Production Maintenance n°39

Maintenance mécanique mouvements affectant la partie tournante (balourd, délignage, fissuration de goujons...). Lorsqu’ils sont placés à 90° l’un de l’autre, ils permettent l’obtention d’orbites de déplacements du centre de l’arbre. La forme des orbites obtenue apporte une moisson d’informations concernant le comportement dynamique de la machine, notamment lors des phénomènes transitoires de démarrages, d’arrêts ou de déclenchements. Il est aussi possible d’effectuer des mesures sur trois ou quatre plans et, avec l’appui des outils 3D, on a la possibilité de tracer l’image animée en temps réel des déplacements de l’ensemble de la ligne d’arbre. Localiser la source du problème au degré près Le retour d’expérience de ces dernières années nous a convaincu de la nécessité d’y adjoindre un nouvel outil d’aide à la prise de décision qui caractérise la réponse modale de la structure dans certaines bandes de fréquence tout en localisant – dans le palier – les émergences de bouffées vibratoires. Cet outil permet littéralement d’écouter le palier lors d’interactions entre le tourillon (organe mécanique utilisé pour guider un mouvement de rotation) de l’arbre et le métal blanc du régule. On obtient ainsi la localisation absolue du problème à quelques degrés près. Cette approche est nécessaire quand on compte le nombre de cas où la forme des orbites n’est pas assez explicite comme le montre le tracé en rouge (figurant sur la figure 4) qui peut faire penser à un frottement ou au cintrage d’un arbre par un effet thermique ou encore à un balourd alors qu’il s’agit simplement d’une usure normale du régule sur vingt ans. On se retrouve donc à interpréter une orbite qui est insuffisamment documentée pour prendre une décision souvent lourde de conséquence principalement en période de forte eau alors que la disponibilité des machines doit avoisiner les 100%. DR DR DR Orbite 3D obtenue sur une turbine Francis de 70MW Orbite obtenue sur une perte d’alésage du coussinet Orbite Modale de frottement partiel obtenue sur une turbine Francis de 70MW Choc – Fin du frottement – Frottement Dans l’orbite modale, deux dimensions sont affectées à la position de l’arbre dans le palier ; la troisième dimension est affectée à la réponse vibratoire ou réponse modale de la virole de la chaise palière (dans les faits, on observe la transformée de Hilbert de la réponse impulsionnelle de la zone stimulée). La position l’accéléromètre compte moins que sa réponse fréquentielle car la réponse en haute fréquence ne dépend que de la vitesse du son dans le matériau mais peu de sa localisation. Pour s’en convaincre, il suffit de frapper au marteau une tuyauterie : la haute de fréquence consécutive au choc se répercute dans toute la structure et excite un grand nombre de modes de peau qui rayonnent en acoustique. La localisation du point de réponse importe peu d’un point de vue heuristique car les ondes de choc se propagent dans toutes les directions très rapidement ; en effet, dans le métal, la vitesse du son approche 5 800 m/s : c’est presque instantané sur deux points d’un palier distants de moins d’un mètre ! À titre d’exemple, lors d’un contrôle de routine effectué sur une turbine Francis de 70MW, nous avons pris la décision de stopper les essais à la surprise de l’exploitant car un frottement partiel avait été diagnostiqué (l’orbite modale a la forme de chevalière). Les photos obtenues après démontage du palier sont très explicites. La localisation de la zone de frottement est corrélée parfaitement et on peut tout aussi bien caractériser le comportement de l’arbre qui quitte la zone de frottement en formant des petites ondulations caractéristiques de la réponse modale de l’arbre sur la raideur du film d’huile. Une des questions posées à l’exploitant était de localiser une zone correspondant à la forme de Z sur l’orbite qu’on n’arrivait pas à expliquer. Cette zone a été localisée par les mécaniciens et correspond à un marquage sur le régule. Ce marquage introduit une variation de raideur radiale locale responsable du déplacement de l’arbre sur l’orbite par réaction. Aujourd’hui, l’accroissement des capacités de calcul des ordinateurs portables permet à l’analyste sur site d’échantillonner le signal à 20kHz et de localiser les zones de frottements. Il est tout à fait envisageable de faire la différence entre un frottement partiel, annulaire ou provoqué par un larmier ou un joint radial. Il y a quelques années encore, on se serait demandé pourquoi aller chercher la haute fréquence sur des paliers lisses ■ Vincent Bouillet (Dynae) PRODUCTION MAINTENANCE ➤ OCTOBRE, NOVEMBRE, DÉCEMBRE 2012 ➤ PAGE 58

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