AXILINEÉquilibrage de tambours et paniers de centrifugeuses sur leur site d'exploitation
Le panier d'une centrifugeuse vibre pour trois raisons différentes, et seule l'une d'elles se traite par des masses. Nous arrivons avec un analyseur de vibrations à deux voies, effectuons plusieurs démarrages sur rotor propre et, par la répétabilité de la phase, répondons s'il s'agit d'un balourd ou d'un produit déposé de façon inégale. S'il s'agit d'un balourd, nous équilibrons directement sur la machine, aux emplacements d'origine sur le rebord. Basés à Vila Nova de Gaia, près de Porto, nous intervenons dans tout le Portugal.
Trois sources de vibration sur un panier, et seule l'une se traite par des masses
La première source vient du produit : les boues se sont déposées de façon inégale sur le tamis, ont séché d'un côté, une partie est partie à l'évacuation. La deuxième vient de l'outillage : le tissu filtrant s'est posé en faisant un pli, s'est imbibé de façon inégale, la perforation est bouchée par endroits. La troisième, c'est le balourd du rotor lui-même : érosion de la paroi, déformation après un choc, portée desserrée sur l'arbre, masse d'usine perdue.
Le balourd du rotor est constant et se supprime par une masse de correction. Le produit et le tissu donnent un balourd variable : il arrive avec la charge, augmente au fil de l'essorage et s'en va après le lavage. On ne peut pas compenser une grandeur variable par des masses fixes. Vous obtiendriez une machine qui, sur panier propre, vibrerait plus fort qu'avant.
| Ce que vous observez | Source habituelle | Que faire |
|---|---|---|
| Le niveau augmente au fil de l'essorage et retombe après le lavage | Couche de boues inégale sur le tamis | Protocole de charge, distributeur, alimentation |
| La vibration varie d'une charge à l'autre, la phase de 1x est différente à chaque fois | Le produit se dépose différemment, ou le tissu glisse | Tissu, collier de serrage, régularité de l'alimentation |
| A augmenté juste après le remplacement du tissu ou des segments de tamis | Le jeu diffère en masse ou s'est posé avec un pli | Repositionner le tissu, puis équilibrage trim (ajustement rapide) |
| Sur panier vide et sec, la 1x est élevée, la phase reste stable d'un démarrage à l'autre | Balourd mécanique du rotor | Équilibrage dans les paliers propres à la machine |
Une composante 2x notable — au double de la fréquence de rotation — accompagnée d'une vibration axiale sur l'entraînement, indique un désalignement. Des pics à des fréquences non multiples du régime, ainsi qu'un échauffement du palier supérieur, indiquent les roulements de l'arbre. La façon de lire le spectre est détaillée dans un article séparé.
Sources : ISO 13373-3:2015 · ISO 281:2007
Comment séparer une charge inégale d'un balourd du rotor
C'est la question centrale sur ce type de machine, et elle se résout par des mesures. La procédure ci-dessous prend une demi-heure et fait gagner un poste entier.
- 01
Laver le panier et le laisser sécher
Une mesure de base n'a de sens que sur un rotor propre. Une précouche, un tissu humide et des boues dans une poche sont une masse variable. Si la précouche est laissée en place par le procédé, dites-le à l'avance : nous travaillerons alors avec elle, mais selon le protocole.
- 02
Trois démarrages consécutifs sur panier vide
Nous montons au régime de travail, enregistrons l'amplitude et la phase de la composante 1x sur chaque palier, arrêtons, recommençons. Trois démarrages donnent la répétabilité, un seul ne donne rien.
- 03
Regarder la phase, pas l'amplitude
La phase de 1x reste dans une plage d'environ ±10 à 15°, et l'amplitude se reproduit : la source est fermement liée au rotor, une masse la supprimera. La phase dérive de dizaines de degrés : la masse se dépose différemment à chaque fois, les masses ne servent à rien.
- 04
Démarrage en charge sur tout le cycle
Nous chargeons la machine normalement et enregistrons le niveau selon les phases du cycle : accélération, essorage, lavage, freinage. La différence avec le panier propre est précisément la contribution du procédé, en mm/s.
- 05
Décision
Le balourd du rotor est supérieur à la contribution du procédé : nous équilibrons. La contribution du procédé est supérieure : nous supprimons la composante de base et disons franchement que la suite est une question de charge, de tissu et de distributeur.
Nous ne commençons pas les démarrages d'essai tant que nous n'avons pas observé une phase répétable. Le coefficient d'influence est la réponse de la machine à une masse d'essai ; calculé sur une phase flottante, il donne une masse qui tombera à côté.
Quels tambours et paniers nous prenons en charge
Centrifugeuses filtrantes
Virole perforée, tamis ou tissu filtrant. Le balourd est donné par une perforation bouchée par endroits, une toile déchirée, des segments de tamis usés, une érosion près de la zone d'évacuation. Le panier est court, et un seul plan de correction — la section du rotor où l'on pose les masses — suffit généralement.
Tambours de décantation
Paroi pleine, les boues collent par plaques et tiennent plus longtemps. La mesure de base uniquement sur rotor lavé, sinon vous figeriez par des masses un dépôt aléatoire.
Centrifugeuses à panier suspendu, à fonctionnement discontinu
Le panier est monté sur un arbre vertical, la machine est suspendue à trois tirants à ressorts et amortisseurs. Causes qui lui sont propres : bague de frettage déplacée, précouche résiduelle, usure du couteau racleur, amortisseur affaissé sur l'un des tirants.
Lignes agroalimentaires
Sucre, amidon, sel, laiteries et production de jus. Panier en inox, lavage CIP, interdiction de toute pièce étrangère dans la zone produit. Nous adaptons la fixation des masses au protocole, et non l'inverse.
Essoreuses centrifuges textiles
Le chargement est le plus souvent manuel, et le linge se dépose plus volontiers en boule que régulièrement. La part du balourd variable y est particulièrement élevée. L'équilibrage n'aide que s'il existe, sous ce bruit, une composante de base répétable.
Après un remplacement des segments de tamis, un redressage de la paroi ou un rechargement de la zone d'évacuation, les anciennes masses d'usine ne sont plus valables. L'entraînement est un système à part : un balourd de poulie ne se supprime pas par des masses sur le panier. Nous n'équilibrons pas sur site les bols étanches des séparateurs à assiettes.
Suspension sur trois appuis, arbre flexible et vitesse critique
Une centrifugeuse à panier suspendu est conçue souple intentionnellement. Le panier est monté sur un arbre relativement flexible, la machine est suspendue à trois tirants à amortisseurs. Au-delà de la première vitesse critique — le régime auquel le rotor traverse la résonance —, il s'autocentre par rapport à l'axe de ses masses, et une partie du déséquilibre s'annule d'elle-même. C'est pourquoi la machine oscille franchement à l'accélération et se calme au régime de travail.
Il faut mesurer et équilibrer sur le plateau stable du régime de travail, hors de la zone de résonance. Le pic à l'accélération ne se supprime pas par des masses ; essayer de le supprimer dégraderait le régime de travail. Si la machine s'attarde dans cette zone plus longtemps que d'habitude, cherchez la cause du côté de l'entraînement, des tirants et des amortisseurs. Un tel rotor relève formellement des rotors flexibles, et il est plus correct de l'évaluer selon la partie applicable de l'ISO 21940 pour rotors flexibles.
- Nous plaçons les capteurs sur les paliers de l'arbre, pas sur le capot ni sur le cadre de suspension. Le corps suspendu se déplace comme un tout et montrerait le mouvement de la suspension, pas la force sur le palier.
- Le point principal est le palier supérieur de l'arbre, mesure radiale. Nous prenons le second sur le palier inférieur, si l'accès existe. Nous gardons la même direction d'un démarrage à l'autre.
- Un aimant ne tient pas sur de l'inox austénitique. Nous fixons le capteur sur une pastille collée ou par un collier, après avoir décapé l'emplacement.
- Nous collons le repère sur l'arbre au-dessus du palier supérieur, ou sur la poulie d'entraînement, pour que le capteur de phase laser ait une visée directe. Nous ouvrons le capot sur la machine arrêtée et consignée.
- Le régime doit se maintenir sur un plateau pendant au moins une minute. Si le cycle ne laisse pas ce temps, nous demandons d'activer un mode de service.
Un corps sur amortisseurs donne des vitesses d'oscillation plus élevées que la même machine sur base rigide, c'est pourquoi on ne peut pas prendre le tableau des zones au hasard. Nous choisissons la partie et l'édition applicables de l'ISO 20816 en fonction de la machine concrète, et consignons les points, la bande de fréquences, le régime et le type d'appuis.
Sources : ISO 20816-1:2016 · ISO 21940-12:2016
Où nous posons les masses : rebord, emplacements d'origine et limite de masse
Un panier perforé est une virole mince, chargée par la pression centrifuge du produit. Elle travaille en traction circonférentielle, et chaque trou de perforation est déjà un concentrateur de contrainte. Nous ne perçons aucun nouveau trou dans la paroi, et n'y soudons rien.
- Rebord supérieur ou bague de frettage. L'emplacement d'origine le plus fréquent : trous taraudés ou rainure pour une masse boulonnée. Le mode positions fixes est pratique ici, l'appareil indiquant non pas un angle, mais un numéro de position et une masse.
- Anneau inférieur ou moyeu du panier. Second plan de correction, si le panier est profond et qu'un seul plan n'a pas suffi.
- Anneau d'équilibrage d'origine à masses mobiles, s'il existe dans la construction.
- Retrait de métal au lieu d'ajout de masse, uniquement dans une zone autorisée par le fabricant et uniquement sur des éléments massifs.
- Le soudage est exclu. Le cordon modifie la structure de l'acier inoxydable, crée une zone de corrosion et un interstice où s'accumule le produit.
- Nous reprenons la limite de masse du manuel et calculons la charge à l'avance. C'est le rebord qui doit la supporter, pas la paroi.
- La masse dépasse la limite autorisée : nous répartissons la correction sur deux plans, ou nous refusons en expliquant pourquoi.
- Les valeurs réelles sur un panier court sont modestes, quelques dizaines de grammes à un rayon de quelques centaines de millimètres. Un calcul donnant des centaines de grammes signifie presque toujours que vous compensez par la masse un produit ou une paroi faussée.
- Nous freinons chaque masse : contre-écrou, rondelle frein, freinage par fil-frein.
Nous prenons pour la masse de correction le même rayon que pour la masse d'essai. Une masse qui se dévisse ici n'est pas une perte d'équilibrage, c'est un projectile.
Exigences sanitaires et zone produit
- Aucune pièce étrangère n'apparaît dans la zone produit. Si le seul emplacement de fixation disponible se trouve à l'intérieur du panier, la masse n'y va pas.
- Le matériau de la masse et de la visserie correspond à celui du rotor en résistance à la corrosion : acier inoxydable, sans zinc, sans plomb, sans quincaillerie galvanisée.
- Ni colle, ni ruban adhésif, ni masses magnétiques. Ils ne résisteraient pas au lavage CIP, à la température et aux produits chimiques de lavage.
- Aucun interstice ni poche de rétention : la masse est plaquée sans jeu, les arêtes sont ébavurées.
- Nous recomptons l'outillage et la visserie avant et après le travail, et retirons le repère réfléchissant de la zone produit.
- Le mode de fixation est convenu par écrit avec votre service qualité, avant le déplacement.
Si le protocole n'admet aucun des modes de fixation disponibles, nous le disons à l'avance. La visite se transforme alors en diagnostic vibratoire : vous obtenez un rapport chiffré, pas des masses qu'il faudra retirer.
Comment se déroule la visite
- 01
Échange avant le déplacement
Vous nous envoyez le modèle, le régime, le type de panier et de produit, des photos du rotor et du rebord, la page du manuel sur l'équilibrage et les limites de masse.
- 02
Inspection sur machine arrêtée
Serrage des ancrages et des tirants de suspension, état des amortisseurs, portée du panier sur l'arbre, battement du rebord, état du tissu et de la perforation, jeu jusqu'au couteau racleur. Une partie des interventions se termine ici.
- 03
Capteurs et repère
Deux accéléromètres sur les paliers de l'arbre, capteur de phase laser sur le repère réfléchissant. Nous décapons les surfaces, fixons le capteur par pastille collée ou par collier.
- 04
Mesure de base sur panier propre
Plusieurs démarrages consécutifs : vibration globale (le niveau total toutes fréquences confondues) et composante 1x avec phase, régime, spectre FFT (décomposition de la vibration par fréquences), signal temporel sur chaque palier.
- 05
Masse d'essai
Une masse pesée à l'emplacement d'origine convenu, à un rayon connu. Nous considérons comme valable un changement d'amplitude de 1x de 20 à 30 %, ou de phase de 20 à 30°.
- 06
Correction et démarrage de contrôle
Le logiciel indique la masse et l'angle, ou un numéro de position fixe. Nous posons la masse, la freinons, et répétons la mesure aux mêmes points et au même régime.
- 07
Cycle avec produit et rapport
Nous faisons tourner le cycle de travail et montrons ce que le procédé ajoute. Nous sauvegardons les coefficients d'influence : le prochain équilibrage trim après un remplacement de tissu prendra un seul démarrage au lieu de trois.
Les sept étapes tiennent en une seule visite, si la mécanique est en bon état et l'accès disponible. Un défaut de roulement, un amortisseur affaissé ou une portée desserrée changent le plan : d'abord la réparation, ensuite une nouvelle mesure.
Quand l'équilibrage n'aidera pas ou n'est pas nécessaire
- La vibration n'apparaît qu'avec la charge et disparaît sur panier propre. C'est la charge, pas le rotor.
- La phase de 1x ne se répète pas d'un démarrage à l'autre : les coefficients d'influence seraient aléatoires.
- La portée du panier sur l'arbre s'est desserrée, ou la bague de frettage s'est déplacée.
- La paroi est déformée, il y a une fissure au niveau d'un trou de perforation ou une érosion traversante. Un tel rotor est mis hors service : des masses masqueraient un état dangereux.
- Le fabricant interdit la pose de masses, ou ne l'autorise que dans son propre service après-vente.
- La machine ne donne pas de plateau de régime : le cycle est construit sur l'accélération et le freinage, sans palier.
- L'essentiel de la vibration provient des roulements de l'arbre, d'un désalignement des arbres sur l'entraînement, ou des amortisseurs de suspension usés.
- Le protocole sanitaire n'admet aucun des modes de fixation des masses disponibles.
Dans chacun de ces cas, vous obtenez des chiffres mesurés, des spectres et un rapport sur la cause probable. Nous préférons le dire avant le déplacement, à partir du modèle et des photos.
Sources : ISO 13373-3:2015 · ISO 21940-12:2016
Ce que vous obtenez, le prix et comment commander
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 votre machine, le nombre de rotors et la distance.
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 par repère, module USB à deux voies et logiciel sur ordinateur portable. Équilibrage sur un ou deux plans par la méthode des coefficients d'influence, positions fixes et calcul de perçage, équilibrage trim, tolérance par classes G, archives et rapports. Il existe une version Balanset-1A OEM sans coffret, pour intégration dans des bancs et des machines.
- Un rapport avec les chiffres avant et après : vibration globale et composante 1x en mm/s RMS (valeur efficace) pour chaque palier, phase, régime.
- Les spectres FFT et le signal temporel, relevés aux mêmes points et au même régime.
- Séparément, la contribution du procédé : la différence entre le panier propre et le panier chargé, selon les phases du cycle.
- La masse, le rayon et l'angle ou le numéro de position de chaque masse, le mode de fixation et de freinage.
- Une évaluation de l'état par zones selon la partie applicable de l'ISO 20816, avec indication de l'édition, des points, de la bande de fréquences et du type d'appuis.
- Un calcul de la tolérance de balourd résiduel selon la classe G, conformément à la partie applicable de l'ISO 21940, si votre service en a besoin.
- Les coefficients d'influence de cette machine, sauvegardés pour de futurs ajustements.
Nous ne promettons pas à l'avance le chiffre final de vibration : il dépend de l'état du rotor, des appuis et de la suspension, ainsi que des limites du fabricant. Nous promettons des chiffres mesurés avant et après, et une réponse directe sur la question de savoir si la norme est atteignable sans réparation.
Sources : ISO 20816-1:2016 · ISO 21940-11:2016 · Manuel d’utilisation Balanset-1A · Spécifications fabricant Balanset-1A
Questions fréquentes
Comment savoir si c'est le produit qui fait vibrer, et non le tambour ?
Par la répétabilité de la phase sur rotor propre. Lavez le panier, laissez-le sécher, et effectuez trois démarrages consécutifs au régime de travail. Si l'amplitude et la phase de la composante 1x se répètent, la source est fermement liée au rotor : c'est un balourd mécanique. Si la phase se trouve à un endroit différent à chaque fois, la cause est dans la charge, le tissu ou des boues résiduelles.
Peut-on percer le panier et fixer une masse par un boulon ?
Pas dans la paroi perforée. La virole travaille en traction circonférentielle, chaque trou de perforation est déjà un concentrateur de contrainte, et un nouveau trou deviendrait un point d'amorçage de fissure. Les masses vont aux emplacements d'origine : trous taraudés ou rainure sur le rebord supérieur, bague de frettage, anneau inférieur. S'il n'y a rien de tout cela, nous convenons d'une solution avec le fabricant, ou nous nous arrêtons au diagnostic.
Après le remplacement du tissu filtrant, la machine s'est mise à vibrer. S'agit-il d'un balourd ?
Vérifiez d'abord le tissu lui-même. Un pli, un défaut d'alignement, un collier de serrage mal posé et un écart de masse avec le jeu précédent donnent exactement ce tableau. Repositionnez la toile et refaites un démarrage sur panier propre et sec. Si la vibration persiste et que la phase est stable, c'est un balourd, et l'ajustement à partir des coefficients d'influence sauvegardés prendra un seul démarrage.
La centrifugeuse oscille à l'accélération, mais est calme au régime de travail. Est-ce normal ?
Pour une machine à panier suspendu, c'est un comportement normal. Le rotor est monté sur un arbre flexible et fonctionne au-delà de la première vitesse critique, donc il traverse à l'accélération une zone de résonance, où l'amplitude augmente et la phase pivote rapidement. L'important est que cette zone soit traversée rapidement. Il faut équilibrer sur le plateau du régime de travail, et il ne faut pas chercher à supprimer le pic d'accélération par des masses.
Nous avons une production agroalimentaire avec lavage CIP. Peut-on quand même poser des masses ?
Oui, mais d'une façon déterminée et hors de la zone produit. Nous choisissons le matériau de la masse et de la visserie en fonction de celui du rotor pour la résistance à la corrosion, sans zinc ni plomb. Nous n'utilisons pas de masses collées, adhésives ou magnétiques : elles ne résisteraient pas au lavage ni à la température. Nous posons la masse de façon plaquée, sans interstice, avec un freinage. Si aucune option ne convient, nous ne faisons qu'un diagnostic vibratoire.
Combien de plans de correction faut-il pour un panier ?
Généralement un seul. Le panier d'une centrifugeuse filtrante est court, sa longueur est le plus souvent inférieure à la moitié du diamètre, et il se comporte comme un disque : une seule masse sur le rebord supérieur suffit. Nous prenons deux plans quand le panier est profond, quand un niveau élevé subsiste sur le second palier après correction, et quand il existe un second point de fixation d'origine.
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Équilibrage de décanteuses centrifuges : ce qu'il est réellement possible de faire sur le site d'exploitation
Réponse honnête : pas toujours. Nous équilibrons le bol de la décanteuse sur site si le fabricant autorise la pose de masses, si des positions d'équilibrage d'origine existent sur les moyeux d'extrémité, et si la mesure confirme que c'est bien la composante 1x du bol qui domine, c'est-à-dire la vibration à sa fréquence de rotation. La vis, elle, ne s'équilibre sur site en aucun cas : ses plans de correction — les emplacements où poser les masses d'équilibrage — sont cachés à l'intérieur du bol, et y accéder signifie un démontage complet du rotor. C'est pourquoi une partie des interventions sur décanteuses se termine non pas par des masses, mais par une mesure avec séparation des causes : boues, usure des spires, roulements, réducteur ou balourd. Vous repartez avec un rapport chiffré, avec lequel la discussion avec le service après-vente devient concrète. Nous comprenons généralement votre cas avant même le déplacement, à partir du modèle, des photos et des tendances de vibration.
Équilibrage des batteurs et tambours hacheurs de moissonneuses-batteuses sur leur lieu d'exploitation
Oui, nous équilibrons sur site, sans dépose de la moissonneuse-batteuse, les batteurs, les tambours hacheurs des machines de récolte fourragère et les hache-paille. Conditions : un jeu de battes ou de couteaux complet et homogène, un tambour lavé des résidus végétaux et séché, un arbre non voilé, et un accès aux extrémités du tambour par les capots, des trappes de visite ou le contre-batteur abaissé. L'entraînement par le moteur de la machine tient le régime de façon stable, ce qui ne fait qu'aider l'équilibrage. Si le jeu d'organes de travail est disparate, ou si l'arbre bat après le passage d'un corps étranger, nous le disons après la première mesure et ne compensons pas par des masses ce qui se règle par l'appairage ou le redressage.
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.