I. Mesure et analyse des vibrations et des différences de phase
Le navire est équipé de deux pompes de circulation d'eau chaude identiques, chacune d'une puissance de 2,2 kW et fonctionnant à une vitesse de 2 900 tr/min. Les moteurs de pompe sont des moteurs asynchrones, reliés aux pompes via un accouplement et un support de palier. Pendant le fonctionnement, il a été observé que la pompe n°2 présentait des vibrations importantes. Une photographie de la pompe n° 2 est fournie à la figure 1.
Figure 1 Image physique de la pompe n°2
Les intensités de vibration de deux pompes ont été mesurées par l'analyseur de vibrations VIBEXPERTⅡ d'une certaine entreprise. Les résultats de mesure des intensités de vibration sont présentés dans le tableau 1.
Selon GB/T 16301-2008Mesure et évaluation de l'intensité des vibrations pour les machines auxiliaires dans les salles des machines des naviresl'intensité des vibrations de la pompe n°1 se situe dans des limites acceptables, tandis que celle de la pompe n°2 dépasse largement la norme.
Pour diagnostiquer le problème, les formes d'onde et les spectres de vitesse de vibration ont été mesurés et analysés en plusieurs points sur le moteur et le châssis de roulement de la pompe n° 2. Les mesures de forme d'onde ont été effectuées avec une fréquence d'échantillonnage de 4 096 Hz sur une période d'analyse de 5 secondes. Pour l’analyse spectrale, la fréquence de mesure a été fixée à 1 600 Hz, avec une résolution de 6 400 lignes. L'analyse détaillée s'est concentrée sur la forme d'onde et le spectre de la vitesse de vibration radiale verticale à l'extrémité d'entrée du cadre de roulement de la pompe, où des vibrations importantes ont été observées. La forme d'onde de la vitesse de vibration verticale du châssis de roulement de la pompe est présentée à la figure 2, et le spectre de vitesse de vibration verticale correspondant est illustré à la figure 3.
Figure 3 Spectre de vitesse de vibration verticale du cadre de roulement de la pompe
Le spectre de vitesse de vibration présente des composantes de fréquence fondamentale et d’harmoniques de second ordre importantes. Les caractéristiques de forme d'onde et de spectre s'alignent sur celles typiques des vibrations de désalignement parallèle. Des caractéristiques similaires sont observées dans la forme d’onde et le spectre de la vitesse de vibration radiale horizontale à ce stade. Par conséquent, il est conclu à titre préliminaire qu’il existe un problème de désalignement parallèle entre les arbres aux deux extrémités de l’accouplement de la pompe.
Pour diagnostiquer plus en détail ce problème, la différence de phase des fréquences de rotation aux deux extrémités du couplage de la pompe n° 2 a été mesurée. Un capteur d'accélération des vibrations était positionné à l'extrémité de sortie du moteur, tandis que l'autre était placé à l'extrémité d'entrée du châssis de roulement de la pompe. Pour les mesures de différence de phase verticale, les deux capteurs ont été disposés aux positions verticales de leurs points de mesure respectifs. Le diagramme illustrant la configuration de mesure de différence de phase verticale du couplage est présenté à la figure 4.
Figure 4 Diagramme de mesure de la différence de phase verticale de l'arbre d'accouplement
La différence de phase radiale horizontale suit un schéma similaire. Les différences de phase mesurées sont les suivantes : la différence de phase verticale aux deux extrémités de l'accouplement est de 181 degrés, la différence de phase radiale horizontale est de 258 degrés et la différence de phase axiale est de 280 degrés. Il est évident que la différence de phase de fréquence de rotation verticale entre le moteur et la pompe de la pompe n° 2 est de près de 180 degrés. En conjonction avec les résultats du spectre de vitesse de vibration évoqués précédemment, cela indique que la principale cause des vibrations excessives dans la pompe n° 2 est un mauvais alignement vertical de l'arbre. Il est donc nécessaire d’inspecter et d’ajuster l’alignement vertical.
II. Ajustement de l'alignement
En raison de l'absence de comparateur à cadran, l'alignement vertical de l'arbre de la pompe n°2 a été ajusté en fonction de la résistance rencontrée lors de la rotation manuelle, dans le but de minimiser au maximum cette résistance. Une fois le réglage terminé, la pompe a été redémarrée et des mesures de vibrations ont été effectuées à nouveau. La forme d'onde et le spectre de la vitesse de vibration après l'ajustement de l'alignement sont présentés respectivement dans les figures 5 et 6.
On peut constater que l’intensité des vibrations au centre a considérablement diminué et que le spectre des vitesses de vibration présente une composante importante à la fréquence de rotation. La composante de fréquence de rotation 2x existe toujours et la différence de phase verticale aux deux extrémités du couplage reste proche de 180 degrés. Cela indique que le désalignement existe toujours mais qu’il a été considérablement amélioré. Par la suite, un indicateur à cadran peut être utilisé pour ajuster davantage l’alignement vertical.
III. Vitesse de rotation et surveillance infrarouge
Étant donné que le désalignement persiste et que la pompe doit fonctionner en continu pendant de longues périodes, il était nécessaire d'évaluer l'impact de ce désalignement sur le moteur de la pompe. Par conséquent, la vitesse de rotation et la surveillance infrarouge ont été effectuées sur la pompe n°2 après le réglage de l'alignement. La vitesse de fonctionnement réelle a été mesurée à l'aide d'un analyseur de vibrations VIBEXPERT II d'un fabricant spécifique, révélant une vitesse de fonctionnement de 2 878 tr/min, soit 22 tr/min de moins que la vitesse nominale. Cela suggère que le désalignement a provoqué le fonctionnement de la pompe dans des conditions de légère surcharge. L'image thermique infrarouge du moteur de la pompe n°2 est présentée à la figure 7.
Figure 7 Image thermique infrarouge du moteur de la pompe n° 2
Comme illustré sur la figure 7, l'augmentation de la température du moteur est d'environ 33,8 degrés et la classe d'isolation du moteur est de qualité F. Étant donné que l'augmentation de température autorisée pour une classe d'isolation de qualité F est de 60 degrés, l'augmentation de température observée de 33,8 degrés reste bien dans la plage de fonctionnement normale spécifiée. La pompe n°2 peut donc continuer à fonctionner en toute sécurité.