ISO 21940-13 : Vibrations mécaniques – Équilibrage des rotors – Partie 13 : Critères et mesures de protection pour l'équilibrage in situ des rotors de moyenne et grande taille

Résumé

L'ISO 21940-13 est une norme spécialisée axée sur les aspects pratiques de l'équilibrage des rotors dans leurs propres roulements et structure de support, directement sur le lieu de fonctionnement de la machine (équilibrage in situ ou sur le terrain). Il aborde les défis uniques et les considérations de sécurité qui surviennent lorsque l'équilibrage ne peut pas être effectué sur un machine à équilibrerLa norme fournit des critères pour déterminer quand l’équilibrage in situ est approprié et décrit les mesures de protection nécessaires pour effectuer la procédure de manière sûre et efficace, en particulier pour les rotors moyens et grands où les risques sont plus élevés.

Table des matières (structure conceptuelle)

La norme est structurée pour guider le processus de prise de décision et d’exécution pour l’équilibrage sur le terrain :

1. 1. Portée et applicabilité :

   Ce chapitre initial définit l'orientation spécifique de la norme, en précisant qu'elle fournit des lignes directrices et des garanties pour le processus de équilibrage in situ (ou sur le terrain) des rotors de moyenne et grande taille. Elle stipule que cette procédure est réalisée lorsque le rotor est installé dans ses paliers et sa structure de support, souvent à son emplacement opérationnel final. Un point essentiel de cette section est que les principes s'appliquent aux rotors pouvant se comporter de manière rigide ou flexible dans leur état d'installation final, reconnaissant que la dynamique du système dans son ensemble détermine la méthode d'équilibrage. Cette norme s'adresse aux techniciens, ingénieurs et gestionnaires qui doivent décider, planifier et exécuter en toute sécurité une procédure d'équilibrage sur site.

2. 2. Critères d’équilibrage in situ :

   Ce chapitre fournit un cadre décisionnel crucial pour déterminer si l'équilibrage sur site est la solution la plus appropriée. Ce n'est pas toujours la solution par défaut en cas de fortes vibrations. La norme décrit plusieurs scénarios où l'équilibrage in situ est justifié : 1) Lorsqu'il est logistiquement impossible ou excessivement coûteux de démonter le rotor pour un équilibrage en atelier (par exemple, un rotor de turbine ou de générateur de grande taille). 2) Lorsque le balourd est causé par des facteurs qui ne se manifestent qu'en conditions normales de fonctionnement, tels que des déformations thermiques, des forces aérodynamiques ou une accumulation liée au procédé (par exemple, des débris sur une pale de ventilateur). 3) Pour l'équilibrage final après la réinstallation d'un rotor après un équilibrage en atelier. La norme recommande une analyse approfondie afin de confirmer que les fortes vibrations sont bien causées par un balourd et non par d'autres problèmes tels que désalignement, résonance ou relâchement avant de continuer.

3. 3. Procédures et méthodologie d’équilibrage :

   Cette section fournit un guide détaillé, étape par étape, pour la mise en œuvre pratique du processus d'équilibrage sur le terrain. Elle commence par la spécification des exigences relatives à l'instrumentation portable, qui doit inclure un multicanal. analyseur de vibrations capable de mesurer l'amplitude et la phase, un ou plusieurs capteurs de vibrations (accéléromètres sont les plus courantes), et un capteur de référence de phase (par exemple, un tachymètre photo ou laser) pour fournir un repère de synchronisation sur l'arbre rotatif. Le cœur du chapitre est une description détaillée des tachymètres universellement utilisés. coefficient d'influence Méthode. Cette méthode consiste à enregistrer le vecteur vibratoire initial (amplitude et phase), à fixer une masse d'essai à une position angulaire connue, à mesurer le nouveau vecteur de « réponse », puis à utiliser les mathématiques vectorielles pour calculer l'emplacement et la masse de la masse de correction requise. La norme fournit des recommandations pour l'équilibrage monoplan et multiplan utilisant cette méthode.

4. 4. Évaluation de la qualité de l'équilibre :

   Ce chapitre établit une distinction essentielle entre l'équilibrage en atelier et l'équilibrage sur site. L'équilibrage en atelier vise à respecter une tolérance de déséquilibre résiduel spécifique basée sur une Catégorie GL'objectif principal de l'équilibrage sur site est plus pragmatique : réduire les vibrations opérationnelles de la machine à un niveau acceptable. Par conséquent, les critères d'évaluation ne reposent pas sur le balourd résiduel, mais sur les amplitudes vibratoires finales. La norme précise que l'évaluation de la qualité de l'équilibrage final doit se baser sur les limites de vibrations en service définies dans d'autres normes pertinentes, notamment la ISO 20816 série. L'objectif ultime est de réduire les vibrations à vitesse de fonctionnement 1X afin que le niveau de vibration global de la machine tombe dans une zone acceptable pour un fonctionnement à long terme (par exemple, zone A ou B).

5. 5. Mesures de sécurité et précautions de protection :

   Ce chapitre est sans doute la partie la plus importante de la norme, car l'équilibrage sur le terrain comporte des risques importants, absents d'un environnement d'atelier contrôlé. Il impose une approche rigoureuse et documentée de la sécurité. Les principales exigences comprennent : 1) Une inspection mécanique approfondie avant le démarrage, garantissant le serrage de toutes les fixations et la présence des protections ; 2) Un protocole strict pour la fixation des poids, exigeant leur fixation ferme (par exemple, soudés, boulonnés ou placés dans des supports dédiés) afin d'éviter qu'ils ne deviennent des projectiles dangereux ; 3) L'établissement d'une zone d'accès contrôlé autour de la machine pendant les essais ; 4) Des protocoles de communication clairs et sans ambiguïté entre l'analyste d'équilibrage et l'opérateur de la machine ; 5) Une procédure d'arrêt d'urgence prédéfinie. Cette priorité à la sécurité est primordiale pour prévenir les blessures et les pannes catastrophiques des équipements.

Concepts clés

• Équilibrage sur le terrain vs. Équilibrage en atelier : La norme est entièrement axée sur l'équilibrage du rotor « dans la machine », et non sur une machine d'équilibrage dédiée en atelier. L'équilibrage sur site corrige l'ensemble du rotor en état de fonctionnement.
• La réduction des vibrations comme objectif : Alors que l'équilibrage en atelier vise à réduire le déséquilibre résiduel à une tolérance spécifique (U_par), l'objectif principal de l'équilibrage sur le terrain est de réduire les vibrations opérationnelles de la machine à un niveau acceptable tel que défini par des normes telles que ISO 20816.
• La sécurité avant tout : En raison des risques liés à l’utilisation d’une machine avec des poids d’essai ajoutés délibérément, la norme accorde une grande importance aux procédures et aux mesures de sécurité.
• Méthode du coefficient d'influence : Il s'agit de la méthode universelle d'équilibrage in situ. Elle consiste à mesurer un vecteur vibratoire initial, à ajouter une masse d'essai connue, à mesurer le nouveau vecteur de « réponse » et à utiliser les mathématiques vectorielles pour calculer la masse de correction requise et son angle de positionnement.

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