L'importance des contrôles électriques pour la maintenance des pompes

Ainsi, le technicien de maintenance peut planifier, commander les pièces ou les pompes de rechange et programmer la maintenance de l'installation suffisamment tôt pour que l'exploitant des pompes puisse éviter des immobilisations et réparations d'urgence coûteuses. En outre, les contrôles électriques peuvent fournir d'amples informations sur l'état général de l'installation de pompage. Ceci est particulièrement vrai pour les groupes motopompes submersibles dont le moteur et la pompe forment une unité monobloc. La plupart de ces groupes sont équipés de capteurs internes pour mesurer la température du bobinage, la température des paliers et la présence d'humidité. Ces cinq dernières années, les capteurs de vibrations sont devenus des équipements de série sur les grandes pompes. Les informations fournies par ces capteurs peuvent permettre de prendre une décision : une simple reconstruction, le rebobinage du stator ou le remplacement complet du rotor.

En bref, des contrôles électriques réguliers peuvent aider à réduire le coût total de possession de chaque pompe et contribuer de manière significative à augmenter la fiabilité et le temps de fonctionnement de l'installation.

Tests hors ligne
Lors d'une inspection du moteur, plusieurs essais sont effectués sur le bobinage du stator. À l'aide d'un multimètre, il est possible de tester la résistance des bobines et de les comparer les unes aux autres. Pour les moteurs monophasés, les résistances mesurées peuvent être comparées à un tableau d'ohms fourni par le fabricant. Pour les moteurs triphasés, la résistance (ohms) de chaque phase ne doit pas dépasser 5 %. Seuls les courts-circuits directs à la masse peuvent être détectés avec un multimètre. Éventuellement, d'autres conditions, comme l'humidité, la saleté ou la carbonisation peuvent ne pas être détectées. Lorsqu'un arc électrique se produit entre le bobinage et la masse, ou entre les bobines, l'isolation des bobinages se carbonise et transforme le matériau en semi-conducteur.

Un semi-conducteur agit comme un isolateur jusqu'à ce qu'une tension de potentiel de barrière soit atteinte. Ensuite, le court-circuit dans le bobinage se comporte comme un conducteur. Dans le cas d'une isolation de bobinage carbonisée, un multimètre ne peut détecter le défaut de masse, car la tension de test du multimètre (9-10 V CC) est trop basse pour atteindre le potentiel de barrière de l'isolation carbonisée. Par le passé, nous avons utilisé un test «hipot» (test de rigidité diélectrique) pour détecter les courts-circuits à la masse : un potentiel haute tension (2 000 V) est appliqué aux bobinages et la fuite à travers l'isolation est mesurée pour déterminer l'état de l'isolation. Malheureusement, ces testeurs peuvent endommager les bobinages au fil du temps. En présence d'humidité ou de saleté sur le bobinage, le test de rigidité diélectrique peut provoquer un coup d'arc qui risque d'endommager instantanément les bobinages.

Ces tests sont aujourd'hui utilisés en usine pour déterminer la tension de claquage diélectrique de nouveaux bobinages. Ils sont également requis pour la certification de protection contre les explosions. Aujourd'hui, nous utilisons un « Megger™ » (marque commerciale de Megger Corporation) pour tester les courts-circuits à la masse. Les tests Megger envoient une impulsion de tension continue de faible intensité (0,001 A) entre les fils de bobine et la masse du stator de deux fois la tension de fonctionnement du moteur (250-1 000 V). Le Megger affiche les résultats en méga ohms. Les relevés du Megger permettent de déterminer un défaut d'isolation au niveau des bobinages, tel que la présence d'humidité, de saleté ou un court-circuit direct à la masse. En cas d'humidité ou de saleté, le stator peut être lavé, séché et retrempé dans du vernis, ce qui permet à l'exploitant d'économiser un rebobinage coûteux.

Pour les courts-circuits entre bobines et entre spires, les multimètres et les tests Megger ne peuvent détecter qu'un court-circuit majeur. Pour les petits courts-circuits, un testeur de bobine et de bobinage est nécessaire. Lorsqu'il y a un petit défaut entre spires, il n'y aura généralement qu'un petit changement de la résistance en courant continu. Dans le cas de moteurs plus gros, ce changement risque d'être trop faible pour être détecté par un multimètre ordinaire. Pour trouver le court-circuit, il convient d'examiner la différence entre la résistance en courant alternatif (inductance) et la résistance en courant continu. Alors que la résistance en courant continu ne change que légèrement en présence d'un petit court-circuit, la résistance en courant alternatif varie considérablement selon la fréquence. En comparant les trois bobinages pendant le test par rapport à une plage de fréquences, même les petits courts-circuits peuvent être facilement détectés. Il existe deux types de testeurs de bobine et de bobinage. Les deux types envoient un signal de courant alternatif basse tension et lisent la sortie. Un testeur de surtension, le type de testeur de bobine le plus courant, est doté d'un écran qui affiche la forme d'onde lorsque le testeur parcourt les fréquences. D'autres types calculent le différentiel en interne et affichent les résultats à l'écran.

Essais en ligne
La nouveauté la plus palpitante dans le monde de la maintenance électrique des pompes est le développement d'essais en ligne. Ce nouveau type d'instrument peut être fixé à un groupe motopompe pour surveiller la pompe et le moteur pendant leur fonctionnement. Grâce aux essais en ligne, nous pouvons analyser la température, les vibrations, le débit, la pression, la puissance et les formes des ondes électriques. En ce qui concerne les moteurs, nous pouvons détecter les problèmes de puissance d'entrée, les problèmes de paliers, les courts-circuits du stator et les bobinages encrassés ou humides. En ce qui concerne les pompes, nous pouvons mesurer la pression d'aspiration, la pression de refoulement, la température du fluide, le débit, l'état des paliers et les vibrations. De plus, les essais en ligne permettent de collecter des valeurs de mesure sur une période donnée, ce que nous appelons l'enregistrement de données. La majorité des problèmes dans les installations de pompage se produisent en l'absence d'un opérateur, à savoir les défaillances dites « fantômes » qui se produisent tard la nuit. L'enregistrement des données permet de surveiller plusieurs canaux d'informations sur de longues périodes afin d'enregistrer ces événements à mesure qu'ils se produisent. L'analyse de ces enregistrements, recueillis sur de longues périodes, peut également révéler des tendances qui indiquent une détérioration progressive de l'état de la pompe / du moteur avant qu'il ne devienne critique.

Un enregistreur de données permet également d'observer les caractéristiques de service du groupe motopompe et d'évaluer le point de fonctionnement et les facteurs d'utilisation exacts du groupe. En comparant ces informations avec les courbes caractéristiques de pompe fournies par le fabricant, nous pouvons déterminer avec une grande précision où la pompe fonctionne sur la courbe, mesurer la courbe caractéristique de réseau et aussi déterminer où le moteur tourne sur la courbe de puissance. Ces informations nous permettent de voir les effets de l'usure de la pompe, des rétrécissements dans la tuyauterie et des problèmes d'aspiration. Nous pouvons également calculer avec précision l'efficacité du groupe motopompe, ce qui permet à l'ingénieur de proposer des solutions qui peuvent augmenter le rendement, réduire l'usure et les temps d'arrêt. Le système SES de KSB, un outil de collecte de données de groupes motopompes avancé capable de surveiller des installations de pompage complets, en est un bon exemple.

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Grâce aux contrôles électriques réalisés pendant la maintenance de la pompe, vous pouvez diagnostiquer les problèmes du groupe motopompe, offrir aux exploitants de pompe des données précises et détecter les défaillances avant qu'elles ne se produisent. Le résultat ? De meilleures performances de la pompe, une meilleure disponibilité de l'installation et un coût total de possession réduit.