Équilibrage des turbines, turbo-détendeurs et broches à grande vitesse sur leur lieu d'exploitation

Une turbine ou une broche ne vibre pas uniquement à cause d'un balourd. À la tâche habituelle s'ajoutent ici les vitesses critiques — le régime auquel le rotor entre en résonance —, la flèche thermique, les paliers lisses et le règlement du fabricant, qui indique précisément où une masse peut être posée. C'est pourquoi nous ne commençons pas par les masses, mais par la mesure. Après le premier démarrage et le ralentissement libre — la mesure lors de la décélération naturelle du rotor —, nous disons honnêtement si votre cas se résout sur site ou si le rotor devra être déposé.

Mis à jour le 27 août 2026 · par AXILINE · Vila Nova de Gaia

Symptômes : quand il vaut la peine d'appeler

Sur les rotors à grande vitesse, la marge entre « ça a un peu augmenté » et la panne est plus courte que sur un ventilateur lent : l'énergie du balourd croît avec le carré du régime. Ne regardez pas le chiffre absolu, mais l'évolution. Une broche qui affichait toujours 0,6 mm/s et qui est passée à 2,0 mm/s mérite votre attention.

• La vibration a augmenté d'au moins une fois et demie au même régime et à la même charge.
• Un ronflement apparaît sur une plage étroite de régime et disparaît au-dessus : cela ressemble à une résonance.
• Le niveau augmente à mesure que la machine chauffe et ne revient pas : une flèche thermique de l'arbre est possible.
• La broche s'est mise à laisser une ondulation ou un broutement sur la pièce, aux mêmes régimes qu'avant.
• Après un nettoyage de la veine, un remplacement des aubes, du mandrin ou du demi-accouplement, la situation a empiré.
• Le monitoring intégré indique une augmentation de l'amplitude à la fréquence de rotation, les autres voies restant stables.

Un saut de niveau sur un seul démarrage est généralement dû à une aube perdue ou pliée, une masse déplacée, un ajustement desserré. N'équilibrez pas : la correction masquerait le défaut.

Quels équipements de cette famille nous prenons en charge

Voici les sous-groupes les plus fréquents, et l'origine du balourd dans chacun d'eux.

Rotor rigide ou flexible : le principal point de décision

Nous équilibrons par la méthode des coefficients d'influence : nous posons une masse d'essai de masse connue et observons comment l'amplitude et la phase ont changé. La méthode exige un système stable — une réponse identique à la même masse d'un démarrage à l'autre. Un rotor rigide tourne en dessous de la première vitesse critique, la forme de sa flèche ne change pas, et la correction trouvée tient dans le temps.

Au-dessus de la première vitesse critique, le rotor se déforme, la forme de la flèche dépend de la vitesse, et chaque mode de déformation exige sa propre combinaison de masses. Une masse qui supprime la vibration au régime de travail peut augmenter l'amplitude au passage de la vitesse critique. De tels rotors s'équilibrent selon un schéma modal : plusieurs plans, plusieurs vitesses, mesures en accélération et en ralentissement libre. Le ralentissement libre indique quel type de rotor vous avez.

Les emplacements de pose des masses sont fixés par la conception : rainures, bagues, rondelles et boulons du demi-accouplement, vis de blocage. Il est interdit de souder une masse sur un disque ou une aube. Pour les rotors à comportement flexible, il existe une partie distincte de la norme sur les procédures et les tolérances ; vérifiez la partie et l'édition applicables pour votre machine.

Sources : ISO 21940-12:2016 · ISO 21940-11:2016

Ce que nous vérifions avant de toucher aux masses

La composante synchrone n'est pas augmentée uniquement par le balourd : le désalignement, un ajustement desserré, une flèche thermique, un frottement au niveau du joint et une instabilité du film d'huile la font également augmenter. C'est pourquoi le premier démarrage est toujours diagnostique.

Les paliers lisses amortissent : le corps affiche moins que ce que fait réellement l'arbre. Nous posons donc les accéléromètres sur les corps des paliers, au plus près du plan de joint, et les comparons aux voies intégrées de déplacement de l'arbre, si elles existent.

• La 1x comparée au niveau global (toute la vibration à toutes les fréquences réunies) : si la 1x n'en représente qu'une petite part, l'équilibrage n'en supprimera que peu.
• Spectre : la 1x domine-t-elle, ou y a-t-il une 2x avec vibration axiale, un peigne d'harmoniques, des pics subsynchrones.
• Stabilité de la phase de la 1x d'un démarrage à l'autre : une phase flottante est un signe de résonance, de desserrage ou de flèche.
• Ralentissement libre : où se situent les vitesses critiques et quelle marge existe par rapport au régime de travail.
• État thermique : mesure sur machine chaude et contrôle de la dérive pendant la chauffe.
• Fixations et paliers : serrage des pattes, pied mou (une patte qui ne repose pas sur le châssis), rigidité du châssis et de la fondation.
• Alignement des arbres, état de l'accouplement, ajustement du demi-accouplement, du mandrin porte-outil, du mandrin sur l'arbre.
• Pour une broche, en plus : cône de fixation, serrage, équilibrage du mandrin porte-outil.

Le désalignement est une cause de vibration, l'alignement des arbres est l'action qui la corrige. Sur un ensemble turbine, réducteur et générateur, l'ordre est strict : fixations, alignement des arbres, nouvelle mesure — et seulement ensuite l'équilibrage.

Sources : ISO 13373-3:2015 · ISO 281:2007

Déroulement de l'intervention sur site

1. 01

   Validation du programme avant l'intervention

   Nous rassemblons le type de rotor, le régime, le type de paliers, le schéma des paliers, les plans de correction autorisés et les conditions d'accès. Nous indiquons dans le même temps si nous entreprenons l'équilibrage ou si nous mesurons d'abord seulement.

2. 02

   Points de mesure

   Nous nettoyons des surfaces sur les corps des paliers, posons deux accéléromètres sur aimant ou sur goujon, dans la direction de plus forte vibration. Nous collons sur l'arbre un repère réfléchissant pour le capteur laser de phase.

3. 03

   Démarrage diagnostique et ralentissement libre

   Le Balanset-1A enregistre le niveau global, la 1x avec sa phase, le régime, le spectre et le signal temporel, puis le ralentissement libre avec l'enregistrement de l'amplitude et de la phase. C'est ici que se décide la suite.

4. 04

   Masse d'essai

   Nous posons une masse pesée dans le plan autorisé, à un rayon connu. Le démarrage est valable si l'amplitude de la 1x a changé de 20 à 30 %, ou la phase de 20 à 30°. Si la réponse est faible, nous augmentons la masse.

5. 05

   Calcul et pose de la correction

   Le logiciel indique la masse et l'angle par plan, et en mode positions fixes, directement le numéro du trou. Sur les demi-accouplements, ce sont des rondelles et des vis d'équilibrage, sur les broches, des bagues prévues.

6. 06

   Démarrage de contrôle

   Mesure au même régime et aux mêmes points. Si le niveau a baissé mais que l'objectif n'est pas encore atteint, nous ajoutons de petites masses à celles déjà posées.

7. 07

   Rapport et coefficients d'influence

   Nous consignons les chiffres avant et après dans des conditions identiques, conservons les coefficients d'influence. Le prochain rééquilibrage se fera sans essais.

Sources : Manuel d’utilisation Balanset-1A

Un plan, deux ou plus

Repère selon la forme : pour un rapport longueur/diamètre inférieur à environ 0,5, le rotor se comporte comme un disque, et un seul plan suffit souvent. Un rotor allongé en demande deux, sinon subsiste un balourd de moment — une paire de « points lourds » aux extrémités opposées, qui fait osciller le rotor.

Dans cette famille, presque tout est long : arbre de turbine, rotor de turbo-détendeur, broche, arbre d'entraînement de banc. Un seul plan se rencontre sur des objets en forme de disque : roue en porte-à-faux, plateau, tête rotative.

• Deux plans accessibles sur un rotor allongé : deux démarrages d'essai au lieu d'un.
• Un rotor flexible a besoin de son propre jeu de masses pour chaque mode de déformation : plus de deux plans, c'est déjà une autre tâche.
• Après une correction sur un plan, le niveau reste élevé sur le second palier : nous passons à deux plans.
• Le régime de travail est proche de la vitesse critique : seul un régime stable, hors de la zone de résonance, convient.

Chaque démarrage d'essai sur une turbine ou une grosse broche prend plus de temps que sur un ventilateur : il faut la chauffe, la stabilisation du régime et le ralentissement libre.

Ce qui bloque, et quand cela ne fonctionnera pas sur site

• Rotor flexible au-dessus de la première vitesse critique : plusieurs plans, plusieurs vitesses et une accélération contrôlée sont nécessaires.
• Petits rotors de turbocompresseurs de suralimentation : seul un équilibrage par composant sur banc à grande vitesse convient.
• Pas de plan de correction autorisé, ou accès fermé par le carter. Si le carter est ouvert, le rotor s'équilibre hors de la machine.
• Le régime ne peut pas être maintenu stable : les coefficients d'influence dérivent, le résultat ne se reproduit pas.
• Flèche thermique : l'amplitude et la phase de la 1x dérivent à régime constant.
• Frottement au niveau du joint, fissure de l'arbre, ajustement desserré du rotor. C'est une réparation, pas des masses.
• Défaut de roulement ou instabilité du film d'huile : l'équilibrage ne corrige pas le roulement.
• Causes hydrauliques et aérodynamiques : fréquence de passage des aubes, torche tourbillonnaire, cavitation, décrochage du flux.
• Le règlement du fabricant interdit toute intervention hors de son propre service ou en dehors d'un arrêt planifié.

La mesure est utile même ici : vous obtenez des chiffres, un spectre, un diagramme de ralentissement libre et une conclusion, avec laquelle vous vous adressez au fabricant ou pour la réparation.

Ce que vous obtenez au final

Le résultat n'est pas « c'est devenu plus silencieux », mais des chiffres relevés dans des conditions identiques avant et après.

• Mesure avant le travail : niveau global en mm/s RMS (valeur efficace — la mesure standard du niveau de vibration), 1x avec phase sur chaque palier, régime, mode de fonctionnement.
• Spectre et signal temporel, pour voir précisément ce qui produisait le niveau.
• Diagramme de ralentissement libre : position des vitesses critiques par rapport au régime de travail.
• Masses, positions angulaires et rayon des masses posées, par plan.
• Mesure après le travail, aux mêmes points et au même régime, 1x résiduelle par rapport à la valeur cible.
• Coefficients d'influence conservés et conclusion : ce qui a été corrigé et ce que nous recommandons.

« Dans la tolérance » dans le logiciel signifie une seule chose : la 1x résiduelle est inférieure à la valeur cible fixée. Ce n'est ni une évaluation de l'état de la machine selon la vibration globale, ni une classe de qualité confirmée en g·mm/kg. Pour une réception, fixez la partie applicable de la norme, les points de mesure et le régime.

Sources : ISO 20816-1:2016 · ISO 21940-11:2016

Prix et comment commander

Nous sommes des ingénieurs qui concevons et fabriquons les appareils Balanset, et nous les utilisons nous-mêmes pour équilibrer sur site. Basés à Vila Nova de Gaia, près de Porto, nous intervenons dans tout le Portugal.

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 résultat dépend du nombre de rotors et de plans, du temps passé sur les démarrages et de l'éloignement du site. Le calculateur donne un calcul précis. Pour que nous puissions répondre concrètement dès le premier message, indiquez-nous :

• Le type et l'usage de la machine, le régime de travail, la puissance.
• Le type de paliers et la présence d'un monitoring intégré.
• Le schéma des paliers : entre paliers ou en porte-à-faux, le nombre d'étages.
• Les plans de correction autorisés par la documentation et accessibles sans démontage.
• Les chiffres de vibration actuels, et depuis quand le niveau a augmenté.
• S'il est possible de contrôler le régime, ainsi que des photos des paliers, de l'accouplement et de la zone de pose des masses.

Pour la préparation du site avant l'intervention, le choix entre le travail sur site et une machine à équilibrer en atelier, l'équilibrage trim (un ajustement rapide à partir des coefficients conservés) et le retour de la vibration, consultez les articles séparés de cette rubrique.

Sources : Spécifications fabricant Balanset-1A

Questions fréquentes

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