Diagnostic des roulements [Mode de compatibilité]
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l' expertise dynamique pourla maîtrise de vos équipements
Analyse vibratoire
Analyse électrique
Thermographie infrarouge
Hélène PIOTResponsable Agence Rhône-Alpes
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DIAGNOSTIC VIBRATOIRE DESGROUPES HYDROELECTRIQUES
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ROULEMENTS
Groupes
hydroélectriques
au fil de l’eau
(Kaplan, bulbe)
Francis de 590 kW (SHEM) Pelton de 2 MW (SHEM)
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Outils de diagnostic
Vibratoires:
• Indicateurs globaux:
-Niveaux globaux accélération hautes et moyennes fréquences
-Niveaux globaux vitesse pour les dégradations avancées
• Indicateurs énergétiques:
-Peigne de raies aux différentes fréquences de défauts de roulement
-Évolution du fond de spectre (vibrations aléatoires)
• Indicateurs typologiques:
- Kurtosis
-Cepstre
• Autres:
-HFRT
Analyse d’huile
Suivi des températures de palier
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Particularités
•Cinématique complexe
•Vitesses lentes
•Chevauchement spectral
•Effet de masque
•Conditions de fonctionnement stables
Référence Fcage (Hz) Fbe (Hz) Fbi (Hz) Fél (Hz) Frot (Hz ) Localisation23056 CC PV Sup 0,79 21,28 25,89 17,56 1,75 PV sup23984 CA PV Inf 0,82 32,65 37,23 26,47 1,75 PV inf29464 E 0,79 14,99 18,20 11,13 1,75 Multi PV23256 CA 2,12 38,46 50,41 35,05 4,94 Multi MVNU2336M GV Inf 5,19 77,88 110,11 70,96 12,53 Multi GV infNU2336E GV Sup 5,38 71,61 103,85 65,91 12,53 Multi GV supQJ336 N2 GV Sup 5,26 67,80 95,13 59,66 12,53 Multi GV supNU1036 5,59 134,05 166,74 113,94 12,53 Géné CA7330 BG(SKF) 5,26 74,20 101,27 60,41 12,53 Géné COA7330 BG(FAG) 5,16 61,96 88,43 52,88 12,53 Géné COA
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Retour d’expérience – Marcenac G1
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Indicateurs énergétiques
Très peu voire aucune évolution des indicateurs globaux énergétiques
NGA (1k - 10k Hz) mg 02/06/09 NGA (1k - 10k Hz) mg 15/03/2010 NGA (1k - 10k Hz) mg 24/01/12
P1 H
1 +
Palier
sup.
P1 H
2 +
Palier
sup.
P2 A
x +
Multip
licate
ur
P3 A
x +
Multip
licate
ur
P3 H
1 +
Multip
licate
ur
P3 H
2 +
Multip
licate
ur
P4 A
x +
Multip
licate
ur
P4 H
1 +
Multip
licate
ur
P5 A
x +
Multip
licate
ur
P5 H
1 +
Multip
licate
ur
P5 H
2 +
Multip
licate
ur
P6 H
2 +
Multip
licate
ur
P7 A
x +
Multip
licate
ur
P7 H
1 +
Multip
licate
ur
P7 H
2 +
Multip
licate
ur
P8 H
2 +
Généra
tric
e
P9 A
x +
Généra
tric
e
P9 H
2 +
Généra
tric
e
2 800
2 700
2 600
2 500
2 400
2 300
2 200
2 100
2 000
1 900
1 800
1 700
1 600
1 500
1 400
1 300
1 200
1 100
1 000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
NGA100-1000 Hz (mg) 02/06/09 NGA100-1000 Hz (mg) 15/03/2010 NGA100-1000 Hz (mg) 24/01/12
P1 H
1 +
Palier
sup.
P1 H
2 +
Palier
sup.
P2 A
x +
Multip
licate
ur
P3 A
x +
Multip
licate
ur
P3 H
1 +
Multip
licate
ur
P3 H
2 +
Multip
licate
ur
P4 A
x +
Multip
licate
ur
P4 H
1 +
Multip
licate
ur
P5 A
x +
Multip
licate
ur
P5 H
1 +
Multip
licate
ur
P5 H
2 +
Multip
licate
ur
P6 H
2 +
Multip
licate
ur
P7 A
x +
Multip
licate
ur
P7 H
1 +
Multip
licate
ur
P7 H
2 +
Multip
licate
ur
P8 H
2 +
Généra
tric
e
P9 A
x +
Généra
tric
e
P9 H
2 +
Généra
tric
e
1 050
1 000
950
900
850
800
750
700
650
600
550
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
NGA [2kHz – 20 kHz] en mg eff NGA [100Hz – 1000Hz] en mg eff
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Indicateurs typologiques
Bonne réponse des indicateurs typologiques
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Spectres FMA (HFRT)
On constate un peigne de raies dont le pas correspond à la fréquence de rotation GV, un second peigne de raies dont le pas correspond à une fréquence de défaut de roulement modulé par la fréquence de rotation GV.
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Signal temporel
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Fréquences cinématiques
Palier CA
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Constat après RG
Bague intérieure du roulement supérieur de l’arbre GV fissurée
Traces importantes de fretting sur la portée de ce roulement.
A noter aussi la présence d’une usure importante sur l’accouplement flexident qui aurait pu être aussi à l’origine d’une typologie de chocs à la fréquence de rotation.
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PALIERS LISSES
Groupes hydroélectriques de fortes puissance.
Outils : les mêmes que pour les roulements
plus la mesure à partir de sonde de proximité et traitements spécifiques (orbites)
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• Le phénomène de frottement dans un palier lisse n’est pas toujours simple à diagnostiquer.
• Il est délicat de localiser le palier qui frotte dans le bruit ambiant et il est difficile de qualifier la criticité d’un frottement.
EXEMPLE DE DETECTION DE FROTTEMENT
Les cause de frottements sont multiples :
• Un mauvais lignage
• Une excentration ou un balourd magnétique
• Un départ à l’emballement, une survitesse
• Un transitoire un peu violent
• Une poussée hydraulique hors tolérance
• Une vanne de décharge mal réglée…
• Un bois qui se coince entre pale et manteau
• Un desserrage de palier
• Une instabilité de palier…
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Contrôle de routine sur une turbine Francis .
5 4
3 2
9
7
1
6
11 10
12 13
14 15
ω
Rive Droite Rive Gauche
8
TOP TOUR -AM
EXEMPLE DE DETECTION DE FROTTEMENT : EXEMPLE
Orbite palier alternateur supérieurMarche à videMarche à vide excitée¼ de charge
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EXEMPLE DE DETECTION DE FROTTEMENT : EXEMPLE
Palier alternateur supérieur
Palier alternateur inférieur
Palier turbine
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EXEMPLE DE DETECTION DE FROTTEMENT : EXEMPLE
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EXEMPLE DE DETECTION DE FROTTEMENT : EXEMPLE
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DETECTION/CARACTERISATION DE PHENOMENES HYDRAULIQUES
PAR ANALYSE DU COURANT
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Contexte
• Les mesures vibratoires sont peu sensibles aux défauts induisant des fluctuations de couple.
• Les mesures électriques du courant statorique des groupes hydroélectriques permettent d’obtenir une image de ces fluctuations.
• Défauts:
-Accouplement,
-Jeu,
-Résonance torsionnelle,
-Hydrauliques,
-…..
ANDRITZ-Hydronews13
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Moyens classiques de détection
Mesures de pressions
Mesures vibratoires
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Mesure électrique – Une image des fluctuations de couple
Intérêt:
•Apporte des données complémentaires aux vibrations.
•Permet de détecter les défauts induisant des fluctuations de couple et de vitesse.
•Moins bruitée qu’une mesure vibratoire.
•Mesure facile à mettre en œuvre (mesure de couple, pressions…)
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Mesures électriques
Mesure de l’intensité instantanée délivrée
par le stator
50Hz
Amplitude c-c
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Mesures électriques
Analyse spectrale:
Bandes latérales de modulations
FMA => Spectre FMA
Calcul du taux de modulation
à une fréquence donnée50Hz
Fonction de modulation d’amplitudeFMA
SpectreFMA
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Exemple : Francis verticale de 4,3 MW
Pression plafond de roue:
Présence d’une pulsation de pression à 0,28 Frot de l’ordre de 1%.
Vibrations palier turbine:
Présence d’un choc dont le pas correspond à 0,28 Frot sur le palier turbine en direction axiale
PpartiellePmax
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Exemple : Francis verticale de 4,3 MW
Analyse du courant:
Présence d’un pompage de l’intensité statorique à charge partielle qui disparaît à Pmax dont le pas correspond à 0,28 Frot.
Aucune fluctuation de vitesse significative.
PpartiellePmax
Ppartielle Pmax
TMA global: 2,1%TMA Fvortex: 1,95%
TMA global: 0,4%TMA Fvortex: RAS
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Modulation du courant en fonction de la charge
0,0%
0,2%
0,4%
0,6%
0,8%
1,0%
1,2%
1,4%
1,6%
1,8%
25
%
41
%
43
%
46
%
49
%
51
%
54
%
56
%
59
%
61
%
62
%
64
%
67
%
69
%
72
%
74
%
77
%
79
%
81
%
83
%
85
%
87
%
89
%
91
%
93
%
95
%
96
%
98
%
10
0%
10
0%
10
0%
10
0%
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
0,5
Pompage à Fvortex NGV [mm/s]
Suivi des modulations lors d’une montée en charge:
Zone critique
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SYNTHESE