Équilibrage de rotors de pompes multicellulaires : possibilités et limites de l'intervention sur site

Une pompe à sections annulaires a accumulé des heures de service, et la vibration a augmenté sans la moindre réparation. Une pompe alimentaire vibre plus fort après une révision générale qu'avant le démontage. Le rotor multicellulaire est l'objet le plus difficile de tous les équilibrages sur site parmi les pompes : arbre long, plusieurs roues, balourd réparti sur les étages, et les seuls plans de correction accessibles regroupés aux extrémités. Nous arrivons avec un appareil à deux voies, mesurons, et séparons honnêtement les cas entre « équilibrage sur site » et « atelier nécessaire ». Dans les deux cas, vous repartez avec des chiffres et un rapport d'expertise.

Mis à jour le 27 août 2026 · par AXILINE · Vila Nova de Gaia

Symptômes : comment se manifeste une pompe multicellulaire

Sur une pompe monocellulaire, le balourd vient le plus souvent de l'extérieur : encrassement, érosion de la roue. Sur une pompe multicellulaire, il s'accumule à l'intérieur et se manifeste lentement. Le rotor est long, les roues sont cachées dans le corps, et ce ne sont pas les roues elles-mêmes qui signalent le problème en premier, mais ce qui les entoure : les jeux d'étanchéité, le palier de butée, le dispositif d'équilibrage axial.

• La vibration augmente progressivement avec les heures de service, sur des mois, sans réparation ni événement particulier. Tableau classique de l'usure des jeux d'étanchéité — les jeux étroits entre la roue et le corps : les jeux s'agrandissent, le rotor perd son appui hydrostatique (l'eau dans les jeux cesse de centrer l'arbre), et le même déséquilibre donne un niveau de plus en plus élevé.
• Après une révision générale, la pompe vibre plus fort qu'avant. Signature fréquente d'un réassemblage : les roues se sont posées sur l'arbre avec des excentricités différentes, la répartition du balourd sur la longueur a changé.
• La vibration axiale et la température du palier de butée augmentent en même temps que la vibration radiale. C'est un motif pour vérifier le tambour d'équilibrage ou le disque d'équilibrage hydraulique, ainsi que l'usure des jeux d'étanchéité : la poussée axiale s'est écartée de sa valeur de calcul.
• Sur un entraînement à régime variable, il existe une plage de régime où le niveau bondit brusquement et où la phase dérive. Signe d'une vitesse critique proche, qui change toute la tactique d'intervention.
• Le palier côté extrémité libre vibre nettement différemment du palier côté accouplement. Une forte asymétrie indique une composante de balourd de couple due aux roues réparties le long de l'arbre.
• Des composantes sous-synchrones sont apparues dans le spectre, en dessous de la fréquence de rotation. C'est ainsi que se manifeste une perte de stabilité du rotor au niveau des jeux d'étanchéité usés et du tambour.
• La pompe fonctionne longtemps à un débit inférieur au minimum admissible. La recirculation fait vibrer la machine à elle seule et accélère l'usure des premiers étages.

Aucun de ces points, pris isolément, ne condamne au balourd. Mais chacun signifie qu'il est temps de mesurer, pas de serrer des écrous au hasard.

Sources : ISO 13373-3:2015 · ISO 281:2007

Construction : le rotor long, et où s'accumule le balourd

Un rotor multicellulaire est un arbre sur lequel sont montées successivement les roues, des entretoises et le tambour d'équilibrage, le tout serré par des écrous. Chaque portée est réalisée avec un faible jeu ou un serrage, et possède sa propre excentricité — un léger décalage du centre de la pièce par rapport à l'axe de rotation — dans les limites de la tolérance. Pris isolément, ces microns sont sans conséquence. Additionnés sur la longueur du rotor selon des angles aléatoires, ils donnent un balourd réparti qui ne se ramène pas à un seul point.

Seconde particularité : le rotor ne repose pas uniquement sur deux paliers. Les jeux d'étanchéité des étages et le jeu du tambour d'équilibrage agissent comme des appuis hydrostatiques supplémentaires et centrent l'arbre dans l'eau. Tant que les jeux restent conformes aux valeurs constructeur, le système est rigide. Au fur et à mesure de l'usure, cet appui disparaît, la première vitesse critique descend, et la machine, avec les mêmes masses, vibre plus fort.

Rigide ou flexible : la question centrale avant tout équilibrage

Pour un rotor court, un équilibrage en deux plans suffit à n'importe quel régime. Un rotor multicellulaire long, en approchant de la première vitesse critique, commence à fléchir, et son déséquilibre cesse de se décrire par deux valeurs. Des masses réglées pour le régime de travail amplifient la vibration à d'autres régimes, et inversement. Nous avons détaillé la théorie dans l'article sur la vitesse critique et les rotors flexibles ; voici uniquement les signes pratiques.

Nous le vérifions directement sur site. Avec un entraînement à régime variable, nous relevons l'amplitude et la phase de la composante 1x sur toute la plage de régime ; à régime constant, nous enregistrons le ralentissement libre. Une heure de travail qui évite soit un équilibrage inutile, soit un démontage superflu.

• Le régime de travail représente environ 70 % de la première vitesse critique ou plus. Pour les pompes alimentaires, c'est presque toujours le cas.
• Pendant l'accélération et le ralentissement libre, l'amplitude de la composante 1x passe par un pic, et la phase pivote de près de 180 degrés.
• Le niveau et la phase, au régime de travail, changent nettement pour une faible variation de régime.
• Après usure des jeux d'étanchéité, la vitesse critique diminue, et une machine qui fonctionnait calmement depuis des années entre dans une zone d'amplification sans le moindre changement de masse.

La distinction formelle entre rotors rigides et flexibles, ainsi que les méthodes d'équilibrage correspondantes, sont décrites dans l'ISO 21940, avec une réserve sur la partie et l'édition applicables. Nous indiquons dans le rapport sur quel critère nous avons classé votre rotor dans l'une ou l'autre catégorie.

Sources : ISO 21940-12:2016

Ce que nous vérifions avant de parler de masses

Nous plaçons les accéléromètres sur les deux paliers de la pompe en position radiale, au magnet sur une surface nettoyée, plus une mesure axiale au niveau du palier de butée. Nous collons le repère réfléchissant sur le demi-accouplement, sur lequel est pointé le capteur de phase laser. Viennent ensuite des vérifications propres à une machine multicellulaire.

• Position axiale du rotor et jeu axial. Un disque d'équilibrage ou un tambour usé laisse le rotor se déplacer le long de l'axe, et le palier de butée travaille en surcharge.
• Température et signes spectraux du palier de butée : en cas de poussée axiale accrue, c'est le premier candidat à la défaillance.
• Régime : débit non inférieur au minimum admissible, vanne et régime fixés. En recirculation, les démarrages d'essai ne sont pas comparables entre eux.
• Désalignement et pied souple — un mauvais appui de l'un des pieds sur le bâti. Sur les pompes chaudes, nous évaluons l'alignement des arbres en tenant compte des dilatations thermiques : un alignement à froid réglé « à zéro » est une erreur ici.
• Part de la composante 1x dans le niveau global, et répétabilité de sa phase d'un démarrage à l'autre.
• Le spectre dans son ensemble : fréquences de passage des aubes des étages, composantes sous-synchrones, zone haute fréquence des roulements.
• Historique de la machine : ce qui a été changé lors de la dernière réparation, si de nouvelles bagues d'étanchéité ont été posées, s'il existe un rapport d'équilibrage d'usine du rotor.

Sources : ISO 13373-3:2015

Comment se déroule l'intervention sur une pompe multicellulaire

1. 01

   Données avant le déplacement

   Vous nous envoyez le type de pompe, le nombre d'étages, le régime et la plage de réglage, l'historique des réparations, des photos de l'accouplement et des deux paliers. Cela nous permet d'évaluer à l'avance les chances d'un équilibrage sur site. Ce qu'il faut préparer sur place est décrit dans notre article sur la préparation à l'équilibrage sur site.

2. 02

   Mesure de base

   Deux accéléromètres sur les paliers, mesure axiale au niveau du palier de butée, capteur de phase sur le repère. Nous relevons le niveau global, la composante 1x avec sa phase, le régime, le spectre et le signal temporel, à un régime de travail stable, avec le débit et la pression consignés.

3. 03

   Contrôle de la flexibilité

   Amplitude et phase de la composante 1x sur la plage de régime pour un entraînement à régime variable, ou enregistrement du ralentissement libre. Nous recherchons la vitesse critique et évaluons sa proximité avec le régime de travail.

4. 04

   Bifurcation

   Le rotor est rigide, la composante 1x domine, la phase est stable : nous équilibrons en deux plans. Le rotor est flexible ou le balourd est réparti sur les étages : nous nous arrêtons au diagnostic et préparons un rapport pour l'atelier. La décision se prend sur les chiffres, que nous vous montrons.

5. 05

   Équilibrage, si possible

   Masse d'essai tour à tour sur chaque plan, calcul par la méthode des coefficients d'influence — à partir de la relation mesurée « masse posée → la vibration a changé ainsi » —, pose des masses sur les boulons du demi-accouplement et sur l'extrémité libre de l'arbre, démarrage de contrôle. Généralement quatre démarrages, avec des arrêts de 15 à 30 minutes.

6. 06

   Trim et coefficients

   Nous sauvegardons les coefficients d'influence de la machine. La correction suivante, par exemple après une saison sur une eau abrasive ou après une réparation avec passage sur banc, se fait en un seul démarrage, sans masses d'essai.

7. 07

   Rapport

   Chiffres avant et après, spectres, courbes d'accélération, masses et positions des masses. Ou bien un rapport d'expertise avec une consigne pour l'atelier, si poser des masses sur site n'a pas de sens.

Sources : Manuel d’utilisation Balanset-1A

Plans de correction : ce qui est accessible sur site, et pourquoi cela peut ne pas suffire

Une correction en un seul plan n'a pas de sens sur un rotor multicellulaire, et ce n'est pas de la prudence, c'est de la géométrie. Les roues sont réparties sur la longueur de l'arbre, leurs excentricités s'additionnent en une composante statique et une composante de couple. Une seule masse ne supprime que la partie statique. Le couple subsiste, continue à faire osciller le rotor autour de son centre de masse, et la vibration se redistribue simplement entre les paliers.

Le problème de l'intervention sur site est ailleurs : les deux seuls plans accessibles se trouvent aux extrémités du rotor, alors que le balourd se loge au milieu, dans les étages.

• Boulons du demi-accouplement. Plan de travail côté entraînement : la masse se compose avec des rondelles sous les boulons d'origine, l'appareil calcule des positions fixes, nous ne soudons ni ne perçons rien.
• Extrémité libre de l'arbre : le bout, l'écrou ou un élément démontable d'origine, si la construction y donne accès. Le rayon est faible, donc les masses obtenues sont notables.
• Tambour d'équilibrage et flasques de recouvrement des roues. Les plans de correction d'origine de ce rotor, ceux qu'utilise le banc en atelier. Ils ne deviennent accessibles qu'au démontage du corps, et restent inaccessibles sur site.
• Le soudage sur l'arbre et toute masse à l'intérieur de la partie hydraulique sont exclus : la pression et l'écoulement arracheraient une masse rapportée, et le soudage endommagerait l'arbre et les jeux d'étanchéité.

Limite honnête de la méthode : tant que le rotor est rigide, une correction sur les deux plans d'extrémité réduit la vibration sur les paliers, et cela suffit souvent. Mais elle ne supprime pas le moment de flexion à l'intérieur du rotor. Sur un rotor flexible, des masses en bout peuvent améliorer un régime et dégrader un autre, c'est pourquoi nous ne les proposons pas dans ce cas.

Sources : ISO 21940-11:2016 · ISO 21940-12:2016

Quand ce n'est pas possible sur site, et ce que nous faisons à la place

Sur les pompes multicellulaires, nous renonçons à l'équilibrage sur site plus souvent que sur tout autre équipement, et nous considérons ce refus comme une part honnête du travail. Voici les cas typiques.

• Le rotor est flexible : le régime de travail est proche de la première vitesse critique ou au-delà. Deux plans d'extrémité ne reproduisent pas une correction répartie sur les étages.
• Le balourd est réparti sur la longueur après usure ou réassemblage : une correction aux extrémités déplace la vibration entre les paliers au lieu de la réduire.
• L'usure des jeux d'étanchéité a consommé la rigidité du rotor. D'abord la remise en état des jeux, ensuite la question de l'équilibrage : les masses ne restituent pas l'appui hydrostatique.
• Problèmes axiaux : disque d'équilibrage hydraulique usé, palier de butée surchargé ou endommagé. C'est une réparation, pas un équilibrage.
• Pompe de forage en colonne : le rotor n'est absolument pas accessible, et un équilibrage du moteur en tête de puits ne traite que le moteur.
• Le régime n'est pas stable : débit inférieur au minimum, fonctionnement cyclique. Les démarrages d'essai ne sont pas comparables entre eux.

Au lieu de masses inutiles, vous obtenez un travail qui fait avancer les choses. Un diagnostic vibratoire complet : la part de la composante 1x dans le niveau, la contribution des jeux d'étanchéité, la position de la vitesse critique. Un rapport pour la réparation : quels jeux et quels faux-ronds vérifier, quoi remplacer. Une consigne pour l'atelier : équilibrage du rotor assemblé sur banc d'équilibrage, avec équilibrage de chaque roue séparément au montage, correction finale sur le rotor assemblé, et tolérance selon la classe G — la classe de précision d'équilibrage de l'ISO 21940. Après le remontage, nous revenons, effectuons une mesure de contrôle au régime de travail et confirmons le résultat par un rapport. Le faible balourd résiduel après le banc, nous le rattrapons par un équilibrage trim sur site : c'est justement le domaine légitime de l'intervention sur site.

Sources : ISO 21940-11:2016 · ISO 20816-1:2016

Ce que vous obtenez et comment commander

Le résultat de l'intervention, ce sont des chiffres, pas des impressions, et ils ont la même valeur qu'un équilibrage ait été réalisé ou que la conclusion soit « atelier nécessaire ».

• Vibration globale et composante 1x avec phase sur les deux paliers et dans le sens axial, avant et après, en mm/s RMS (valeur efficace).
• Courbe d'accélération ou de ralentissement libre, avec repérage de la vitesse critique, si elle a été relevée.
• Spectres annotés : composantes à la fréquence de rotation, de passage des aubes, sous-synchrones, zone haute fréquence.
• Masses, rayons et positions des masses posées, coefficients d'influence sauvegardés pour de futures corrections trim.
• Évaluation de l'état par zones, avec indication de la partie et de l'édition applicables de l'ISO 20816, et, en cas de renoncement à l'équilibrage sur site, un rapport avec une consigne pour l'atelier.

• Type de pompe et nombre d'étages, régime, puissance, entraînement à régime variable ou non.
• Heures de service depuis la dernière révision générale et ce qui a été changé : roues, bagues d'étanchéité, tambour, roulements.
• Comment la vibration a évolué : progressivement avec les heures de service, par saut, après une réparation.
• Photos de l'ensemble accouplement, des deux paliers et de l'extrémité libre de l'arbre.
• S'il est possible de varier le régime ou d'enregistrer un ralentissement libre, le nombre de démarrages admissible et la durée des arrêts.
• Adresse du site et créneau horaire qui vous convient.

Les forfaits commencent à 550 EUR par machine (diagnostic 300 EUR + équilibrage à partir de 250 EUR), la facture minimale par visite est de 500 EUR : le déplacement, la pose des capteurs et le diagnostic prennent du temps quel que soit le résultat. Une intervention de diagnostic avec rapport se facture selon les mêmes règles. Le calculateur du site donne un calcul précis. Nous concevons et fabriquons les appareils Balanset, et nous équilibrons nous-mêmes avec eux sur site. Basés à Vila Nova de Gaia, près de Porto, nous intervenons dans tout le Portugal.

Sources : Manuel d’utilisation Balanset-1A · Spécifications fabricant Balanset-1A

Questions fréquentes

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