Services d'équilibrage ' Turbines et turbocompresseurs

Équilibrage des turbines et des turbocompresseurs - in situ, à la vitesse de fonctionnement

Les turbines à vapeur, les turbines à gaz, les turbines hydrauliques, les arbres principaux des éoliennes et les rotors des turbocompresseurs tournent si vite que même des excentricités de l'ordre du microgramme génèrent des vibrations destructrices. Nous les équilibrons dans leurs propres roulements, à la vitesse de l'éclair - pas de démontage, pas d'expédition à un atelier - et documenter le résultat par rapport aux normes ISO 20816 et ISO 21940-11.

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Équilibrage des turbines et turbocompresseurs avec mesure des vibrations au niveau du logement des roulements

En bref : Les rotors de la turbine et du turbocompresseur sont équilibrés en place à la vitesse de fonctionnement en utilisant la méthode du coefficient d'influence. Des capteurs de vibrations sur les paliers et un tachymètre laser mesurent l'amplitude et la phase ; le Balanset-1A calcule la masse et l'angle de correction exacts pour un ou deux plans ; après le montage du poids, la vibration résiduelle est vérifiée par rapport aux limites de la zone ISO 20816 pour la classe de turbine spécifique et à la classe G ISO 21940-11 pour le rotor. L'ensemble du processus - du premier essai au résultat documenté - prend généralement moins d'un quart de travail sur le site.

Signes de déséquilibre de la turbine ou du turbocompresseur

Les rotors de turbine à grande vitesse amplifient considérablement les conséquences d'un déséquilibre. Ces signaux d'alerte ne doivent jamais être ignorés :

1× vibration de l'arbre Une composante vibratoire dominante à la fréquence de fonctionnement est la signature spectrale directe d'un déséquilibre résiduel du rotor et doit être évaluée par rapport aux limites de la zone ISO 20816.

Augmentation de la température du palier Les charges dynamiques de déséquilibre chauffent les paliers lisses et les roulements au-delà de leur niveau de conception, ce qui accélère la dégradation de l'huile et raccourcit les intervalles de service.

Excitation de la résonance des lames Les vibrations d'un arbre déséquilibré se répercutent sur la rangée de pales ; un croisement du diagramme de Campbell à la fréquence propre d'une pale peut entraîner la rupture de cette dernière.

Frottement des joints et fuites d'huile Un rotor en orbite décentrée réduit les jeux d'un côté de la bague d'étanchéité, ce qui produit des marques de frottement sur les joints à labyrinthe ou en carbone et permet à l'huile ou à la vapeur de s'échapper.

Déclenchement en cas de sur-vibration Les systèmes modernes de protection des turbines déclenchent l'unité lorsque les vibrations dépassent le seuil de la zone D de la norme ISO 20816. Des déclenchements répétés alors que la machine est par ailleurs en bonne santé indiquent généralement une accumulation progressive du déséquilibre.

Vibrations élevées après l'entretien Le rebadgeage, le nettoyage ou le réassemblage modifient la répartition de la masse et doivent être suivis d'un contrôle de l'équilibrage avant la remise en service.

Pourquoi les turbines perdent-elles l'équilibre - et quel en est le coût ?

Les rotors des turbines fonctionnent à des vitesses où ils se comportent comme des corps flexibles plutôt que comme des masses rigides - ils se plient légèrement sous leur propre poids et sous la charge aérodynamique, de sorte que le centre de masse effectif se déplace d'un mode à l'autre. Le déséquilibre s'accumule par l'érosion de la lame et l'accumulation de dépôts dans les turbines à vapeur et à gaz, dommages dus à la cavitation dans les canaux hydrauliques, accrétion de glace sur les pales d'éoliennes, et usure du joint qui modifie la masse en rotation. Dans les turbocompresseurs, les dépôts de carbone et de suie sur la roue de la turbine sont la cause principale et peuvent se développer en l'espace de milliers d'heures de fonctionnement.

Le coût d'un balourd de turbine ignoré va bien au-delà du remplacement des roulements : les défaillances dues à la fatigue des pales imposent des révisions prolongées, les frottements de joints nécessitent un réusinage de précision, et un seul arrêt forcé sur une centrale électrique en charge de base coûte des multiples de l'ensemble du budget annuel de maintenance. La mesure des vibrations sur le terrain par rapport à la famille ISO 20816 fournit aux opérateurs les données objectives nécessaires pour décider entre une intervention immédiate et la poursuite d'un fonctionnement surveillé - la différence entre une correction planifiée et un arrêt non planifié.

×10durée de vie des roulements lorsque les vibrations sont réduites de moitié

-70%baisse typique des vibrations après équilibrage

2plans équilibrés en une seule visite

<1 shiftdurée typique d'un travail sur site

Pourquoi la réduction de moitié des vibrations multiplie la durée de vie des roulements

ISO 281 définit la durée de vie nominale des roulements comme suit L₁₀ = (C/P)^p, où P est la charge dynamique supportée par le roulement et l'exposant p = 3 pour les roulements à billes et 10/3 pour les roulements à rouleaux. Déséquilibre résiduel est la charge radiale rotative P, et l'amplitude des vibrations la suit directement - donc réduire les vibrations de moitié réduit P de moitié et multiplie la durée de vie des roulements par 2^p: à propos 8× pour les roulements à billes et ~10× pour les roulements à rouleaux (2^10/3 ≈ 10). Faites vos propres calculs dans notre calculateur de durée de vie des roulements.

Comment équilibrer une turbine ou un turbocompresseur - étape par étape

L'équilibrage du champ avec le Balanset-1A suit la méthode de l'influence-coefficient - la même procédure que vous pouvez exécuter vous-même avec l'appareil. Les exigences de précision pour les turbines sont plus strictes et les protocoles de sécurité plus exigeants que pour la plupart des autres rotors :

Mesurer la ligne de base. Des capteurs de vibrations sont montés sur les paliers ou les socles ; un tachymètre laser mesure l'angle de phase de l'arbre. Une marche à vitesse constante enregistre l'amplitude et la phase des vibrations pour chaque plan de mesure et établit la position de la zone ISO 20816.
Ajouter un poids d'essai. Une masse d'essai usinée avec précision est installée à une position radiale connue sur le plan d'équilibrage - généralement une rainure de cercle de boulon ou une poche de bout de lame. Le rotor tourne à nouveau à la même vitesse, de sorte que l'instrument enregistre la réponse du système.
Laissez l'appareil calculer. Le Balanset-1A applique la matrice du coefficient d'influence pour déterminer la masse de correction exacte et la position angulaire pour chaque plan, en visant le degré G ISO 21940-11 le plus serré que la géométrie du rotor permet.
Ajuster les poids de correction. Des masses de correction sont installées à la position calculée et le poids d'essai est retiré. Le changement de masse net est enregistré pour la documentation OEM et la traçabilité.
Vérifier par rapport à la norme ISO 20816. Un dernier essai à la vitesse de fonctionnement confirme que la valeur efficace à large bande et l'amplitude synchrone 1× se situent dans la zone d'acceptation de la norme ISO 20816. Les résultats sont enregistrés dans le rapport de travail.

Ce que nous équilibrons

Rotors de turbines à vapeur industrielles (contre-pression et condensation)
Sections motrices des turbines à gaz et roues de compresseurs
Courants hydroélectriques Francis, Kaplan et Pelton
Arbres principaux d'éoliennes
Roues de turbine et de compresseur du turbocompresseur
Rotors de micro-turbines et d'expandeurs ORC
Roues de turbosoufflantes et de compresseurs à grande vitesse
Rotors de bancs d'essai pour turbines axiales et radiales

Tolérances et normes - Famille ISO 20816

ISO 20816 est la norme définitive en plusieurs parties pour l'évaluation des vibrations mécaniques des machines par des mesures sur des pièces non rotatives (paliers, socles). Chaque partie couvre une classe de turbine spécifique et définit quatre zones de sévérité (A-D) pour la vitesse ou le déplacement efficace à large bande :

ISO 20816-2 - Turbines à vapeur et générateurs terrestres de plus de 50 MW. Les seuils de la zone A/B sont généralement de 2,3 et 4,5 mm/s RMS ; la zone D (déclenchement) est généralement de 7,1 mm/s.
ISO 20816-4 - Turbines à gaz d'une puissance supérieure à 3 MW, y compris les unités aérodérivatives industrielles. Fixe des limites distinctes pour les vibrations des paliers et le déplacement relatif des arbres.
ISO 20816-5 - Machines hydrauliques (pompes et turbines) dans les centrales électriques, y compris les pompes Francis, Kaplan et Pelton. Les zones de vibration tiennent compte de l'excitation hydraulique ainsi que du déséquilibre mécanique.
ISO 20816-21 - Éoliennes terrestres et offshore. Couvre les vibrations des paliers principaux, du multiplicateur et du générateur, évaluées en fonctionnement normal.

Les tolérances d'équilibrage du rotor pour tous les types de turbines sont régies par ISO 21940-11 G-grades. Les turbines à grande vitesse nécessitent généralement G 1.0 ou G 2.5; les roues du turbocompresseur à 100 000-300 000 tours/minute peuvent exiger G 0,4. Nos mesures Balanset-1A vous fournissent les données nécessaires pour démontrer la conformité aux limites d'acceptation des vibrations de la norme ISO 20816 et aux limites de déséquilibre résiduel de la norme ISO 21940-11 en une seule session sur site.

Pour la sécurité de la résonance des pales, les croisements à vitesse critique sont cartographiés à l'aide de la méthode du diagramme de Campbell. calculateur de la fréquence des pales de turbine permet de vérifier si la fréquence propre d'une pale se situe dans la plage de vitesse de fonctionnement avant la mise en service ou après un changement de pale.

Le Balanset-1A - votre kit complet d'équilibrage de champ pour les turbines

Tout ce qui figure sur cette page est réalisé à l'aide d'un instrument portable : le Balanset-1A. Il s'agit d'un équilibreur dynamique à deux canaux et d'un analyseur de vibrations qui permet d'équilibrer les rotors de turbines et de turbocompresseurs. dans leurs propres roulements, à la vitesse de fonctionnement, Le logiciel calcule la masse et l'angle de correction exacts et enregistre un rapport.

Kit complet d'équilibrage Balanset-1A avec capteurs, tachymètre laser, balance et mallette

Contenu du kit complet

€1,975 - Kit complet, en stock, facture TVA

Unité de mesure de l'interface (USB, 2 canaux)
Deux accéléromètres à vibration (câble de 4 m, 10 m en option)
Tachymètre laser / capteur de phase optique (50-500 mm)
Support magnétique pour le capteur
Balance numérique pour les poids d'essai et de correction
Logiciel d'équilibrage et d'analyse Windows
Mallette de transport en plastique

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Recommandé

Kit complet

Unité - 2 capteurs - tachymètre laser - support magnétique - balance numérique - logiciel - valise de transport. Tout ce qui est nécessaire pour commencer à équilibrer des turbines.

OEM

Ensemble OEM

Unité - 2 capteurs - tachymètre laser - logiciel. Pour les intégrateurs qui disposent déjà d'un support, d'une balance et d'une valise, ou qui intègrent l'unité dans une machine d'équilibrage.

Principales spécifications techniques
Paramètre	Valeur
Canaux de mesure	2 (équilibrage sur un ou deux plans)
Plage de vitesse de vibration	0,05-100 mm/s
Gamme de fréquences	5-300 Hz
Précision des mesures	±5% de la pleine échelle
Méthode	Coefficient d'influence à 3 parcours (1 ou 2 plans)
Analyse	Amplitude et phase à 1×, spectre FFT et forme d'onde, rapports enregistrés
Ordinateur portable	Non inclus (PC Windows, disponible sur demande)

✓ En stock✓ DHL Portugal €35✓ DHL dans le monde entier €110✓ Garantie de 2 ans✓ Facture de TVA✓ Assistance technique

Equilibrage de turbines et de turbocompresseurs sur le terrain

Rotor de turbocompresseur préparé pour l'équilibrage sur le terrain avec le Balanset-1A

Rotor sur le dispositif d'équilibrage

Un turbo-rotor à grande vitesse instrumenté pour l'équilibrage du champ sur deux plans avec le Balanset-1A.

Mesure des vibrations du rotor d'une turbine au niveau du logement du palier

Mesure des vibrations au niveau du palier

Le capteur et le tachymètre laser au niveau du palier enregistrent une amplitude et une phase de 1× à la vitesse de course.

Equilibrage sur le terrain ou machine à équilibrer - quelle est la meilleure solution ?

Comparaison : équilibrage in situ sur le terrain et machine à équilibrer en atelier
Critère	Équilibrage sur le terrain (Balanset-1A)	Machine à équilibrer d'atelier
Démontage du rotor nécessaire	Non - équilibré en place	Oui - démontage complet
Conditions de fonctionnement réelles	Oui - vitesse réelle, roulements réels	Non - faible vitesse, supports différents
Temps d'arrêt	Heures pour une équipe	De quelques jours à quelques semaines
Capture des effets du rotor flexible	Oui - flexion à la vitesse incluse	Pas lors d'une course d'atelier à faible vitesse
Vérification des vibrations selon la norme ISO 20816	Intégré à la procédure	Étape distincte après le réassemblage
Correction sur deux plans	Oui (les deux avions simultanément)	Oui
Portable - n'importe quel site	Oui - se range dans une mallette de transport	Atelier fixe uniquement
Coût type par intervention	Faible (pas de transport, pas de grue)	Élevé (logistique + temps de travail)

Calculateurs de turbines gratuits

ISO 20816-2 vibrations des turbines à vapeur ISO 20816-4 vibrations des turbines à gaz ISO 20816-5 vibration des machines hydrauliques ISO 20816-21 - Vibrations des éoliennes Fréquence des pales de la turbine (Campbell) Balourd résiduel (ISO 1940) Calculateur de durée de vie

FAQ sur l'équilibrage des turbines

Le rotor d'une turbine peut-il être équilibré sur le terrain ou faut-il une machine à équilibrer ?

De nombreux rotors de turbines industrielles peuvent être équilibrés sur place à l'aide de la méthode du coefficient d'influence. L'équilibrage sur site est effectué à la vitesse de fonctionnement réelle et dans les conditions de roulement, ce qui est souvent plus représentatif que l'équilibrage en atelier à faible vitesse sur différents supports. Le Balanset-1A prend en charge les calculs sur deux plans et produit un résultat conforme à la norme ISO. Pour les rotors à très grande vitesse, au-delà de plusieurs centaines de mètres par seconde en bout de pale, un équilibrage supplémentaire à faible vitesse dans une fosse à vide peut également être nécessaire - mais l'équilibrage fin sur le terrain après l'assemblage est une pratique courante.

Quelle partie de la norme ISO 20816 s'applique à mon éolienne ?

Utilisez la norme ISO 20816-2 pour les grandes turbines à vapeur terrestres et les générateurs de plus de 50 MW. La norme ISO 20816-4 couvre les turbines à gaz industrielles de plus de 3 MW. La norme ISO 20816-5 s'applique aux turbines hydrauliques et aux pompes-turbines des centrales électriques. La norme ISO 20816-21 régit les vibrations du groupe motopropulseur des éoliennes. Pour les machines plus petites qui ne sont pas explicitement couvertes, la norme ISO 20816-3 (machines industrielles de 15 à 300 kW) ou ISO 20816-1 (généralités) fournit le cadre. Nos cinq calculateurs appliquent directement les seuils des zones de chaque partie.

De quel niveau d'équilibre un turbocompresseur a-t-il besoin ?

Les roues de turbocompresseurs de type automobile nécessitent couramment un équilibrage G 0,4 ou plus serré, car elles tournent à 100 000-300 000 tr/min et même des excentricités de l'ordre du microgramme génèrent des charges mesurables sur les roulements. Les turbocompresseurs industriels tournant à 10 000-30 000 tr/min sont généralement équilibrés à G 1,0 ou G 2,5. Les Calculateur de déséquilibre résiduel convertit la masse et la vitesse de votre rotor en une allocation exacte en g-mm pour n'importe quel grade G.

Ma turbine se met en sur-vibration après chaque révision majeure - pourquoi ?

Le remontage après une révision déplace presque toujours le centre de masse du rotor, car le remplacement des pales, les nouveaux joints et le resserrage des boulons modifient tous l'état d'équilibre. Un contrôle de l'équilibrage - et une correction si nécessaire - est une étape obligatoire de la mise en service après toute révision majeure d'une turbine, et non une option. Les limites de la zone ISO 20816 vous donnent un critère d'acceptation clair avant la remise en service.

Le Balanset-1A peut-il mesurer les vibrations des paliers conformément à la norme ISO 20816 ?

Oui. Le Balanset-1A enregistre les vibrations en mm/s RMS, ce qui correspond à la quantité utilisée par la norme ISO 20816 pour la classification des zones sur les paliers. Fixez le capteur de vibrations au palier, faites tourner la machine à sa vitesse de fonctionnement normale et lisez le résultat en le comparant au tableau des zones de la pièce concernée - ou utilisez l'un des cinq calculateurs de turbines de cette page pour effectuer la comparaison automatiquement.

Comment savoir s'il faut équilibrer sur un ou deux plans ?

Les rotors dont la longueur axiale est inférieure à la moitié du diamètre (en forme de disque) sont généralement équilibrés dans un seul plan. Les rotors plus longs - la plupart des turbines, des compresseurs multi-étagés et des ensembles de turbocompresseurs avec des roues de turbine et de compresseur - nécessitent une correction sur deux plans pour éliminer le déséquilibre statique et dynamique. Le Balanset-1A prend en charge les deux modes ; choisissez la correction sur deux plans si vous constatez que la phase de vibration diffère de manière significative entre les deux positions des roulements.

Apprendre la théorie

Équilibrage sur site Classes de qualité d'équilibrage Équilibrage dynamique Résonance des pales Balourd résiduel Équilibrage à deux plans

Évaluer et équilibrer votre turbine - selon la norme ISO

Le Balanset-1A mesure les vibrations des paliers conformément à la norme ISO 20816 et réalise un équilibrage de champ à deux plans conformément à la norme ISO 21940-11. Il vous permet d'effectuer le diagnostic et la correction avec un seul instrument portable, et d'obtenir un résultat documenté pour chaque tâche.

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