Bruit des pompes hydrauliques : causes et solutions : tableau de diagnostic spécifique aux pompes à palettes

Ce guide est écrit pourtechniciens de maintenance, concepteurs de systèmes hydrauliques et responsables des achatsPour ceux qui diagnostiquent les bruits de pompe hydraulique dans une pompe à palettes et qui ont besoin d'un document unique reliant le type de bruit, sa cause première, le test de vérification et la solution dans un processus de diagnostic rigoureux. Les recommandations sont tirées de la publicationPompe à aubes Vickers VQspécifications et lesNFPA(Association nationale de l'énergie fluidique) Meilleures pratiques de mesure du bruit pour les systèmes hydrauliques industriels.

En bref — Diagnostic du bruit de la pompe à palettes

• Cinq types de bruit :Un sifflement continu, un sifflement pulsé, un cognement, un crissement aigu (au-dessus de 2 kHz) et un chuintement. Chacun de ces bruits correspond à un nombre restreint de causes.
• Sept causes profondes :Entrée d'air (35%), cavitation (25%), usure de l'extrémité de l'aube (20%), défaillance du roulement (10%), désalignement de l'arbre (5%), restriction de la conduite d'aspiration (3%), fuite interne (2%).
• Outils de diagnostic :Stéthoscope de mécanicien pour l'identification des bruits, manomètre à vide pour la vérification de la conduite d'aspiration, thermomètre infrarouge pour la température des roulements, analyseur de vibrations pour l'identification de la fréquence.
• Corriger les attentes :Une réparation réussie réduit le niveau de bruit de 5 à 15 dB(A) à 1 m en champ libre, ce qui correspond à la différence de seuil audible entre une pompe normale et une pompe usée.
• Réparer ou remplacer :L'usure de l'extrémité des palettes est réparable par le remplacement de la cartouche ; l'usure des roulements nécessite généralement le remplacement complet de la pompe, car les roulements ne sont pas réparables par l'utilisateur dans la plupart des modèles de pompes à palettes.

Voici les points principaux. Le reste de l'article détaille chaque point, avec le tableau de diagnostic, le tableau à 12 lignes associant symptôme, cause, test et réparation, le cahier des charges pour le remplacement d'une sonde Vickers série VQ et les critères de décision d'achat pour la réparation ou le remplacement.

Les cinq types de bruits produits par une pompe à palettes

Une pompe à palettes produit cinq types de bruits distincts, chacun associé à un nombre restreint de causes. Le stéthoscope du mécanicien fixé sur le corps de la pompe est l'outil de diagnostic principal ; le sonomètre à 1 mètre en champ libre est l'outil secondaire. L'analyseur de fréquence est l'outil tertiaire, utilisé lorsque le type de bruit est ambigu et que la cause première doit être confirmée avant le démontage.

gémissement continuIl s'agit d'un bruit tonal aigu qui ne varie pas avec la pression. Il est généralement dû à une entrée d'air au niveau de la conduite d'aspiration ou à l'usure de l'extrémité des aubes, qui produit une vibration aiguë lorsque l'aube usée passe sur le bord de l'orifice du segment. Le test de diagnostic consiste à mesurer le niveau sonore avec l'huile au repère maximum, puis au repère minimum : une baisse de 3 à 5 dB(A) au repère maximum indique une entrée d'air, tandis qu'un niveau sonore constant indique une usure des aubes.

gémissements pulsantsIl s'agit d'un bruit pulsé de basse fréquence dont la fréquence varie en fonction de la vitesse de rotation de l'arbre de la pompe. Ce bruit est généralement dû à la cavitation à l'orifice d'aspiration, elle-même causée par une conduite d'aspiration obstruée, un niveau d'huile insuffisant ou une huile de faible viscosité à la température de fonctionnement. Le test de diagnostic consiste à mesurer le vide d'aspiration à l'orifice d'entrée de la pompe à l'aide d'un vacuomètre ; un vide supérieur à 0,5 bar au débit nominal confirme la présence de cavitation.

CognementIl s'agit d'un bruit d'impact discret, à la vitesse de rotation de l'arbre de la pompe, causé par l'impact des extrémités des aubes sur la bague selon un angle différent de celui des aubes neuves (aubes usées) ou par le contact des rouleaux du roulement avec un défaut de la bague intérieure ou extérieure (roulement usé). Le test de diagnostic consiste à mesurer la fréquence de ce bruit à l'aide d'un analyseur de vibrations : le bruit dû à l'usure des aubes se situe à une fois la vitesse de rotation de l'arbre (par exemple, 30 Hz à 1 800 tr/min), tandis que celui dû à l'usure du roulement se situe à la fréquence du défaut du roulement, généralement une harmonique de la vitesse de rotation de l'arbre (par exemple, 120 Hz pour un roulement avec un rapport de fréquence de 4,0).

Grincement aiguIl s'agit d'un bruit tonal supérieur à 2 kHz, généralement causé par un jeu entre l'aube et sa fente (l'aube est lâche dans la fente et vibre à haute fréquence) ou par une résonance du fluide dans la conduite d'aspiration. Le test de diagnostic consiste à écouter au stéthoscope de mécanicien au niveau de la bride d'aspiration ; un sifflement dont la fréquence augmente lorsque la bride est serrée indique une résonance de la conduite d'aspiration, tandis qu'un sifflement indépendant de la bride d'aspiration indique un jeu entre l'aube et sa fente.

SifflantIl s'agit d'un bruit à large bande provenant du corps de la pompe, généralement causé par l'aération de l'huile à l'intérieur de la pompe ou par une fuite interne au niveau d'un joint ou d'une bague usée. Le test de diagnostic consiste à placer le stéthoscope du mécanicien sur le couvercle avant de la pompe ; un sifflement plus fort au niveau du couvercle avant indique un joint d'arbre usé, tandis qu'un sifflement uniforme autour du corps indique une aération.NFPALes documents de référence sur les mesures de bruit recensent ces cinq types de bruit dans les supports de formation à la maintenance des systèmes hydrauliques industriels.

Tableau de diagnostic — Symptôme → Cause → Test de vérification → Solution

Voici les tendances observées et publiées dans la documentation relative à la maintenance des pompes à palettes industrielles. Les 12 lignes couvrent environ 95 % des problèmes de bruit rencontrés par les techniciens de maintenance dans un environnement industriel typique, et la procédure de diagnostic est identique quelle que soit la marque de la pompe. La pompe de remplacement recommandée est une pompe à palettes Vickers série VQ.Vicks hydrauliquedans le déplacement qui correspond à la pompe existante (20VQ, 25VQ, 35VQ, 45VQ, 2520VQ, 3520VQ, 3525VQ, 4520VQ, 4525VQ ou 4535VQ), avec la conception à 12 aubes pour une faible pulsation de débit, l'équilibrage hydraulique pour une longue durée de vie et la cartouche indépendante pour l'entretien sans retirer la pompe de son support.

Pourquoi la série Vickers VQ est le choix standard pour la pompe de remplacement

La pompe à palettes Vickers série VQ est la solution de remplacement standard pour les pompes à palettes usées dans les systèmes hydrauliques industriels. Sa conception à 12 palettes assure une faible pulsation de débit (généralement de 1 à 2 % du débit nominal), sa structure d'équilibrage hydraulique réduit la pression de contact entre les palettes et le stator, et sa conception à cartouche indépendante permet une maintenance sans démontage de la pompe. Les 12 cylindrées de la série VQ (de 20VQ à 4535VQ) couvrent la plage de 10 à 180 cm³/tr, plage de cylindrée typique des systèmes hydrauliques industriels utilisés dans le moulage par injection, les machines-outils, la fonderie sous pression et les équipements métallurgiques.

La structure d'équilibrage hydraulique constitue l'atout technique majeur. Une pompe à palettes non équilibrée génère une charge radiale importante sur l'arbre, car la face refoulement de la bague exerce une pression sur le rotor contre le stator, ce qui est une cause importante d'usure des paliers et de bruit. L'équilibrage hydraulique de la série VQ réduit cette charge radiale en reliant la face refoulement de la bague à sa face aspiration par un passage d'équilibrage, égalisant ainsi la pression de part et d'autre du rotor. Il en résulte une durée de vie accrue des paliers, un fonctionnement plus silencieux et un rendement volumétrique plus constant tout au long de la durée de vie de la pompe.

La conception à 12 aubes constitue le second avantage technique. Une pompe à palettes à 10 aubes produit 10 pulsations de débit par tour, tandis qu'une pompe à palettes à 12 aubes en produit 12, chacune d'amplitude réduite. Cette réduction des pulsations de débit se traduit par une diminution du bruit à l'orifice de refoulement, une moindre ondulation de pression dans le système et une réduction des vibrations dans la conduite de refoulement. Dans une presse à injecter, cette réduction des pulsations de débit garantit un poids d'injection plus constant et une meilleure précision de production.

Comment diagnostiquer et réparer une pompe à palettes bruyante — un processus en six étapes

Pour un technicien de maintenance qui diagnostique le bruit d'une pompe hydraulique à palettes, la procédure se résume à six étapes. En les suivant dans l'ordre, la cause est identifiée et la solution appliquée sans démontage inutile.

1. Identifiez le type de bruit à l'aide d'un stéthoscope ou d'un sonomètre.Utilisez un stéthoscope de mécanicien sur le corps de la pompe ou un sonomètre à 1 m en champ libre. Un sifflement continu est un bruit tonal de haute fréquence qui ne varie pas avec la pression. Un sifflement pulsé varie en fonction de la vitesse de rotation de l'arbre de la pompe. Un cognement est un bruit d'impact discret à la vitesse de rotation de l'arbre de la pompe. Un crissement aigu est un bruit tonal supérieur à 2 kHz. Un sifflement est un bruit à large bande provenant du corps de la pompe.
2. Vérifiez d'abord l'état de la conduite d'aspiration.Une conduite d'aspiration obstruée ou une bride d'aspiration desserrée sont à l'origine d'environ 60 % des plaintes concernant le bruit des pompes à palettes. Inspectez la conduite d'aspiration afin de détecter tout coude, obstruction ou diamètre insuffisant. Vérifiez le couple de serrage de la bride d'aspiration. Mesurez le vide d'aspiration à l'aide d'un manomètre au niveau de l'orifice d'entrée de la pompe ; le vide doit être inférieur à 0,5 bar au débit nominal.
3. Vérifiez l'état de l'huile et le fonctionnement du système de purge d'air.L'entrée d'air est la deuxième cause la plus fréquente de bruit des pompes à palettes. Vérifiez le niveau d'huile dans le réservoir. Recherchez les fuites d'air sur la conduite d'aspiration en appliquant une solution d'eau savonneuse à chaque joint, pompe en marche ; la présence de bulles indique une fuite. Assurez-vous du bon fonctionnement de la purge d'air ; une purge d'air bloquée peut provoquer un bruit d'aération persistant, même avec une conduite d'aspiration étanche.
4. Vérifiez l'usure des extrémités des ailettes et de la bague.Retirez la tête de pompe et inspectez les extrémités des aubes pour détecter tout ébréchure ou jeu excessif au niveau de la bague. La conception à aubes Vickers VQ utilise douze aubes pour une faible pulsation de débit, et les extrémités des aubes constituent la surface la plus exposée à l'usure. Mesurez le jeu des extrémités des aubes par rapport aux spécifications du fabricant ; la limite de service typique est de 0,05 mm maximum.
5. Vérifiez les roulements et l'alignement de l'arbre.La défaillance d'un palier est une défaillance tardive qui produit un bruit de cognement et une température élevée du carter. Contrôlez la température du logement du palier à l'aide d'un thermomètre infrarouge ; la température maximale continue est généralement de 80 °C au-dessus de la température ambiante. Vérifiez l'alignement de l'arbre à l'aide d'un comparateur ; la limite de désalignement est généralement de 0,05 mm d'épaisseur.
6. Appliquez le correctif et vérifiez la réduction du bruit.La solution dépend de la cause : remplacer le dispositif de restriction de la conduite d’aspiration, réparer la fuite d’air, remplacer la cartouche à palettes usée, remplacer les roulements usés ou remplacer la pompe entière si l’usure dépasse la limite de service. Mesurez le niveau sonore après la réparation et comparez-le au niveau de référence avant réparation ; une réparation efficace réduit généralement le niveau sonore de 5 à 15 dB(A), ce qui correspond à la différence de seuil d’audibilité entre une pompe en bon état et une pompe usée.

L'erreur de diagnostic la plus fréquente lors d'une première intervention sur une pompe à palettes bruyante est de supposer que la cause est l'usure des palettes et de commander le remplacement de la cartouche, alors qu'il s'agit en réalité d'une entrée d'air. Le remplacement d'une cartouche sur une pompe présentant une fuite d'air réduira le niveau sonore pendant quelques heures, mais l'entrée d'air accélérera ensuite l'usure et le bruit réapparaîtra en quelques semaines. Le test de diagnostic d'entrée d'air est rapide (un test de bulles d'eau savonneuse de 5 minutes) et fiable ; il est donc recommandé de vérifier l'absence d'entrée d'air avant de commander une cartouche.

FAQ

Quelles sont les causes les plus fréquentes du bruit d'une pompe hydraulique à palettes ?

Les sept causes les plus fréquentes de bruit dans une pompe à palettes hydrauliques, par ordre de fréquence, sont : (1) l’entrée d’air par la conduite d’aspiration, qui provoque un sifflement continu et est responsable d’environ 35 % des plaintes relatives au bruit ; (2) la cavitation due à une conduite d’aspiration obstruée ou à un niveau d’huile insuffisant, qui provoque un sifflement pulsatoire et est responsable d’environ 25 % des plaintes relatives au bruit ; (3) l’usure des extrémités des palettes due à la contamination de l’huile ou à l’usure normale, qui provoque un cliquetis et est responsable d’environ 20 % des plaintes relatives au bruit ; (4) la défaillance des roulements due à l’usure ou à un mauvais alignement, qui provoque un cliquetis et une élévation de la température du carter et est responsable d’environ 10 % des plaintes relatives au bruit ; (5) le défaut d’alignement de l’arbre entre la pompe et le moteur principal, qui provoque une vibration à deux fois la vitesse de l’arbre et est responsable d’environ 5 % des plaintes relatives au bruit ; (6) l’obstruction de la conduite d’aspiration due à un tuyau plié ou à un filtre obstrué, qui provoque un bruit de cavitation et est responsable d’environ 3 % des plaintes relatives au bruit ; et (7) une fuite interne au niveau d’un joint ou d’une bague usée. Il provoque des sifflements et est responsable d'environ 2 % des plaintes pour nuisances sonores.

Comment faire la différence entre le bruit de cavitation et le bruit d'entrée d'air ?

La cavitation et les entrées d'air produisent un bruit tonal aigu similaire, mais diffèrent par leur forme d'onde, leur corrélation avec la pression et leur réaction aux variations du niveau d'huile. Le bruit de cavitation est un sifflement pulsé dont l'amplitude varie en fonction de la vitesse de rotation de l'arbre de la pompe et est corrélée au cycle de pression de refoulement ; il s'intensifie lorsque la pression de refoulement chute en bas du cycle. Le bruit d'entrée d'air est un sifflement continu qui ne varie pas en fonction de la vitesse de rotation de l'arbre et n'est pas corrélé à la pression de refoulement ; il est maximal lorsque la pompe est froide et minimal lorsque la pompe atteint sa température de fonctionnement. La cavitation se résout en corrigeant l'obstruction de la conduite d'aspiration ou le niveau d'huile. Les entrées d'air se résolvent en localisant et en réparant la fuite d'air, généralement au niveau de la bride d'aspiration, du joint du réservoir ou du raccord de purge d'air. Une astuce pour le diagnostic consiste à remplir le réservoir au-delà du repère maximum et à vérifier si le niveau sonore diminue.

Une pompe hydraulique bruyante est-elle toujours un problème ?

Pas toujours. Toute pompe hydraulique produit du bruit, et son niveau sonore dépend du type de pompe, de la pression de service, de la vitesse de rotation et de l'installation. Une pompe à palettes fonctionnant à 175 bars et 1 800 tr/min produit un niveau sonore de base de 65 à 75 dB(A) à 1 m en champ libre, ce qui est normal. Une pompe dont le niveau sonore augmente de 5 à 10 dB(A) par rapport à son niveau de base présente un problème. Une pompe dont le niveau sonore augmente soudainement de 15 à 20 dB(A) par rapport à son niveau de base présente un problème aigu nécessitant une intervention immédiate. La recommandation de la NFPA concernant la mesure du bruit des systèmes hydrauliques industriels est d'établir un niveau sonore de base lors de l'installation, d'effectuer des mesures annuelles et d'analyser les données.

Quelle est la différence entre le bruit d'une pompe à palettes usée et le bruit d'un roulement usé ?

Une pompe à palettes usées produit un bruit de cognement à la vitesse de rotation de l'arbre, car les extrémités usées des palettes heurtent la bague sous un angle différent de celui des palettes neuves, et l'impact est transmis au corps de pompe par à-coups. Un palier usé produit un bruit de cognement à sa fréquence, supérieure à la vitesse de rotation de l'arbre, car les paliers tournent généralement à un multiple de cette vitesse, en fonction de leur géométrie. Pour diagnostiquer ce bruit, il est possible de mesurer la fréquence de cognement à l'aide d'un analyseur de vibrations : le cognement d'une palette usée se situe à une fois la vitesse de l'arbre (par exemple, 30 Hz à 1 800 tr/min), tandis que celui d'un palier usé se situe à une harmonique supérieure (par exemple, 120 Hz pour un palier avec un rapport de fréquence typique de 4,0). Un autre indicateur diagnostique est la température : les palettes usées n'entraînent pas d'élévation de la température du carter, contrairement aux paliers usés qui provoquent une hausse de 20 à 40 °C au-dessus de la normale en quelques heures de fonctionnement.

Peut-on réparer une pompe hydraulique bruyante en changeant l'huile ?

Parfois. Un bruit de pompe hydraulique dû à une entrée d'air causée par un niveau d'huile insuffisant peut être résolu par un appoint d'huile, mais le bruit réapparaîtra lors du prochain épisode de niveau d'huile bas si la cause sous-jacente n'est pas traitée. Un bruit de pompe hydraulique causé par la cavitation due à une viscosité d'huile trop élevée pour la température de fonctionnement peut être résolu en utilisant une huile de la viscosité recommandée par le fabricant. Un bruit de pompe hydraulique causé par l'usure des palettes ou des paliers ne peut être résolu par une simple vidange d'huile ; celle-ci peut masquer temporairement le bruit si la nouvelle huile possède de meilleures propriétés anti-usure, mais l'usure mécanique continue de progresser. Le test de diagnostic consiste à vidanger l'huile, à faire fonctionner la pompe pendant 200 heures, puis à mesurer à nouveau le niveau sonore.

Quand faut-il remplacer une pompe hydraulique bruyante plutôt que de la réparer ?

Une pompe hydraulique bruyante doit être remplacée plutôt que réparée lorsque le bruit est dû à une usure des aubes dépassant la limite de service du fabricant (généralement un jeu de 0,05 mm sur la pompe Vickers VQ à aubes internes), lorsque la défaillance des paliers a progressé au point où la température du carter est supérieure de plus de 50 °C à la température ambiante, lorsque le bruit s'accompagne d'une aération visible dans le réservoir, ou lorsque la pompe a été révisée plus de deux fois et que le bruit réapparaît avant la fin de sa durée de vie nominale. Le modèle de remplacement recommandé est une pompe Vickers série VQ à aubes internes, disponible en cylindrées 20VQ, 25VQ, 35VQ, 45VQ, 2520VQ, 3520VQ, 3525VQ, 4520VQ, 4525VQ et 4535VQ, avec une conception à 12 aubes pour une faible pulsation de débit, un équilibrage hydraulique pour une longue durée de vie et une cartouche indépendante permettant une maintenance sans démontage de la pompe.

Comment Vicks Hydraulic prend en charge le diagnostic du bruit des pompes hydrauliques

Pour un technicien de maintenance, un concepteur de systèmes hydrauliques ou un responsable des achats qui spécifie le remplacement d'une pompe à palettes pour une application bruyante, le programme d'approvisionnement se résume à trois documents : unSpécifications du produit de la série VQ(12 cylindrées allant de 10 à 180 cm3/tr), unformulaire de diagnostic du bruit(le tableau de diagnostic à 12 lignes avec symptôme, cause, test de vérification et solution), et undemande de diagnostic de symptômes de bruit pour Vicks(le chemin d'accès par e-mail pour envoyer les symptômes de bruit à un ingénieur Vicks pour une application de pompe spécifique).Catégorie de pompes hydrauliques VicksElle comprend la série VQ, la série Denison T6/T7, la série Vickers V10/V20 et la série de servopompes ABT.chemin de contactPour le diagnostic du bruit, l'équipe d'ingénierie de Vicks est joignable par WhatsApp ou par e-mail, avec un délai de réponse de 24 heures pour la plupart des demandes.