Manuel d'entretien de la pompe centrifuge : remplacement des joints, inspection de la turbine et test des courbes de performances

1. Portée et objectif

Ce manuel de maintenance est conçu pour les ingénieurs et les techniciens qui effectuent la maintenance programmée et non programmée des pompes centrifuges industrielles standard. Il couvre les procédures critiques telles que le remplacement du joint facial, l'inspection détaillée de la roue et du boîtier, ainsi que les tests fonctionnels de la pompe en mesurant sa courbe de performances. L'objectif est d'assurer une fiabilité, une efficacité et une prolongation maximales de la durée de vie des équipements de pompage exploités dans les entreprises de production d'Ukraine. L'application de ce guide vous permet de répondre rapidement aux dysfonctionnements et de mettre en œuvre des mesures proactives pour prévenir les pannes conformément aux exigences de la norme DSTU EN ISO 9905:2018.

La maintenance doit être effectuée en cas de : maintenance planifiée selon le planning, détection de fuites au niveau du joint d'extrémité, réduction des performances de la pompe, augmentation des vibrations ou du bruit, ainsi que lors de réparations majeures des équipements.

2. Mesures de sécurité

DOIT SE CONFORMER !

Avant de commencer tout travail de maintenance sur la pompe, assurez-vous que tous les équipements sont hors tension et isolés des sources d'alimentation conformément à la procédure LOTO (Lockout/Tagout). Cela comprend l'alimentation électrique du moteur, l'alimentation en fluide sous pression (arrêt des vannes d'entrée et de sortie) et toute énergie auxiliaire (pneumatique, hydraulique).

• Isolement des sources d'énergie : Éteignez la pompe et son entraînement. Verrouillez et étiquetez tous les interrupteurs et vannes.
• Décompression : Vidangez le fluide de travail du corps de la pompe et des canalisations. Assurez-vous que la pression interne est égale à la pression atmosphérique.
• Température élevée : laissez la pompe refroidir à une température sûre si elle a fonctionné avec des liquides chauds. Les surfaces peuvent rester chaudes pendant longtemps.
• Risque chimique : Lorsque vous travaillez avec des liquides agressifs, toxiques ou inflammables, utilisez un équipement de protection individuelle (EPI) approprié et assurez une ventilation adéquate. Égoutter les liquides dans des récipients spécialement désignés.
• Pièces rotatives : Ne travaillez jamais sur la pompe si elle est sous tension et il existe un risque de démarrage non autorisé.
• Composants lourds : Utilisez des mécanismes de levage pour déplacer en toute sécurité les pièces lourdes de la pompe (moteur, corps).

Équipement de protection individuelle (EPI) :

• Lunettes de sécurité ou écran facial : Obligatoire pour tout travail.
• Gants de protection : Résistants aux produits chimiques lors du travail avec des liquides, ou durables pour les travaux mécaniques.
• Chaussures de sécurité : Avec un embout en métal.
• Vêtements de protection : Combinaisons de travail.
• Protection auditive : Lorsque vous travaillez à proximité d'équipements bruyants.

3. Outils et matériels nécessaires

4. Liste de contrôle avant maintenance

5. Procédure étape par étape

5.1. Préparation et démontage de la pompe

1. Effectuez la procédure LOTO (verrouillage/étiquetage) :

   Assurez-vous que la pompe est complètement hors tension et isolée de toutes les sources d'alimentation.

   • Coupez l’alimentation électrique du moteur de la pompe et installez des verrouillages et des panneaux d’avertissement.
   • Fermez les vannes d'entrée et de sortie des canalisations qui alimentent et évacuent le liquide de la pompe. Bloquez-les.
   • Ouvrez les vannes de vidange et vidangez complètement le fluide de travail du corps de la pompe et de la tuyauterie. Assurez-vous qu'il n'y a pas de pression résiduelle.
   • Si la pompe a fonctionné avec des liquides chauds, laissez-la refroidir en dessous de 40°C.

   Erreurs courantes : un débit de liquide insuffisant peut entraîner des déversements dangereux et des brûlures.

2. Débranchement de l'accouplement :
   • Retirez le capot de protection de l'accouplement.
   • Marquez la position relative des moitiés d'accouplement (par exemple, avec un coin ou un marqueur) pour faciliter le remontage et maintenir l'équilibre.
   • Desserrez les boulons reliant les demi-accouplements. Séparez-les soigneusement en vous assurant que l'arbre du moteur et l'arbre de la pompe tournent librement.
3. Démontage du moteur (si nécessaire) :
   • Débranchez les câbles électriques du moteur (prendre une photo du schéma de branchement au préalable).
   • Desserrez les boulons de fixation du moteur sur le cadre de la pompe.
   • À l'aide du mécanisme de levage, retirez soigneusement le moteur et placez-le dans un endroit sûr.

   Erreurs courantes : un marquage incorrect des fils peut entraîner des erreurs de connexion et endommager le moteur.

4. Retrait du boîtier de roulement et du joint d'étanchéité :
   • Desserrez les boulons fixant le boîtier de roulement au feu de la pompe ou au couvercle arrière.
   • Retirez soigneusement le boîtier de roulement avec l'arbre de la pompe et l'ancien joint d'extrémité. Évitez d’endommager l’arbre.
   • Nettoyez toutes les surfaces des restes de joints et de mastic.
5. Démontage de la roue :
   • Fixez l'arbre de la pompe dans un étau avec des patins souples.
   • Dévissez le contre-écrou de la roue (il a généralement un filetage à gauche, vérifiez auprès de la documentation du fabricant).
   • À l’aide d’un extracteur, retirez soigneusement la turbine de l’arbre. Ne frappez jamais la turbine avec un marteau, cela pourrait l'endommager ou la déséquilibrer.
   • Retirez la clé.

5.2. Inspection des composants

6. Inspection de la turbine :
   • Effectuez une inspection visuelle approfondie pour détecter tout signe de cavitation (surface semblable à une éponge), d'érosion (usure du métal), de corrosion, de fissures ou de dommages mécaniques.
   • Vérifiez les bords des lames pour le tranchant et l'absence de dentelures.
   • Mesurez le diamètre extérieur de la roue et comparez-le avec la valeur nominale ou le minimum autorisé.
   • Mesurez le jeu axial et radial de la roue par rapport au boîtier ou aux bagues d'usure (le cas échéant). L'écart radial admissible entre la roue de travail et la bague d'usure est de 0,25 à 0,50 mm.
   • Vérifiez les trous d’équilibrage (le cas échéant) pour déceler tout blocage.

   Erreurs courantes : ignorer des dommages mineurs peut entraîner une réduction de l'efficacité et une augmentation des vibrations.

7. Inspection du corps de pompe et des bagues d'usure :
   • Inspectez la surface intérieure du corps pour déceler toute érosion, corrosion ou cavitation, en particulier au niveau de la coupure et du canal en spirale.
   • Si la pompe est équipée de bagues d'usure, inspectez-les pour détecter toute usure ou tout dommage. Un jeu excessif entre la roue et les bagues d'usure entraîne une perte d'efficacité significative.
   • Inspectez les surfaces d’étanchéité des brides pour déceler toute déformation ou tout dommage.
8. Inspection de l'arbre de la pompe :
   • Inspectez l'arbre pour déceler toute corrosion, fissure, piqûre ou usure, en particulier dans la zone où le joint d'extrémité et les roulements sont installés.
   • À l'aide d'un indicateur de type horloge, mesurez le faux-rond de l'arbre. Le faux-rond radial maximal admissible de l'arbre dans la zone d'étanchéité ne doit pas dépasser 0,05 mm.
   • Vérifiez l'usure de la rainure de clavette.
9. Inspection des roulements :
   • Inspectez visuellement les roulements pour détecter tout signe de surchauffe, de décoloration de la graisse, de fissures ou d'autres dommages.
   • Faites tourner soigneusement les roulements, en écoutant les bruits inhabituels ou les rugosités.
   • Vérifier la propreté du palier.
   • Si les roulements présentent des signes d'usure, ils doivent être remplacés. Utilisez les roulements recommandés par le fabricant (par exemple, classe C3 pour la plupart des pompes).

5.3. Remplacement du joint d'extrémité

10. Préparation à l'installation d'un nouveau joint :
    • Nettoyer soigneusement l'arbre et les sièges de la pompe de toute saleté, rouille ou restes de l'ancien joint. Utilisez un nettoyant pour freins ou un autre dégraissant spécialisé.
    • Vérifiez l'arbre pour déceler des arêtes vives ou des bavures qui pourraient endommager les éléments d'étanchéité du nouveau joint d'extrémité. Si nécessaire, nettoyez soigneusement avec un abrasif fin.
    • Appliquez une fine couche de revêtement antifriction ou de lubrifiant propre (compatible avec le fluide de fonctionnement) sur l'arbre à l'endroit où il entre en contact avec les éléments du joint d'étanchéité en caoutchouc pour faciliter l'installation et éviter tout dommage.

    Erreurs courantes : la saleté ou les dommages sur l'arbre sont la principale cause de défaillance rapide d'un nouveau joint.

11. Installation de la partie fixe du joint facial :
    • Installez soigneusement la bague fixe (généralement en céramique ou en carbure de silicium) dans le corps ou le couvercle de la pompe. Ne touchez pas la surface de travail avec vos mains, utilisez des gants propres.
    • Assurez-vous que l'anneau fixe est bien ajusté dans son logement, sans déformation.
12. Installation de la partie rotative du joint d'extrémité :
    • Enroulez l'extrémité de l'arbre avec du ruban isolant propre (ou utilisez un cône de montage spécial) pour éviter que les éléments du joint en caoutchouc ne soient endommagés par la rainure de clavette ou les arêtes vives.
    • Poussez avec précaution la partie rotative du joint d'étanchéité sur l'arbre jusqu'en butée.
    • Retirez le ruban isolant/cône de montage.
13. Ajustement du joint d'extrémité (si nécessaire) :
    • Certains types de joints d'extrémité nécessitent un positionnement axial précis ou un réglage de pré-compression. Suivez les instructions du fabricant.
    • Généralement, pour les joints d'extrémité de cartouche, le réglage de la distance est automatique, à l'aide de dispositifs de retenue temporaires qui sont retirés après l'installation de la pompe.

5.4. Assemblage de la pompe

14. Installation de la roue :
    • Installez la clavette dans la rainure de clavette de l'arbre.
    • Poussez la turbine sur l'arbre aussi loin que possible.
    • Serrez le contre-écrou de la turbine. Serrez-le avec une clé dynamométrique jusqu'à un couple de 80-100 Nm (ou selon les recommandations du fabricant). Vérifiez que la roue tourne librement sans toucher le boîtier.

    Erreurs courantes : un couple de serrage insuffisant peut entraîner un affaiblissement de la roue, et un couple excessif peut entraîner une déformation.

15. Ensemble boîtier de roulement et couvercle arrière :
    • Installez de nouveaux joints ou joints toriques.
    • Montez soigneusement le boîtier de roulement avec l'arbre et la roue en place, en les alignant avec le boîtier de la pompe.
    • Serrez les boulons de fixation uniformément et en croix avec un couple de 40 à 50 Nm (en fonction de la taille des boulons).
    • Assurez-vous que l'arbre tourne librement sans se coincer.
16. Installation du moteur et de l'accouplement :
    • Installez le moteur en place et fixez-le avec les boulons, en les serrant à un couple de 50 à 70 Nm.
    • Connectez les moitiés d'accouplement en utilisant les marques faites lors du démontage. Serrez les boulons d'embrayage avec un couple de 25-30 Nm.
    • Alignement obligatoire des arbres : Alignez avec précision les arbres du moteur et de la pompe à l'aide d'un système d'alignement laser ou d'un indicateur de type horloge. Désalignement admissible : radial - pas plus de 0,05 mm, angulaire - pas plus de 0,05 mm/100 mm de longueur d'accouplement.
    • Installez le couvercle de protection de l'accouplement.

    Erreurs courantes : un mauvais alignement des arbres est la principale cause de l'augmentation des vibrations, de l'usure des roulements et des joints d'étanchéité.

5.5. Test de courbe de performance

Cette procédure est effectuée pour confirmer que la pompe fonctionne conformément aux spécifications indiquées par le fabricant après l'entretien.

17. Préparation aux tests :
    • Assurez-vous que la pompe est entièrement assemblée, que la tuyauterie est connectée et que le système est rempli de fluide de travail.
    • Installez des manomètres calibrés sur les conduites d'entrée et de sortie de la pompe.
    • Connectez un débitmètre calibré sur la ligne de sortie.
    • Connectez un ampèremètre et un voltmètre au moteur pour mesurer la consommation électrique.
18. Réalisation du test :
    • Démarrez la pompe en vous assurant qu'il n'y a pas d'air dans le système (désaération).
    • Commencez avec la vanne de sortie complètement ouverte (débit maximum).
    • Enregistrez les lectures du débitmètre, des manomètres (pression à l'entrée P_in et à la sortie P_out), ainsi que les lectures des appareils électriques (courant I, tension U).
    • Fermez progressivement la vanne de sortie, en prenant au moins 5 à 7 mesures pour différents points de débit jusqu'à ce qu'elle soit complètement fermée (débit nul). À chaque point de mesure, attendez que les lectures se stabilisent.
19. Traitement des données :
    • Calculez la pression de la pompe H pour chaque point : H = (P_out - P_in) / (ρ * g) + ΔZ, où ρ est la densité du liquide, g est l'accélération de la chute libre, ΔZ est la différence de hauteur entre les points de mesure de pression.
    • Calculez la consommation électrique du moteur (si elle n'est pas mesurée directement) et l'efficacité de la pompe.
    • Tracez les courbes de dépendance de la hauteur (H), de la puissance (P) et de l’efficacité (η) en fonction du débit (Q).
    • Comparez les courbes obtenues avec les données du passeport de la pompe (selon DSTU EN ISO 9906:2018). Des écarts allant jusqu'à 5 % sont considérés comme acceptables. Des écarts plus importants nécessitent des diagnostics supplémentaires.

6. Liste de contrôle après maintenance

7. Guide de dépannage

8. Calendrier d'entretien recommandé

9. Répertoire des pièces détachées

Pour commander des pièces de rechange d'origine et des analogues de haute qualité, reportez-vous au catalogue électronique UNITEC-D : https://www.unitecd.com/e-catalog/

10. Liens

• DSTU EN ISO 9905:2018 Pompes centrifuges industrielles. Exigences techniques.
• DSTU EN ISO 9906:2018 Essais opérationnels des caractéristiques hydrauliques. Classes d'acceptation pour les pompes centrifuges, à débit mixte et axiales.
• DSTU ISO 10816-3:2018 (EN ISO 10816-3:2009, IDT) Vibrations mécaniques. Évaluation des vibrations de la machine sur la base des résultats de mesures sur des pièces non rotatives. Partie 3. Machines industrielles d'une puissance nominale supérieure à 15 kW et d'une vitesse nominale supérieure à 120 tr/min (ISO 10816-3:2009, IDT).
• Pompes ISO 21049:2019. Joints d'extrémité pour pompes centrifuges et rotatives.
• Instructions de fonctionnement et d'entretien des pompes du fabricant de l'équipement.