Quelles machines sont couvertes par la norme ISO 20816-5 ?

La norme ISO 20816-5 s'applique aux machines hydrauliques, notamment les turbines Kaplan verticales, les turbines Francis verticales, les pompes-turbines verticales, les turbines Pelton horizontales et les pompes verticales utilisées dans les centrales hydroélectriques. Elle couvre les machines dont la vitesse nominale se situe généralement entre 60 et 1 000 tr/min.

Pourquoi les limites de vibration des turbines hydroélectriques sont-elles différentes de celles des turbines à vapeur ?

Les machines hydrauliques fonctionnent à des vitesses bien inférieures à celles des turbines à vapeur (souvent de 60 à 500 tr/min contre 1 500 à 3 600 tr/min). Elles subissent également des forces d'excitation hydrauliques dues à l'écoulement de l'eau, aux surtensions dans le tube d'aspiration et à la cavitation, ce qui génère des vibrations différentes. Les machines verticales présentent des contraintes supplémentaires liées aux vibrations des paliers de butée.

Qu'est-ce que la mesure du déplacement d'arbre dans les turbines hydrauliques ?

Le déplacement de l'arbre des turbines hydrauliques est mesuré à l'aide de capteurs de proximité montés près des paliers de guidage, mesurant généralement le déplacement crête à crête en micromètres (μm pp). Cette mesure est essentielle pour les machines verticales, car la surveillance de l'orbite de l'arbre permet de détecter les balourds, les défauts d'alignement et les instabilités hydrauliques.

Pourquoi les turbines Pelton horizontales ont-elles des limites différentes ?

Les turbines Pelton horizontales présentent des limites de vibration inférieures à celles des machines verticales, car la disposition horizontale des paliers est plus sensible aux forces dynamiques. La nature impulsionnelle de l'impact du jet de la roue Pelton produit également des caractéristiques vibratoires différentes de celles des turbines à réaction comme les turbines Francis et Kaplan.

Que dois-je faire si les vibrations atteignent la zone C sur une turbine hydraulique ?

La zone C indique que la machine n'est pas adaptée à un fonctionnement continu et prolongé. Recherchez les causes profondes, notamment la cavitation de la roue, les à-coups du tube d'aspiration, l'usure des paliers de guidage, le défaut d'alignement de l'arbre ou la résonance hydraulique. Augmentez la fréquence de surveillance, planifiez la maintenance corrective lors du prochain arrêt programmé et envisagez des limitations de charge.

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Limites de vibration — Turbines hydrauliques et groupes de pompage

Évaluer la sévérité des vibrations des turbines hydrauliques, des pompes-turbines et des pompes selon la norme ISO 20816-5. Prend en charge les mesures de vitesse du logement de palier et de déplacement de l'arbre.

ISO 20816-5 Zones A/B/C/D Machines hydrauliques

Résultats

Zone de vibration

—

Valeur mesurée

—

Recommandation

—

Zone	Limite	Description

ISO 20816-5 Champ d'application

La norme ISO 20816-5 spécifie les critères d'évaluation des vibrations des machines hydrauliques, notamment les turbines Kaplan, Francis et Pelton, les pompes-turbines et les pompes utilisées dans les centrales hydroélectriques. Elle couvre les configurations de machines verticales et horizontales.

Vibrations du logement de palier — Machines verticales

Vitesse de vibration large bande mesurée sur le corps de palier en mm/s RMS, typiquement dans la plage 10–1000 Hz. S'applique aux unités Kaplan verticales, Francis, pompe-turbine et pompe. Les valeurs de limite de zone sur cette page sont des valeurs directrices simplifiées de la série ISO 10816/20816 ; les tableaux spécifiques au groupe de machines et à la vitesse de l'ISO 20816-5 diffèrent dans les détails et doivent être consultés pour les évaluations contractuelles ou d'acceptation.

Limite de zone	Vitesse (mm/s RMS)
A/B	2.8
B/C	5.3
C/D	8.5

Vibrations du palier — Pelton horizontal

Les turbines Pelton horizontales ont des limites admissibles inférieures en raison de la disposition des paliers et des caractéristiques de charge d'impulsion.

Limite de zone	Vitesse (mm/s RMS)
A/B	2.3
B/C	4.5
C/D	7.1

Déplacement de l'arbre — Machines verticales

Le déplacement relatif de l'arbre est mesuré à l'aide de sondes de proximité, exprimé en déplacement crête à crête en μm.

Limite de zone	Déplacement (μm p-p)
A/B	80
B/C	160
C/D	260

ℹ️ Remarque : Les machines hydrauliques verticales présentent des caractéristiques vibratoires uniques dues à la gravité agissant le long de l'axe de l'arbre. L'état des paliers de butée et les forces hydrauliques (pompage du tube d'aspiration, cavitation) influent considérablement sur le comportement vibratoire.

⚠️ Important : Les vibrations du palier et de l'arbre doivent être surveillées. L'évaluation globale repose sur la valeur la plus élevée des deux. Les conditions de fonctionnement (charge, hauteur de chute, niveau d'eau aval) influent fortement sur les niveaux de vibration des machines hydrauliques.

Limites de vibration ISO 20816-5 pour les turbines hydrauliques | Vibromera

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ISO 20816-5 Champ d'application

Vibrations du logement de palier — Machines verticales

Vibrations du palier — Pelton horizontal

Déplacement de l'arbre — Machines verticales

Nikolai Shelkovenko

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