Analyse d’orbite pour la surveillance des machines tournantes

Client

Les industries exploitant des machines tournantes critiques (turbines, compresseurs, pompes, boîtes de vitesses) – qu’elles relèvent des secteurs de l’énergie, de la pétrochimie, des mines ou de la production manufacturière – doivent garantir une fiabilité opérationnelle maximale pour éviter les arrêts coûteux. Ces équipements, soumis à des contraintes mécaniques extrêmes, nécessitent une surveillance continue pour détecter les défauts précoces (déséquilibres, usure des paliers, problèmes de lubrification) avant qu’ils n’engendrent des pannes catastrophiques.

Problématique et défis

L’analyse des vibrations sur les rotors repose traditionnellement sur des mesures de spectres FFT ou de suivi d’ordres, mais ces méthodes ne suffisent pas à caractériser finement le comportement dynamique du rotor dans son logement. Les défis rencontrés par les exploitants incluent :

• Détection précoce des défauts : Les méthodes classiques (accéléromètres, analyse spectrale) peinent à identifier les mouvements anormaux du rotor (précession, frottements, excentricité) avant qu’ils n’impactent la machine.
• Diagnostic des paliers et lubrification : Sans visualisation de l’orbite du rotor, il est difficile d’évaluer l’état des paliers, les jeux mécaniques résiduels ou les problèmes de film d’huile.
• Complexité des systèmes existants : Les solutions historiques (comme les systèmes Bently Nevada ou OROS) imposent des coûts élevés (licences, maintenance) et une intégration rigide avec des matériels propriétaires.
• Flexibilité des mesures : Les utilisateurs ont besoin d’une solution modulaire, capable de combiner capteurs de proximité, accéléromètres, température et tachymétrie dans une seule plateforme, sans multiplier les systèmes d’acquisition.

Les objectifs techniques visés : ✔ Précision équivalente aux références du marché (validation par comparaison avec Bently Nevada 3500/ADRE ou OROS Orbitgate). ✔ Intégration simplifiée avec les capteurs existants (compatibilité avec les sondes à courants de Foucault standard). ✔ Analyse temps réel avec visualisation graphique intuitive (orbites brutes/moyennées, diagrammes polaires, cascades FFT). ✔ Coût maîtrisé : suppression des frais de maintenance logicielle et matérielle récurrents.

Solution PM Instrumentation

PM Instrumentation propose une solution clé en main pour l’analyse d’orbite, associant :

• Des capteurs à courants de Foucault (équivalents aux sondes Eddy-current du marché) pour mesurer avec précision le déplacement radial du rotor (jeu, excentricité, vibrations).
• Un système d’acquisition modulaire (compatible avec les amplificateurs basse tension pour sondes de proximité) permettant une configuration flexible :
  • Mesures sur 1 à 8 paliers simultanés.
  • Intégration d’autres capteurs (accéléromètres IEPE, thermocouples, jauges de contrainte) pour une analyse multidimensionnelle.
  • Synchronisation avec un signal tachymétrique (key phasor) pour le suivi des ordres de rotation.
• Une plateforme logicielle unifiée offrant :
  • Visualisation temps réel des orbites (brutes, filtrées, moyennées), avec superposition du cercle de jeu mécanique et de la ligne centrale de l’arbre.
  • Analyses complémentaires : cascades FFT, diagrammes de Bode, suivi d’ordres, compensation de battement (runout).
  • Génération de rapports automatisés pour le suivi historique et la maintenance prédictive.

Avantages distinctifs :

• Compatibilité matérielle : Réutilisation des sondes existantes (Micro-Epsilon, Bently Nevada, etc.) sans adaptation coûteuse.
• Pas de frais cachés : Mises à jour logicielles gratuites à vie, sans abonnement ni contrat de maintenance.
• Extensibilité : Ajout possible de modules pour la surveillance longue durée (base de données Historian) ou l’analyse torsionnelle.

Résultats et bénéfices clients

Les utilisateurs de cette solution constatent :

• Une détection précoce des défauts : Identification des usures de paliers, désalignements ou balourds avant qu’ils n’entraînent une défaillance, réduisant les coûts de maintenance corrective de 30 à 50 %.
• Une précision validée : Les mesures d’orbite ont été comparées aux systèmes de référence (Bently Nevada, OROS) avec des écarts inférieurs à 2 %, garantissant une fiabilité diagnostic équivalente.
• Un gain de temps : Configuration rapide des machines et paliers (paramétrage des jeux, direction de rotation, compensation de battement en quelques clics).
• Une réduction des coûts :
  • Investissement initial réduit par rapport aux solutions propriétaires.
  • Suppression des frais récurrents (licences, mises à jour, support payant).
• Une maintenance optimisée : Les diagrammes d’orbite filtrées (1X, 2X, 3X) permettent de cibler les fréquences critiques liées aux défauts (ex. : instabilité de palier, résonance de structure).

Applications typiques :

• Centrales électriques (hydroélectrique, thermique, nucléaire) : Surveillance des turbines et alternateurs.
• Industrie pétrochimique : Contrôle des compresseurs et pompes haute vitesse.
• Mines et carrières : Diagnostic des broyeurs et convoyeurs.
• Recherche & Développement : Validation de nouveaux designs de rotors ou de systèmes de lubrification.

Pour en savoir plus sur les capteurs à courants de Foucault et les systèmes d’acquisition adaptés à l’analyse d’orbite, consultez notre gamme dédiée.