Comprendre l'équilibrage sur le terrain (équilibrage in situ)

Définition : Qu'est-ce que l'équilibrage de champ ?

Équilibrage des champségalement connu sous le nom de équilibrage in situ, consiste à corriger le déséquilibre d'un rotor pendant qu'il tourne sur ses paliers et sa structure de support, à sa vitesse de fonctionnement normale ou proche. Contrairement à l'équilibrage en atelier, où le rotor est démonté et placé sur une machine d'équilibrage spécialisée, l'équilibrage sur site est réalisé sur site, la machine étant entièrement assemblée.

Le processus implique généralement l'utilisation d'un analyseur de vibrations portable pour mesurer l'amplitude et la phase de la vibration 1X (vitesse de fonctionnement), la fixation d'un poids d'essai d'une masse connue, la nouvelle mesure de la nouvelle réponse de vibration, puis l'utilisation de ces informations pour calculer le poids de correction requis et son placement angulaire.

Pourquoi l’équilibrage des champs est-il nécessaire ?

Bien que l'équilibrage en atelier soit très précis, il ne peut prendre en compte tous les facteurs qui influencent l'équilibre d'une machine dans son environnement opérationnel. L'équilibrage sur site est nécessaire lorsque le déséquilibre est causé par l'ensemble de la machine ou ne peut être corrigé qu'en le considérant. Les raisons les plus courantes sont :

• Déséquilibre de l'assemblage : Le balourd final d'une machine est la somme des balourds de tous ses composants rotatifs (par exemple, roue, arbre, accouplement, poulie). L'équilibrage sur site corrige simultanément le balourd de l'ensemble.
• Effets opérationnels : Un déséquilibre peut être causé par des facteurs qui n'apparaissent que dans des conditions de fonctionnement normales, comme la déformation thermique du rotor, les forces aérodynamiques ou hydrauliques. Ces facteurs ne peuvent pas être reproduits sur une machine d'équilibrage d'atelier.
• Accumulation ou usure de matériau : Pour les machines telles que les ventilateurs, les soufflantes et les centrifugeuses, une accumulation inégale de produit ou une usure irrégulière peut entraîner un déséquilibre au fil du temps. L'équilibrage sur site est le seul moyen pratique de corriger ce problème sans une révision complète.
• Impraticabilité de l'enlèvement : Pour les très grandes machines, telles que les grands ventilateurs industriels ou les turbogénérateurs, le démontage du rotor pour l'équilibrage en atelier est extrêmement coûteux et chronophage. L'équilibrage sur site est une solution beaucoup plus économique et rapide.

Le processus d'équilibrage des champs (méthode du coefficient d'influence)

La méthode la plus courante pour équilibrer les champs est la méthode du coefficient d'influence, qui suit un processus logique, étape par étape :

1. Exécution initiale : La machine fonctionne à sa vitesse de fonctionnement normale et l’amplitude et la phase initiales des vibrations 1X (le « vecteur de déséquilibre ») sont mesurées et enregistrées.
2. Placement du poids d'essai : La machine est arrêtée et un poids d'essai d'une masse connue est solidement fixé au rotor à une position angulaire connue.
3. Essai : La machine est à nouveau mise en marche à la même vitesse. La nouvelle amplitude et la nouvelle phase de vibration (le « vecteur de réponse ») sont mesurées et enregistrées.
4. Calcul: La variation du vecteur de vibration induite par la masse d'essai permet de calculer un « coefficient d'influence ». Ce coefficient décrit la variation de la vibration au point de mesure pour un balourd donné au point de correction. L'analyseur utilise ensuite ce coefficient et le vecteur de balourd initial pour calculer la masse et l'angle exacts de la masse de correction requise.
5. Placement du poids de correction : La machine est arrêtée, le poids d'essai est retiré et le poids de correction final calculé est fixé de manière permanente à l'angle spécifié.
6. Exécution de vérification : La machine est exécutée une dernière fois pour vérifier que les vibrations ont été réduites à un niveau acceptable, conformément aux normes telles que ISO 20816-1.

Considérations clés et garanties

L'équilibrage des champs exige des compétences et une planification minutieuse. Comme le précisent des normes comme ISO 21940-13, la sécurité est primordiale.

• La sécurité : Les poids d'essai et de correction doivent être solidement fixés pour résister aux forces centrifuges à vitesse de fonctionnement. L'accès à la machine doit être contrôlé pendant son fonctionnement.
• Prérequis : Avant de tenter d'équilibrer, d'autres causes potentielles de vibrations 1X élevées, telles que désalignement, la résonance ou le relâchement doivent être exclus.
• Instrumentation: Le processus nécessite un analyseur de vibrations capable de mesurer l'amplitude et la phase, ainsi qu'un capteur de référence de phase (tachymètre).

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