Comprendre le faux-rond de l'arbre dans l'analyse des vibrations

Définition : Qu'est-ce que le runout ?

S'épuiser Il s'agit d'un terme général désignant les imperfections d'un rotor produisant un signal une fois par tour (1x), même lorsque le rotor tourne à très faible vitesse, où les forces dynamiques comme le balourd sont négligeables. Il s'agit d'une mesure de la variation totale ou de l'écart d'une surface en rotation par rapport à un cercle parfait, par rapport à l'axe central réel de l'arbre. Un défi majeur de l'analyse vibratoire réside dans le fait que le faux-rond peut ressembler exactement à un balourd dans les données vibratoires, mais il ne s'agit pas d'un problème de masse et ne peut donc pas être résolu par équilibrage.

Types de faux-ronds : une distinction critique

Il est essentiel de distinguer les deux principaux types de faux-rond :

1. Faux-rond mécanique

Le faux-rond mécanique est un véritable imperfection physique ou géométrique de l'arbre. Cela signifie que la surface de l'arbre n'est pas parfaitement ronde ou parfaitement centrée sur son axe de rotation. Les causes courantes sont :

• Faux rond : Le tourillon de l'arbre est légèrement ovale ou présente d'autres imperfections de forme dues à l'usinage.
• Excentricité: Un composant, comme une poulie ou un engrenage, est usiné ou monté légèrement décentré par rapport à l'axe central de l'arbre.
• Manche courbé ou arqué : Une courbure permanente de l'arbre entraînera un déplacement de sa surface vers l'intérieur et vers l'extérieur par rapport à un point fixe lors de sa rotation.

Le faux-rond mécanique peut être mesuré directement à l'aide d'un indicateur à cadran tout en faisant tourner lentement l'arbre à la main.

2. Défaillance électrique

La panne électrique n'est pas un défaut physique mais plutôt un erreur de mesure qui se produit exclusivement sans contact sondes de proximité à courants de FoucaultCes sondes fonctionnent en créant un champ magnétique et en détectant les variations de la surface de l'arbre. Si la surface de l'arbre présente des variations localisées de ses propriétés magnétiques ou électriques, la sonde produira un signal fluctuant, même si l'écartement entre l'arbre et la sonde est parfaitement constant.

Les causes de panne électrique comprennent :

• Variations de la perméabilité des matériaux : Un point magnétique localisé sur l'arbre peut créer un signal 1x puissant. Cela peut se produire si l'arbre est magnétisé accidentellement, par exemple par un comparateur à cadran magnétique.
• Modifications de la finition de surface : Rayures, bosses ou marques d’outils dans la « zone de visualisation » de la sonde.
• Composition matérielle incohérente : Variations dans l'alliage ou les propriétés métallurgiques du matériau de l'arbre.

Le faux-rond électrique est invisible pour un indicateur à cadran, mais constitue une source d'erreur importante dans la surveillance des vibrations des turbomachines.

Pourquoi le faux-rond est un problème pour le diagnostic et l'équilibrage

Le signal généré par les deux types de faux-rond se produit à une fois la vitesse de rotation de l'arbre, soit la même fréquence que le balourd. Cela crée un problème majeur :

• Cela peut être confondu avec un déséquilibre : Un analyste pourrait voir un pic de vibration élevé de 1x et le diagnostiquer à tort comme un déséquilibre, ce qui entraînerait des tentatives d'équilibrage inutiles et inefficaces.
• Cela interfère avec l’équilibre : Le signal de faux-rond s'ajoute au signal de déséquilibre réel. Pour réaliser un équilibrage précis, la composante de faux-rond doit être mesurée et soustraite vectoriellement du signal vibratoire total afin d'isoler la réponse dynamique réelle.

Compensation du faux-rond : le vecteur de roulement lent

Pour résoudre ce problème, les analystes utilisent une technique appelée compensation de faux-rondIl s’agit d’une étape critique dans l’analyse de toute machine surveillée avec des sondes de proximité.

1. Roulement lent : La machine fonctionne à très faible vitesse (généralement 200 à 500 tr/min), où les forces centrifuges dues au déséquilibre sont insignifiantes.
2. Mesurer le vecteur de roulement lent : Le vecteur de vibration 1x (amplitude et phase) mesuré à cette faible vitesse est presque entièrement dû au faux-rond. C'est ce qu'on appelle le vecteur de « roulis lent » ou de « faux-rond ».
3. Soustraire le vecteur : Ce vecteur de roulement lent est ensuite stocké et soustrait vectoriellement du vecteur de vibration 1x mesuré à la vitesse de fonctionnement élevée de la machine.

Le résultat est le vecteur 1x à compensation de faux-rond, qui représente le mouvement dynamique réel de l'arbre dû au balourd et aux autres forces rotoriques. Cette valeur compensée doit être utilisée pour un diagnostic précis et le calcul des poids de correction d'équilibrage.

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