Que couvre la norme ISO 20816-21 ?

La norme ISO 20816-21 spécifie les critères d'évaluation des vibrations des éoliennes terrestres et en mer. Elle couvre les principaux composants de la chaîne cinématique : palier principal, multiplicateur, générateur et vibrations de la nacelle. Elle traite des mesures de vitesse et d'accélération selon le composant et la plage de fréquences considérés.

Pourquoi utilise-t-on différents types de mesures pour différents composants ?

La vitesse (mm/s RMS) est utilisée pour les mesures des boîtes de vitesses, des générateurs et des sommets de tours, où les fréquences de vibration dominantes se situent généralement entre 10 et 1 000 Hz. L’accélération (g RMS) est utilisée pour les paliers principaux, car les signaux de défauts de paliers à basse vitesse et haute fréquence sont mieux captés par les accéléromètres, notamment pour l’arbre principal à faible vitesse de rotation (généralement de 10 à 20 tr/min).

Comment la classe de puissance de la turbine influe-t-elle sur les limites de vibration ?

Les turbines de grande taille (> 3 MW) ont généralement des vitesses de rotation plus faibles et une plus grande flexibilité structurelle, ce qui peut influencer leur comportement vibratoire. Cependant, les limites des zones définies dans la norme ISO 20816-21 sont généralement cohérentes d'une classe de puissance à l'autre, car elles sont basées sur la sévérité des vibrations au niveau des composants plutôt que sur la taille globale de la turbine. Le contexte de la classe de puissance facilite l'interprétation.

Qu’est-ce que la vibration au sommet d’une tour et pourquoi la surveiller ?

Les vibrations de la nacelle reflètent la réponse structurelle globale de l'éolienne aux charges aérodynamiques, au déséquilibre du rotor et aux forces de la transmission. Des vibrations excessives peuvent indiquer un déséquilibre de masse ou aérodynamique du rotor, un défaut d'alignement en lacet, des problèmes de fondation ou une résonance structurelle. Elles sont généralement mesurées en mm/s RMS.

Que dois-je faire si les vibrations de l'éolienne atteignent la zone C ?

La zone C indique que le composant n'est pas adapté à un fonctionnement continu à long terme. Les actions à entreprendre sont les suivantes : rechercher la cause première à l'aide des données du système de surveillance de l'état (CMS), examiner les tendances SCADA pour établir une corrélation avec la vitesse du vent et la puissance, vérifier l'état des roulements par analyse d'enveloppe, inspecter l'huile de la boîte de vitesses pour détecter la présence de particules métalliques, envisager la mise hors service de la turbine jusqu'à la fin des mesures correctives et planifier la maintenance lors de la prochaine fenêtre météorologique favorable.

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Limites de vibration — Éoliennes

Évaluer la sévérité des vibrations des composants d'une éolienne selon la norme ISO 20816-21. Prend en charge les mesures du palier principal, du réducteur, du générateur et du sommet de la tour.

ISO 20816-21 Zones A/B/C/D Éoliennes

Composant

Mesures

Valeur mesurée (mm/s RMS)

Classe de puissance des turbines

Préréglages rapides

Résultats

Zone de vibration

—

Valeur mesurée

—

Recommandation

—

ℹ️ Remarque concernant les composants :

Zone	Limite	Description

Champ d'application de la norme ISO 20816-21

La norme ISO 20816-21 spécifie les critères d'évaluation des vibrations des éoliennes terrestres et en mer. Elle couvre les principaux composants de la chaîne cinématique et la structure de la tour/nacelle, en tenant compte des conditions de fonctionnement spécifiques aux systèmes éoliens.

Boîte de vitesses — Vitesse (mm/s RMS)

Les vibrations de la boîte de vitesses sont mesurées au niveau du carter de palier à l'aide de capteurs de vitesse. Les multiples étages produisent des signatures vibratoires complexes.

Limite de zone	Vitesse (mm/s RMS)
A/B	3.5
C/C	7.1
CD	11.2

Générateur — Vitesse (mm/s RMS)

Les limites de vibration des générateurs sont plus faibles car les générateurs sont des machines rotatives de précision avec des tolérances plus strictes.

Limite de zone	Vitesse (mm/s RMS)
A/B	2.8
C/C	5.6
CD	9.0

Palier principal — Accélération (g RMS)

Le palier principal fonctionne à très basse vitesse (10 à 20 tr/min). La mesure de l'accélération permet de détecter les signaux de défauts du palier à haute fréquence que les capteurs de vitesse ne pourraient pas capter.

Limite de zone	Accélération (g RMS)
A/B	0.5
C/C	1.0
CD	2.0

Sommet de la tour (nacelle) — Vitesse (mm/s RMS)

Les vibrations au sommet de la tour reflètent la réponse structurelle globale aux charges aérodynamiques et aux forces de la transmission.

Limite de zone	Vitesse (mm/s RMS)
A/B	2.0
C/C	4.0
CD	7.0

ℹ️ Remarque : Les vibrations des éoliennes varient considérablement en fonction des conditions de vent. Pour une comparaison pertinente, les mesures doivent être effectuées dans des conditions de fonctionnement constantes (par exemple, puissance nominale, vitesses de vent spécifiques). Les systèmes de surveillance de l'état (CMS) assurent un suivi continu.

⚠️ Important : Les défaillances des paliers principaux figurent parmi les réparations les plus coûteuses des éoliennes. La détection précoce par la surveillance des vibrations (notamment l'analyse de l'accélération à haute fréquence et l'analyse de l'enveloppe vibratoire) est essentielle pour planifier leur remplacement avant toute défaillance catastrophique.

Limites de vibration des éoliennes selon la norme ISO 20816-21 | Vibromera

Publié par Nikolai Shelkovenko sur 15 février 2026 5 mars 2026