Outil d'ingénierie gratuit #020
Limites de vibration — Turbines à vapeur et générateurs > 40 MW
Évaluer la sévérité des vibrations des turbines à vapeur et des générateurs selon la norme ISO 20816-2. Prend en charge les mesures de vitesse du logement de palier et de déplacement relatif de l'arbre.
Résultats
| Zone | Limite | Description |
|---|
ISO 20816-2 Champ d'application
La norme ISO 20816-2 spécifie les critères d'évaluation des vibrations des turbines à vapeur et des générateurs d'une puissance supérieure à 40 MW, fonctionnant à des vitesses comprises entre 1 500 et 3 600 tr/min (production d'électricité à 50/60 Hz). Elle couvre à la fois les vibrations du logement de palier et les vibrations relatives de l'arbre.
Vibrations du logement de palier
La vitesse de vibration large bande est mesurée sur le corps de palier (piédestal) en mm/s RMS, typiquement dans la plage de fréquences 10–1000 Hz. Les valeurs limites ci-dessous correspondent à la colonne du tableau publié pour les vitesses d'arbre de 1500 tr/min et 1800 tr/min ; pour les machines de 3000–3600 tr/min, les limites publiées sont plus élevées (A/B 3,8, B/C 7,5, C/D 11,8 mm/s RMS), donc ce tableau unique simplifié est conservateur pour les machines bipolaires.
| Limite de zone | Vitesse (mm/s RMS) |
|---|---|
| A/B | 2.8 |
| B/C | 5.3 |
| C/D | 8.5 |
Déplacement relatif de l'arbre
Les vibrations de l'arbre sont mesurées à l'aide de capteurs de proximité et exprimées en déplacement crête à crête en μm. Ces valeurs sont simplifiées pour une application générale.
| Limite de zone | Déplacement (μm p-p) |
|---|---|
| A/B | 50 |
| B/C | 100 |
| C/D | 165 |
ℹ️ Remarque : Les limites de déplacement de l'arbre peuvent varier en fonction de la vitesse de fonctionnement. Les valeurs ci-dessus sont simplifiées pour une utilisation générale. Pour connaître les limites exactes en fonction de la vitesse, veuillez consulter la norme ISO 20816-2 complète.
⚠️ Important : Il convient de surveiller les vibrations du palier et de l'arbre. Une machine peut présenter de faibles vibrations du palier et des vibrations élevées de l'arbre, ou inversement. L'évaluation globale repose sur la valeur la plus élevée des deux.
La norme ISO 20816-2 s'applique aux turbines à vapeur et alternateurs d'une puissance supérieure à 40 MW, fonctionnant à des vitesses comprises entre 1500 et 3600 RPM (pour la production d'électricité à 50/60 Hz). Cela inclut :
- Les grands groupes turbo-alternateurs de centrales électriques
- Les turbines à vapeur industrielles entraînant des alternateurs
- Les turbines à vapeur de centrales à cycle combiné
- Les groupes turbo-alternateurs de centrales nucléaires
La vibration des corps de paliers est mesurée à l'aide de capteurs montés sur le support de palier, exprimée en mm/s RMS. Elle reflète la vibration transmise à travers le palier vers la structure porteuse.
La vibration relative d'arbre est mesurée à l'aide de sondes de proximité à l'intérieur du palier, exprimée en μm crête-à-crête. Elle mesure l'orbite réelle de l'arbre par rapport au jeu du palier.
Ces deux mesures sont essentielles — la vibration du corps de palier seule peut ne pas détecter des problèmes internes du rotor sur des fondations rigides.
Les turbines à vapeur utilisent des paliers lisses à film fluide dans lesquels le corps de palier peut présenter de faibles vibrations même lorsque l'arbre subit un déplacement important. La mesure relative de l'arbre permet de capter :
- Le balourd du rotor et la déformation thermique (arcure)
- Les instabilités de tourbillonnement d'huile (oil whirl) et de fouettement d'huile (oil whip)
- Les fissures du rotor et les frottements rotor/stator
- Le défaut d'alignement entre rotors accouplés
La surveillance des vibrations d'arbre est cruciale pour la détection précoce des défauts évolutifs.
Pour une Zone C sur une turbine à vapeur ou un alternateur :
- Informer immédiatement la direction de la centrale et l'équipe d'exploitation
- Rechercher la cause première — vérifier l'état d'équilibrage, le lignage, l'état des paliers, la fondation, l'état thermique
- Passer à une fréquence de surveillance continue si ce n'est pas déjà le cas
- Planifier une action corrective lors du prochain arrêt disponible
- Surveiller la tendance — si elle approche de la Zone D, envisager une réduction de charge ou un arrêt programmé
La norme ISO 20816-2 regroupe les anciennes normes ISO 10816-2 (vibrations des corps de paliers) et ISO 7919-2 (vibrations d'arbres) pour les turbines à vapeur en une seule norme unifiée. Les limites de zones sont essentiellement les mêmes, mais la nouvelle norme fournit des directives actualisées sur l'évaluation combinée utilisant les deux types de mesures.
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.
Analyseurs de vibrations professionnels et systèmes d'équilibrage sur site pour turbomachines. Évaluation conforme à la norme ISO 20816 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.
