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Calculateur d'équilibrage des rouleaux de machine à papier
Calculer le régime de fonctionnement à partir de la vitesse de surface, du balourd résiduel admissible selon la norme ISO 21940, de la force centrifuge due au balourd et de la masse de correction pour les rouleaux de la machine à papier.
Résultats
RPM à partir de la vitesse de surface
La vitesse des machines à papier est spécifiée en m/min (vitesse de défilement de la bande). La vitesse de rotation des rouleaux dépend de leur diamètre.
Qualités d'équilibrage typiques pour les rouleaux de machines à papier
| Type de rouleau | Classe recommandée | Notes |
|---|---|---|
| Rouleaux de calandre | G1.0 – G2.5 | La plus haute précision requise |
| Rouleaux de presse (pleins/ventilés) | G2.5 | Norme pour la plupart des sections de presse |
| Rouleaux aspirants | G2.5 – G6.3 | Les perforations de la coquille compliquent l'équilibrage |
| Cylindres de sécheur | G2.5 – G6.3 | Le déplacement du condensat modifie l'équilibre |
| Rouleaux de guidage de toile/feutre | G2.5 | Petit diamètre, vitesse modérée |
| Rouleaux de feutre | G6.3 – G16 | Faible vitesse, moins critique |
| Bobine | G2.5 | Vitesse élevée, affecte la qualité de l'enroulement |
Note de l'industrie papetière : Les rouleaux fonctionnant à plus de 1 000 m/min bénéficient d'une classe de qualité d'équilibrage G2.5 ou plus stricte. Les cylindres de séchage équipés d'un système de gestion des condensats (siphons, barres de turbulence) peuvent présenter des variations de balourd apparentes en cours de fonctionnement, dues à la redistribution des condensats.
Force centrifuge due au balourd
La force centrifuge générée par le balourd à la limite de tolérance est :
Où U_per est en g·mm et ω en rad/s. Cette force tourne à la vitesse de l'arbre et est transmise aux paliers et à la structure de support.
Calcul de masse de correction
Masse de correction à ajouter ou à retirer à un rayon donné :
Où r est le rayon de correction en mm (généralement au diamètre extérieur du rouleau ou à un emplacement spécifique du plan de correction).
Considérations particulières concernant les rouleaux de papier
- Rouleaux aspirants : Les perforations de la coquille entraînent des variations de masse périodiques. Il convient de vérifier l'équilibre après un nouveau perçage ou un remplacement de la coquille.
- Rouleaux recouverts (caoutchouc/polyuréthane) : L'épaisseur du revêtement influe sur l'équilibre. Rééquilibrez après la pose du nouveau revêtement.
- Cylindres sécheurs : La redistribution des condensats au démarrage provoque un balourd transitoire. Laisser le système se stabiliser avant de procéder à la mesure.
- Rouleaux de couronne variables : Les variations de pression de la couronne hydraulique peuvent affecter l'état d'équilibrage.
- Couronne thermique : Un chauffage inégal peut provoquer une déformation temporaire ; vérifiez que l’état d’équilibre thermique est atteint avant l’équilibrage.
Limites de vibration pour les rouleaux de machines à papier
Les machines à papier nécessitent des niveaux de vibration très faibles pour garantir la qualité du papier. Limites de vitesse typiques des paliers :
- Rouleaux de calandre : < 1,0 mm/s RMS (affecte la qualité de la surface du papier)
- Rouleaux de presse : < 2,0 mm/s RMS
- Cylindres sécheurs : < 2,5 mm/s RMS
- Rouleaux de guidage en fil métallique/feutre : < 2,0 mm/s RMS
- Bobine du moulinet : < 1,5 mm/s RMS (affecte la qualité de l'enroulement)
Cela dépend de la position du rouleau. Les rouleaux de calandre et de presse des machines à grande vitesse (>1000 m/min) bénéficient de la classe G2.5. Les cylindres sécheurs utilisent généralement G6.3. Les rouleaux guides et de feutre utilisent G6.3. Règle générale : plus le rouleau est proche de la formation et de la finition de la feuille de papier, plus l'exigence d'équilibrage est stricte.
Les vitesses des machines à papier sont universellement spécifiées en vitesse périphérique (linéaire) en m/min, et non en tr/min (RPM). Des rouleaux de diamètres différents tournent tous à la même vitesse périphérique (la vitesse de la machine), mais à des régimes (RPM) différents. Ce calculateur effectue la conversion pour vous.
Les cylindres sécheurs chauffés à la vapeur contiennent du condensat qui se redistribue selon la vitesse et le fonctionnement du siphon. À basse vitesse, le condensat s'accumule au fond (régime d'accumulation/cascade) en provoquant des vibrations. À haute vitesse, il forme un anneau uniforme (régime d'anneau). La transition entre ces régimes lors de la montée en vitesse peut engendrer des vibrations temporairement élevées. Laissez la machine atteindre son régime permanent avant de tirer des conclusions sur l'équilibrage.
Oui, l'équilibrage in situ (sur site) est courant pour les rouleaux de machine à papier, en particulier pour les cylindres sécheurs difficiles à démonter. Utilisez des capteurs de vibrations sur les paliers et un capteur de phase (top tour) sur l'arbre. Un équilibrage en deux plans est généralement nécessaire pour les rouleaux longs (L/D > 0.5). Les masses de correction sont ajoutées aux emplacements dédiés sur les fonds du rouleau.
Les causes courantes incluent : l'usure ou l'endommagement du revêtement (caoutchouc/polyuréthane), la corrosion par piqûres de la virole, des dysfonctionnements du système d'évacuation des condensats dans les cylindres sécheurs, la déformation thermique, l'encrassement par des fibres de papier ou de la sauce de couchage, et la fissuration de la virole ou des fonds. Une surveillance vibratoire régulière permet de détecter ces anomalies précocement.
Très critique. Les vibrations induites par le balourd provoquent du broutage ou marquage périodique (barring) sur les rouleaux de calandre et de presse, des profils d'humidité irréguliers dans les sections de presse et de sécherie, ainsi que des défauts de bobinage (ondulation, étoilage). La qualité de l'équilibrage impacte directement l'état de surface et l'imprimabilité du papier.
Les procédures décrites sur cette page ont été développées et testées sur le terrain par l'équipe Vibromera à l'aide du Balanset-1A, un équilibreur portable à deux canaux et analyseur de vibrations pour l'équilibrage des rotors sur site.
Instruments et logiciels professionnels d'équilibrage sur site. Utilisés dans plus de 50 pays.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko est ingénieur en analyse vibratoire, ainsi que fondateur et PDG de Vibromera. Depuis plus de 15 ans, il équilibre des équipements rotatifs sur le terrain plutôt que sur banc d'essai : broyeurs, ventilateurs industriels, concasseurs, centrifugeuses, arbres et broches. C'est de ce travail que sont nés les instruments Balanset — conçus comme un outil qu'un spécialiste peut emporter jusqu'à la machine et utiliser seul, sur site, et non comme un équipement de laboratoire. Vibromera a été fondée en 2017 et est basée à Porto, au Portugal, depuis 2023. Le développement, l'assemblage et le support de la gamme Balanset se font ici. L'instrument phare est le Balanset-1A, un analyseur portable pour l'équilibrage à un et deux plans et pour le diagnostic vibratoire. Nikolai est personnellement impliqué dans le support client, dans le traitement des cas d'équilibrage difficiles et dans le développement du logiciel. Il travaille avec des clients du monde entier, dans toutes les langues.
