INTRODUCTION GENERALE
Cela implique de prendre des mesures préventives
régulières, entre autres des inspections, des tests, des
remplacements planifiés, des lubrifications et des ajustements, afin de
prévenir les défaillances et d'anticiper les problèmes
potentiels.
Pour améliorer la maintenance préventive, il est
essentiel de tenir compte de plusieurs facteurs clés. Tout d'abord, il
faut analyser les caractéristiques spécifiques de la pompe et
comprendre son fonctionnement, ses performances et les facteurs qui peuvent
influencer sa défaillance.
Ensuite, il est important d'établir une
stratégie de maintenance préventive adaptée, en prenant en
compte les conditions environnementales, les contraintes opérationnelles
et les coûts associés. Cela peut inclure la mise en place d'un
programme d'inspection régulière, l'utilisation de l'analyse des
données de performance, la planification des interventions de
maintenance et l'utilisation de technologies avancées telles que la
surveillance en ligne.
De plus, l'utilisation de données historiques et de
méthodes statistiques peuvent aider à identifier les tendances de
défaillance, à prévoir les pannes et à
établir des intervalles optimaux pour les activités de
maintenance préventive. Ces approches basées sur les
données permettent une prise de décision plus
éclairée et une utilisation plus efficace des ressources de
maintenance.
Pour atteindre cet objectif, nous utiliserons une
méthodologie de recherche basée sur une revue de la
littérature, l'entretien avec des experts de l'entreprise, d'une
observation, de l'étude de cas et la recherche-action.
Outre l'introduction et la conclusion générale, ce
travail comporte trois chapitres.
Le premier chapitre aborde de manière
générale les différents aspects des pompes centrifuges,
les moteurs asynchrones, les accouplements ainsi qu'une étude technique
de la pompe centrifuge Sulzer 086.
Le second chapitre nous donne un aperçu sur la
maintenance. Il détail également les paramètres de
fiabilité, maintenabilité, disponibilité ainsi que
l'optimisation de la maintenance préventive.
Le troisième fait une analyse de Fiabilité,
Maintenabilité, Disponibilité et l'optimisation de la maintenance
préventive de la pompe centrifuge Sulzer 086.
3
GENERALITES SUR LES POMPES CENTRIFUGES
Chapitre 1: GENERALITES SUR LES POMPES CENTRIFUGES 1.1.
Introduction sur les pompes
Les pompes sont des machines servant à élever
les liquides ou les mélanges de liquides d'un niveau inférieur
à un niveau supérieur ou refouler les liquides d'une
région à faible pression vers une région à haute
pression (Figure 1-1). [1]
Figure 1-1: Installation d'une pompe [1].
Le fonctionnement d'une pompe consiste à produire une
différence de pression entre la région d'aspiration et la
région de refoulement au moyen de l'organe actif (piston, roue...etc.)
de la pompe.
Du point de vue physique, la pompe transforme l'énergie
mécanique de son moteur d'entrainement en énergie hydraulique.
[1]
1.2. Types des pompes
Pour répondre à toutes les applications
industrielles, plusieurs types de pompes ont été mis au point. On
regroupe toutes ces pompes sous deux grandes familles :
? Les pompes hydrauliques volumétriques.
? Les pompes hydrauliques non volumétriques (roto
dynamique ou turbopompes).
L'utilisation d'un type de pompes ou d'un autre dépend
des conditions d'écoulement du fluide. De manière
générale, si on veut augmenter la pression d'un fluide on
utilisera les pompes volumétriques, tandis que si on veut augmenter son
débit on utilisera plutôt les pompes non volumétriques
(Figure 1-2). [2]
Figure 1-2: Gamme d'utilisation des turbopompes et des
pompes volumétriques [2].
4
GENERALITES SUR LES POMPES CENTRIFUGES
1.2.1. Pompes volumétriques
Les pompes volumétriques sont constituées d'un
volume hermétiquement clos (corps de pompe) à l'intérieur
duquel se déplace un élément mobile engendrant une
dépression à l'aspiration. Il en existe deux grandes familles de
pompes volumétriques [2] :
? Les pompes volumétriques alternatives. ? Les pompes
volumétriques rotatives.
1.2.1.1. Pompes volumétriques
alternatives
Ces pompes sont caractérisées par le fait que la
pièce mobile est animée d'un mouvement alternatif. Les principaux
types des pompes volumétriques alternatives sont les pompes à
membrane et les pompes à piston. [1]
1.2.1.2. Pompes volumétriques
rotatives
Ces pompes sont constituées par une pièce mobile
animée d'un mouvement de rotation circulaire autour d'un axe, qui tourne
dans une enveloppe (le corps) et crée le mouvement du fluide
pompé par déplacement d'un volume depuis l'aspiration jusqu'au
refoulement. [1]
Les principaux types de pompes volumétriques rotatives
sont les pompes à palettes, engrenages et à vis. [1]
1.2.1.3. Avantages et inconvénients des pompes
volumétriques
Voici quelques avantages ainsi qu'inconvénients que nous
pouvons rencontrés sur des pompes volumétriques regroupés
dans le tableau 1-1.
Tableau 1-1: Avantages et inconvénients des
pompes volumétriques [1]
|
Avantages
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Inconvénients
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Construction robuste.
|
Appareils plus lourds et plus encombrants.
|
|
Pompage possible de liquide très visqueux.
|
Impossibilité d'obtenir de gros débits sous faible
pression.
|
|
Rendement élevé.
|
Danger de surpression dans le circuit de refoulement
d'où la présence indispensable d'appareils de
sécurités (bypass et soupape de sûreté).
|
|
Amorçage automatique en fonctionnement normal.
|
Impossibilité en général de pomper des
liquides chargés.
|
|
Obtention de faibles débits facile à mesurer sous
pression élevée.
|
Prix d'achat plus élevé ainsi que le frais
d'entretien plus élevés.
|
5
GENERALITES SUR LES POMPES CENTRIFUGES
1.2.2. Pompes non volumétrique
(roto-dynamiques ou turbopompes)
Les pompes hélices, hélico-centrifuges et
centrifuges. Cette famille peut être caractérisée par le
fait que la pression y est générée soit par l'action des
forces centrifuges, soit par la conversion en pression de l'énergie
cinétique communiquée au fluide.
Les pompes roto dynamique constituent un système ouvert
et en équilibre où le fluide n'est jamais enfermé dans un
volume totalement clos. Cette famille de pompes est capable d'atteindre des
débits Qv très élevés, allant
jusqu'à 105 m3/h. [2]
Une turbo pompe est constituée d'une partie tournante et
d'une autre partie fixe :
? La partie tournante comprend l'arbre avec l'impulseur.
? La partie fixe comprend le corps avec les supports de
palier.
1.2.2.1. Pompes hélices (axiales)
Les pompes à hélices ou axiales sont des types
de pompe utilisées pour déplacer des fluides en
générant un écoulement axial ou parallèle à
l'axe de rotation de la pompe. Ces pompes sont conçues pour
déplacer de grandes quantités de fluide à faible pression
mais à haut débit. Elles sont souvent utilisées dans les
applications où un débit élevé est
nécessaire, comme dans les systèmes de refroidissement, de
drainage ou d'irrigation.
1.2.2.2. Pompes hélico-centrifuges
Ce type est intermédiaire entre les pompes
hélices et centrifuges, le flux résulte de la composition des
flux axial et radial. [2]
1.2.2.3. Pompes centrifuges
Le rotor entraine dans son mouvement un liquide qui est
rejeté à la périphérie par la force centrifuge. Une
particule de liquide prise en isolement suit une trajectoire constamment
située dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation (Figure
1-3). [2]
Figure 1-3: Représentation d'une pompe centrifuge
à écoulement radial [2].
1.2.2.3.1. Description d'une pompe centrifuge
Les pompes centrifuges sont destinées à
véhiculer les liquides à un débit de refoulement important
avec une faible pression comparativement aux pompes volumétriques.
Les principales composantes des pompes centrifuges sont les
suivantes [3] :
GENERALITES SUR LES POMPES CENTRIFUGES
§ La roue : C'est l'organe principal
dans les pompes centrifuges. Elle communique au liquide à pomper une
partie de l'énergie transmise à l'arbre dont elle est solidaire
par le moteur d'entraînement. On distingue (Figure 1-4) :
a) Les roues ouvertes : Sont constituées de
simples palettes incurvées semblables aux pales d'une hélice.
Elles équipent les pompes pour liquides chargés, car elles
laissent passer facilement les corps étrangers.
b) Les roues semi-ouvertes : Les palles sont
acculées d'un côté sur une plaque pleine appelée
flasque. Ce type de roue se rencontre fréquemment sur les pompes
monocellulaires pour liquide chargé.
c) Les roues fermées : Ont leurs palles en
séries entre deux flasques.
Figure 1-4: Sortes des roues d'une pompe
centrifuge[3].
§ Le distributeur : Il sert à
conduire le fluide avec une vitesse et une direction convenable dans l'axe de
la pompe. Le distributeur est généralement constitué par
un cône convergent qui permet de réaliser une meilleure
disposition des files liquides en améliorant le parallélisme et
l'égalité des vitesses.
§ Le diffuseur : C`est une roue fixe
munie d'aubes directrices dont la courbure est inverse aux sens de rotation de
la roue, cet élément non disponible donne à la pompe une
pression supérieure, par ralentissement progressif de la vitesse du
liquide (Figure 1-5).
§ La volute : C'est un entonnoir
incurvé qui augmente dont la taille permet le ramassage du liquide
à la sortie de la roue et orientation vers la sortie. À mesure
que sa taille augmente, elle contribue à transformer une partie de
l'énergie cinétique en énergie de pression (Figure
1-5).
Figure 1-5: Eléments constitutifs d'une pompe
centrifuge [2].
6
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GENERALITES SUR LES POMPES CENTRIFUGES
1.2.2.3.2. Classification des pompes
centrifuges
Les pompes peuvent se classer selon les critères suivants
[3] :
· Disposition de l'axe
a) Pompes à axe horizontal : Conçues pour
être disposée en surface, l'entretien et le démontage de
ces pompes sont alors simplifiées ;
b) Pompe à axe vertical : Ce sont des pompes
immergées spécialement conçues pour l'équipement
des puits profonds. Elles peuvent être commandées par un moteur
placé en surface ou par un moteur immergé ;
c) Pompe à axe Incliné : L'axe de rotation du
rotor est incliné par rapport à l'axe vertical.
· Nombre de roues
a) Monocellulaire. (Pompe centrifuge à une roue) ;
b) Bi étage. (Pompe centrifuge à deux roues) ;
c) Multicellulaire. (Pompe centrifuge à plusieurs
roues).
· Importance de la pression
engendrée
a) Basse pression ;
b) Moyenne pression ;
c) Haute pression.
· Forme de la roue
a) Roue à simple aspiration,
b) Roue à double aspiration.
· Moyens d'entraînement
a) Entraînement par courroie,
b) Entraînement par engrenage,
c) Entraînement par accouplement.
· Force motrice utilisée
a) Moteur électrique,
b) Moteur diesel ou essence,
c) Turbine à vapeur, turbine à gaz.
· Destination :
a) Usage ordinaire,
b) Liquide chargé,
c) Acide.
GENERALITES SUR LES POMPES CENTRIFUGES
1.2.2.3.3. Caractéristiques d'une pompe
centrifuge
A. Courbes rassemblées par le constructeur
Les constructeurs vendent leurs pompes avec un catalogue dans
lequel on trouve les courbes caractéristiques de la pompe. Dans le
même graphe on trouve les courbes suivantes [6] :
· çg = F (Qv).
· HMT = F (Qv).
· P = F (Qv).
· NPSH requis =F (Qv).
|
Avec :
|
- çg : Rendement globale de la pompe.
- HMT : Hauteur manométrique de la pompe.
- P : Puissance absorbée de la pompe.
- Qv : Débit volumique de la pompe.
- NPSH requis : Charge nette absolue à
l'aspiration.
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