Une pompe à huile récemment révisée présente un profil de vibrations anormal après une courte période de fonctionnement. Que faire ? Ce rapport traite d’un cas dans lequel un écart est observé lors de mesures périodiques des vibrations. Les problèmes se caractérisent par une augmentation des valeurs de vibrations, dépassant ainsi les limites fixées par la norme ISO 10816. L’installation en question est un système de turbine à vapeur, dans lequel la pompe à huile principale est entraînée par une turbine à vapeur. Les mesures effectuées sur cette installation sont analysées à l’aide de la surveillance conditionnelle.
3 janvier
28 janvier
Spectrum du 28 janvier
Analyse
Fréquences visibles :
- Pompe à huile à 1 tr/min (57 Hz) variant entre 18 et 30 mm/s RMS.
- Pompe à huile à 2x tr/min (114 Hz) à 1,5 mm/s.
- Turbine à 1 x tr/min (104 Hz) à 2 mm/s.
- De nombreuses harmoniques de la vitesse de la turbine, d’environ 1 mm/s par crête.
- La fréquence d’engrènement de 14 mm/s présente des bandes latérales provenant des deux vitesses (57 Hz et 104 Hz).
Conclusion
Les différentes fréquences et leurs niveaux correspondants indiquent une usure et un jeu accru au niveau de la transmission par engrenages et des roulements. De plus, l’alignement est probablement incorrect. Compte tenu de l’augmentation rapide des niveaux, il s’agit d’un problème grave.
Les mesures ont été effectuées à l’aide de 3 capteurs différents et de 2 systèmes de mesure distincts afin de garantir leur précision. Conformément à la norme ISO 10816-3, le niveau de vibration se situe dans la zone D : les valeurs de vibration comprises dans cette zone sont généralement considérées comme suffisamment importantes pour causer des dommages à la machine.
Conseils
Arrêtez l’installation dès que possible et procédez à une révision complète de la pompe à huile. Lors de cette révision, portez une attention particulière aux points suivants :
- Vérifiez le jeu de tous les roulements de la pompe.
- Inspectez l’alignement des engrenages et vérifiez l’engrènement à l’aide d’un plan. Ceci, en combinaison avec le jeu entre les dents des deux engrenages. Vérifiez l’alignement global de la pompe. Inspectez la roue pour détecter d’éventuels dommages.
Conséquence
Le client a examiné les recommandations du rapport et en a discuté en interne. Compte tenu du temps supplémentaire déjà consacré à la révision initiale, ainsi que des revenus générés par la machine pendant son fonctionnement, la décision a été prise de poursuivre l’exploitation. Après quelques semaines de fonctionnement continu, la pompe à huile auxiliaire s’est soudainement mise à fonctionner à plein régime. La pompe à huile principale ne produisait plus de débit. Lors de l’inspection, il a été constaté que la pompe à huile ne tournait plus.
Conséquence du maintien de l’installation en fonctionnement
À gauche : Rupture d’arbre côté turbine
À droite : Rupture d’arbre côté pompe
Conclusion de l’inspection des ruptures d’arbres
La surface de rupture, telle qu’on la voit sur les photos ci-dessus, est une rupture de fatigue typique. On distingue clairement les lignes de progression s’étendant dans le sens inverse des aiguilles d’une montre, ainsi que les surfaces de rupture résiduelles à droite du centre. D’après le schéma de détérioration, il est évident que l’amorçage de la fissure s’est produit à la jonction entre le fond de la rainure de clavette et la paroi de celle-ci.
Lors de la rupture de l’arbre, la surface de fracture a causé certains dommages aux lignes de croissance. Cela peut être considéré comme un dommage secondaire. La fracture résiduelle, qui présente une forte déformation plastique, est également considérée comme un dommage secondaire.
Rainure de clavette présentant une surface de mauvaise qualité et une transition vers le rétrécissement de l’arbre
La raison pour laquelle la fracture s’est produite précisément à cet endroit réside dans la rainure de clavette de l’arbre. Cette rainure a été usinée avec une fraise émoussée, ce qui a provoqué de petites fissures lors du processus de conception. De plus, on observe un rétrécissement de l’arbre, situé précisément au niveau de la rainure de clavette. Ce rétrécissement présente une transition trop abrupte, entraînant un entaillage. Il s’agit de la partie la plus fragile de l’arbre et elle ne devrait jamais se trouver dans ou à proximité d’une rainure de clavette.
Une cause courante de rupture par fatigue est un désalignement. Cette erreur d’alignement entraîne une charge dynamique très variable, qui, à son tour, accélère le processus de fatigue.
