Comprendre le déséquilibre initial
Définition : Qu'est-ce que le déséquilibre initial ?
Déséquilibre initial (également appelé déséquilibre initial ou déséquilibre tel que constaté) est le déséquilibrer condition qui existe dans un rotor avant toute équilibrage Des corrections ont été appliquées. Il représente l'état de référence du rotor et est mesuré lors de la première itération d'une procédure d'équilibrage. L'amplitude et la position angulaire du balourd initial sont déterminées par mesure. vibration amplitude et phase tandis que le rotor fonctionne à sa vitesse d'équilibrage.
Le déséquilibre initial est le point de départ de tous les calculs d'équilibrage et sert de référence pour mesurer l'efficacité de la procédure d'équilibrage. Une fois l'équilibrage terminé, tout déséquilibre restant est appelé déséquilibre résiduel.
Sources du déséquilibre initial
Un déséquilibre initial peut provenir de nombreuses sources lors de la fabrication, de l'assemblage et du fonctionnement :
1. Tolérances de fabrication
Même avec une fabrication de précision, une symétrie parfaite est impossible. Sources :
- Variations de densité du matériau : Les matériaux non homogènes ou les vides et inclusions internes créent des asymétries de masse.
- Tolérances d'usinage : De petits écarts par rapport à une concentricité parfaite, tels que le faux-rond ou l'excentricité, entraînent un déséquilibre.
- Variations d'épaisseur de paroi : Dans les rotors moulés ou fabriqués, les variations d'épaisseur de paroi créent une répartition inégale de la masse.
- Porosité et défauts de moulage : Les poches d'air, le retrait ou les inclusions de scories dans les pièces moulées affectent la répartition de la masse.
2. Erreurs et variations d'assemblage
Lorsque les rotors sont assemblés à partir de plusieurs composants, un déséquilibre peut être introduit :
- Cumul des tolérances : Les composants individuels peuvent être bien équilibrés, mais une fois assemblés, leurs petits déséquilibres peuvent s'additionner vectoriellement pour créer un déséquilibre total important.
- Connexions à clé : Les clavettes, les rainures de clavette et les cannelures créent intrinsèquement une asymétrie.
- Trous de boulons et fixations : Des trous de boulons mal répartis ou des fixations manquantes/différentes créent un déséquilibre.
- Ajustements thermiques et ajustements par pression : Les composants emboîtés par frettage ou pressés ensemble peuvent ne pas être parfaitement concentriques.
3. Causes opérationnelles
Un déséquilibre peut se développer en cours d'utilisation, augmentant par rapport à l'état d'équilibrage initial du rotor :
- Accumulation de matériaux : Accumulation de saletés, de poussière, de tartre ou de résidus de traitement sur les pales, les turbines ou les surfaces des rotors des ventilateurs.
- Érosion et usure : Perte de matière irrégulière due à l'abrasion, à la corrosion ou à la cavitation.
- Pièces cassées ou manquantes : Pales de ventilateur perdues, ailettes de turbine cassées ou composants délogés.
- Déformation: Flexion, gauchissement ou déformation plastique dus à des chocs, à une surchauffe ou à une surcharge.
- Composants détachés : Des pièces qui se sont desserrées et ont changé de position.
4. Activités d'entretien et de réparation
Paradoxalement, les travaux d'entretien peuvent parfois engendrer un déséquilibre :
- Remplacement de composants par des pièces de masse ou de distribution de masse différentes.
- Réparations par soudage qui ajoutent de la masse de manière asymétrique
- Retouches ou usinage qui enlèvent de la matière de façon irrégulière
- Peinture ou revêtement appliqué de manière non uniforme
Comment le déséquilibre initial est mesuré
Le déséquilibre initial est quantifié lors de la première série de mesures d'une procédure d'équilibrage :
Paramètres de mesure
- Amplitude de vibration : L'amplitude de la composante vibratoire 1X (une fois par tour), généralement mesurée en mm/s, in/s ou mils, est directement corrélée à la gravité du balourd.
- Angle de phase : La position angulaire du point épais, mesurée en degrés par rapport à une marque de référence (généralement détectée par un phaseur clé ou tachymètreL'angle de phase indique où se situe la masse déséquilibrée.
- La vitesse : La vitesse de rotation à laquelle les mesures sont prises dépend de la force de déséquilibre.
Représentation vectorielle
Le déséquilibre initial est représenté par un vecteur “ O ” (pour “ Original ”) avec une magnitude et une direction. Ce vecteur est généralement affiché sur un diagramme polaire, où:
- La longueur du vecteur représente l'amplitude de vibration
- L'angle du vecteur représente la phase (emplacement du point dense).
Importance dans le processus d'équilibrage
La mesure initiale du déséquilibre remplit plusieurs fonctions essentielles :
1. Référence pour les corrections
Tous les calculs d'équilibrage sont effectués par rapport au déséquilibre initial. L'objectif de l'équilibrage est d'ajouter poids de correction qui produisent un vecteur de vibration égal et opposé au vecteur de déséquilibre initial, l'annulant ainsi.
2. Évaluation de la gravité
L'ampleur du déséquilibre initial indique la gravité du problème et permet de déterminer :
- Il faut déterminer si un équilibrage est nécessaire ou s'il convient de s'attaquer d'abord à d'autres problèmes mécaniques.
- La taille appropriée de poids d'essai utiliser
- Il convient de déterminer si le déséquilibre peut être corrigé en une seule tentative d'équilibrage ou si plusieurs itérations sont nécessaires.
3. Suivi des progrès
En comparant le déséquilibre initial à déséquilibre résiduel Une fois les corrections appliquées, l'efficacité de la procédure d'équilibrage peut être quantifiée. Un bon équilibrage réduit généralement les vibrations de 70 à 90 % (TP3T) ou plus par rapport au niveau initial.
4. Calcul du coefficient d'influence
Dans le méthode du coefficient d'influence, le vecteur de déséquilibre initial est soustrait du vecteur de vibration mesuré pendant l'essai du poids d'essai pour isoler l'effet du poids d'essai : T = (O+T) – O, où O est le déséquilibre initial et T est l'effet du poids d'essai.
Relation avec le déséquilibre résiduel
L'objectif ultime de l'équilibrage est de réduire le déséquilibre initial à un niveau acceptablement bas. déséquilibre résiduel. La relation est la suivante :
- Déséquilibre initial : L’état “ avant ”
- Correction: La procédure d'équilibrage et l'installation des poids
- Déséquilibre résiduel : La condition “ après ”
Idéalement, le balourd résiduel devrait être inférieur à 10-30% du balourd initial, la valeur cible précise dépendant des exigences de qualité d'équilibrage du rotor, conformément aux normes telles que ISO 21940-11.
Niveaux de déséquilibre initiaux typiques
L'ampleur du déséquilibre initial varie considérablement en fonction du type d'équipement et de son historique d'entretien :
Rotors neufs ou récemment équilibrés
Les vibrations des machines industrielles se situent généralement entre 0,5 et 2,0 mm/s (0,02 à 0,08 po/s), ce qui correspond à des conditions d'équilibrage bonnes à acceptables.
Rotors modérément déséquilibrés
Des vibrations comprises entre 2,0 et 7,0 mm/s (0,08 à 0,28 po/s) indiquent qu'un équilibrage du rotor est nécessaire prochainement. Il s'agit d'un problème courant pour les équipements nécessitant une maintenance de routine.
Rotors fortement déséquilibrés
Des vibrations supérieures à 7,0 mm/s (0,28 po/s) indiquent un déséquilibre important nécessitant une intervention immédiate. Cela peut être dû à une lame manquante, à une accumulation excessive de dépôts ou à un dommage majeur à un composant.
Remarque : Ces valeurs constituent des indications générales pour les machines industrielles courantes. Les niveaux acceptables spécifiques dépendent du type, de la taille, de la vitesse et du mode de montage de la machine, conformément aux normes telles que l’ISO 20816.
Documentation et rapports
Les mesures initiales du déséquilibre doivent toujours être consignées dans le dossier d'équilibrage :
- Amplitude et phase des vibrations à chaque point de mesure
- Vitesse de fonctionnement pendant la mesure
- Date et identification de l'équipement
- Toute cause visible de déséquilibre constatée lors de l'inspection
Cette documentation fournit un historique de l'état du rotor et permet d'identifier les tendances au fil du temps, par exemple si le déséquilibre augmente lentement en raison de causes opérationnelles.
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