Vérification en fonctionnement des caractéristiques des pompes volumétriques - Cours de Mécanique industrielle avec Maxicours

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Vérification en fonctionnement des caractéristiques des pompes volumétriques

Les caractéristiques de fonctionnement d'une pompe qui sont mentionnées dans le manuel du fabricant sont celles d'une pompe en bon état.

Elles servent donc de référence pour déterminer l'état d'une pompe.

Au cours de cette étude vous:

  1. apprendrez à réaliser des essais en fonctionnement de pompes volumétriques.
  2. comparerez les caractéristiques de fonctionnement obtenues avec celles annoncées par le fabricant, et pourrez ainsi confirmer le bon ou le mauvais état d'une pompe.
  3. apprendrez également à mesurer le rendement volumétrique d'une pompe hydraulique à l'aide d'un banc d'essai.
1. Essais en fonctionnement des pompes hydrauliques

Les essais en fonctionnement s'effectuent à l'aide d'un banc d'essai. Un banc d'essai hydraulique permet de vérifier des équipements hydrauliques tels que pompes, moteurs, vérins et soupapes. Pour ce faire, on installe l'équipement hydraulique sur le banc d'essai, puis on effectue les raccords hydrauliques entre les deux. Par la suite, à l'aide du banc d'essai, on reproduit fidèlement les conditions de fonctionnement de l'équipement, ce qui permet de mesurer le comportement de ce dernier. Il existe plusieurs types de bancs d'essais, mais tous remplissent le même rôle, soit celui de mesurer les performances des pompes, moteurs, vérins et soupapes hydrauliques.

Les caractéristiques des pompes volumétriques qu'on peut vérifier à l'aide d'un banc d'essai sont :

- le débit fourni à différentes vitesses et sous différentes pressions de travail ;

- le rendement volumétrique ;

- les différents ajustements de la pompe, par exemple l'ajustement de la cylindrée maximale et l'ajustement du compensateur de pression.

De plus, lors du fonctionnement de la pompe, une inspection visuelle est effectuée pour détecter les fuites externes, c'est-à-dire les fuites d'huile à l'extérieur du carter.

2. Procédure de démarrage des pompes hydrauliques

Avant de mettre en marche une pompe hydraulique volumétrique, il faut observer les mesures suivantes :

- Avoir sous la main la fiche de spécifications complétée de la pompe à tester.

Cette fiche indique la vitesse et la pression nominales (ou maximales en fonctionnement) à respecter ainsi que le débit sous différentes conditions de pression et de vitesse de rotation. Elle contient également des informations importantes telles l'identification de l'orifice d'admission en fonction du sens de rotation et la température à laquelle les essais doivent être réalisés.

- S'assurer que le carter de la pompe est rempli d'huile afin d'éviter que les pièces mobiles ne manquent de lubrification lors du démarrage.

- Gaver le conduit d'admission d'huile pour permettre à la pompe d'aspirer de l'huile ou de s'amorcer le plus rapidement possible.

- S'assurer que la pompe sera mise en marche sous des conditions de pression nulle. La pression dans un circuit hydraulique est une résistance à l'écoulement. Cette résistance pourrait fortement nuire à l'amorçage de la pompe.

Une fois toutes ces mesures respectées, on peut procéder au démarrage du banc d'essai.

3. Réalisation des essais des pompes hydrauliques

Il importe que les essais soient effectués à la même température que celle prescrite par le fabricant. En effet, le débit fourni par une pompe varie en fonction de la viscosité du fluide utilisé, tandis que la viscosité d'un fluide varie en fonction de la température. Effectuer un essai à une température autre revient donc à utiliser un fluide de viscosité différente, ce qui peut avoir un effet significatif sur le débit fourni par la pompe. Il faut donc, avant de réaliser les essais, procéder au chauffage de l'huile.

Essai de débit :

Un essai de débit effectué sur une pompe hydraulique volumétrique consiste à mesurer, à l'aide d'un banc d'essai hydraulique, le débit fourni par une pompe à différentes vitesses de rotation. Les vitesses de rotation habituellement sélectionnées pour réaliser les essais sont 1 200 tr/min, 1 500 tr/min et 1 800 tr/min. Un essai de débit s'effectue à vide, c'est-à-dire sous aucune pression du côté du refoulement de la pompe.

L'essai de débit permet de vérifier la cylindrée annoncée par le fabricant. Une pompe en bon état devrait fournir un débit équivalent au produit de sa cylindrée par sa vitesse de rotation :

.

Essai de pression :

Un essai de pression effectué sur une pompe hydraulique volumétrique consiste à augmenter graduellement la pression au refoulement de la pompe à une vitesse de rotation constante (ex. : 1 200 tr/min), ce qui permet de mesurer le débit fourni par la pompe. Par la suite, ce débit est comparé à celui annoncé par le fabricant sous les mêmes conditions. L'essai de débit est ensuite effectué à différentes vitesses de rotation (ex. : 1 500 tr/min et 1 800 tr/min).

Il est normal que le débit fourni par une pompe hydraulique volumétrique diminue progressivement avec une augmentation de la pression de travail. Cependant, une pompe en mauvais état subira une diminution beaucoup plus importante de son débit en fonction de la pression de travail. Une diminution anormale du débit est donc un signe de mauvaise étanchéité interne de la pompe.

L'essai de pression porte aussi le nom d'essai de charge puisqu'il existe une pression de travail.

Essai de rendement volumétrique :

Un essai de rendement volumétrique effectué sur une pompe hydraulique consiste à évaluer, en pourcentage, la chute de débit d'une pompe entre une pression de travail nulle et sa pression de travail nominale lorsque cette pompe est entraînée à sa vitesse de rotation nominale.

Le rendement volumétrique est calculé à l'aide de l'expression suivante :

.

Où :

Qv : débit en litres par minute (l/min)

Voici un exemple du calcul du rendement volumétrique :

Problème

A l'aide d'un banc d'essai hydraulique, on constate qu'une pompe fournit 40 l/min sous une pression nominale de 200 bars et à une vitesse nominale de 1 800 tr/min. Cette même pompe fournit cependant 44 l/min sous une pression de travail nulle à 1 800 tr/min.

Solution

Calculer le rendement volumétrique (en %)

Une pompe défectueuse aura une chute de débit anormalement importante lorsque la pression augmente. Le rapport de la chute de débit ou le rendement volumétrique d'une pompe en bon état est de l'ordre de 85 à 95 %. La pompe de l'exemple précédent serait donc en bon état.

4. Inspection en fonctionnement

Lorsqu'une pompe fonctionne à sa pression et à sa vitesse nominales, c'est la situation idéale pour effectuer une inspection visuelle de la pompe. Cette inspection consiste à vérifier visuellement l'extérieur de la pompe pour détecter la présence de fuites d'huile externes par les joints d'étanchéité ou par les autres parties de la pompe.

La présence de fuites externes indique un mauvais état des joints d'étanchéité de la pompe.

Procédure d'arrêt des pompes hydrauliques :

Avant de procéder à l'arrêt d'une pompe hydraulique, il faut ramener la pompe :

  • à une pression de travail nulle,
  • puis diminuer graduellement la vitesse de rotation de la pompe jusqu'à son arrêt complet.

On peut ensuite arrêter le banc d'essai hydraulique.

En résumé sur la vérification en fonctionnement des caractéristiques des pompes volumétriques :

A la suite de cette étude, vous devriez retenir plus particulièrement les points suivants :

Les essais en fonctionnement permettent de mesurer les performances des pompes hydrauliques volumétriques.

• Avant d'effectuer un essai, il faut respecter une procédure de démarrage du banc d'essai, laquelle comporte les mesures suivantes :

- avoir sous la main la fiche de spécifications ;

- gaver le carter de la pompe ;

- gaver le conduit d'admission ;

- s'assurer que la pompe sera mise en marche sous des conditions de pression nulle.

- Les essais doivent être effectués à la même température que celle prescrite par le fabricant.

• Un essai de débit (essai à vide) consiste à mesurer le débit d'une pompe à différentes vitesses sous une pression de travail nulle.

• Un essai de pression (essai de charge) consiste à mesurer le débit d'une pompe sous différentes pressions de travail à une même vitesse de rotation.

• Le rendement volumétrique d'une pompe est calculé à l'aide de l'expression suivante :

.

• Une inspection en fonctionnement s'effectue à pression et à vitesse nominales et consiste à vérifier visuellement l'extérieur de la pompe pour détecter les fuites d'huile externes.

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