Une nouvelle usine industrielle s'apprêtait à démarrer sa production, et le rotor de son broyeur à marteaux devait être équilibré avant que la ligne n'entre en fonctionnement continu. Nous avons réalisé le travail sur place, dans les paliers propres du broyeur, avec l'équilibreur portable Balanset-1A et un ordinateur portable. Cette page présente la machine, chaque étape que nous avons suivie avec l'instrument et ce que l'usine en a retiré.
La machine et la tâche
Le broyeur est un broyeur à marteaux. Des rangées de marteaux oscillants sont suspendues à des axes entre des disques en acier, et l'ensemble du rotor est entraîné directement, par un accouplement, par un moteur AC-Motoren. La plaque signalétique indique 55 kW et 2970 tr/min à 50 Hz ; le rotor tourne donc à presque 3000 tr/min.
À cette vitesse, même une petite erreur de masse sur le rotor devient une grande force tournante sur les paliers, le bâti et les fondations ; la force croît avec le carré de la vitesse. L'usine voulait un démarrage sans à-coups. Un rotor déséquilibré fonctionne de manière inefficace, provoque des problèmes mécaniques et peut perturber la production peu après la mise en service. C'est pourquoi le rotor a été équilibré avant le démarrage de l'usine, et non après la première panne.
Comment nous avons utilisé le Balanset-1A, étape par étape
Le Balanset-1A mesure le rotor dans ses propres paliers, à sa vitesse de travail. Le programme vous guide à travers les passages et calcule lui-même la correction ; la personne sur place monte les capteurs et fixe les masses.
Capteurs et tachymètre
Les capteurs de vibrations se placent sur les paliers, strictement en direction radiale, perpendiculairement à l'arbre, et sur du métal massif, et non sur des protections ou des capots. Une bande de ruban réfléchissant sur l'arbre sert de référence de phase : le tachymètre laser la lit une fois par tour. À partir de là, ni les capteurs ni le ruban ne doivent bouger, car le programme compte chaque angle à partir de ce repère.
Run 0 : la vibration initiale
Le broyeur est démarré avec les marteaux montés et amené à sa vitesse de travail. Une pression sur F7 enregistre l'amplitude, la phase et la vitesse de la vibration à la fréquence de rotation. C'est l'image "avant" du balourd.
Masse d'essai et Run 1
Machine arrêtée et consignée, une masse d'essai de valeur connue est fixée au rotor à un rayon connu, et sa position est repérée. La masse est choisie selon la force : à la vitesse de travail, sa force centrifuge doit représenter environ 7 % du poids du rotor (5–10 % est une plage raisonnable).
La valeur "First trial weight estimate" du programme, ou notre calculateur de masse d'essai gratuit, donne le chiffre pour une masse de rotor, un rayon et une vitesse donnés.
Le rotor tourne ensuite de nouveau. Si la masse d'essai modifie trop peu la vibration, le programme n'accepte pas le passage et demande une masse plus lourde.
Calcul
À partir de la différence entre Run 0 et Run 1, le programme calcule les coefficients d'influence et affiche la correction : la masse en grammes et l'angle, compté depuis la position de la masse d'essai dans le sens de rotation. Le diagramme polaire montre où placer la masse.
Poids de correction
La masse d'essai est retirée, et la masse de correction est fixée au même rayon et à l'angle indiqué. Le rayon est important : la masse calculée n'est valable qu'au rayon où se trouvait la masse d'essai.
Mesure d'ajustement
Un passage de plus à la même vitesse montre la vibration résiduelle et le balourd résiduel. Avec une tolérance ISO 21940-11 définie, le programme marque le résultat en vert ou en rouge. Si un peu plus de correction est nécessaire, il calcule le complément immédiatement ; aucun nouveau passage d'essai n'est requis.
Contrôles pour le broyeur d'après le manuel du Balanset-1A
- Équilibrez uniquement avec les marteaux montés. Sans eux, le balourd revient dès qu'ils sont posés.
- Les marteaux oscillants peuvent prendre une nouvelle position entre deux passages. Un essai arrêt/démarrage, soit deux passages sans rien changer, montre si les mesures se répètent.
- De nombreuses harmoniques avec une faible composante à la fréquence de rotation indiquent généralement un problème d'entraînement, et non un balourd. Vérifiez la chaîne d'entraînement, y compris l'accouplement, avant d'ajouter une masse.
Résultat
Après la correction, nous avons refait tourner le broyeur et l'avons contrôlé par rapport aux normes d'exploitation. La vibration était nettement plus faible, le rotor satisfaisait aux normes et le broyeur a été autorisé pour un fonctionnement continu dès le premier jour de production.
Ce que le programme enregistre après le passage de contrôle
- La vibration avant et après, et la réduction en pourcentage.
- Balourd initial et résiduel en g·mm, comparé à la tolérance ISO 21940-11 : conforme ou non conforme.
- Un rapport HTML prêt à l'emploi et une fiche d'archive du rotor, avec les coefficients d'influence enregistrés pour le prochain équilibrage.
Ce que l'usine y a gagné
- Le broyeur est entré en production équilibré, au lieu d'être équilibré après la première défaillance d'un palier.
- Le travail a été effectué sur place, dans les paliers propres de la machine : le rotor n'a été ni démonté ni envoyé dans un atelier d'équilibrage.
- Un historique auquel revenir : la session enregistrée est le point de départ des futurs contrôles du même rotor.
À propos de l'instrument
Le Balanset-1A est un équilibreur portable à deux canaux et un analyseur de vibrations. Il équilibre les rotors dans un ou deux plans, dans leurs propres paliers, et le même kit fonctionne comme vibromètre et analyseur de spectre. Un broyeur, un ventilateur, un séparateur ou un broyeur de végétaux s'équilibre selon la même procédure que sur cette page.
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.
