AXILINEÉquilibrage des ventilateurs de tours de refroidissement : pales, moyeu, réducteur et arbre de transmission
Une cellule de tour de refroidissement s'arrête sur déclenchement du relais vibratoire, le plus souvent le jour le plus chaud, quand la charge est maximale. La virole du ventilateur ronfle, le platelage vibre, le réducteur se met à fuir de l'huile. La roue, de plusieurs mètres de diamètre, tourne lentement, mais sa masse est reportée sur un grand rayon, et le balourd y vient de choses qu'un ventilateur ordinaire ne connaît pas : de l'eau à l'intérieur d'une pale en fibre de verre, un encrassement localisé d'un côté de la roue, une masse d'équilibrage d'origine perdue, un angle de calage qui a dérivé. Nous montons sur le pont ventilateur — la plateforme supérieure de la tour — pour déterminer ce qui, dans la vibration, vient de la masse, ce qui vient de l'aérodynamique et ce qui vient de l'entraînement, puis nous équilibrons la roue directement sur son moyeu. Basés à Vila Nova de Gaia, près de Porto, nous intervenons dans tout le Portugal.
Symptômes : comment se comporte un ventilateur de tour de refroidissement déséquilibré
L'axe du ventilateur est vertical, donc la force centrifuge issue du balourd tourne dans un plan horizontal. Elle se transmet aux roulements du réducteur, au châssis support, à la virole du ventilateur puis à toute la structure de la tour. La construction est légère et souple, si bien que tout vibre à la fois, et la première alerte vient rarement du mécanicien : c'est en général le régulateur qui signale que la cellule s'est arrêtée.
Deuxième particularité : les tours de refroidissement sont presque toujours équipées d'un relais vibratoire ou d'un capteur de vibration relié à l'arrêt d'urgence. On y remarque le balourd non pas au bruit, mais aux déclenchements. Tant que le seuil n'est pas dépassé, la machine continue de tourner tranquillement avec un balourd croissant pendant des mois, et cela finit de ronger les roulements du réducteur.
- Le relais vibratoire se déclenche de plus en plus souvent : d'abord une fois par mois, puis à chaque démarrage ou au passage en grande vitesse
- La vibration a augmenté après le remplacement d'une pale, une permutation des pales, une réparation du moyeu ou un lavage de la roue
- La virole du ventilateur ronfle, le platelage vibre, la vibration s'entend dans les cellules voisines et dans le local sous la tour
- Le réducteur fuit de l'huile, les portées sont abîmées, la fixation du châssis support ou des poutres sous le réducteur s'est desserrée
- Les accouplements élastiques de l'arbre de transmission chauffent, les paquets de disques cassent, les boulons des demi-accouplements cisaillent
- La masse d'équilibrage d'origine du moyeu ou du raccord de pied de pale s'est déplacée ou a disparu, avec des coulures de rouille en dessous
- Les extrémités des pales ne passent pas à la même hauteur, des traces de frottement apparaissent sur la surface intérieure de la virole
- Une pale en fibre de verre rend un son mat quand on la tape et pèse nettement plus lourd que ses voisines : de l'eau s'est infiltrée à l'intérieur
- La machine fonctionne de façon saisonnière, et après l'arrêt hivernal, la vibration n'a plus rien à voir avec celle de l'automne
Le moyen de diagnostic le moins coûteux sur une tour de refroidissement : comparez la vibration de toutes les cellules dans le même régime, aux mêmes points sur le carter du réducteur. Les cellules étant identiques, celle qui sort du lot est la candidate à l'intervention. Les seuils absolus dépendent de la partie et de l'édition applicables de l'ISO 20816 et du seuil réglé sur votre relais vibratoire, mais l'écart entre cellules voisines est plus parlant que n'importe quel tableau.
Sources : ISO 13373-5:2020
Comment est conçu l'entraînement et d'où vient le balourd
Le schéma type d'une tour de refroidissement à tirage induit est le suivant. Le moteur est placé hors du flux d'air, sur le platelage ou sur un châssis déporté, et tourne à 1000 ou 1500 tr/min. De là, un long arbre de transmission, souvent en tube composite, part via des accouplements élastiques jusqu'à un réducteur d'angle situé sous le moyeu du ventilateur. Le réducteur abaisse fortement le régime, et la roue tourne lentement, généralement entre environ 90 et 250 tr/min. Les pales sont grandes et légères, en fibre de verre creuse ou en aluminium moulé sous pression ; elles sont fixées au moyeu par des raccords de pied à angle de calage réglable.
D'où la conséquence principale pour la mesure. Une même machine héberge deux fréquences de rotation distinctes : celle du ventilateur, et celle de l'arbre avec le moteur. Tant que vous ne les avez pas séparées dans le spectre (la répartition de la vibration par fréquences), il est prématuré de parler de balourd de la roue : le relais vibratoire réagit de la même façon à l'une comme à l'autre.
De l'eau à l'intérieur de la pale
Une pale creuse en fibre de verre prend l'eau par les fissures du gelcoat — la couche de protection extérieure —, par un joint d'about non étanche ou par des trous de drainage bouchés. Un kilogramme d'eau à un rayon de deux mètres, c'est deux mille grammes-mètres de balourd, qui apparaît progressivement et repart en partie après un arrêt. D'où des résultats flottants : équilibré le mercredi, la situation est différente le vendredi.
Encrassement, tartre et corrosion
L'humidité permanente, les embruns d'eau de circulation et les réactifs de traitement de l'eau produisent un encrassement biologique et des dépôts minéraux. Ils se déposent et se détachent de façon inégale, sur un seul secteur de la roue. Une pale en aluminium perd en parallèle du métal au pied et aux points de contact avec la fixation, tandis que la fibre de verre se délamine sur le bord.
Angle de calage et fléchissement
Chaque pale est réglée individuellement sur son propre angle, et le collier de pied se desserre avec le temps, ce qui permet à la pale de pivoter. Une pale à un angle différent crée une poussée différente, et cette force tourne avec la roue, c'est-à-dire qu'elle secoue la machine exactement une fois par tour, à la même fréquence que le balourd de masse.
Masses d'équilibrage d'origine
Le fabricant place des masses sur le moyeu, sur les bras de la croisée ou sous forme de paquets de rondelles sur les boulons des raccords de pied. En milieu humide, une fixation en acier ordinaire se corrode, la masse se desserre et part avec le flux d'eau. Une masse perdue rend brutalement à la roue le balourd que l'usine avait un jour compensé.
Réducteur et arbre de transmission
C'est un rotor à part, avec ses propres enjeux. L'arbre, long et léger, s'équilibre sur deux plans au niveau des demi-accouplements, et non sur le moyeu du ventilateur. Un désalignement entre le moteur et le réducteur produit des composantes à la fréquence de rotation de l'arbre et à son deuxième harmonique, et se corrige par un alignement des arbres. Ni l'un ni l'autre ne se compense par des masses sur les pales.
Virole et structure support
La virole du ventilateur est souvent en fibre de verre, le réducteur est suspendu à des poutres, et la structure de la tour est souple. Les fréquences propres d'une telle construction se situent souvent près du régime de travail du ventilateur ou du moteur. Au ralentissement libre après l'arrêt, cela se voit comme un pic étroit accompagné d'un retournement rapide de phase ; les signes sont détaillés dans un article séparé sur la résonance.
Pourquoi d'abord les angles, le fléchissement et les masses, et l'équilibrage ensuite
C'est la grande différence entre une tour de refroidissement et n'importe quel autre ventilateur, et l'ordre des opérations ne se discute pas. Un écart d'angle de calage crée une force aérodynamique à la fréquence de rotation. Un écart de masse dans le jeu de pales crée une force de masse. Sur une seule mesure au régime de travail, rien ne les distingue, et pourtant elles se traitent différemment. Posez d'abord les masses, réglez les angles ensuite, et il faudra recalculer la correction depuis le début.
L'usine assortit le jeu de pales non pas simplement par la masse, mais par le moment statique, c'est-à-dire le produit de la masse par la distance au centre de gravité. C'est précisément pour cela que remplacer une seule pale par une pale neuve d'un autre lot se termine presque toujours par de la vibration, même si la balance affiche des chiffres proches.
- Nous mesurons l'angle de calage de chaque pale avec un rapporteur numérique, au même rayon depuis le pied, depuis le plan du moyeu. La tolérance du fabricant est plus stricte sur une tour de refroidissement que sur un ventilateur axial ordinaire : un écart d'un demi-degré modifie déjà nettement la poussée de la pale.
- Nous vérifions le fléchissement en bout de pale. Nous faisons tourner la roue lentement à la main et mesurons le jeu entre l'extrémité de chaque pale et un repère fixe sur la virole. Nous ramenons l'écart dans la tolérance du fabricant, sinon les pales travaillent à des hauteurs différentes et créent une composante de moment — un couple de forces qui fait osciller la roue.
- Nous pesons les pales en cas de suspicion d'eau ou de remplacement. Une pale avec de l'eau rend un son mat quand on la tape et se révèle plus lourde que ses voisines de plusieurs kilogrammes. Une telle pale se fait sécher et étanchéifier, elle ne se compense pas par une masse.
- Nous changeons de régime. Le balourd de masse ne dépend pas du débit d'air : passez en petite vitesse ou fermez les persiennes, et l'amplitude variera de façon prévisible, selon le carré du régime. La composante aérodynamique se comporte différemment lors d'un changement de régime.
- Nous observons la répétabilité de la phase. La phase est l'angle qui indique où se trouve le point lourd sur la roue ; l'appareil la mesure à partir du repère sur l'arbre. Une masse fixée donne une phase stable d'un démarrage à l'autre, tandis qu'un collier de pied qui a du jeu ou de l'eau qui se déplace à l'intérieur de la pale font dériver la phase de plusieurs dizaines de degrés.
Dans la pratique, cela paraît fastidieux et fonctionne de façon fiable : resserrer les colliers de pied au couple prescrit par le fabricant, régler les angles à l'identique, ramener le fléchissement en tolérance, et allumer l'appareil seulement après. La moitié de la vibration disparaît souvent dès cette étape, et il ne reste à l'équilibrage qu'un reliquat propre.
Ce que nous vérifions avant la première masse
Tout ce qui se touche à la main se fait sur une machine arrêtée, consignée et bloquée mécaniquement. La méthode générale pour distinguer le balourd des autres causes est décrite dans l'article sur la manière de déterminer la cause d'une vibration. Nous ne reprenons ici que ce qui est propre à une tour de refroidissement.
- Angles de calage, fléchissement en bout de pale, couple de serrage des colliers de pied et état des portées dans le moyeu
- Intégrité des pales : fissures du gelcoat et délaminage de la fibre de verre au pied, traces de fretting sous les plaques, corrosion de l'aluminium, état des trous de drainage
- Masses d'équilibrage d'origine : toutes présentes selon la fiche machine, bien serrées, fixation non corrodée en dessous
- Jeu radial entre l'extrémité des pales et la virole du ventilateur sur toute la circonférence, et traces de frottement sur la virole
- Réducteur : niveau et état de l'huile, présence d'eau ou d'émulsion, jeu de l'arbre de sortie, spectre au niveau des roulements et de l'engrenage
- Arbre de transmission : faux-rond, état des accouplements élastiques et des paquets de disques, serrage des boulons des demi-accouplements, présence du carter de protection
- Alignement du moteur et du réducteur, état du châssis moteur et de sa fixation au platelage
- Structure support : fissures des poutres sous le réducteur, desserrage des ancrages, état de la virole du ventilateur et de sa fixation, contrôle de la résonance au ralentissement libre
- Régime : vitesse de rotation, gamme du moteur à deux vitesses ou consigne du variateur, position des persiennes, fonctionnement ou non de la cellule voisine
Vient ensuite la mesure. Nous plaçons deux accéléromètres (capteurs de vibration) sur le carter du réducteur, à l'horizontale, selon deux directions perpendiculaires entre elles — le long de l'axe de l'arbre de transmission et transversalement —, sur des surfaces rigides près des paliers. Nous collons le repère réfléchissant sur l'arbre lent ou sur le moyeu, et pointons le capteur de phase laser par en dessous. Particularité propre à la tour de refroidissement : la fréquence de rotation du ventilateur à 150 tr/min est de 2,5 Hz, donc en dessous de la bande standard de 10 à 1000 Hz sur laquelle sont construites les zones de l'ISO 20816. Nous fixons donc explicitement la bande de mesure dans le rapport, sans reporter ces chiffres dans un tableau qui ne leur correspond pas.
Sources : ISO 13373-3:2015
Hauteur, vent et blocage du ventilateur
Travailler sur une tour de refroidissement, c'est travailler en hauteur dans un environnement humide et glissant. Nous arrivons avec notre propre système antichute, mais la partie organisationnelle est de votre ressort, et elle doit être réglée avant le déplacement, pas le jour des travaux.
- Le blocage mécanique du ventilateur est obligatoire, et ce n'est pas la même chose que la simple coupure du moteur. Le tirage à travers la tour et le vent peuvent faire tourner la roue en roue libre, donc avant de monter jusqu'au moyeu, l'arbre est immobilisé mécaniquement, par le dispositif d'arrêt d'origine ou par un frein.
- Consignation du démarrage par étiquetage, sous la responsabilité d'une seule personne, en tenant compte de l'automatisme : la cellule peut redémarrer d'elle-même selon la température de l'eau de circulation.
- Cellules voisines. Nous ne travaillons pas à côté d'un ventilateur en rotation sur le même plan de platelage : il y a là son propre flux d'air, son propre bruit et ses propres embruns.
- Platelage, échelles et garde-corps. La fibre de verre mouillée est glissante, et une trappe ouverte dans la virole est une ouverture béante. Nous attachons l'outillage par des longes de sécurité, car une clé qui tombe finit dans le bassin.
- Fenêtre météo. Un ventilateur aux pales de plusieurs mètres agit comme une voile. Par vent fort, la charge sur la roue varie, l'amplitude et la phase dérivent d'un démarrage à l'autre, et le coefficient d'influence — la réponse de la machine à la masse d'essai, base de tout le calcul — devient peu fiable. Par orage ou vent de tempête, nous ne travaillons pas du tout.
- Température et givrage. Équilibrer une roue couverte de glace n'a aucun sens : c'est une masse temporaire qui disparaîtra avec le dégel.
Les exigences relatives au démarrage, à la consignation, à la fixation des masses et à la zone de projection sont détaillées dans un article séparé sur la sécurité lors de l'équilibrage sur site. Sur une tour de refroidissement s'ajoutent seulement la hauteur et l'eau, mais ce sont justement elles qui déterminent la durée de chaque cycle d'arrêt : prévoyez donc une fenêtre avec de la marge.
Comment se déroule l'équilibrage sur site
- Demande
Analyse de la machine sur photos
Vous nous envoyez le type de tour, le diamètre du ventilateur, le nombre et le matériau des pales, le régime de la roue et du moteur, le schéma d'entraînement, la présence d'un variateur ou de deux vitesses, ainsi que des photos du moyeu, des raccords de pied, du réducteur et du platelage. Nous vous répondons où se situera le plan de correction (la section du rotor où seront posées les masses), comment nous les fixerons, et quels accès et blocage seront nécessaires.
- Mécanique
Angles, fléchissement, colliers, entraînement
Nous passons en revue la checklist sur la machine bloquée. Nous réglons les angles de calage et ramenons le fléchissement en bout de pale, resserrons les colliers de pied, vérifions les accouplements et l'alignement de l'entraînement. Si la cause se trouve ici, la suite peut ne plus être nécessaire.
- Démarrage 0
Mesure initiale et séparation des fréquences
Capteurs sur le carter du réducteur, repère sur l'arbre lent. Nous enregistrons le régime, la vibration globale (le niveau total sur toutes les fréquences), la composante 1x avec sa phase et le spectre. Nous examinons séparément les composantes à la fréquence de rotation de l'arbre de transmission : si l'essentiel de l'énergie vient de l'arbre ou d'un désalignement, il est prématuré d'équilibrer la roue.
- Repérage
Les pales en positions fixes
Nous numérotons les pales dans le sens de rotation et les entrons dans le logiciel comme positions fixes. L'appareil répond ensuite non pas par un angle ni un sens de comptage, mais par un numéro de pale et une masse, en répartissant si besoin la masse entre deux positions voisines. Sur une roue à quatre pales, cela élimine l'erreur de pose de masse la plus fréquente.
- Masse d'essai
Petite masse à grand rayon
La roue est légère et le rayon est grand, donc la masse d'essai est en général petite. Nous la posons à l'emplacement prévu près du pied de pale ou sur un bras du moyeu, et la fixons aussi solidement que le sera la masse définitive. Nous considérons un démarrage valable quand l'amplitude a varié de 20 à 30 % ou la phase de 20 à 30 degrés.
- Correction
Masses par position, permutation des pales si nécessaire
Le logiciel indique la masse et le numéro de position. Si la masse calculée dépasse la limite du fabricant pour un seul point, nous la répartissons sur plusieurs raccords de pied, ou nous réorganisons d'abord le jeu de pales par moment statique, puis rattrapons le reste par une petite masse. Le reliquat après le démarrage de contrôle est repris par un équilibrage trim — un ajustement à partir des coefficients déjà calculés, sans nouveaux démarrages d'essai.
- Contrôle
Mesure après, les deux vitesses, rapport
Contrôle dans le même régime et aux mêmes points. Si la machine est à deux vitesses ou sur variateur, nous relevons le résultat aux deux vitesses de travail : la correction d'une roue rigide reste valable pour les deux, mais une résonance de structure, elle, peut ne se manifester qu'à une seule. Le rapport reprend les chiffres avant et après, les angles des pales, les masses et les positions des masses posées.
Sources : Manuel d’utilisation Balanset-1A
Plans de correction et fixation des masses sur ce rotor
La géométrie est simple ici : la largeur du moyeu est bien inférieure au diamètre de la roue, le rapport longueur/diamètre est manifestement faible, et le balourd est pratiquement un balourd statique pur — la roue est simplement plus lourde d'un côté. Le plan de correction est donc unique et se situe au niveau du moyeu : bras de la croisée, raccords de pied des pales, emplacements d'origine prévus pour les masses. Un seul démarrage d'essai, une seule pose de masses.
Un second plan apparaît, non pas sur la roue, mais dans l'entraînement. L'arbre de transmission est un rotor à part entière, qui s'équilibre sur deux plans au niveau des demi-accouplements et à sa propre fréquence de rotation. Sur une tour de refroidissement, il est donc plus juste de parler non pas de deux plans d'un même rotor, mais de deux tâches distinctes, traitées l'une après l'autre avec des capteurs différents. La règle de choix du nombre de plans est détaillée dans l'article sur l'équilibrage sur un ou deux plans.
La fixation sur ce rotor est strictement limitée par le matériau. Le soudage n'est jamais utilisé sur une pale en fibre de verre, et sur une pale en aluminium ou un moyeu moulé, il déforme le métal et modifie la structure au voisinage du cordon. Percer la pale est également exclu : cela ouvre la cavité, et l'eau y entrerait par le trou. Reste la fixation mécanique, et nous cherchons d'abord ce que le fabricant a prévu.
- Fixation exclusivement en acier inoxydable ou galvanisé à chaud. Un acier au carbone ordinaire se corrode en une saison dans une tour de refroidissement, la masse perd de son poids et descend, et le balourd revient brutalement.
- Nous freinons et bloquons le filetage, car vibration et humidité permanente sont les conditions idéales pour un dévissage spontané.
- Nous étanchéifions tout trou ouvert dans le composite. De l'eau à l'intérieur de la pale réduirait tout le travail à néant en quelques mois.
- Une masse magnétique n'est admise que comme masse d'essai sur un moyeu en acier, et elle est retirée avant la remise de la machine.
- Toutes les masses posées, leurs valeurs, rayons et numéros de position sont consignés dans la fiche du ventilateur, afin qu'elles ne soient pas jetées comme pièces étrangères lors de la prochaine réparation.
| Où poser la masse | Avec quoi la fixer | Limites |
|---|---|---|
| Emplacement d'origine sur le moyeu ou sur un bras de la croisée | Boulon ou goujon avec frein-filet, fixation en acier inoxydable | Respect de la limite du fabricant pour la masse maximale en un seul point |
| Raccord de pied de pale, boulons de fixation du collier | Paquet de rondelles calibrées sous l'écrou | Contrôle obligatoire du couple de serrage après la pose ; l'angle de la pale ne doit pas bouger |
| Réorganisation du jeu de pales | Permutation des positions avec appairage par moment statique | Nécessite la dépose et la pesée des pales ; un nouveau réglage des angles est obligatoire |
| Le corps même de la pale | Aucune fixation | Soudage, perçage, masses collées ou magnétiques exclus : force centrifuge à grand rayon, eau dans la cavité, dégradation du profil |
| Demi-accouplements de l'arbre de transmission | Boulons ou plaques d'équilibrage d'origine sur le demi-accouplement | Tâche distincte, calculée à la fréquence de rotation de l'arbre, pas du ventilateur |
Les méthodes de fixation des masses de correction en général sont détaillées dans un article séparé sur la fixation des masses. Pour une tour de refroidissement, seule la partie mécanique s'applique ; tout ce qui concerne le soudage de plaques disparaît avec le matériau des pales.
Sources : ISO 21940-11:2016
Quand l'équilibrage sur site ne sera pas possible ou ne servira à rien
Une liste honnête vous évite un déplacement inutile. Voici les cas où nous nous arrêterons et proposerons d'abord autre chose.
- La pale a pris l'eau ou s'est délaminée. Séchage, réparation ou remplacement passent d'abord, l'équilibrage vient après. Compenser une masse variable par une masse fixe n'a aucun sens.
- Fissure au pied de la pale ou dans le moyeu. L'équilibrage la masquerait, et une pale qui se détache au régime de travail détruit la virole et sort de la tour.
- Jeu dans le collier de pied ou portée de pale endommagée. La phase est alors instable, le coefficient d'influence n'est pas fiable : réparation d'abord.
- Les angles de calage ne sont pas réglables et les pales sont déformées. Une irrégularité aérodynamique ne se corrige pas par une masse : la roue se répare ou se remplace.
- La vibration vient de l'entraînement : désalignement entre le moteur et le réducteur, accouplements usés, défauts de roulements ou d'engrenage du réducteur. Nous ferons le diagnostic et dirons précisément quoi traiter, mais des masses sur les pales n'y changeront rien.
- Résonance de la virole, des poutres sous le réducteur ou de la structure de la tour. Au ralentissement libre, on voit un pic étroit près du régime de travail, avec un retournement de phase. Cela se corrige par la rigidité de la structure ou un changement de régime, pas par des masses.
- Le régime n'est pas stable : le variateur pilote le ventilateur selon la température de l'eau et change constamment de vitesse. Nous n'équilibrons que si le service technique fixe une fréquence pendant la durée des travaux.
- Pas d'accès au moyeu et aux raccords de pied, pas de trappe dans la virole, aucun dispositif de blocage du ventilateur. Nous discutons alors d'un démontage partiel ou de la dépose de la roue.
- Météo. Vent fort, orage, givrage. Ce n'est pas un caprice : avec une charge de vent instable, le résultat de la mesure n'est pas fiable.
Si, après un équilibrage correctement effectué, la vibration ne baisse pas ou revient rapidement, la cause n'est en général pas dans les masses. Sept scénarios de ce type sont détaillés dans l'article sur les raisons pour lesquelles l'équilibrage ne résout pas le problème, et le choix entre travail sur site et dépose du rotor en atelier dans l'article sur l'équilibrage sur site ou sur banc.
Ce que vous obtenez et comment commander une intervention
Au final, vous obtenez non seulement une cellule silencieuse, mais aussi des chiffres à joindre au procès-verbal et à comparer d'une saison à l'autre. Le rapport comprend : la vibration initiale et résiduelle à chaque point de mesure, avec direction et bande de mesure indiquées ; la composante 1x du ventilateur séparément, et séparément les composantes à la fréquence de rotation de l'arbre de transmission ; les angles de calage des pales mesurés et l'écart en bout de pale ; les masses, rayons et numéros de position de toutes les masses posées ; le schéma de répartition des pales si un appairage par moment a été fait ; les spectres avant et après, et une conclusion sur la mécanique de l'entraînement. Nous donnons l'évaluation par zones de la partie applicable de l'ISO 20816 avec une réserve explicite sur l'édition et la bande de fréquences, car la fréquence de rotation du ventilateur se situe en dessous de la plage standard.
Les coefficients d'influence de votre machine sont conservés. Le prochain équilibrage du même ventilateur — par exemple après un remplacement de pale ou une réparation saisonnière — se fait sans démarrages d'essai et prend nettement moins de temps. Le travail est réalisé par des ingénieurs qui conçoivent et fabriquent les appareils Balanset et les utilisent eux-mêmes pour équilibrer sur site. 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 un calcul précis pour votre machine. Sur une tour à plusieurs cellules, comptez-les en une seule visite : les capteurs et la méthode sont déjà en place, et la deuxième cellule revient nettement moins cher qu'un déplacement séparé.
- Type de tour et nombre de cellules, diamètre du ventilateur, nombre et matériau des pales
- Régime de la roue et du moteur, schéma d'entraînement, longueur de l'arbre de transmission, type d'accouplements
- Régulation : deux vitesses, variateur ou régime constant, qui peut fixer le régime
- Présence d'emplacements d'origine pour les masses d'équilibrage, et disponibilité de la fiche du ventilateur
- Organisation de l'accès au pont ventilateur et au moyeu, moyen de blocage du ventilateur, responsable de la consignation du démarrage
- Photos du moyeu, des raccords de pied, du réducteur, des accouplements et des poutres support, ainsi qu'une vue de la roue depuis l'intérieur de la virole
- Seuil de déclenchement du relais vibratoire et historique des déclenchements, si vous en tenez un
- Votre fenêtre d'arrêt de la cellule et les conditions météo acceptables pour les travaux
Basés à Vila Nova de Gaia, près de Porto, nous intervenons dans tout le Portugal. Envoyez-nous les réponses à cette liste, et nous vous dirons franchement : si votre ventilateur s'équilibre sur site, s'il faut d'abord régler les angles et sécher une pale, ou si le problème vient en réalité de l'entraînement et se règle par un alignement des arbres et une réparation du réducteur. Si vos données montrent que des masses ne serviront à rien, nous vous le dirons avant le déplacement, pas après.
Sources : ISO 20816-1:2016 · Spécifications fabricant Balanset-1A
Questions fréquentes
Faut-il déposer les pales ou le ventilateur pour l'apporter en atelier ?
Dans la plupart des cas, non. La roue s'équilibre sur son propre moyeu, au régime de travail, avec le réducteur, la virole et la structure de la tour, c'est-à-dire que tout le système est pris en compte. La dépose des pales s'impose dans d'autres cas : quand il faut peser le jeu et le réorganiser par moment statique, quand une pale a pris l'eau et a besoin d'être séchée et étanchéifiée, quand la portée dans le moyeu est endommagée ou qu'il y a une fissure au pied. La dépose fait alors partie de la réparation, et l'équilibrage en devient l'opération finale.
Le relais vibratoire de notre tour de refroidissement se déclenche sans arrêt. Est-ce forcément un balourd ?
Pas forcément, et le vérifier coûte moins cher que de changer quelque chose au hasard. Le relais vibratoire réagit au niveau global et ne distingue pas la source. Sur une tour de refroidissement, au moins trois candidats cohabitent sur la même installation : le balourd du ventilateur à basse fréquence, le balourd et le désalignement de l'arbre de transmission à la fréquence du moteur, et des défauts de roulements ou d'engrenage du réducteur à haute fréquence. Nous plaçons des capteurs sur le carter du réducteur, séparons les composantes par spectre et par phase, et disons précisément ce qui produit le niveau. Si l'essentiel de l'énergie ne vient pas de la roue, nous ne prescrirons pas de masses.
Peut-on poser une masse directement sur une pale en fibre de verre ?
Non. Le soudage est par principe impossible sur un composite, le perçage ouvre la cavité de la pale et l'eau y entrerait par le trou, et une masse collée ou magnétique ne tiendrait pas à un tel rayon : la force centrifuge l'arracherait. Toute saillie sur le profil génère en plus du bruit et dégrade l'écoulement. Nous posons les masses uniquement sur le moyeu, sur les bras de la croisée et sur les emplacements d'origine près des raccords de pied, par fixation mécanique en acier inoxydable avec frein-filet. Si la masse calculée ne tient pas en un seul point selon la limite du fabricant, nous la répartissons sur plusieurs raccords ou réorganisons le jeu de pales.
Nous avons remplacé une pale, et la tour s'est mise à trembler. Que faire ?
C'est le scénario le plus fréquent sur les tours de refroidissement. L'usine assortit le jeu non pas par la masse, mais par le moment statique, c'est-à-dire en tenant compte de la position du centre de gravité de chaque pale. Une pale neuve d'un autre lot ne correspond pas à cet appairage, et elle travaille à un rayon de plusieurs mètres. L'ordre à suivre : régler d'abord son angle de calage à l'identique des autres et ramener le fléchissement en bout de pale, puis mesurer et décider si une masse de compensation sur le moyeu suffit. En cas de grand écart, les pales sont pesées et redisposées, et le reliquat est rattrapé par une petite masse. L'ordre inverse signifie un double travail.
Vous occupez-vous seulement du ventilateur, ou aussi de l'entraînement ?
De l'entraînement aussi, sinon l'équilibrage de la roue ne réglerait rien. L'arbre de transmission est un rotor à part : long, léger, il s'équilibre sur deux plans au niveau des demi-accouplements, à sa propre fréquence de rotation. Un désalignement entre le moteur et le réducteur se corrige par un alignement des arbres, pas par une masse sur les pales. Nous examinons lors de la tournée l'état des accouplements, des paquets de disques, de l'huile et des roulements du réducteur, et l'incluons dans le rapport. Il s'avère souvent que la vibration résulte de deux contributions à la fois, et qu'il faut traiter les deux.
Combien coûte et combien de temps prend une intervention sur une tour de refroidissement ?
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 un calcul précis pour votre machine. En termes de temps, une cellule accessible avec un seul plan de correction prend quelques heures : vérification de la mécanique et des angles, mesure initiale, un démarrage d'essai, pose des masses et contrôle. Cela prend plus de temps s'il faut déposer et peser les pales, sécher une pale qui a pris l'eau, équilibrer séparément l'arbre de transmission, ou attendre une fenêtre météo. Il est toujours plus avantageux de traiter plusieurs cellules d'une même tour en une seule visite.
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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.
Équilibrage des ventilateurs axiaux : hélices, pales orientables, ventilateurs de refroidissement
Oui, nous équilibrons les ventilateurs axiaux sur leur lieu d'exploitation : machines gainables et de toiture, axiaux muraux, ventilateurs de refroidissement et de désenfumage, roues à pales orientables. L'hélice reste sur l'arbre, nous posons les capteurs sur les flasques-paliers du moteur, et l'accès au moyeu se fait par le collecteur d'entrée ou une trappe de service. Deux conditions sont indispensables : un régime de travail stable, et une composante synchrone 1x (la vibration à la fréquence de rotation du rotor, la seule que des masses éliminent) qui domine dans le spectre. Et une réserve propre aux machines axiales : si la vibration vient d'une dispersion de l'angle de calage des pales, nous le verrons dès les mesures et nous le dirons aussitôt. Dans ce cas, on règle d'abord les angles, et l'équilibrage vient en seconde opération.
Équilibrage des rotors multi-paliers : l'arbre long sur trois paliers ou plus
Un rotor multi-paliers est un problème à part entière, et non une simple extension du schéma à deux plans. Pour un rotor rigide sur deux paliers, vous résolvez un système de deux équations à deux inconnues, et la matrice des coefficients d'influence est de taille 2x2. Trois paliers donnent un système 3x3 de neuf coefficients et au moins quatre démarrages, quatre paliers, seize coefficients et cinq démarrages. Il faut mesurer sur tous les paliers et résoudre le système dans son ensemble : si l'on traite les plans l'un après l'autre, la vibration se déplacera de palier en palier, et le processus ne convergera pas.
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.