour empêcher ces particules de coller au joint. Si un système de rinçage externe est présent sur une pompe, il doit être maintenu en bon état de fonctionnement et vérifié si une accumulation et une défaillance du joint se produisent. 

Une fois le matériau d'étanchéité approprié sélectionné pour l'application, l'accent doit être mis sur le côté aspiration de l'équipement pour éviter un fonctionnement à sec. Si le fluide à la source est régulièrement bas, un interrupteur de contrôle de niveau doit être installé pour éviter les niveaux d'alimentation bas. Si un débit de refoulement ou une chute de pression est observé, c'est une indication que l'admission doit être vérifiée pour les blocages. À l'exception de courtes périodes pour les tests de performance de la pompe, une pompe ne doit jamais fonctionner avec une décharge fermée - des procédures de signalisation et de surveillance peuvent empêcher que cela ne se produise.  

Une solution au dépannage des problèmes d'étanchéité consiste à moderniser le processus avec une pompe sans joint. Ces conceptions de colonnes fermées verticalement réduisent les fuites à travers la bague d'étranglement, collectent toute fuite accidentelle dans la colonne de la pompe et la refoulent vers le réservoir d'aspiration ou d'alimentation. Les pompes verticales sans joint sont adaptées à une grande variété d'applications difficiles, même celles à haute teneur en solides ou avec des fluides à haute température. La modernisation d'une installation de pompe horizontale avec une pompe verticale à colonne fermée peut généralement être réalisée avec un minimum de changements de tuyauterie et l'ajout de supports pour les configurations de montage externe.

Documentation

La sagesse conventionnelle affirme que ceux qui n'apprennent pas de l'histoire sont condamnés à la répéter - cela est vrai lorsqu'il s'agit de l'entretien et de la réparation des pompes. La documentation des réparations peut aider à identifier les futures pompes problématiques et à diagnostiquer les futures pannes de pompe. Cette étape finale importante est souvent négligée une fois qu'une pompe est de nouveau opérationnelle. 

Il y a plusieurs éléments clés à noter. Plus les détails sont documentés, plus il sera facile d'identifier ces facteurs aberrants. Pour commencer, les notes de maintenance doivent inclure toutes les conditions de fonctionnement inhabituelles autour du moment du problème de réparation (par exemple, une période d'arrêt pour des vacances, des températures exceptionnellement élevées, etc.). Notez l'emplacement de la pompe dans le processus et la raison pour laquelle la pompe a été identifiée pour réparation (arrêt, performance, fuite, bruit, ampères, etc.).

Les notes de réparation doivent également inclure le diagnostic et les mesures prises pour réparer la pompe. Lorsqu'elle est identifiée comme une pompe problématique, elle peut être signalée pour une inspection plus approfondie de l'installation, de la tuyauterie, du fonctionnement et des procédures de réparation. Cette inspection plus approfondie devrait permettre d'identifier la cause première des défaillances.  

L'utilisation de données historiques pour éliminer les problèmes récurrents prolongera la durée de vie de la pompe et évitera les temps d'arrêt du processus.  

par Jim Clayton

https://www.pumpsandsystems.com/