Problèmes courants et solutions lors de l'installation de pompes centrifuges

Les pompes centrifuges, en tant qu'équipement de base pour le transport de fluides, sont largement utilisées dans des domaines tels que la pétrochimie, l'énergie électrique, l'approvisionnement en eau municipal et le traitement des eaux usées. La qualité de leur installation a un impact direct sur l’efficacité opérationnelle, la consommation d’énergie et la durée de vie des équipements. Cependant, dans les applications pratiques, les pompes centrifuges souffrent souvent de problèmes tels que des vibrations excessives, des fuites et une surchauffe des roulements dues à une mauvaise installation, des erreurs de construction ou des défauts de conception. Cet article analyse les problèmes courants rencontrés lors de l'installation d'une pompe centrifuge, en s'appuyant sur des cas de projet typiques, et propose des solutions pour améliorer la qualité des applications pratiques.

 

 

1. Problèmes d'installation des fondations

Cas 1 : Pompe de transfert de pétrole lourd dans une raffinerie

1.1 Problèmes d'installation :

1) Résistance insuffisante des fondations (durci pendant seulement trois jours), provoquant l'affaissement et l'inclinaison du corps de la pompe.

2) Boulons d'ancrage non serrés et mesures anti-desserrage inadéquates.

1.2 Pratique de l'ingénierie :

1) Selon les instructions du fabricant de béton : Temps de durcissement de la fondation Supérieur ou égal à 7 jours.

2) L'épaisseur de la couche de jointoiement secondaire ne doit pas être inférieure à 25 mm.

1.3 Symptômes et conséquences du problème

1) Des fissures de 0,5 mm sont apparues dans la fondation après deux mois de fonctionnement.

2) Les vibrations sont passées de 2,8 mm/s à 6,5 mm/s (45 % au-dessus de la norme).

3) La durée de vie des roulements a été réduite à 30 % de la valeur de conception.

1.4 Analyse des causes :

1) Rigidité de fondation insuffisante (mesurée à seulement 65 % de la valeur de conception).

2) Le retrait de la couche de jointoiement a provoqué des vides (les tests par ultrasons ont montré que 20 % de la surface était vide).

1.5 Solutions :

1) Utilisez une fondation en béton à haute-résistance et sans retrait-avec une période de durcissement d'au moins 7 jours.

2) Utilisez un niveau pour calibrer la base de la pompe, en garantissant un écart de niveau inférieur ou égal à 0,1 mm/m.

3) Utilisez le processus de jointoiement secondaire approprié pour garantir que le couple de serrage des boulons d'ancrage est conforme aux spécifications.

 

2. Problèmes d'installation des tuyaux

Cas 2 : Pompe à eau de refroidissement (équipée d'un filtre d'entrée) dans une usine pharmaceutique

2.1 Problèmes d'installation :

1) La section horizontale du tuyau d'entrée a été inclinée vers le haut de 5 degrés (provoquant des poches d'air)

2) Trois coudes à rayon court-ont été installés dans le tuyau d'entrée.

2.2 Pratiques d'ingénierie :

1) Il ne doit y avoir aucun point élevé dans le tuyau d’entrée qui pourrait facilement provoquer des poches d’air.

2) La section droite après le coude doit être supérieure ou égale à 3 diamètres de tuyau ; la pente du réducteur excentrique doit être orientée vers le bas.

2.3 Symptômes et conséquences du problème :

1) Surcharge de courant de fonctionnement de 42 %, entraînant un grillage du moteur.

2) Arrêts périodiques-de liaison à l'air (perte de débit supérieure ou égale à 25 %), entraînant une diminution de 30 % de l'efficacité du système.

2.4 Analyse des causes :

1) L'inclinaison vers le haut du tuyau et le nombre excessif de coudes ont provoqué une accumulation d'air (provoquant des poches d'air), réduisant la section transversale d'écoulement effective-.

2) La zone de filtration du filtre était trop petite, ce qui entraînait une marge de sécurité NPSH insuffisante.

2.5 Solutions :

1) Réacheminer les canalisations (éliminer les points hauts sujets à la formation de poches d'air et supprimer les coudes redondants)

2) Augmenter la longueur du tuyau droit après les coudes

3) Augmentez la surface du filtre à 3 - 4 fois la surface de la section transversale du tuyau pour réduire la résistance.

 

3. Problèmes de contrainte des canalisations

Cas 3 : Pompe à acide dans une usine chimique

3.1 Problèmes d'installation :

1) Les tuyaux d’entrée et de sortie ont été installés à l’aide de joints bout à bout forcés.

2) Aucun support de tuyauterie n'a été installé.

3.2 Pratiques d'ingénierie :

1) Contrainte du pipeline Inférieure ou égale à 0,1 fois le poids de la pompe (confirmez que la charge du tuyau est comprise dans la capacité de charge de la pompe).

2) Déplacement du pipeline Inférieur ou égal à 0,15 mm/m.

3.3 Symptômes et conséquences du problème :

1) Le taux de fuite des brides a augmenté de 200 %.

2) La durée de vie moyenne de la garniture mécanique n’était que de 1 800 heures.

3) Le corps de pompe présentait une déformation permanente de 0,2 mm.

3.4 Analyse des causes :

1) La dilatation thermique du tuyau a généré une force supplémentaire de 1,8 kN.

2) La contrainte des boulons de bride a dépassé la valeur spécifiée (atteignant 85 % de la limite d'élasticité).

3.5 Solutions :

1) Installez des supports à ressort sur le tuyau près des brides d'entrée et de sortie de la pompe.

2) Utiliser des liaisons souples (compensation par soufflet métallique supérieure ou égale à 10 mm).

 

4. Problèmes de cavitation

Cas 4 : Pompe à eau d'alimentation de chaudière dans une centrale électrique

4.1 Problèmes d'installation :

1) Courbure prononcée à 90 degrés dans la canalisation d'aspiration

2) Marge de sécurité NPSH non calculée

4.2 Pratique d'ingénierie :

1) NPSHa Supérieur ou égal à 1,3 × NPSHr

2) Vitesse d'entrée d'aspiration inférieure ou égale à 2 m/s

4.3 Symptômes et conséquences du problème :

1) Cavitation de la turbine (la profondeur de la fosse atteint 3 mm après 6 000 heures de fonctionnement)

2) Baisse d'efficacité de 15 %

3) Fluctuations périodiques des vibrations (±2 mm/s)

4.4 Analyse des causes :

1) Le NPSHa réel est de seulement 5,1 m (6,6 m requis)

2) La perte de résistance locale atteint 0,35 MPa

4.5 Solutions :

1) Modifier la conduite d'aspiration (utiliser un coude-à rayon long R=5D)

2) Augmenter le niveau de liquide de 2,5 m (NPSHa augmenté à 7,3 m)

 

5. Problèmes d'alignement

Cas 5 : Pompe à eau de circulation dans une aciérie

5.1 Problèmes d'installation :

1) L'alignement à froid ne prend pas en compte la dilatation thermique

2) Alignement à l'aide d'un indicateur à cadran standard

5.2 Pratiques d'ingénierie :

1) L'alignement à froid nécessite une allocation pour la dilatation thermique

2) La déflexion radiale/angulaire du couplage doit généralement être inférieure ou égale à 0,05 mm.

5.3 Symptômes et conséquences du problème :

1) Augmentation des vibrations jusqu'à 8 mm/s à des températures de fonctionnement de 80 degrés

2) Fracture des boulons d'accouplement (remplacer tous les 3 mois)

3) La température du roulement atteint 95 degrés

5.4 Analyse des causes :

1) La dilatation thermique entraîne une déviation angulaire de 0,12 mm/m

2) Une erreur d'alignement entraîne une charge supplémentaire (jusqu'à 150 % de la valeur de conception)

5.5 Solutions :

1) Utilisez un outil d'alignement laser pour l'alignement de compensation à chaud

2) Utilisez un accouplement à membrane (permet une déviation angulaire de 0,3 degré)

 

6. Problèmes de lubrification

Cas 6 : Pompe à solvant dans une usine chimique (2019)

6.1 Problèmes de lubrification :

1) Sur-graisser le boîtier de roulement (jusqu'à 80 % de sa capacité)

2) Aucun orifice de vidange de graisse n’est fourni.

6.2 Pratique d'ingénierie :

1) Le volume de remplissage de graisse doit être inférieur ou égal à 50 % de l'espace du roulement.

2) La graisse doit être relubrifiée toutes les 2 000 heures de fonctionnement.

6.3 Symptômes et conséquences du problème :

1) Température de fonctionnement continuellement supérieure à 85 degrés.

2) Carbonisation de la graisse.

3) La durée de vie moyenne des roulements n’est que de 4 000 heures.

6.4 Analyse des causes :

1) La surlubrification provoque une chaleur de barattage (augmentation de la température jusqu'à 35K).

2) L'excès de graisse ne peut pas être évacué (le niveau de contamination atteint la norme ISO 4406 classe 20/18).

6.5 Solutions :

1) Installer un système de lubrification automatique (5cc de graisse par injection).

2) Passez à la graisse synthétique (plage de température applicable de -30 degrés à 150 degrés).

 

7. Problèmes d'accessoires et de fondations

Cas 7 : Pompe à acide

7.1 Problèmes d'installation :

1) Le diamètre intérieur du joint de bride était 1,5 mm plus petit que le diamètre du tuyau, ce qui entraînait un étranglement.

2) L’écart du niveau des fondations était de 0,25 mm/m (150 % au-dessus de la norme).

7.2 Pratique d'ingénierie :

1) Diamètre intérieur du joint=diamètre du tuyau + 1 mm

2) Niveau de fondation Inférieur ou égal à 0,1 mm/m

7.3 Symptômes et conséquences du problème :

1) Débit diminué de 35 %

2) Corrosion acide et fuite des joints

3) L'échec du jointoiement des boulons d'ancrage a provoqué des fissures par résonance.

4) La cylindrée du corps de la pompe a dépassé la norme.

7.4 Analyse des causes :

1) L'effet d'étranglement a augmenté la vitesse d'écoulement locale

2) Fissuration par fatigue accélérée par les contraintes de vibration des fondations superposées

7.5 Solutions :

1) Remplacez le joint par un joint qualifié et mesurez à nouveau le niveau après le jointoiement des fondations.

2) Effectuez un alignement à chaud et une nouvelle-mesure toutes les 2 000 heures pour éviter un mauvais alignement.

 

La qualité d'installation d'une pompe centrifuge a un impact direct sur sa fiabilité opérationnelle et sa durée de vie. Une construction de fondation standardisée, un alignement précis, une installation optimisée et des mesures de prévention de la cavitation peuvent réduire considérablement le taux de défaillance. Après l'installation, nous vous recommandons d'effectuer un test à vide-(supérieur ou égal à 2 heures) et un test en charge (supérieur ou égal à 4 heures), et de surveiller régulièrement les paramètres tels que les vibrations et la température pour garantir un fonctionnement stable à long-terme.