Comprendre la croissance thermique et son impact sur l'alignement des arbres

L'équipe de maintenance a tout fait correctement : elle a arrêté le moteur, pris des mesures précises d'alignement de l'arbre et effectué les réglages nécessaires. À température ambiante, les chiffres étaient parfaits. Mais quelques heures après le démarrage, un problème est survenu.

La machine vibrait plus que prévu. Les roulements chauffaient plus que d'habitude. Les accouplements montraient des signes d'usure prématurée. Quelques semaines plus tard, l'équipe refait un diagnostic, se demandant ce qu'elle avait raté. La plupart des techniciens partent du principe qu'une machine alignée au repos le restera. Mais une fois le système opérationnel, la chaleur change tout. 

La dilatation thermique est la force silencieuse qui modifie l'alignement des arbres lorsque la température augmente. Lorsque les équipements rotatifs chauffent, les composants métalliques se dilatent, parfois de quelques millièmes de pouce, parfois de quelques millimètres. Les environnements à haute température, tels que les centrales électriques et les raffineries, sont particulièrement vulnérables à ce changement thermodynamique.

Anticiper la dilatation thermique peut faire la différence entre un fonctionnement fluide et des pannes fréquentes. Les techniciens ont intérêt à savoir prendre en compte la dilatation thermique lors de l'alignement et à anticiper les variations de température liées à la montée en température des machines.

Le changement invisible : comment la chaleur modifie l'alignement

Si la plupart des équipes comprennent que la chaleur provoque une dilatation, elles ignorent son caractère imprévisible. Un chauffage irrégulier, des propriétés de matériaux variables et des charges de poids variables font que la dilatation thermique ne se produit pas toujours comme prévu. De plus, comme la dilatation thermique se produit dans toutes les directions, les changements d'alignement ne sont pas toujours linéaires ni réguliers. Une pièce de la machine peut chauffer plus vite qu'une autre, ou un matériau peut se dilater davantage que son homologue voisin.

Ainsi, un alignement apparemment parfait en atelier peut soudainement se transformer en désalignement sur le terrain. Cela peut entraîner :

• Vibration excessive
• Augmentation de la consommation d'énergie
• Défaillance prématurée des roulements et des joints
• Temps d'arrêt imprévu

Et désalignement de l'arbre Ce n'est pas le seul problème. Si une machine chauffe plus que prévu, cela peut signaler une usure des roulements, des dysfonctionnements électriques ou d'autres problèmes sous-jacents. Même avec une lubrification adéquate, la friction génère de la chaleur. Les moteurs et les composants électriques augmentent la charge à mesure que la résistance s'accumule dans leurs circuits. 

Si rien n’est fait, ce qui commence par des problèmes d’alignement de dilatation thermique peut se transformer en un problème de fiabilité beaucoup plus important, coûtant des milliers de dollars en temps d’arrêt, en réparations et en perte de production.

Le calcul qui change tout

Alors, comment se préparer au désalignement de la croissance thermique, compte tenu de son imprévisibilité et de sa variabilité d’une machine à l’autre ? 

Il faut commencer par comprendre précisément l'ampleur du mouvement et son emplacement. Cela implique de mesurer la dilatation thermique attendue pour chaque machine.

Pour prédire la dilatation thermique, vous avez besoin de trois nombres :
  
 1. Variation de température (T) – Différence entre la température ambiante et la température de fonctionnement
 2. Longueur de la tige (L) – Distance entre la base de la machine et l'axe central de l'arbre
 3. Coefficient de matériau (C) – La vitesse à laquelle le métal se dilate par degré de changement de température

Croissance thermique = T x L x C

Par exemple, si un arbre en acier inoxydable partir de 70 degrés Fahrenheit, chauffe jusqu'à Degrés 130, et est 10 pouces long, il grandira : 60 × 10 × 0.0000074 = 0.00444 pouces.

Cela représente un peu moins de cinq millièmes de pouce — petit, mais suffisant pour désaligner les machines rotatives.

Comment garder une longueur d'avance sur la croissance thermique

Savoir dans quelle mesure une machine va s’agrandir est la première étape, et compenser cette expansion est la suivante.

Bonne nouvelle : la dilatation thermique ne doit pas être une question de hasard. En la planifiant dès l'alignement, vous pouvez garantir que les arbres restent alignés conformément aux spécifications au moment le plus crucial. Au lieu de réaligner après une dilatation thermique, vous pouvez prédire les mouvements en présaisissant les cibles de dilatation thermique dans le RotAlign Touch, ajustez-le en conséquence et réussissez du premier coup. Voici comment :

Identifier les risques de dilatation thermique 

Consultez les données de température passées de votre équipement et mesurez les températures de fonctionnement réelles au lieu de vous fier à des estimations. Les spécifications du fabricant constituent un point de départ utile, mais les confirmer par des données réelles garantit une précision et une fiabilité accrues.

Laissez le calculateur de croissance thermique ROTALIGN Touch faire le travail

Avec RotAlign Touch, l'ajustement à la croissance thermique est simple.

Entrez simplement trois valeurs :

• Température de démarrage (lorsque la machine est éteinte)
• Température de fonctionnement (en fonctionnement à pleine charge)
• Distance entre la base de la machine et l'axe central de l'arbre

Le système calcule automatiquement la compensation de croissance thermique exacte nécessaire — aucun calcul complexe n’est requis.

Voir les changements en temps réel

RotAlign TouchLa fonction Live Trend de suit la façon dont les arbres se déplacent à mesure que la machine chauffe de manière dynamique, vous permettant de voir si la croissance thermique se produit uniformément ou si un désalignement se développe dans une direction plus que dans l'autre. 

Le système utilise des capteurs laser de haute précision pour surveiller les changements de position de la machine entre le démarrage à froid et son fonctionnement à plein régime. Une fois la machine démarrée et en phase de chauffe, l'appareil enregistre chaque changement de position, suivant la croissance thermique verticale et horizontale à mesure que la température augmente. Lorsque la machine atteint sa température de fonctionnement maximale, le système enregistre l'état d'alignement final. Les techniciens peuvent utiliser ces données pour définir des cibles d'alignement précises, garantissant ainsi qu'une fois la dilatation thermique déclenchée, les arbres soient positionnés exactement là où ils devraient être. Ainsi, en alignant en fonction du comportement réel de la machine, vous éliminez les tâtonnements liés à la correction des défauts d'alignement après le démarrage.

Live Trend surveille également la tension des tuyaux et les mouvements des machines liés au processus pendant les phases de démarrage et de ralentissement, vous offrant ainsi une vision complète de l'action des forces sur vos équipements tout au long de leur cycle de fonctionnement. Et comme l'alignement n'est qu'une partie de l'équation, Live Trend surveille également les vibrations des machines, permettant ainsi de détecter rapidement les signes avant-coureurs de déséquilibre, de tension excessive ou de défauts en développement avant qu'ils ne s'aggravent.

Alignez une fois, exécutez en douceur

Avec RotAlign Touch à portée de main, la comptabilisation de la croissance thermique est rapide, précise et sans effort — vous pouvez donc vous aligner en toute confiance et maintenir vos machines à une efficacité maximale.

Un fabricant mondial de turbines en a fait l'expérience. Ses machines étaient parfaitement alignées à l'arrêt, mais après le redémarrage, tout a changé. Les vitesses élevées et les températures extrêmes provoquaient des déplacements imprévisibles des arbres, créant des problèmes de vibrations que les méthodes d'alignement traditionnelles ne pouvaient détecter.

En utilisant RotAlign TouchIls ont surveillé la position de l'arbre tout au long du préchauffage et du fonctionnement à plein régime. Les données ont révélé pourquoi leurs machines ne restaient pas alignées et ce qui devait être modifié. 

🔗 Voir l'étude de cas complète.

Êtes-vous prêt pour l’avenir ?

Vous ne régleriez pas votre montre à l'heure exacte en espérant être à l'heure. Alors pourquoi régler une machine à température ambiante et espérer qu'elle reste à cette température même lorsqu'elle chauffe ?

Avec RotAlign Touch, vous pouvez prendre en compte la dilatation thermique avant qu'elle ne perturbe l'alignement de la machine. Dans la réalité, les machines ne se contentent pas de fonctionner : elles se déplacent, se dilatent et se stabilisent de manière dynamique. Et si votre alignement n'en tient pas compte, vous aurez toujours un temps de retard.

Avec RotAlign Touch, vous pouvez vous aligner sur la façon dont votre machine fonctionne, pas comment ça repose.