AXILINEÉquilibrage de décanteuses centrifuges : ce qu'il est réellement possible de faire sur le site d'exploitation
La décanteuse vibre, la protection vibratoire se déclenche vers la fin du cycle, et le service après-vente du fabricant annonce des délais en semaines. Nous arrivons avec l'analyseur de vibrations Balanset-1A, séparons par le spectre vibratoire la contribution du bol, de la vis, du réducteur et des boues, et disons franchement : s'agit-il d'un balourd que des masses dans les plans d'origine peuvent soigner, ou d'une usure pour laquelle la route mène au service après-vente. Basés à Vila Nova de Gaia, près de Porto, nous intervenons dans tout le Portugal.
Deux rotors coaxiaux : pourquoi la décanteuse ne ressemble pas aux autres centrifugeuses
À l'intérieur d'une décanteuse tournent deux masses sur un même axe. Le bol atteint le régime de travail, typiquement de 2000 à 4000 tr/min. La vis tourne à la même vitesse moins un différentiel de quelques unités à quelques dizaines de tours par minute, fixé par un réducteur planétaire ou cycloïdal en bout de machine. Le bol repose sur deux paliers principaux, et la vis, en plus, sur ses propres roulements à l'intérieur des tourillons du bol.
Pour la vibration, ce sont deux fréquences de rotation proches. Le bol donne sa propre composante 1x, la vis la sienne, inférieure de quelques fractions de hertz. Sur le corps de la machine, elles s'additionnent et donnent des battements : le niveau « respire » lentement, avec une période de quelques secondes à quelques minutes. Un vibromètre ordinaire affiche un chiffre qui danse, sans permettre de savoir quel rotor est en cause. Nous les séparons par un spectre à haute résolution — la décomposition de la vibration par fréquences — et par la phase, c'est-à-dire l'angle qui rattache l'oscillation au repère posé sur le bol.
Seconde particularité : la géométrie. Le rotor est allongé, le rapport longueur/diamètre atteint trois à quatre, et une partie des machines fonctionnent à proximité ou au-delà de la première fréquence critique — le régime auquel le rotor entre en résonance. Formellement, c'est le domaine des rotors flexibles selon la partie applicable de l'ISO 21940, et des masses aux extrémités ne compensent pas toujours la flexion du milieu. Nous avons un article séparé sur les vitesses critiques ; ce qui compte ici, c'est la conclusion : sur une décanteuse, nous examinons toujours le comportement de l'amplitude et de la phase à l'accélération et au ralentissement libre, avant de promettre un résultat.
Sources : ISO 21940-12:2016
D'où vient le balourd dans une décanteuse
Les sources de balourd de cette machine lui sont propres, et la moitié d'entre elles ne se soignent pas par des masses.
Boues sur la paroi du bol
Le gâteau — les boues déshydratées — s'accumule de façon inégale, surtout dans la partie conique sèche, où la couche n'est pas retenue par l'anneau liquide. C'est un balourd variable : il augmente vers la fin du cycle, part partiellement après lavage, et se dépose différemment à chaque démarrage. Il ne se compense pas par des masses : après le lavage suivant, la machine vibrera davantage.
Usure des spires de la vis
L'abrasif use les arêtes des spires de façon inégale sur la circonférence. Le rechargement dur s'écaille, les plaques en carbure se détachent et partent avec les boues. La perte d'une seule plaque au rayon de la spire donne déjà, au régime de travail, une force notable. Signe caractéristique : le niveau a changé par saut et se maintient sur machine propre.
Zone d'évacuation et douilles
Les fenêtres d'évacuation des boues et les douilles de protection travaillent comme sous un jet de sable, et l'érosion y est asymétrique. À cela s'ajoutent les seuils de rejet à l'extrémité opposée, s'ils ont été repositionnés autrement qu'en jeu complet.
Réparation et montage
Après un rechargement de la vis, la masse est répartie différemment qu'à l'équilibrage d'usine. Un bol remonté sans respecter les repères, et des masses d'origine reposées ailleurs, donnent le même effet. Si la décanteuse s'est mise à vibrer juste après une réparation, c'est ici que nous regardons en premier.
Roulements et réducteur
Les roulements internes de la vis et les paliers principaux donnent des pics à des fréquences non multiples du régime. Le réducteur ajoute des composantes d'engrènement et des bandes latérales. Ce n'est pas un balourd, les masses n'y servent à rien, mais à l'oreille, dans l'atelier, cela sonne pareil.
Appuis et raccordements
Une décanteuse repose généralement sur des plots antivibratoires. Un plot affaissé, un châssis fissuré, une conduite d'alimentation raccordée de façon rigide changent le tableau vibratoire sans le moindre gramme de balourd. Cela se vérifie à la main et par une mesure en dix minutes, c'est pourquoi cela figure en premier point de l'inspection.
Sources : ISO 281:2007
D'abord le lavage, ensuite les conclusions
Une mesure sur machine sale n'apporte presque rien : vous voyez la somme du balourd du rotor et d'un dépôt aléatoire. L'ordre est donc strict. Mesure telle quelle, puis lavage du bol selon votre protocole CIP ou à la main, puis nouvelle mesure sur machine propre, au même régime, si possible à l'eau ou à vide.
La différence entre les deux mesures est un diagnostic en soi. Si environ quatre-vingts pour cent du niveau ont disparu : le problème est dans le procédé, et la bonne réponse est un protocole de lavage et un seuil vibratoire, pas des masses. Si le niveau reste : nous travaillons sur la mécanique. La façon de distinguer un balourd d'un désalignement et de défauts de roulement par le spectre est détaillée dans nos articles de diagnostic. Ici s'ajoute seulement la spécificité de la décanteuse : les battements, la 1x du bol séparée de la 1x de la vis, le comportement au ralentissement libre.
- Lavez le bol avant notre venue et notez l'heure du lavage.
- Prévoyez la possibilité de maintenir un régime de travail stable pendant plusieurs minutes, sans cycles d'accélération et de freinage.
- Exportez les tendances du monitoring vibratoire en place sur les derniers mois, s'il existe.
- Retrouvez la page du manuel du fabricant sur l'équilibrage et les interventions admissibles sur le rotor.
- Dégagez l'accès aux paliers principaux et aux moyeux d'extrémité du bol.
- Rappelez-vous ce qui a changé avant la hausse de vibration : matière première, floculant, réparation, seuils de rejet.
Sources : ISO 13373-3:2015
Quatre issues possibles pour une intervention sur décanteuse
D'après les résultats de la mesure sur machine propre, le scénario se ramène à l'un de ces quatre cas, et nous l'annonçons à voix haute avant de toucher au rotor.
| Ce que la mesure a montré | Conclusion | Ce que nous faisons |
|---|---|---|
| La 1x du bol domine, la phase est stable d'un démarrage à l'autre, le fabricant autorise des masses aux positions d'origine | Balourd du bol | Nous équilibrons sur site en un ou deux plans sur les moyeux d'extrémité, rapport avant et après |
| Le niveau a disparu après lavage et revient vers la fin du cycle | Dépôt de boues inégal | Nous ne posons pas de masses. Nous aidons à définir un protocole de lavage et un seuil d'arrêt vibratoire |
| La 1x se maintient sur rotor propre, le saut de niveau coïncide avec une réparation ou une perte de rechargement, les battements pointent vers la fréquence de la vis | Balourd ou usure de la vis | Ne se traite pas sur site. Rapport chiffré pour l'expertise de la vis et l'équilibrage en service après-vente |
| Pics aux fréquences des roulements, composantes d'engrènement du réducteur, résonance du châssis ou des plots antivibratoires | Pas un balourd | Diagnostic, recommandation de réparation, mesure de contrôle après celle-ci |
Vous obtenez une mesure avec séparation des causes et un rapport d'expertise quelle que soit l'issue : même un refus d'équilibrer s'appuie sur des chiffres, pas sur une opinion.
Comment se déroule l'équilibrage du bol, quand il est possible
- 01
Préparation sur machine arrêtée
Nous arrêtons et consignons l'entraînement. Nous inspectons les moyeux d'extrémité et les positions d'équilibrage d'origine : trous boulonnés, anneaux, logements taraudés. Nous collons le repère réfléchissant de phase sur le bol, pas sur la poulie ni sur le réducteur : c'est la phase du bol qu'il nous faut.
- 02
Capteurs sur les paliers principaux
Nous plaçons deux accéléromètres sur les corps des paliers principaux, en position radiale, généralement horizontale : sur des plots antivibratoires, la machine est la plus souple dans cette direction. Nous pointons le capteur de phase laser sur le repère, et ajoutons si besoin un point de contrôle côté réducteur.
- 03
Mesure initiale et séparation des rotors
Nous enregistrons la vibration globale, la composante 1x avec sa phase, le régime, le spectre FFT et le signal temporel sur chaque palier. Nous choisissons la résolution du spectre de façon à séparer la 1x du bol de la 1x de la vis, qui diffèrent de la valeur du différentiel. Nous observons le ralentissement libre — l'arrêt libre après coupure de l'entraînement : là où l'amplitude et la phase changent vite, il y a résonance.
- 04
Démarrages d'essai et coefficients d'influence
Nous posons une masse d'essai pesée sur la position d'origine du premier plan de correction et faisons un démarrage, puis de même sur le second. Changement valable : amplitude de 1x de 20 à 30 %, ou phase de 20 à 30 degrés. L'appareil obtient ainsi les coefficients d'influence — la façon précise dont votre système, rotor, paliers et châssis, répond à la masse ajoutée.
- 05
Masses de correction
Le logiciel indique la masse et l'angle, et en mode positions fixes, directement la répartition sur les trous d'origine. La fixation est uniquement boulonnée, avec la visserie d'origine, contrôle du couple de serrage et freinage du filetage. Le soudage sur un bol en inox est exclu, tout comme le perçage sans autorisation écrite du fabricant.
- 06
Contrôle, cycle avec produit, rapport
Démarrage de contrôle aux mêmes points, au même régime, avec si nécessaire un ajustement. Nous calculons la tolérance selon la classe G — la classe de précision d'équilibrage — de la partie applicable de l'ISO 21940, la classe cible étant reprise du manuel du fabricant. Nous observons ensuite le niveau sur un cycle avec produit et établissons le rapport. Nous sauvegardons les coefficients d'influence : le prochain équilibrage trim (ajustement rapide) ne prendra qu'un seul démarrage.
Sources : ISO 21940-11:2016 · Manuel d’utilisation Balanset-1A
Quand ce ne sera pas possible sur site : la vis, les interdictions du fabricant, le rotor flexible
La vis est la principale limite honnête. Ses plans de correction se trouvent à l'intérieur du bol, on ne peut y accéder que par un démontage complet du rotor. Après démontage, il faut équilibrer sur banc : d'abord la vis seule, puis le rotor assemblé, avec contrôle des portées et des faux-ronds. C'est un travail de service après-vente, et nous le disons d'emblée, pas après quatre démarrages d'essai.
La deuxième limite est documentaire. Un certain nombre de fabricants n'autorisent une intervention sur le rotor de la décanteuse que dans leur propre service après-vente, avec certification ultérieure. Nous ne contournons pas de telles exigences : nous travaillons strictement sur les positions d'origine, ou nous nous arrêtons au diagnostic. La troisième limite est le rotor flexible, qui change de forme de flexion dans la plage de travail : un équilibrage à un régime ne garantit pas la conformité à un autre, et la place adéquate pour une telle machine est un banc d'équilibrage dynamique.
- Ce que vous obtenez à la place de l'équilibrage : les niveaux et la 1x avec phase pour chaque palier, les spectres, le ralentissement libre, la séparation des contributions du bol, de la vis, du réducteur et des boues.
- Un rapport sur la cause probable et une liste de ce qu'il faut vérifier au démontage : spires, rechargement, plaques, portées des tourillons, roulements internes de la vis.
- Un rapport avec lequel la discussion avec le service après-vente porte sur des chiffres, pas sur des impressions. Il consigne aussi l'état avant réparation.
- Une mesure de contrôle après réparation, et, si le fabricant l'autorise, un équilibrage de finition du bol dans les plans d'origine.
Environnement : exécutions alimentaires et chimiques, produit, plots antivibratoires
Les décanteuses agroalimentaires et les machines de station d'épuration travaillent avec un produit que personne ne veut voir sur l'outillage : la machine est lavée avant l'intervention, et nos capteurs et notre visserie se nettoient aussi. Dans les zones sanitaires, la pose de masses ne doit créer ni interstices ni poches de rétention, donc uniquement des positions et une visserie d'origine. Les exécutions chimiques ajoutent un environnement corrosif et souvent une zone à risque d'explosion : l'ordre des opérations est convenu à l'avance avec votre service. Et partout s'applique la règle des bols en inox : aucun soudage, aucun perçage improvisé.
Un mot à part sur les plots antivibratoires. Une machine sur appuis souples a le droit de bouger sensiblement du corps, et ce n'est pas toujours une avarie. Nous évaluons selon la partie applicable de l'ISO 20816, avec une réserve sur le type d'appuis et les points de mesure, mais ce qui est le plus informatif reste la tendance : la comparaison avec le niveau auquel cette même machine fonctionnait sans problème. C'est pourquoi nous demandons en priorité les tendances du monitoring vibratoire en place.
Sources : ISO 20816-1:2016
Prix, délais, et ce qu'il faut envoyer pour une évaluation
Le diagnostic vibratoire avec rapport coûte 300 EUR par machine, l'équilibrage ajoute à partir de 250 EUR, la facture minimale par visite est de 500 EUR ; le calculateur du site donne le montant précis. Pour les décanteuses, nous demandons toujours les données à l'avance : elles déterminent le format même de l'intervention, équilibrage du bol dans les plans d'origine ou mesure avec rapport d'expertise.
Envoyez le modèle et une photo de la plaque signalétique, le régime du bol, le type de produit, des photos des moyeux d'extrémité et des paliers principaux, la page du manuel sur l'équilibrage, et un bref historique : ce qui a changé avant la hausse de vibration. Nous répondrons ce qu'il est réellement possible de faire sur site, le jour même.
Ce sont des ingénieurs qui conçoivent et fabriquent les appareils Balanset, et qui les utilisent eux-mêmes pour équilibrer sur site, qui interviennent. Nous travaillons avec le Balanset-1A : deux accéléromètres, capteur de phase laser, module USB à deux voies et logiciel sur ordinateur portable. Pour un parc de décanteuses, le même appareil peut équiper votre propre service : l'équilibrage trim à partir des coefficients sauvegardés prend un seul démarrage, et pour un banc de réparation, il existe la version Balanset-1A OEM sans coffret.
Basés à Vila Nova de Gaia, près de Porto. Interventions dans tout le Portugal, dans le Nord généralement sous un à deux jours ouvrés.
Sources : Spécifications fabricant Balanset-1A
Questions fréquentes
Peut-on équilibrer la vis d'une décanteuse sur site ?
Non. La vis tourne à l'intérieur du bol, ses plans de correction ne sont pas accessibles sans un démontage complet du rotor, et après démontage, il faut équilibrer sur banc. Sur site, nous pouvons faire autre chose : montrer, par le spectre et les battements, que la source est bien la vis, et transmettre les chiffres au service après-vente. Cela évite un démontage à l'aveugle.
La vibration de la décanteuse ondule doucement par vagues toutes les quelques secondes. De quoi s'agit-il ?
Des battements classiques. Le bol et la vis tournent à des fréquences proches, la différence est égale au différentiel, et leurs composantes 1x s'additionnent tantôt, se soustraient tantôt. Des battements marqués signifient qu'un balourd notable existe sur les deux rotors, et il faut traiter chacun séparément.
Après lavage du bol, la vibration a disparu. Un équilibrage est-il nécessaire ?
Plutôt non. Si la machine propre reste dans le niveau habituel, il n'y a pas de balourd mécanique justifiant un traitement par masses. L'outil de travail, ici, est le protocole : lavage sur base horaire ou sur seuil vibratoire, contrôle du floculant et de l'alimentation. On ne peut pas équilibrer un rotor sale : vous figeriez par des masses un dépôt aléatoire.
Quelle est la norme de vibration d'une décanteuse centrifuge ?
Il n'existe pas de chiffre unique. L'évaluation se fait selon la partie et l'édition applicables de l'ISO 20816, en tenant compte de la souplesse des appuis, et les décanteuses reposent presque toujours sur des plots antivibratoires, ce qui déplace les limites. Deux repères sont plus pratiques : les valeurs limites du manuel du fabricant et la tendance de votre machine. Une hausse d'une fois et demie par rapport au niveau habituel est un motif de mesure, même si le chiffre est formellement dans la tolérance.
La protection vibratoire se déclenche vers la fin du cycle. Peut-on relever le seuil et continuer à travailler ?
Relever le seuil à l'aveugle est dangereux : à ce régime, une dégradation évolue vite. D'abord une mesure avec séparation des causes. Si le niveau augmente à cause des boues, cela se soigne par un protocole de lavage, et il ne sera pas nécessaire de toucher au seuil. Si c'est la composante 1x qui augmente sur rotor propre, la cause est mécanique, et continuer à travailler en contournant la protection rapproche l'avarie.
La décanteuse s'est mise à vibrer après un rechargement de la vis. L'équilibrage sur site aidera-t-il ?
Presque sûrement non. Le rechargement modifie la répartition de la masse sur les spires, et ce balourd se situe sur la vis, à laquelle il n'y a pas d'accès sur site. Le bon parcours est : équilibrage de la vis sur banc avant montage, puis contrôle du rotor assemblé. Nous ferons une mesure avant l'envoi en réparation, une mesure de contrôle après, et, si le fabricant l'autorise, un ajustement du bol dans les plans d'origine.
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Équilibrage des rotors et des roues de compresseurs centrifuges sur leur lieu d'exploitation
Partiellement. Sur site, dans les paliers propres de la machine, nous équilibrons les roues en porte-à-faux des machines monoétagées par un trou de visite ouvert, les demi-accouplements, les bouts d'arbre libres, les rotors des moteurs électriques d'entraînement, les poulies et les ventilateurs de refroidisseurs d'huile. Les rotors des compresseurs multiétagés à carter à plan de joint et à carter tonneau, ainsi que les arbres-pignons rapides des compresseurs à engrenages intégrés, ne s'équilibrent pas sur site : les plans de correction se trouvent à l'intérieur de la veine, le rotor se comporte comme un rotor flexible, et la tolérance de balourd résiduel exige des conditions spécialisées. Dans ces cas, notre travail sur place consiste à mesurer et à séparer les causes : balourd, tourbillon d'huile, désalignement, usure de la transmission, pompage, pulsations d'aubes. Vous obtenez une conclusion et une prochaine étape claire, pas des essais au hasard.
Équilibrage des ventilateurs centrifuges sur site : aspiration simple et double aspiration
Oui, nous équilibrons les ventilateurs centrifuges directement sur site, aussi bien les roues à aspiration simple que celles à double aspiration. Le rotor tourne dans ses propres paliers, pas besoin de démonter la roue ni d'ouvrir la volute. Trois conditions. La machine doit tenir un régime stable, à une position de volet unique. Le plan de correction — l'endroit sur la roue où l'on pose les masses d'équilibrage — doit être accessible : trappe de visite dans la volute, cône d'aspiration démonté ou caisson d'aspiration ouvert, et pour une roue à double aspiration, il faut ouvrir les deux. Et l'essentiel de la vibration doit venir de la composante synchrone 1x (la vibration exactement à la fréquence de rotation — la signature du balourd), et non des roulements, d'une poulie abîmée, d'un désalignement ou d'une résonance du support. Nous précisons l'accès et le régime à partir de vos photos dès la demande, nous mesurons nous-mêmes la part de la 1x dans la première demi-heure sur site, et nous disons franchement si des masses n'aideront pas ici.
Construire un banc d'équilibrage soi-même : appuis, bâti, entraînement et système de mesure
Oui, construire un banc soi-même est possible, et le schéma à paliers souples (sursynchrone) est le plus accessible pour cela. Il vous faut quatre choses : un bâti rigide et lourd, des appuis dont la fréquence propre de suspension (la fréquence à laquelle la partie mobile de l'appui oscille seule) est connue et nettement inférieure à la vitesse de service, un entraînement à vitesse stable, et un système de mesure à deux voies avec un capteur d'angle de phase. L'électronique se règle en achetant un noyau de mesure tout fait, mais tout le reste devra être conçu et vérifié par vous. Le point clé qui distingue un banc qui fonctionne d'une ferraille coûteuse : une réception par la géométrie, par la dynamique, et par un rotor témoin à balourd d'essai connu.
Décrivez votre équipement et le problème
Nous répondrons à vos questions, préciserons les données nécessaires et vous indiquerons ce qu'il faut prévoir pour établir un devis et organiser le déplacement.