Rapport TP 1 [PDF]

Zitiervorschau

TRAVAUX PRATIQUES EQUILIBRAGE DES MACHINES TOURNANTES

Réalisé par :

Encadré par :

KAROUITE AYOUB

Mr. ZAKI

IATISSAMI ILYASS KHALOUKI HICHAM

Table des matières I-Introduction II- Mise en situation III- Mode Opératoire  Expérience 1 : Diagnostic  Expérience 2 : équilibrage sans masse  Expérience 3 : équilibrage avec masse  Méthode graphique IV- Résultats V-Conclusion et recommandations

II/ Mise en situation : La maintenance industrielle est devenue un enjeu clef pour la durabilité des systèmes et tournants, ainsi que pour l’accroissement de la productivité des unités de production. Les mesures vibratoires représentent l'image fiable des défauts générés. L'établissement automatique du diagnostic vibratoire a été rendu possible pour notre très bonne connaissance théorique et expérimentale des comportements vibratoires et du traitement des signaux mesurés, mais aussi par notre longue expérience des machines tournantes. Les machines tournantes sont présentées dans la plupart des domaines industriels. Les exigences techniques imposent des structures légères et des vitesses d'utilisation de plus en plus élevées, qui favorisent l'apparition des problèmes vibratoires. Un de ces problèmes est dû au balourd initial, ce qui se traduit par des déplacements importants aux voisinages des vitesses critiques. Les défauts de balourds sont inhérents à la fabrication des machines tournantes et peuvent provoquer des vibrations importantes qu’il est nécessaire de limiter. L'équilibrage dynamique est la solution pratique appliquée pour assurer un fonctionnement en toute sécurité des machines tournantes en minimisant l’usure des composants. Nos outillages sont développés pour rendre pratique et conviviale les procédures d'équilibrage. L’équilibrage actif de rotors : Il s’agit de réaliser la correction des défauts de balourd en temps réel, durant l’exploitation de la machine en régime permanent et transitoire. Cet équilibrage est réalisé à partir de 2 accéléromètres disposés sur le rotor en cours de fonctionnement. Nos outils permettent facilement à partir de la mesure d’accélération et de vitesse de rotation de déterminer la masse nécessaire et sa position permettant un bon équilibrage dynamique de votre machine.

III-Mode opératoire : 1-objectives : Cette première expérience a pour objectif de :  Evaluer l’intérêt de l’équilibrage des pièces mécaniques tournantes (rotors rigides).  Prévoir les démarches pratiques à mettre en œuvre pour les applications industrielles.  Identifier les méthodes, normes et procédures nécessaires.

 Utiliser un appareillage spécifique et réaliser l’équilibrage de composants rotatifs conventionnels. 2-Manipulations :

a-Matériel : Le matériel est composé de :  Moteur électrique d’entrainement.  Rotor équipé d’un capot de protection  Unité de pilotage possédant un câble secteur et un câble d’alimentation du moteur. Elle est alimentée en 220 V AC 50HZ. Elle assure l’alimentation et la régulation du moteur du rotor  2 capteurs accéléromètres  1 capteur optique  Support avec pied magnétique  Bande réfléchissante  Un collecteur analyseur type VibXpert.

b-Procédure : 1- Tarage : Avant de débuter l’équilibrage il faut s’assurer que la raison de vibration est bien balourd. Le diagnostic vibratoire permet en plus de déterminer quelle est la méthode d’équilibrage la plus appropriée. Pour le diagnostic d’un balourd, une série de tache de la mesure sont disponible dans l’écran de démarrage, cliquer sur ‘‘Equilibrage’’ et ouvrir le registre ‘‘Diagnostic’’. -

Vous permettra d’établir l’état global de la machine avant et après équilibrage

-

Vous permettra de mesurer la vitesse du rotor. Si les « réglages machines » sont utilisés pour l’équilibrage, la vitesse est nécessaire afin

de calculer la force centrifuge due aux balourds. -

Vous permettra de déterminer s’il s’agit d’un balourd statique ou dynamique

-

Vous permettra de mesurer le signal temporel et son spectre. Si, dans le spectre, la première harmonique de la fréquence de rotation est prépondérante, les vibrations sont essentiellement dues au balourd.

Pendant l’équilibrage, la vitesse doit être constante.

-

Démarrer le VIBXPERT et sélectionner l’ensemble de fonctions « Equilibrage »

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Ouvrir le registre 1 plan

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Sélectionner l’icône correspondant à un plan intermédiaire

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Mesurer l’amplitude et la phase de la vibration à la fréquence de rotation que vous fixez

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Pousser le JOYSTICK afin d’ouvrir l’écran de tarage

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Fixer la masse et la position angulaire du balourd de test (cliquer sur le champ de masse puis de l’angle)

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Pousser le JOYSTICK jusqu’à l’apparition du prochain écran

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Démarrer la mesure (la vibration devrait changer suffisamment afin de pouvoir valablement déterminer le coefficient d’influence. Si la vibration ne change que peu, il faut augmenter le balourd du test)

2- équilibrage sans masse - Pousser le JOYSTICK à droite afin de fermer l’écran de tarage et d’ouvrir l’écran de correction : le VIBXPERT propose le balourd correcteur - le VIBXPERT demande de faire l’équilibrage sans enlever de la masse ou avec l’enlever - choisir à ne pas enlever la masse, l’ajout de chaque masse doit être marqué sur le VibXpert. - Fixer le balourd correcteur à l’endroit voulu sur le rotor - Pousser le JOYSTICK à droite jusqu’à l’apparition du prochain écran Démarrer la machine - Démarrer la mesure de vibration résiduelle - Lors des corrections, le VIBXPERT teste si les vibrations ont diminué d’un essai

à l’autre. Si ce n’est pas le cas, le message ‘‘aucune amélioration’’ apparaît. L’essai doit être

Répété avec un autre balourd correcteur - Pousser le JOYSTICK à droite et continuer l’équilibrage

avec le prochain essai de correction L’équilibrage est terminé lorsque les vibrations ont atteint un niveau suffisamment bas. Lorsque les « réglages machine » sont utilisés, le balourd résiduel admissible calculé est pris comme critère de fin. Un symbole « simley » apparaît dans l’écran de correction si la qualité d’équilibrage est atteinte.

3- Equilibrage avec la masse De

même pour l’équilibrage sans enlever de la masse, mais cette fois-ci choisir

l’option avec enlèvement de la masse et le VIBXPERT propose dans chaque étape de correction une masse dans un endroit bien définie.

4- La méthode graphique La première étape permet la mesure de l’état initial de la machine, correspondant au déséquilibre à compenser : amplitude vibratoire « v1 », phase « φ1 » [fig.1] La mise en place de la masse d’essai « me » (permettant l’étalonnage masse/amplitude vibratoire) fournit une nouvelle mesure donnant « v2 » et « φ2 », amplitude et phase de l’état (balourd initial + masse d’essai).

Vect(ve)=vect(1)-vect(1) (Vect (Ve) : vibration due à la masse d’essai seule). La relation amplitude vibratoire/masse est alors connue (module de Vect (Ve) ramené à la masse d’essai me).

Le calcul de la masse de correction : mc = me ∗ve/vc

La position angulaire du balourd est repérée par l’angle « φc » entre Vect (Ve) et Vect (Vc) = -Vect (V1), le sens positif étant celui de la rotation de l’arbre

La masse d’équilibrage mc doit être positionné sur le même rayon que la masse d’essai me.

IV- Résultats : 1-Manipulation 1 : Diagnostic

Selon les normes mécaniques ci-dessous on conclut qu’on un problème de balourd :

2-Manipulation 2 : Equilibrage avec masse I.

Initial (A0 et ρ0)

On démarre le moteur électrique jusqu’à ce qu’il atteint le domaine transitoire (fréquence 50Hz) après on démarre la mesure initiale dans le VIBEXPERT et récupérerons par la suit l’amplitude et la phase de la vibration à 50Hz. Résultats : A0=15.50mm/s et ρ0=283°

Pour toutes les valeurs de tarage et correction qui suivent, on vérifie toujours si le pourcentage Ai/A0 < 10%. Si oui on dit que les vibrations qui lui correspondent sont admissibles et on classe les vibrations suivant la valeur du pourcentage en observant le tableau proposé par la norme ISO 2372. Si non on réalise une correction avec une autre masse dans une position angulaire proposée par le VIBEXPERT.

II.

Tarage (A1 et ρ1) Le tarage consiste à fixer une masse, à choisir, dans une position angulaire sur le disque encastré sur l’axe de rotation pour créer un balourd qui sera corriger après. Donc, directement après la mesure initiale on effectue les étapes suivantes :  On pousse le JOYSTICK afin d’ouvrir l’écran de tarage  On fixe la masse choisie dans une position angulaire du balourd de test  On pousse le JOYSTICK jusqu’à l’apparition du prochain écran  On démarre la mesure Résultats : A1 = 8.824mm/s et ρ1=155°

Apres avoir déterminé la valeur de l’amplitude A1 on vérifie si la valeur de la division suivante : Ai/A0 < 10%. 𝟖.𝟖𝟐𝟒

On a 𝟏𝟓.𝟓𝟎=56.9%, la vibration est n’est pas admissible donc on doit manipuler une correction de balourd dont on choisit deux méthodes.

III.

Correction avec masse

Les corrections suivantes sont proposées par le VIBEXPERT. Correction 1 : m2=0.6g à ρ= 212° Résultats : A2=3.152 et ρ2=43° Correction 2 : m3=0.2g à ρ= 90° Résultats

A3=1.795 et ρ2=144° Correction 3 : m3=0.1g à ρ= 199° Résultat : A4=1.403 et ρ4=215°

3-Manipulation 3 : Equilibrage sans masse IV.

Initial (A0 et ρ0) On suit les mêmes étapes suivies dans le cas sans enlever la masse, mais cette fois on fait la correction en utilisant l’option correction en enlevant masse dans le VIBEEXPERT. On démarre le moteur électrique jusqu’à ce qu’il atteint le domaine transitoire (fréquence 50Hz) après on démarre la mesure initiale dans le VIBEXPERT et récupérerons par la suit l’amplitude et la phase de la vibration à 50Hz. Résultats : A0=15.50mm/s et ρ0=283°

V.

Tarage (A1 et ρ1) Le tarage consiste à fixer une masse, à choisir, dans une position angulaire sur le disque encastré sur l’axe de rotation pour créer un balourd qui sera corriger après. Donc, directement après la mesure initiale on effectue les mêmes étapes déjà effectuées: Résultats : A1 = 8.47mm/s et ρ1=155°

VI.

Correction sans masse

Correction 1 : m2=1.1g à ρ= 341°

Résultats : A2=6.236 et ρ2=195° Correction 2 : m3=1.1g à ρ= 341° Résultats A3=6.136 et ρ2=195° Correction3 : m3=1.1g à ρ= 341° Résultats : A4=6.136 et ρ4=195°

 On remarque que les mêmes résultats de correction s’affichent à partir de la correction 1, avec un pourcentage très grand de l’ordre de 40%>>>>10%.

6. Comparaison des deux manipulations 2 et 3. On observe que les deux méthodes avec masse et sans masse sont de différentes efficacités ; suivant les résultats obtenus des deux méthodes on a une correction améliorée au niveau de la méthode avec masse, jusqu’à l’obtention du pourcentage 9%.

Or au niveau de la méthode sans masse on a pas un résultat efficace ; on a une valeur d’amplitude de vibration très grande et un pourcentage toujours supérieure à 10% à partir de la première correction sachant que les mêmes valeurs, masse et phase, se répète à chaque fois.  La méthode sans masse est meilleur.

4.La méthode graphique Principe de la méthode : la méthode consiste à trouver la masse de correction à partir de la représentation graphique des deux vecteurs V1 de phase ρ1 (balourd initial) et V2 de phase ρ2 amplitude et phase de l’état (balourd initial + masse d’essai). Par différence vectorielle, on déduit Vect (Ve) =Vect(V2)– Vect (V1), avec Vect(Ve) représente vibration due à la masse d’essai seule. Le calcul de la masse de correction : mc = me ∗ (ve/ vc) avec me= la masse d’essai.

On a me=1.5g, ve=22mm/s et vc=15.5mm/s A.N mc=2.129g et ρc=18°=ϕc Apres avoir déterminé la masse mc de correction et la phase correspondante on fixe la masse de correction dans sa position angulaire sur le disque du rotor. Apres on démarre le moteur électrique avec la même fréquence 50Hz et on démarre la mesure et on trouve les résultats suivants sur le VIBEXPERT : mc=25g et ρ= 215°

Interprétation : Les résultats de correction graphiques semblent logiques, au niveau de la masse de correction mais pour la correction proposée par le VIBEXPERT après avoir entré la masse trouvé par la méthode graphique on a eu des résultats de correction illogique de l’ordre de 42g comme masse de correction.

On peut expliquer ces erreurs par le mal fonctionnement de l’appareil, car l’appareil a déjà présenté des problèmes et des erreurs qu’il est dû de l’arrêter et de la démarrer et répéter les mesures de nouveau.

Conclusion Le balourd est un phénomène qu’existe toujours dans les systèmes tournants, ce qui provoque l’étude nécessaire de ces systèmes afin d’avoir une idée claire sur le comportement vibratoire et adopter la meilleur mise en position et utilisation pour éviter toute sorte de dégradation et destruction spécialement des destructions brusques et néfastes. L’étude du comportement vibratoire du balourd peut être effectuée à l’aide d’un matériel spécial en utilisant des méthodes spécifiques : avec masse ou sans masse, en mettre en faveur la méthode avec masse qui donne toujours des résultats améliorées.