Diagnostic et élimination des vibrations excessives des équipements rotatifs : Manuel technique

1. Description du problème et champ d'application

Les vibrations excessives sont le principal signe d'une fiabilité réduite des équipements rotatifs (pompes, ventilateurs, moteurs, compresseurs). Ce manuel est destiné aux techniciens de service et aux ingénieurs de fiabilité confrontés à des problèmes de vibrations. Un diagnostic rapide vous permet d'éviter les pannes catastrophiques, de réduire les coûts des réparations d'urgence et d'augmenter l'intervalle entre les réparations.

Domaine d'application : équipements rotatifs industriels fonctionnant dans des modes de révolutions faibles à élevées. La criticité de la condition est évaluée selon la norme DSTU ISO 10816. Toute indication de vibration dépassant la zone « B » (satisfaisante) ou passant à la zone « C » (insatisfaisante) selon la classification ISO doit être diagnostiquée immédiatement.

2. Mesures de sécurité

AVERTISSEMENT : L'utilisation d'un équipement rotatif comporte un risque de blessure, voire de mort.

• Assurez-vous d'effectuer la procédure de verrouillage/étiquetage (LOTO) avant de commencer les diagnostics sauf si les diagnostics nécessitent de faire fonctionner l'équipement sous charge.
• Lors des mesures sur un équipement de travail, utilisez des vêtements de protection, des lunettes et évitez tout contact avec les pièces mobiles.
• S'assurer qu'il n'y a pas d'énergie stockée (pression dans le système, inertie du rotor).
• Utiliser un équipement de protection individuelle (EPI) adapté aux conditions de production.

3. Outils de diagnostic nécessaires

4. Liste de contrôle pour l'évaluation initiale

5. Algorithme de diagnostic systématique (arbre de décision)

1. Étape 1 : Acquisition de données spectrales (FFT)
   • A) 1x RPM dominant :
     • Cause probable : déséquilibre.
     • Action : Vérifier la présence de saletés sur les pales, l'absence de masselottes d'équilibrage.
   • B) Fréquence dominante de 2x tours (RPM) :
     • Cause probable : désalignement (des arbres ou de l'accouplement).
     • Action : Effectuer un alignement laser, vérifier la rigidité de la fondation.
   • B) Harmoniques haute fréquence (non synchrones) :
     • Cause probable : Défaut du roulement.
     • Action : Vérifier la température, effectuer une analyse d'enveloppe (Analyse d'enveloppe).
   • D) Vibrations élevées lors du passage à une certaine vitesse (résonance) :
     • Cause probable : coïncidence de sa propre fréquence avec la fréquence de travail.
     • Action : Effectuer un test de décélération, un test fonctionnel.

6. Matrice « Symptôme – Cause probable »

7. Analyse des principales raisons

Déséquilibre

Cela se produit lorsque la masse du rotor est inégalement répartie par rapport à l'axe de rotation. L'accumulation de sédiments, l'érosion des pales, la perte des charges d'équilibrage peuvent en être les raisons. S'il n'est pas éliminé, cela entraîne des charges dynamiques importantes sur les appuis et une défaillance prématurée des fondations.

Décentralisation

Désalignement des arbres du moteur et de l’équipement. Provoque des contraintes dans les accouplements et les roulements, entraînant un échauffement et une usure accélérée. Se manifeste par un niveau élevé de vibrations à 2x RPM.

Défauts de roulement

Usure des chemins de roulement ou des éléments roulants due à la fatigue du métal, à une contamination ou à un manque de lubrification. Si un défaut est confirmé, le roulement doit être remplacé immédiatement, car sa destruction peut coincer l'arbre.

Résonance

Se produit lorsque la fréquence d'excitation coïncide avec la fréquence propre du système (fondation, corps, rotor). Cela conduit à une amplification significative de l'amplitude des vibrations. Nécessite une modification de la rigidité du système ou de sa masse.

8. Procédures d'élimination étape par étape

1. Élimination du balourd : Nettoyer le rotor. Effectuer un équilibrage dynamique sur les lieux d'installation (in-situ) ou sur la machine. Vérifiez la masse de la cargaison.
2. Correction du désalignement : Utilisez un système laser pour mesurer et corriger la position du moteur par rapport à la pompe. Les valeurs doivent être dans les tolérances des types d'accouplement (rigide/flexible).
3. Remplacement des roulements : Assurer la propreté du lieu de travail. Utilisez des radiateurs à induction pour l'installation (évitez les surchauffes locales). Utilisez uniquement les lubrifiants recommandés par le fabricant.
4. Lutter contre la résonance : Modification de la rigidité du cadre (renforts soudés) ou installation de supports supplémentaires. Changement de vitesse de fonctionnement (si VFD est utilisé).

9. Mesures préventives

10. Pièces de rechange et composants

Pour garantir un fonctionnement sans problème, utilisez uniquement des composants certifiés.

Commandez les pièces détachées nécessaires sur le portail officiel : https://www.unitecd.com/e-catalog/

11. Liens

• DSTU ISO 10816-3 : Vibration mécanique. Évaluation des vibrations des machines.
• Instructions OEM pour l’équipement applicable.
• Manuel d'entretien des pompes et moteurs UNITEC.