4 façons de diagnostiquer et de corriger le désalignement d'un arbre

La technologie et les outils avancés permettent aux équipes de maintenance de corriger le désalignement des arbres plus rapidement et plus facilement.

Un désalignement d'arbre se produit lorsque deux arbres rotatifs ne sont pas parallèles l'un à l'autre, ou sont parallèles mais décalés dans des plans différents. Ce type de désalignement est extrêmement fréquent sur les équipements rotatifs et est souvent à l'origine de pannes.

La bonne nouvelle, c'est que les outils d'alignement d'arbres actuels permettent d'identifier plus rapidement et plus facilement les défauts d'alignement des moteurs, pompes, soufflantes et ventilateurs. Une fois le défaut d'alignement diagnostiqué, ces mêmes outils facilitent plus que jamais la résolution du problème et l'alignement précis des machines.

Que signifie le désalignement ?

Les équipements rotatifs tels que les ventilateurs et les pompes nécessitent l'utilisation d'arbres pour transférer la puissance mécanique du moteur à l'équipement associé. Le moteur génère couple et vitesse sur son arbre de sortie. L'arbre du moteur est relié à celui d'un autre équipement, comme un ventilateur ou une pompe, par un accouplement, ce qui permet le transfert de couple entre les arbres. Le ventilateur ou la pompe reçoit ainsi la puissance mécanique nécessaire à son fonctionnement. 

Pour un transfert de puissance optimal, les deux arbres doivent être parfaitement alignés. Un mauvais alignement signifie que les arbres ne sont pas correctement alignés sur le même axe et ne partagent pas le même axe central. 

Bien que la puissance puisse toujours être transférée du moteur à l'équipement connecté, un mauvais alignement est préjudiciable aux deux équipements. Un mauvais alignement de l'arbre peut entraîner des problèmes tels que des vibrations ou une usure excessive de l'équipement. De plus, s'il n'est pas corrigé, il peut réduire la durée de vie de l'équipement, augmenter l'usure des pièces ou entraîner une flambée des coûts de maintenance. Sans intervention, un mauvais alignement peut entraîner une panne du moteur, de l'équipement connecté, ou des deux.

5 types de désalignement des machines

Les experts s'accordent généralement à dire qu'il existe cinq types de désalignement des arbres de machines. Cependant, les problèmes d'alignement résultent souvent d'une combinaison de plusieurs types de désalignement. On parle alors de désalignement composé. 

Voici les cinq types :

1. Désalignement parallèle : Un désalignement parallèle se produit lorsque deux arbres ont des axes centraux parallèles, mais décalés. Les arbres peuvent être désalignés verticalement ou horizontalement. 
2. Désalignement de l'angle vertical : Un désalignement vertical est un désalignement de deux arbres dans le plan vertical. Les arbres se croisent à un angle sur le plan vertical au lieu d'être colinéaires et forment un angle vu de côté.
3. Désalignement de l'angle horizontal : Un désalignement d'angle horizontal est un désalignement de deux arbres dans le plan horizontal. Les arbres se croisent à un angle sur le plan horizontal au lieu d'être colinéaires et forment un angle vu de dessus.
4. Angle vertical combiné et désalignement décalé : L'angle vertical combiné et le désalignement décalé se produisent lorsqu'un arbre est à un angle avec un autre arbre, mais que les deux arbres fonctionnent toujours dans le même plan vertical.
5. Angle horizontal combiné et désalignement décalé : Un désalignement combiné d'angle horizontal et de décalage se produit lorsqu'un arbre est à un angle avec un autre arbre, mais que les deux arbres fonctionnent toujours dans le même plan horizontal.

Dans des conditions normales, l'alignement des arbres est obtenu lorsque les centres de rotation de deux ou plusieurs arbres sont alignés sur une seule ligne droite, horizontalement et verticalement. Cependant, même si les arbres ont été correctement alignés lors de l'installation, un désalignement peut survenir au fil du temps, sous l'effet de forces différentes agissant sur les arbres et les moteurs, ce qui peut entraîner un désalignement.

Causes et effets du désalignement

Il existe plusieurs causes principales de désalignement de l’arbre de la machine :

• Tassement d'une plaque de base, entraînant pied mou:Si la machine rotative est placée sur sa base ou son châssis et qu'un pied ne parvient pas à établir un contact complet, cela peut entraîner des problèmes de désalignement.
• Déformation de l'arbre causée par la torsion au démarrage:Lorsqu'un arbre subit une torsion au démarrage, le mouvement de torsion peut provoquer une déformation, qui modifie la forme de l'arbre lui-même et entraîne un désalignement.
• Mesures d'alignement insuffisantes ou de mauvaise qualité en raison d'une erreur humaine:Bien que des outils comme une règle puissent être utilisés pour améliorer l'alignement, ils ne suffisent pas à fournir un alignement précis et exact à long terme.
• Contrainte du tuyau qui conduit à un désalignement parallèle et angulaire : Une installation incorrecte, une pression thermique ou des changements de processus peuvent tous entraîner un mouvement indésirable des tuyaux, ce qui peut ensuite provoquer un désalignement.
• Dilatation thermique:Les augmentations de température qui se produisent pendant le fonctionnement des machines peuvent provoquer une dilatation thermique qui peut finalement déplacer le centre de rotation vers un désalignement. 
• Vibrations ou chocs : Des forces externes, telles que des vibrations provenant d'autres équipements ou des chocs mécaniques provenant d'un objet heurtant l'arbre, le moteur ou l'équipement connecté, peuvent entraîner un désalignement des arbres.

Bien qu’il existe de nombreuses causes de désalignement, les effets du désalignement sont les mêmes. 

Un mauvais alignement des axes d'arbre peut entraîner des oscillations et des vibrations importantes. Cela peut engendrer du bruit, une baisse d'efficacité et endommager les composants environnants, comme les joints, les roulements et les accouplements. 

Cela peut également entraîner une surchauffe des composants en raison de la friction accrue entre les pièces. Cette friction provoque une augmentation de la température, réduisant l'efficacité de la lubrification et dégradant les composants. 

Un mauvais alignement de l'arbre peut également entraîner des dommages et une déformation de l'arbre lui-même, ce qui entraîne une réduction de la durée de vie de l'équipement ou une panne soudaine et coûteuse nécessitant le remplacement de l'ensemble de l'unité.

Tous ces effets entraînent une augmentation des coûts de maintenance, tant pour la main-d'œuvre que pour les pièces, car les pièces endommagées doivent être remplacées plus fréquemment. Un mauvais alignement peut également entraîner des arrêts de production imprévus coûteux, une baisse de la production et une inefficacité énergétique.

La détection des défauts d'alignement et l'identification de leurs causes sous-jacentes sont essentielles pour garantir qu'une machine atteigne sa durée de vie prévue. Un alignement correct réduit non seulement les coûts de maintenance et améliore l'efficacité globale de l'usine, mais il réduit également les coûts de remplacement des équipements et prolonge la durée de vie des actifs.

4 façons de détecter les problèmes de désalignement d'arbre

La vérification du désalignement des arbres est souvent la première mesure à prendre lorsqu'une machine présente un problème. Parfois, le désalignement est clairement visible en observant la machine en fonctionnement. Des outils traditionnels, comme une règle, peuvent également fournir des informations pour identifier les désalignements majeurs. Cependant, ces outils sont longs à utiliser et peuvent être imprécis.

L'utilisation d'outils de diagnostic modernes permet d'obtenir des informations plus précises sur le désalignement des arbres. Ils peuvent également révéler l'ampleur des dommages causés par ce désalignement aux autres composants. Certains de ces outils peuvent également aider à déterminer la meilleure façon de corriger le désalignement.

1. Diagnostic via un système d'alignement d'arbres laser
   Un système d'alignement d'arbres laser détecte le désalignement de l'accouplement et calcule le mouvement machine approprié à effectuer à sa base. Ces systèmes fournissent des mesures précises et en temps réel qui vous indiquent précisément quand l'alignement est atteint.
   
   Outils d'alignement d'arbres au laser Il peut s'agir d'un système d'alignement à double ou simple laser. Cependant, un système d'alignement à double laser n'est pas aussi performant qu'un système à simple laser. Il est souvent difficile pour les techniciens de maintenir la ligne vers le détecteur lorsqu'ils tentent de corriger un désalignement angulaire.
   
   Malheureusement, plus la distance de mesure augmente, plus la difficulté augmente. Par conséquent, les techniciens doivent recommencer des mesures qui nécessitent un arrêt, un desserrage des pieds, un déplacement de la machine et un resserrement des pieds, sans aucune garantie que le détecteur soit alors à portée. À chaque répétition, le temps de traitement augmente et le risque d'erreur augmente.
   
   Un système d'alignement mono-laser élimine tous les problèmes rencontrés avec un système bi-laser. Il répond à la quasi-totalité des problèmes d'alignement d'arbres, qu'ils soient simples ou complexes, comme ceux d'une machine à bride verticale avec réducteurs à angle droit. Un système mono-laser exploite deux plans de détection optique dans un seul capteur, évitant ainsi au technicien d'avoir à s'arrêter, desserrer et resserrer les pieds, ou à répéter les mesures. La technologie mono-laser permet une réalisation précise et rapide des tâches d'alignement.
   
2. Analyse de vibration
   La surveillance et l'analyse des vibrations sont devenues plus courantes ces dernières années grâce à la rapidité avec laquelle les collecteurs de données modernes peuvent traiter les signaux des capteurs triaxiaux. Chaque machine présente un niveau de vibration normal, mais il arrive que les vibrations augmentent ou dépassent les paramètres acceptables.
   
   Parmi les causes de l'augmentation des vibrations, on peut citer le jeu, la résonance, le déséquilibre et, bien sûr, le désalignement. Les vibrations sont généralement mesurées à l'aide d'accéléromètres, puis de capteurs de proximité ou de capteurs de vitesse. Une fois ces signaux acquis grâce à un collecteur de données et des capteurs, un analyste vibratoire peut diagnostiquer plus précisément les défauts de la machine.
   
   Comme les moniteurs sont souvent laissés sur les équipements pendant un certain temps, le collecteur de données capture à la fois les données en temps réel et les données historiques. Les nouvelles données peuvent être comparées aux données historiques pour identifier le moment où les vibrations ont commencé à augmenter. L'un des principaux avantages de l'analyse vibratoire est qu'elle peut être associée à un système qui avertit les membres de l'équipe lorsque les vibrations dépassent les paramètres normaux, permettant ainsi aux techniciens d'identifier et de corriger le problème avant qu'il n'entraîne une panne machine ou un arrêt imprévu.
   
3. Thermographie
   La thermographie permet de détecter précocement les problèmes de désalignement en identifiant les points chauds anormaux. Un désalignement peut entraîner une augmentation des frottements au sein d'une machine et, par conséquent, une hausse de la température. caméra à imagerie thermique détecte et mesure l'énergie infrarouge d'un objet et transforme les données infrarouges en une image électronique montrant la température de surface apparente de l'objet.
   
   Les zones peuvent être scannées périodiquement avec des outils de thermographie afin que les techniciens puissent constater les augmentations de température. Ils peuvent également être montés de manière à se concentrer sur une zone problématique afin d'assurer une surveillance constante. Grâce à la thermographie, les techniciens peuvent identifier la source de l'augmentation de température et utiliser ces informations pour identifier et corriger les problèmes de désalignement. 
   
4. Analyse d'huile
   L'analyse d'huile peut aider à détecter un désalignement en fournissant l'état général d'un actif, de l'huile et des contaminants. Lorsque la surveillance de l'état détecte une anomalie grâce à l'analyse d'huile, des mesures immédiates peuvent être prises pour identifier la cause profonde ou remédier à la défaillance émergente.
   
   Une augmentation des contaminants peut être le signe d'une augmentation des frottements causée par un désalignement de l'arbre. Les roulements à billes, les joints et les accouplements peuvent se briser et contaminer l'huile. L'analyse de l'huile peut être complexe ; de ce fait, de nombreuses entreprises font appel à des entreprises spécialisées.

Le désalignement des arbres provoque divers symptômes et de graves problèmes de machines. La mise en place d'une routine de maintenance préventive pour vérifier l'alignement précis des machines permet de gagner du temps et de l'argent. En maintenant l'alignement des arbres, vous améliorez également l'efficacité énergétique, augmentez la disponibilité et optimisez la production.

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