Des vibrations excessives sur des équipements rotatifs tels que les pompes, les réducteurs, les turbines et les compresseurs sont un signe clair que l'équipement ne fonctionne pas correctement. Un équipement qui présente des vibrations excessives n'atteindra probablement pas la durée de vie prévue et peut être à l'origine de temps d'arrêt imprévus ou de situations dangereuses. Il est donc important de trouver la cause première des vibrations en mesurant et en analysant les signaux vibratoires. Les causes courantes de vibrations sont présentées ci-dessous.
Problèmes d'alignement
Lorsque deux ou plusieurs machines tournantes sont connectées, l'alignement correct est crucial.
Les erreurs d'alignement typiques sont les suivantes :
- Désalignement parallèle :
Les lignes médianes de l'arbre sont parallèles mais ne sont pas alignées. Il peut s'agir d'un désalignement horizontal ou vertical. Le désalignement parallèle est également connu sous le nom de désalignement décalé. - Désalignement angulaire :
Les arbres se rencontrent en un point, mais ne sont pas parallèles. Il peut s'agir d'un axe horizontal ou vertical. Le désalignement angulaire est également connu sous le nom de désalignement de l'espace. - Désalignement parallèle-angulaire combiné :
Combinaison d'un désalignement parallèle et d'un désalignement angulaire. Le désalignement parallèle-angulaire combiné est le désalignement le plus courant.
Déséquilibre
Lorsque le centre de gravité d'un objet en rotation n'est pas exactement dans l'axe central, cela provoque un déséquilibre de la machine et donc des vibrations. Lorsqu'une machine est déséquilibrée, elle peut causer des dommages à la machine elle-même, aux fondations, aux tuyaux, etc. Il existe trois types de déséquilibre : le déséquilibre statique, le déséquilibre couplé et le déséquilibre dynamique.
Déséquilibre statique
On parle de déséquilibre statique lorsque l'axe du centre de gravité (axe d'inertie) n'est pas aligné sur le centre de rotation (axe de l'arbre) et que le point lourd et le centre de gravité se trouvent dans le même plan. Le déséquilibre statique peut résulter d'un déplacement parallèle de l'axe de la masse principale par rapport à l'axe de l'arbre, et peut être causé par une distribution ou une déformation non symétrique de la masse. En théorie, le déséquilibre statique peut être détecté en plaçant l'objet avec un point de rotation à chaque extrémité. En cas de déséquilibre statique et de frottement nul, la gravité fera tourner le côté le plus lourd vers le bas.
Déséquilibre couplé
Le déséquilibre couplé apparaît lorsqu'un objet en rotation possède deux ou plusieurs masses déséquilibrées dans des plans différents, qui s'égalisent en position de repos. L'axe de la masse principale n'est plus parallèle au centre de gravité, mais traverse l'axe du centre de gravité. Lorsque le système commence à tourner, ces masses sont influencées par les forces centrifuges, ce qui entraîne des vibrations.
Balourd dynamique
Le balourd dynamique est le type de balourd le plus courant et résulte d'un balourd statique et d'un balourd couplé. L'axe principal de la masse est déplacé et n'est pas parallèle à l'axe de l'arbre.
Résonance
Chaque machine possède une ou plusieurs fréquences de résonance (fréquence propre). Lorsqu'une fréquence de rotation coïncide avec la fréquence de résonance de la machine, il y a résonance. La résonance peut avoir un impact majeur.
Pièces détachées
Les roulements desserrés, les boulons desserrés et la corrosion peuvent provoquer des vibrations excessives de la machine. En raison des forces mécaniques qui s'exercent sur la machine, les pièces desserrées peuvent rapidement causer des dommages.
Le déséquilibre dynamique est le type de déséquilibre le plus courant et le résultat d'un déséquilibre statique et d'un déséquilibre couplé. L'axe principal de la masse est déplacé et n'est pas parallèle à l'axe de l'arbre.
Dommages aux roulements
Dans les machines tournantes, on rencontre deux types principaux de roulements : les roulements à rouleaux et les roulements à billes.
Un roulement à rouleaux peut être endommagé de plusieurs façons, chacune ayant sa propre empreinte vibratoire :
- Détérioration de la bague intérieure
- Détérioration de la bague extérieure
- Dommages à la cage
- Dommages aux éléments roulants (par exemple cylindres, cônes et aiguilles)
Chaque partie d'un roulement à rouleaux a sa propre fréquence. En calculant ces fréquences, il est possible d'utiliser l'analyse des vibrations pour déterminer si les vibrations résultent d'un endommagement du roulement.
Contrairement aux roulements à rouleaux, les paliers lisses n'utilisent pas d'élément roulant, mais un film fluide (huile) pour réduire le frottement. Les vibrations peuvent être causées par des imprécisions dans le film fluide ; si un film d'huile stable ne peut pas être formé, il peut se rompre, ce qui entraîne un coup de fouet ou un tourbillon d'huile. En outre, ce type de palier est plus sensible aux influences externes sur la position de l'arbre, car sa position dans le palier n'est pas fixe.
Engrenages endommagés ou usés
Les vibrations des boîtes de vitesses sont souvent dues à des dents d'engrenage endommagées ou usées. Lorsqu'une dent d'engrenage est endommagée, la force ne peut pas être transférée comme pour les autres dents d'engrenage. Si une dent d'engrenage est cassée, moins de force peut être transférée à ce stade du cycle. Il en résulte des vibrations.
