Pourquoi l'équilibrage du ventilateur d'extraction est essentiel

Un déséquilibre des ventilateurs d'extraction entraîne une augmentation des vibrations, du bruit, des pertes d'énergie et une usure prématurée des composants. Pour tout ventilateur fonctionnant en continu ou en charge, qu'il s'agisse d'immeubles résidentiels, de systèmes CVC commerciaux ou de ventilation industrielle, l'équilibre dynamique est essentiel pour la fiabilité, la performance et la sécurité.

Conséquences du déséquilibre du ventilateur

Même de légères asymétries de distribution de masse peuvent engendrer des forces centrifuges importantes aux vitesses de fonctionnement. Ces forces entraînent :

• Vibrations excessives : Le déséquilibre génère des charges dynamiques qui sollicitent les roulements, les supports et les connexions des conduits.
• Émission de bruit : Un bruit périodique provenant de la turbine indique une rotation déséquilibrée et masque souvent des problèmes mécaniques plus profonds.
• Dégradation des roulements et de l'arbre : L’énergie vibratoire raccourcit la durée de vie des roulements et peut désaligner ou fatiguer l’arbre.
• Flux d'air inefficace : Les roues oscillantes perturbent la symétrie du flux, réduisant la pression et augmentant la consommation d'énergie.

Quelles sont les causes du déséquilibre ?

Un déséquilibre peut résulter de tolérances d'usine, d'un assemblage incorrect ou de l'usure sur site. L'accumulation de poussière, la corrosion des pales, des irrégularités de soudure ou même une légère déformation pendant le transport peuvent altérer la répartition de la masse. Pour les ventilateurs de toit, l'exposition aux intempéries aggrave ces facteurs. Un mauvais alignement des poulies ou des supports flexibles peuvent amplifier les symptômes, mais n'en sont pas les causes profondes.

Types de ventilateurs nécessitant un équilibrage

Tout ensemble de ventilateur rotatif peut nécessiter un équilibrage tout au long de son cycle de vie. Cela comprend :

• Ventilateurs d'extraction axiaux à pales longues et légères
• Ventilateurs centrifuges à inertie inversée utilisés dans les systèmes CVC et industriels
• Ventilateurs à flux mixte dans les applications à haute pression ou à vitesse variable
• Ventilateurs à pales radiales pour air contaminé ou chargé de particules

Chaque type présente des défis d'accès et des modèles de vibration différents, nécessitant un positionnement de mesure et une configuration de plan d'équilibrage appropriés.

À quelle fréquence faut-il équilibrer ?

Les intervalles d'équilibrage dépendent des heures de fonctionnement et de l'environnement. Pour les systèmes CVC commerciaux, des contrôles annuels peuvent suffire. Pour les systèmes industriels ou corrosifs, une surveillance des vibrations doit être trimestrielle. Un rééquilibrage est recommandé si la vitesse de vibration dépasse 4,5 mm/s, si le débit d'air chute ou si des bruits inattendus se produisent.

Procédure d'équilibrage du ventilateur étape par étape

1. Installation et configuration du capteur : Montez les capteurs de vibrations perpendiculairement à l'axe de rotation, un sur chaque palier. Fixez le tachymètre laser à l'aide d'une base magnétique et pointez-le vers un morceau de ruban adhésif réfléchissant sur le rotor. Connectez tous les capteurs au dispositif Balanset-1A, puis ce dernier à un ordinateur portable via USB.
2. Mesure initiale : Lancez le logiciel Balanset-1A. Sélectionnez le mode « Équilibrage sur deux plans » et saisissez le nom et l'emplacement du ventilateur. Faites tourner le ventilateur à sa vitesse de fonctionnement et mesurez les vibrations initiales dans les deux plans. Vous obtiendrez ainsi les valeurs de base d'amplitude et de phase pour chaque capteur.
3. Procédure de poids d'essai : Fixez un poids d'essai de masse connue sur le premier plan (côté où est monté le premier capteur). Démarrez le rotor et enregistrez à nouveau les niveaux de vibrations. Assurez-vous que l'amplitude ou la phase des vibrations a changé d'au moins 20% ; cela confirme que le poids influence correctement le système.
4. Essai du deuxième plan : Déplacez le même poids d'essai sur le deuxième plan et effectuez une nouvelle mesure des vibrations. Le système dispose désormais de suffisamment de données des deux plans pour calculer les coefficients d'influence et corriger les déséquilibres.
5. Calcul de la correction : Le logiciel calcule automatiquement la masse et l'angle de correction requis pour chaque plan, en fonction des résultats d'essai et des coefficients d'influence enregistrés. Les angles sont référencés à partir de la position de la masse d'essai, dans le sens de rotation.
6. Installation du poids de correction : Retirez la masse d'essai. Mesurez et installez avec précision les masses de correction calculées au rayon et à l'angle prescrits. Fixez-les solidement par soudage, boulonnage ou toute autre méthode adaptée à la vitesse de rotation et à l'environnement.
7. Vérification finale : Redémarrez le rotor et effectuez un nouvel essai de vibration. Le logiciel affichera les niveaux de vibration résiduels. Si nécessaire, des masses de réglage peuvent être ajoutées. L'équilibrage est considéré comme réussi lorsque les valeurs de vibration sont conformes aux limites de tolérance de la norme ISO 1940.

Outil recommandé : Balanset-1A

Le Balanset-1A Le système d'équilibrage portable est optimisé pour la correction in situ du rotor. Il comprend :

• Plage de mesure : 0,02–80 mm/s (vitesse de vibration)
• Gamme de fréquences : 5–550 Hz
• Plage de régime : 100 à 100 000
• Précision de phase : ±1°
• Analyse du spectre FFT et conformité ISO 1940

Toutes les données sont archivées, ce qui permet une utilisation répétée des coefficients d'influence et des diagnostics à long terme. Le système fonctionne directement dans les roulements du ventilateur, sans démontage de l'équipement.

Expérience sur le terrain : Équilibrage des toits par temps froid

Lors d'une récente intervention sur un immeuble résidentiel de grande hauteur, des ventilateurs d'extraction de toit ont été équilibrés par des températures négatives (-6 °C). Malgré le vent et un accès limité, le Balanset-1A a permis une installation rapide et des diagnostics précis. Résultat : la vitesse de vibration a été réduite de 6,8 mm/s à moins de 1,8 mm/s, rétablissant ainsi l'efficacité du ventilateur et prolongeant la durée de vie des roulements.

Corrections temporaires et permanentes

Les poids d'essai sont utilisés uniquement lors de l'étalonnage. La correction permanente utilise des inserts en acier, en aluminium ou en acier inoxydable, choisis en fonction de l'environnement (par exemple, du risque de corrosion). Une fixation solide est essentielle pour éviter toute perte de masse lors de la rotation. Les techniques de fractionnement de masse permettent d'équilibrer les masses dans les endroits exigus ou inaccessibles.

Défis dans les installations confinées

Dans les systèmes gainables ou montés au plafond, l'accès à la turbine est restreint. Les techniciens peuvent être amenés à travailler à travers des panneaux d'accès ou à utiliser de longues rallonges de sonde. Les têtes de capteur compactes et l'interface USB du Balanset-1A permettent des mesures à distance pendant le fonctionnement du ventilateur.

Surveillance post-équilibrage

Après l'équilibrage, établissez une base de référence vibratoire. Utilisez-la pour la maintenance prédictive en suivant l'évolution de vos vibrations au fil du temps. Le logiciel Balanset-1A enregistre les courbes et spectres vibratoires, permettant ainsi d'identifier les nouveaux problèmes avant qu'ils ne causent des dommages, comme l'accumulation de poussière, les déplacements structurels ou la dégradation des roulements.

Quand ne pas équilibrer

N'effectuez pas d'équilibrage sur des rotors présentant des dommages mécaniques : pales fissurées, arbres déformés, jeu aux roulements ou supports desserrés. Ces dommages doivent être réparés en priorité. L'équilibrage corrige uniquement les problèmes de masse, et non les défauts structurels.

Conclusion

L'équilibrage n'est pas une tâche ponctuelle : c'est un élément essentiel de la maintenance des équipements rotatifs. Avec des outils comme Balanset-1ALes techniciens de terrain peuvent effectuer des corrections précises et reproductibles du rotor en conditions réelles. Cela réduit les temps d'arrêt, améliore la qualité de l'air et garantit un fonctionnement stable en toute saison et pour toute application. Pour les systèmes critiques, l'équilibrage est un investissement en termes de disponibilité, et pas seulement de contrôle des vibrations.