Pourquoi le démarrage de la pompe présente-t-il des risques pour les bagues en carbure de tungstène ?

bagues en carbure de tungstèneCes pompes peuvent fonctionner pendant des milliers d'heures dans des conditions stables, mais leurs moments les plus critiques surviennent souvent durant les premières secondes suivant le démarrage. À ce stade, l'arbre accélère, la circulation du fluide est encore en phase d'établissement, les jeux varient, des particules solides peuvent se déposer ou se déplacer de façon imprévisible, et la pompe n'a pas encore atteint son état thermique et hydraulique normal.

Une pompe fonctionnant en continu et une pompe de secours démarrée plusieurs fois par jour peuvent accumuler le même nombre d'heures de fonctionnement tout en exposant leurs bagues à des historiques d'usure très différents.

Le fonctionnement en régime permanent nous indique comment une bague résiste au fonctionnement normal. Le démarrage nous indique dans quelle mesure l'ensemble du système de pompage la protège pendant la transition.

Pourquoi Bague en carbure de tungstènes Vulnérable au démarrage de la pompe ?

Le démarrage d'une pompe peut s'avérer particulièrement exigeant pour les bagues en carbure de tungstène, car plusieurs conditions de protection peuvent ne pas encore être pleinement établies :

1. Le film lubrifiant ou de fluide de procédé peut être incomplet.

2. Il se peut que l'eau de rinçage n'ait pas encore éliminé les particules abrasives de la zone de la bague.

3. L'arbre passe de l'arrêt à différentes positions dynamiques à mesure que la vitesse augmente.

4. Le jeu à froid diffère du jeu à température de fonctionnement normale.

5. La pression, le débit et les forces hydrauliques changent rapidement.

6. La boue décantée peut pénétrer dans l'espace libre de fonctionnement lors du redémarrage.

Le carbure de tungstène possède une excellente résistance à l'usure, mais sa dureté ne peut compenser les contacts secs répétés, les frottements importants de l'arbre, les chocs thermiques ou les particules abrasives piégées dans un jeu insuffisamment lubrifié.

1. Les bagues en carbure de tungstène peuvent démarrer avant que la lubrification complète ne soit atteinte.

De nombreuses bagues de pompe dépendent du liquide pompé, de l'eau de rinçage propre ou d'un autre fluide fourni pour lubrifier et refroidir l'interface de fonctionnement.

À vitesse constante, le mouvement du fluide favorise la séparation entre l'arbre et la bague et évacue la chaleur en continu. À l'arrêt, cette contribution hydrodynamique est nulle. Lors de l'accélération, l'interface évolue entre les régimes de lubrification limite et mixte avant la formation d'un film de fluide plus stable.

Flowserve illustre directement ce principe sur ses pompes à turbine verticales : un raccord de prélubrification externe optionnel est utilisé pour lubrifier les paliers d’arbre de transmission lubrifiés par le produit avant le démarrage et éviter le fonctionnement à sec.

De même, le mode d'emploi de sa pompe centrifuge exige que le boîtier et la conduite d'aspiration soient remplis avant le démarrage, car les pièces rotatives dépendent du liquide pompé pour leur lubrification.

Pour unbague en carbure de tungstène pour pompes, même un bref délai de lubrification peut avoir son importance lorsque le jeu de fonctionnement est faible et que l'arbre est fortement chargé.

2. Le démarrage de la pompe à boues peut entraîner l'entrée de solides décantés dans les bagues en carbure.

La présence de boues complique le démarrage car les particules solides ne restent pas nécessairement en suspension de manière uniforme lorsque la pompe est arrêtée.

Selon la taille et la densité des particules, la configuration de la tuyauterie et la durée de l'arrêt, des solides peuvent se déposer dans le carter, la conduite d'aspiration, la chambre d'étanchéité ou les cavités avoisinantes. Au redémarrage de la pompe, des amas de particules peuvent se remettre en mouvement avant que le champ d'écoulement ne se stabilise.

Si ces particules solides pénètrent dans l'espace entre l'arbre et la bague, le système passe d'un glissement à deux corps à un glissement à deux corpsabrasion à trois corps: arbre, bague en carbure et particules dures.

Le débit d'eau insuffisant dans la presse-étoupe des pompes à boues favorise la migration des particules abrasives vers la chemise d'arbre et provoque une usure prématurée. La solution proposée consiste à éliminer délibérément ces particules de la zone de la presse-étoupe.

C'est pourquoi la chasse d'eau pourbagues en carbure de tungstène pour pompes à bouesIl convient normalement de procéder conformément à la procédure du fabricant de la pompe avant de laisser la boue abrasive dominer l'interface.

3. Le démarrage de la pompe modifie la position de l'arbre avant qu'il ne se stabilise.

Au repos, l'arbre peut se trouver légèrement décalé par rapport à la bague sous l'effet de la gravité ou d'une charge statique. Dès que la rotation commence, les forces hydrauliques, les réactions des paliers, la flèche de l'arbre et les forces du film fluide se modifient.

L'arbre peut brièvement passer plus près de l'alésage en carbure que lors d'un fonctionnement normal. Tout faux-rond ou défaut d'alignement angulaire existant accentue cette transition.

Les signes avant-coureurs sont souvent reconnaissables :

● Une bande polie sur un seul côté de la douille

● L'usure est concentrée près d'une extrémité.

● Écaillage répété des bords

● Vibration de courte durée immédiatement après le démarrage

● rayures sur l'arbre malgré une usure du carbure relativement limitée

Cela est directement lié àComment l'état de surface de l'arbre influence la durée de vie des bagues en carbureUn arbre rugueux, rainuré, excentrique ou corrodé rend le contact initial beaucoup moins tolérant.

4. Le jeu de la bague en carbure de tungstène varie à mesure que la pompe se réchauffe

Le jeu de fonctionnement n'est pas une valeur fixe tout au long du cycle de la pompe.

L'arbre, la bague en carbure, le carter et les composants environnants de la pompe ne chauffent pas nécessairement à la même vitesse ni ne se dilatent de la même manière. De plus, l'acier présente un comportement de dilatation thermique différent de celui du carbure cémenté.

Lors du démarrage, le système passe donc de sa géométrie d'assemblage à froid à sa géométrie de fonctionnement à chaud.

Un jeu qui semble adéquat sur un rapport d'inspection d'atelier peut devenir temporairement moins favorable lorsque l'échauffement de l'arbre, la déformation du carter, un changement d'alignement et une charge hydraulique se produisent simultanément.

Les instructions d'utilisation de Flowserve avertissent que des changements rapides de température peuvent créer des contraintes thermiques et un désalignement des ajustements usinés, et spécifient un préchauffage pour les pompes à service chaud concernées.

Voilà pourquoijeu de fonctionnement des bagues en carbure de tungstènedevrait être évaluée comme un budget de tolérance du froid au chaud plutôt que comme une simple dimension de température ambiante.

5. Les forces hydrauliques changent rapidement lors du démarrage de la pompe.

Le démarrage correspond à la transition entre un débit et une vitesse de rotation nuls et le point de fonctionnement. Durant cette période, la pression, le débit, le couple sur l'arbre, la poussée axiale et les forces hydrauliques radiales évoluent.

Une position incorrecte de la vanne, un mauvais amorçage, de l'air dans le boîtier, des restrictions d'aspiration ou un fonctionnement en dessous du débit stable minimal peuvent ajouter des vibrations et une charge instable.

Flowserve nécessite une amorçage, une purge, des alimentations auxiliaires correctes, un débit minimal et un réglage progressif du débit lors du démarrage, et recommande de vérifier immédiatement après la mise en service la pression, le bruit, les vibrations, les fuites et le débit de refroidissement.

Du point de vue des bagues, ces instructions sont importantes car la modification de la charge sur l'arbre modifie la position de l'arbre à l'intérieur de son jeu de fonctionnement.

Je serais donc prudent avant d'incriminer la qualité du carbure lorsque les bagues tombent en panne à répétition après des démarrages anormaux, des démarrages cavitants ou un fonctionnement avec une aspiration partiellement obstruée.

6. Redémarrer après un arrêt prolongé peut être pire qu'un démarrage normal.

Tous les départs ne sont pas aussi difficiles.

Un redémarrage à chaud après un arrêt bref peut permettre de conserver le fluide autour de la bague et de préserver en grande partie les conditions thermiques antérieures. Un redémarrage après plusieurs jours peut donner des résultats complètement différents.

Pendant un arrêt prolongé :

● Le liquide lubrifiant peut s'écouler.

● Les matières solides de la boue peuvent se déposer.

● Des dépôts de corrosion peuvent se former sur l'arbre.

● Les conduites d'évacuation peuvent se vider ou se boucher.

● La pompe revient à température ambiante.

Ceci explique pourquoi les pompes de secours méritent une attention particulière. Un faible nombre d'heures de fonctionnement annuelles n'implique pas nécessairement un faible risque de défaillance des bagues si chaque cycle de fonctionnement débute dans des conditions défavorables.

Le démarrage de la pompe est souvent l'une des périodes les plus à risque pour les bagues en carbure de tungstène, car plusieurs conditions changent simultanément : la lubrification se met en place, l'arbre accélère et se repositionne, les jeux se rapprochent de leurs valeurs de fonctionnement, les solides commencent à circuler et les charges hydrauliques se stabilisent.

Pour les pompes lubrifiées par boues et produits, la protection la plus efficace commence généralement avant la mise sous tension du moteur : amorcer la pompe, effectuer le rinçage ou la prélubrification requis, vérifier l’arbre et le jeu, éliminer les solides problématiques et suivre la séquence de vannes et de démarrage du fabricant d’origine.

En pratique, voici ce que j'en retiens : lorsqu'une bague en carbure s'use prématurément, il faut compter le nombre de démarrages autant que les heures de fonctionnement. Parfois, les quelques secondes entre l'arrêt complet et le fonctionnement normal sont plus révélatrices que les milliers de minutes qui suivent.

FAQ

Les bagues en carbure de tungstène peuvent-elles se dessécher lors du démarrage de la pompe ?

La tolérance au fonctionnement à sec dépend du système de bague complet, mais il ne faut pas supposer qu'une bague en carbure lubrifiée par le produit tolère un démarrage à sec.

Pourquoi une bague en carbure tombe-t-elle en panne peu de temps après le redémarrage de la pompe ?

Les causes possibles incluent la vidange du lubrifiant, les dépôts de particules abrasives, la corrosion, les conduites de rinçage obstruées, la réduction du jeu à froid ou le contact de l'arbre lors de l'accélération.

Les démarrages fréquents réduisent-ils la durée de vie des bagues en carbure de tungstène ?

Cela peut se produire lorsque chaque démarrage expose la bague à une lubrification limite, à la pénétration d'abrasifs, aux mouvements de l'arbre ou aux variations thermiques. Le nombre de démarrages doit donc être pris en compte en plus des heures de fonctionnement.

L'eau de rinçage doit-elle commencer à couler avant la pompe ?

Lorsqu'un système de rinçage externe ou de prélubrification est spécifié, les fabricants exigent généralement qu'il soit mis en place avant la rotation de la pompe.

Auteur | Allen

Allen est directeur du marketing international chez NINGBO LANGSUN TUNGSTEN CARBIDE CO., LTD. Il possède plus de cinq ans d'expérience dans le domaine des pièces d'usure industrielles et Applications du carbure de tungstèneIl travaille avec les équipementiers, les fabricants de pompes, les sociétés d'ingénierie et les équipes d'approvisionnement sur la sélection des nuances de carbure, la conception des composants, l'analyse des défaillances, la faisabilité de la fabrication et les exigences en matière de contrôle de la qualité.

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Références

1. Flowserve, Turbine verticale VTP, pompe à fosse humide — Lubrification du produitFlowserve décrit un raccord de pré-lubrification externe optionnel conçu pour empêcher le fonctionnement à sec des paliers d'arbre de transmission lubrifiés par le produit en les lubrifiant avant le démarrage.

2. Flowserve, Instructions d'utilisation HPX-H et HPX-MPLe manuel exige l'amorçage, le fonctionnement des systèmes auxiliaires de lubrification et de refroidissement, le rinçage avant le démarrage le cas échéant, et met en garde contre le fonctionnement à sec et les chocs thermiques importants.

3. Racines, Option de presse-étoupe EnviroSetLa publication explique comment un débit d'eau insuffisant dans le presse-étoupe permet aux particules abrasives de migrer vers le manchon de l'arbre et de provoquer une usure prématurée, et décrit l'élimination des particules comme importante pour la longévité du composant.

4. Flowserve, Pompes à turbine verticale VTPLa construction lubrifiée par le produit illustre la dépendance des composants de support de l'arbre à la lubrification par fluide pompé.