Comprendre le démarrage dans l'analyse des machines tournantes
Définition : Qu'est-ce que Runup ?
Montée en puissance (également appelé test de démarrage ou d'accélération) est le processus d'accélération d'une machine rotative du repos (ou basse vitesse) à sa vitesse de fonctionnement normale tout en surveillant en permanence vibration et d'autres paramètres. Dans dynamique du rotor analyse, un test de démarrage est une procédure de diagnostic qui enregistre les données de vibration tout au long de l'accélération, fournissant des informations critiques sur vitesses critiques, résonance caractéristiques et le comportement de la machine lors du transitoire de démarrage.
Compléments de test de démarrage test de décélération et est souvent effectuée lors des démarrages de routine, ce qui en fait une méthode pratique pour l'évaluation dynamique périodique du rotor sans nécessiter de procédures d'arrêt spéciales.
Objectif et applications
1. Vérification de la vitesse critique
L’objectif principal des tests de démarrage est d’identifier et de caractériser les vitesses critiques :
- L'amplitude des vibrations atteint son maximum lorsque la machine accélère à chaque vitesse critique
- La magnitude maximale indique amortissement niveau et gravité
- Caractéristique 180° phase le changement confirme résonance
- Identifie toutes les vitesses critiques entre zéro et la vitesse de fonctionnement
2. Validation de la procédure de démarrage
Confirme que les procédures de démarrage sont appropriées :
- Taux d'accélération suffisant pour franchir rapidement les vitesses critiques
- Les amplitudes de vibration restent dans des limites de sécurité
- Effets de la croissance thermique lors du réchauffement
- Toutes les périodes de maintien de la vitesse sont correctement positionnées
3. Mise en service et tests d'acceptation
- Vérification du premier démarrage du nouvel équipement
- Démonstration que les spécifications de conception sont respectées
- Établissement de données de référence pour comparaison future
- Validation des modèles et prédictions dynamiques du rotor
4. Évaluation périodique de la santé
- Comparer la hausse actuelle aux valeurs de référence historiques
- Détecter les changements dans les emplacements de vitesse critiques (indiquant les changements mécaniques)
- Identifier les augmentations d'amplitude de vibration à des vitesses critiques (amortissement réduit, déséquilibre accru)
- Alerte précoce en cas de problèmes en développement
Procédure de test de démarrage
Configuration de pré-test
- Installation du capteur : Monter accéléromètres ou des capteurs de vitesse à chaque palier dans les directions horizontale et verticale
- Référence de phase : Installer tachymètre ou phaseur clé pour la mesure de vitesse et de phase
- Système d'acquisition de données : Configurer pour un enregistrement continu à grande vitesse tout au long du démarrage
- Systèmes de sécurité : Vérifiez que tous les systèmes de sécurité fonctionnent correctement et définissez les niveaux de déclenchement des vibrations.
Exécution des tests
- État initial : Machine au repos, tous les systèmes prêts
- Démarrer l'enregistrement : Commencez l'acquisition des données avant de démarrer le trajet
- Lancer le démarrage : Suivez la procédure de démarrage normale ou modifiée
- Accélération contrôlée : Accélérer à des vitesses critiques à un rythme défini
- Surveiller en continu : Surveillez les niveaux de vibrations en temps réel pour plus de sécurité
- Atteindre la vitesse de fonctionnement : Continuer dans des conditions de fonctionnement normales
- Stabiliser: Permettre l'équilibrage thermique et mécanique
- Arrêter l'enregistrement : Capture complète du fonctionnement transitoire et stable
Considérations sur le taux d'accélération
- Trop vite : Points de données insuffisants à chaque vitesse, peuvent manquer des vitesses critiques
- Trop lent : Temps excessif à des vitesses critiques, risque de dommages ; variations thermiques pendant le test
- Taux typique: 100 à 500 tr/min/minute pour la plupart des équipements industriels
- Zones de vitesse critiques : Peut accélérer plus rapidement au-delà des vitesses critiques connues
Méthodes d'analyse des données
Analyse du diagramme de Bode
Format de présentation standard :
- Vibration du tracé amplitude vs. vitesse (graphique supérieur)
- Tracer l'angle de phase en fonction de la vitesse (tracé inférieur)
- Les vitesses critiques apparaissent sous forme de pics d'amplitude avec des transitions de phase
- Comparer aux critères d'acceptation et aux prévisions de conception
Parcelle en cascade
- Graphique 3D montrant spectre de fréquences évolution avec vitesse
- Affiche clairement le suivi des composants synchrones 1× avec la vitesse
- Les résonances de fréquence naturelle apparaissent comme des caractéristiques horizontales
- Excellent pour identifier les composants sous-synchrones ou super-synchrones
Suivi de commande
- Analyser les vibrations en termes d'ordres (multiples de la vitesse de fonctionnement) plutôt qu'en termes de fréquence absolue
- Le composant 1× reste dans le même ordre tout au long de la montée en puissance
- Les fréquences naturelles apparaissent comme des lignes d'ordre changeantes
- Particulièrement utile pour les équipements à vitesse variable
Comparaison : accélération et décélération
| Aspect | Montée en puissance | Descente en côte |
|---|---|---|
| Direction | Augmentation de la vitesse | Diminution de la vitesse |
| État de l'énergie | Ajout d'énergie | Dissipation d'énergie |
| Température | Du froid au chaud | Du chaud au froid |
| Contrôle | Actif (peut ajuster le taux) | Passif (décélération naturelle) |
| Durée de l'accord | Plus court (accélération motorisée) | Plus long (friction/dérive uniquement) |
| Fréquence | Chaque startup | Chaque arrêt |
| Risque | Plus haut (accélération vers la résonance) | Inférieur (décélération hors résonance) |
Quand utiliser chaque méthode
- Runup préféré : Lorsque le démarrage est contrôlé et peut être ajusté ; lorsque des données de température de fonctionnement sont nécessaires ; pour la surveillance de routine
- Coastdown préféré : Pour les tests critiques en matière de sécurité ; lorsqu'un passage plus lent à travers les vitesses critiques est souhaité ; lorsque la déconnexion de l'alimentation est plus facile que le démarrage contrôlé
- Les deux méthodes : Évaluation complète comparant les conditions chaudes et froides, validant la cohérence
Considérations particulières pour les rotors flexibles
Pour rotors flexibles fonctionnant au-dessus des vitesses critiques :
Plusieurs vitesses critiques
- Doit passer par la première, la deuxième et éventuellement la troisième vitesse critique
- Chacun nécessite un taux d'accélération adéquat
- Le temps de démarrage total peut être de plusieurs minutes
- La surveillance des vibrations à toutes les vitesses critiques est essentielle
Stratégie d'accélération
- Accélération lente : Ci-dessous, premier élément critique pour la préparation thermique
- Passage rapide : Accélérez rapidement dans chaque zone de vitesse critique
- Points d'arrêt possibles : À des vitesses intermédiaires pour la stabilisation thermique
- Accélération finale : Pour une vitesse de fonctionnement supérieure à toutes les vitesses critiques
Systèmes de démarrage automatisés
Les machines modernes incluent souvent un séquençage de démarrage automatisé :
- Profils d'accélération programmables : Tarifs optimisés pour chaque gamme de vitesse
- Contrôle basé sur les vibrations : Ajuster automatiquement le taux en fonction des vibrations mesurées
- Verrouillages de température : Maintenir l'accélération jusqu'à ce que les critères thermiques soient remplis
- Arrêts de sécurité : Déclenchement automatique si les vibrations dépassent les limites
- Enregistrement des données : Enregistrement et archivage automatique de chaque démarrage
Les essais de démarrage fournissent des données empiriques essentielles sur le comportement des machines tournantes lors du transitoire critique de démarrage. La collecte et la comparaison régulières des données de démarrage permettent de détecter rapidement les problèmes en développement, de valider les procédures de démarrage et de garantir un passage en toute sécurité dans les plages de vitesses critiques.
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