Toutes les machines rotatives sont installées sous forme de trains, avec une unité d'entraînement, le moteur, et une unité entraînée, qui peut être une pompe, un ventilateur, un compresseur ou toute autre machine similaire. Lors de l'installation de machines rotatives, un alignement de précision des arbres est effectué. Cet alignement permet de s'assurer que les deux arbres (arbre d'entraînement et arbre entraîné) sont colinéaires. La colinéarité suppose que les deux axes de rotation sont positionnés comme s'ils ne faisaient qu'un.
Effet de la chaleur sur l'unité d'entraînement et l'unité entraînée
Lorsque les machines sont mises en marche, l'unité d'entraînement et l'unité entraînée chauffent de manière très différente. Dans un environnement chaud, la température d'un compresseur augmente rapidement en raison de la friction de ses pièces rotatives internes, et la compression du fluide génère davantage de chaleur. Pour l'unité d'entraînement, qui peut être un moteur électrique, la situation est très différente. La température augmente jusqu'à un certain niveau, puis se stabilise. Nous avons donc deux machines avec des comportements différents.
Que se passe-t-il donc lorsque la température de l'une augmente par rapport à celle de l'autre ? C'est simple : la machine commence à se dilater. Elle se déforme dans toutes les directions et son centre de rotation quitte l'axe de colinéarité, ce qui provoque des défauts d'alignement, mais pas seulement… Puisque la machine subit un changement de géométrie, des déformations de tuyauterie peuvent également renforcer les tensions sur le carter.
Les machines peuvent se dilater différemment.
Anticiper la dilatation thermique
La dilatation thermique a de nombreux effets sur les équipements rotatifs. Un défaut d'alignement entraînera par exemple la déformation d'un arbre. L'arbre déformé entraînera quant à lui une répartition inappropriée des forces dans le palier, ce qui conduira à un défaut de lubrification. Nous devons donc être en mesure d'anticiper la dilatation thermique à l'aide des informations fournies par le fabricant d'origine ou en effectuant le calcul par nous-mêmes. Comment faire ?
La priorité est d'identifier le niveau de dilatation auquel s'attendre. Celui-ci devra ensuite être pris en compte lors de l'alignement de l'arbre afin de « désaligner volontairement » les machines avant le démarrage. Prenons de nouveau l'exemple du compresseur. Si nous partons du principe selon lequel le compresseur fonctionnera à une température supérieure à celle du moteur, nous devons le placer en dessous de l'axe de rotation du moteur lors de l'alignement. La distance sera déterminée par la dilatation thermique attendue du matériau.
Dilatation thermique selon le matériau.
Test final
Une fois la machine alignée en tenant compte de la dilatation thermique, il faut la faire tourner jusqu'à ce qu'elle atteigne sa pleine capacité, puis l'arrêter et vérifier l'alignement de l'arbre. Ce test permet de s'assurer que l'installation est correcte et fiable et d'optimiser la durée de vie de la machine. Nous procédons à un essai avant de passer en pleine production pour confirmer que la dilatation thermique calculée est correcte.
Prenons l'exemple de la maintenance des avions. Lorsqu'un moteur d'avion est remplacé, les pilotes effectuent des vols d'essai jusqu'à ce qu'ils soient certains que tout fonctionne normalement. J'imagine que vous ne voudriez pas monter dans un avion en sachant qu'aucun essai n'a été réalisé.
Roman Megela Gazdova
Senior Reliability Engineer, Easy-Laser AB
