Alignement d'arbre - Shaft alignment

Les travailleurs vérifient l'alignement d'un arbre de turbine en haut du palier de guidage au barrage de Watts Bar , Tennessee, États-Unis.

L'alignement d' arbres est le processus d'alignement de deux arbres ou plus les uns avec les autres dans une marge tolérée. Il s'agit d'une exigence absolue pour les machines avant leur mise en service.

Lorsqu'un pilote comme un moteur électrique ou une turbine est couplé à une pompe, un générateur ou tout autre équipement, il est essentiel que les arbres des deux pièces soient alignés. Tout désalignement entre les deux augmente la contrainte sur les arbres et entraînera presque certainement une usure excessive et une panne prématurée de l'équipement. Cela peut être très coûteux. Lorsque l'équipement est en panne, la production peut être en baisse. Les roulements ou les garnitures mécaniques peuvent également être endommagés et doivent être remplacés. Les accouplements flexibles sont conçus pour permettre à un entraîneur (moteur électrique, moteur, turbine, moteur hydraulique) d'être connecté à l'équipement entraîné. Les accouplements flexibles utilisent un insert élastomère pour permettre un léger désalignement. Les accouplements flexibles peuvent également utiliser des cales. Ces accouplements sont appelés accouplements à disque. Les outils utilisés pour réaliser l'alignement peuvent être mécaniques ou optiques, comme la méthode d' alignement d'arbre laser , ou ils sont basés sur un gyroscope. Les systèmes basés sur le gyroscope peuvent être utilisés très rapidement et peuvent également être utilisés si les puits ont une grande distance (par exemple sur les navires).

Avant qu'un tel alignement d'arbre puisse être effectué, il est également essentiel que les fondations du conducteur et de la pièce entraînée soient conçues et installées correctement. Si tel est le cas, l'alignement d'arbres peut être démarré.

Le défaut résultant si l'alignement n'est pas réalisé dans les spécifications demandées est le désalignement de l'arbre, qui peut être parallèle, angulaire ou les deux. Un mauvais alignement peut entraîner une augmentation des vibrations et des charges sur les pièces de la machine pour lesquelles elles n'ont pas été conçues (c'est-à-dire un fonctionnement incorrect).

Types de désalignement

Il existe deux types de désalignement: le désalignement parallèle et angulaire. Avec un désalignement parallèle, les lignes médianes des deux arbres sont parallèles mais décalées. Avec un désalignement angulaire, les arbres forment un angle l'un par rapport à l'autre.

Le désalignement parallèle peut être divisé en désalignement horizontal et vertical. Un désalignement horizontal est un désalignement des arbres dans le plan horizontal et un désalignement vertical est un désalignement des arbres dans le plan vertical:

  • Le désalignement horizontal parallèle est l'endroit où l'arbre du moteur est éloigné horizontalement de l'arbre de la pompe, mais les deux arbres sont toujours dans le même plan horizontal et parallèle.
  • Le désalignement vertical parallèle est l'endroit où l'arbre du moteur est éloigné verticalement de l'arbre de la pompe, mais les deux arbres sont toujours dans le même plan vertical et parallèle.

Un désalignement angulaire similaire peut être divisé en désalignement horizontal et vertical:

  • Le désalignement horizontal angulaire est l'endroit où l'arbre du moteur est sous un angle avec l'arbre de la pompe, mais les deux arbres sont toujours dans le même plan horizontal.
  • Le désalignement vertical angulaire se produit lorsque l'arbre du moteur est sous un angle avec l'arbre de la pompe, mais les deux arbres sont toujours dans le même plan vertical.

Les erreurs d'alignement peuvent être causées par un désalignement parallèle, un désalignement angulaire ou une combinaison des deux.

Détection de désalignement

Les machines tournantes mal alignées entraînent des coûts élevés pour l'industrie car elles causent des dommages prématurés aux machines, des pertes de production et une consommation d'énergie excessive. Le désalignement est la cause la plus fréquente de dysfonctionnement des machines. Une machine mal alignée pourrait coûter de 20% à 30% du temps d'arrêt de la machine, des pièces de rechange, des stocks et des coûts énergétiques. Les retours importants sont généralement observés en alignant régulièrement la machine. La durée de vie totale est prolongée et les conditions de processus sont optimisées pour l'efficacité. Par conséquent, il devient extrêmement important pour les professionnels de la maintenance et de l'ingénierie de comprendre les dysfonctionnements de la machine causés par un désalignement.

Les signatures vibratoires sont largement promues pour étudier les dysfonctionnements des machines. Cependant, la plupart des publications ne seront pas en mesure de fournir une image claire des caractéristiques de signature uniquement et directement attribuables à un désalignement. Chaque auteur rapportera des signatures différentes. Il n'y a toujours pas de rapports d'expériences systématiques et contrôlées avec des paramètres variables. Cependant, nous pouvons effectuer diverses expériences pour élucider les caractéristiques cohérentes des signatures de vibration pour les machines mal alignées.

Pour commencer, considérons un simulateur sans défaut et capable de générer des défauts contrôlés, il doit posséder trois paramètres de fonctionnement de la machine, les types d'accouplement, la quantité de désalignement et la vitesse du moteur qui sera systématiquement variée tandis que tous les autres paramètres seront maintenus constants. . La machine doit être sans défaut à l'exception d'un désalignement délibéré qui est systématiquement modifié. Par conséquent, les données de vibration de base sont enregistrées pour chacune des conditions d'essai. Les vibrations doivent être surveillées via des capteurs qui doivent être placés à des endroits stratégiques pour obtenir des données précises. Le système de coordonnées X, Y, Z est utilisé pour montrer la direction. Pour cette expérience, nous pouvons utiliser trois couplages de rigidité différents, quatre niveaux de décalage doivent être utilisés sur le logement de palier gauche pour simuler une combinaison de désalignement angulaire et parallèle. Décalage équivalent sur le logement de palier droit pour obtenir un désalignement parallèle. L'expérience doit contenir quatre vitesses de rotation et le but ici doit être de déterminer les effets de la rigidité du couplage, le niveau et le type de désalignement et enfin la vitesse de rotation sur les spectres de vibration.

Les données peuvent être acquises à partir du matériel et des logiciels spécialement conçus pour le simulateur. Le but de cette expérience devrait être d'examiner les spectres dus à un désalignement entre le moteur et les arbres du rotor. Des comparaisons spectrales doivent être effectuées entre les points de mesure de l'accouplement sur le boîtier de roulement gauche et le moteur. Les données doivent être comparées dans le sens vertical et axial. Si les résultats à 960 et 2100 RPM ne montrent pas de vibrations significatives, l'étude peut se limiter à des vitesses plus élevées de 2900 et 3800 RPM. Une corrélation entre le désalignement et la signature de vibration n'a pas pu être discernée. Les données pour tous les cas contenaient plusieurs harmoniques. Des vibrations axiales et latérales étaient présentes dans tous les cas. L'harmonique dominante variait d'une condition à l'autre. En règle générale, comme prévu, un désalignement accru a produit des pics de vibration accrus. Comme autre règle générale, les pics de vibrations dans la machine mal alignée étaient dans la direction axiale. Pour les applications de maintenance prédictive où l'objectif est la surveillance de l'état des machines, il suffit de se rendre compte que le problème est complexe. On peut systématiquement orienter les spectres de vibration jusqu'à ce qu'ils deviennent sévères. Mais pour l'analyse des causes profondes, il faut faire preuve de prudence et effectuer une analyse détaillée. De toute évidence, les règles fournies dans les cours de formation et les tableaux muraux sont au mieux douteuses. Les changements observés qui se sont produits avec les changements de vitesse et le désalignement ne montrent pas une signature typique pour les spectres de vibration de désalignement. Par conséquent, on peut conclure que les vibrations de désalignement sont une fonction importante de la vitesse de la machine et de la rigidité de l'accouplement. Un spectre de vibrations à un seul point ne fournit pas une indication fiable et fiable du désalignement des machines. Des observations de spectres dans les directions axiale et radiale à différentes vitesses et en plusieurs points sont nécessaires pour diagnostiquer les effets de désalignement. Des tracés orbitaux de mesures verticales et horizontales dans le domaine temporel peuvent également être nécessaires. Une modélisation dynamique non linéaire doit être effectuée pour obtenir une compréhension complète des effets de désalignement. Enfin, plus de travail dans ce domaine est simplement nécessaire afin de développer des règles simples pour diagnostiquer le désalignement des arbres des machines.

Les références

Liens externes

Liens externes généraux relatifs à l'alignement d'arbres: