ISO 7919-1 : Vibrations mécaniques – Évaluation des vibrations des machines par mesurages sur les arbres rotatifs – Partie 1 : Lignes directrices générales

Résumé

L'ISO 7919-1 est une norme internationale clé qui fournit des lignes directrices générales pour la mesure et l'évaluation des vibrations sur les arbres rotatifs des machines. Cette norme est l'homologue de ISO 10816, qui traite des vibrations sur les pièces non rotatives. La norme ISO 7919 se concentre sur l'utilisation de systèmes sans contact. sondes de proximité Mesurer directement le mouvement de l'arbre par rapport à ses roulements. Ce type de mesure est particulièrement important pour les grandes machines critiques équipées de roulements à film fluide, telles que les turbines, les compresseurs et les grandes pompes, où la compréhension du comportement dynamique du rotor est essentielle à la sécurité de fonctionnement.

Table des matières (structure conceptuelle)

La norme fournit un cadre pour la mise en place d'un programme de mesure des vibrations des arbres et pour l'interprétation des résultats :

1. 1. Portée et principe de mesure :

   Cette première section définit le champ d'application de la norme, précisant qu'elle fournit les procédures générales de mesure et d'évaluation des vibrations sur les arbres rotatifs. Elle établit le principe fondamental : ce type de mesure se concentre sur le mouvement vibratoire de l'arbre lui-même, généralement par rapport au logement de palier fixe. Il s'agit d'une distinction essentielle avec les mesures du carter (couvertes par la norme ISO 10816). La vibration de l'arbre est la mesure privilégiée pour les machines dont le rotor est massif par rapport au carter et est supporté par des paliers à film fluide. Dans ce cas, un mouvement important de l'arbre peut se produire dans le jeu du palier, sans être transmis au carter externe. L'objectif principal est d'évaluer l'intensité de ce mouvement dynamique de l'arbre afin de protéger la machine contre les dommages aux paliers ou les contacts rotor-stator.

2. 2. Grandeurs de mesure :

   Ce chapitre spécifie les paramètres à mesurer et à évaluer. La principale grandeur pour l'évaluation de la sévérité globale des vibrations est la S_pp valeur, qui est la crête à crête déplacement vibratoire de l'arbre. Cette valeur représente l'excursion totale de l'axe de l'arbre lors de son déplacement dans le roulement. Il s'agit d'une mesure cruciale pour la protection des machines, car elle peut être comparée directement aux jeux physiques du roulement. Cependant, la norme reconnaît également l'intérêt d'autres grandeurs à des fins de diagnostic. Elle recommande que le système de mesure soit également capable de fournir les orbite de l'arbre (le trajet de l'axe central de l'arbre), qui est essentiel pour diagnostiquer des problèmes tels que le tourbillon d'huile ou le désalignement, et le position moyenne de l'axe central de l'arbre, dont la variation peut indiquer des variations de charge ou d'alignement. Pour certaines applications, des valeurs de vibration filtrées (par exemple, à une vitesse de fonctionnement 1X) sont également utilisées pour l'évaluation.

3. 3. Instrumentation et montage :

   Ce chapitre fournit des conseils sur le matériel nécessaire aux mesures des vibrations des arbres. Il spécifie l'utilisation de systèmes de sondes sans contact, composés de trois éléments principaux : sonde (capteur), un câble d'extension, et un conducteur (ou proximitateur)Ces composants sont étalonnés comme un système et ne sont pas interchangeables. La norme recommande de monter les sondes par paires sur chaque palier, disposées à 90 degrés l'une de l'autre (configuration XY). Cela permet au système de mesure de capturer l'intégralité du mouvement bidimensionnel de l'axe de l'arbre et de construire son orbite. Une installation correcte est essentielle : des supports de montage rigides, un espacement correct des sondes et une surface lisse et exempte de tout faux-rond électrique ou mécanique susceptible d'altérer le signal sont nécessaires.

4. 4. Critères d’évaluation et zones :

   Cette section présente le cadre d'évaluation de la gravité des vibrations mesurées. Elle propose deux critères principaux. Le premier est un critère absolu, qui consiste à comparer les vibrations de l'arbre mesurées (S_pp) par rapport à des limites prédéfinies. La norme propose un modèle à quatre zones pour cela :

   • Zone A (Bonne) : Niveaux de vibrations sur les machines nouvellement mises en service.
   • Zone B (Satisfaisant) : Acceptable pour un fonctionnement à long terme sans restriction.
   • Zone C (Insatisfaisant) : Indique un problème potentiel ; la machine doit être examinée pour en déterminer la cause.
   • Zone D (inacceptable) : Les niveaux de vibrations sont considérés comme nocifs ; une action immédiate est requise.

   Le deuxième critère repose sur une variation de l'amplitude des vibrations par rapport à une valeur de référence connue. Une augmentation significative des vibrations, même si elle reste dans la zone « Satisfaisante », peut être un indicateur précoce d'un défaut en développement. Cette partie de la norme (Partie 1) fournit le cadre général ; les valeurs numériques spécifiques aux limites de la zone sont fournies dans les parties spécifiques aux machines de la série ISO 7919.

5. 5. Conseils sur le réglage des alarmes (alerte et déclenchement) :

   Cette dernière section fournit un cadre pratique pour la mise en œuvre des critères d'évaluation dans un système automatisé de protection des machines. Elle recommande une stratégie d'alarme à deux niveaux. Le premier niveau est un Alerte (ou « alarme »). Ce seuil est généralement supérieur au niveau de fonctionnement normal et stable de la machine. Tout dépassement de ce seuil doit déclencher un avertissement à l'opérateur indiquant que l'état de la machine a changé et qu'une enquête est nécessaire. Le deuxième niveau, plus élevé, est un Voyage (ou « arrêt »). Il s'agit d'une limite absolue fixée à un niveau où la poursuite du fonctionnement est susceptible de causer des dommages importants. En cas de dépassement de ce niveau, le système doit déclencher un arrêt automatique de la machine afin d'éviter une panne catastrophique. La norme recommande que ces consignes soient basées à la fois sur les limites absolues de la zone (un déclenchement ne doit pas dépasser la limite des zones C/D) et sur des variations significatives par rapport à la ligne de base établie (par exemple, une alerte peut être déclenchée si les vibrations doublent, même si elles se trouvent toujours en zone B).

Concepts clés

• Vibrations de l'arbre et du boîtier : Le principe de base est que pour certaines machines (en particulier celles dotées de rotors massifs et rigides et de carters relativement flexibles), le mouvement de l'arbre lui-même est un indicateur beaucoup plus direct et fiable de l'état dynamique de la machine que la vibration transmise à l'extérieur du boîtier du roulement.
• Protection des machines : Bien que les données soient également utilisées à des fins de diagnostic, l’application principale du cadre ISO 7919 concerne les systèmes de protection des machines en temps réel conçus pour prévenir les pannes catastrophiques.
• Importance du mouvement relatif : En mesurant le mouvement de l'arbre par rapport au roulement, les analystes peuvent évaluer directement l'utilisation du jeu du roulement et diagnostiquer des problèmes spécifiques tels que tourbillon d'huile ou une précharge excessive.

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