Vibration d’un moteur électrique – étude vibratoire complète et équilibrage
Dans le cadre d’une opération de maintenance, les équipes de dB Vib Consulting sont sollicitées pour réaliser une étude vibratoire complète sur un moteur électrique. Dans le cas suivant, nous présentons l’exemple d’une étude sur un moteur de forte puissance en configuration découplé.
L’objectif principal de la mission est d’évaluer le comportement vibratoire de l’équipement, d’identifier les éventuelles résonances structurelles et de corriger les déséquilibres susceptibles d’affecter ses performances et de dégrader les installations.
Ce type d’intervention s’inscrit dans une démarche de fiabilisation des machines tournantes, essentielle pour prévenir les défaillances mécaniques, optimiser la durée de vie des composants et garantir la sécurité des installations.
Quantification du comportement vibratoire
Nos campagnes de mesures s’appuient sur des séries de mesures vibratoires en fonctionnement et à l’arrêt réalisées pour différentes conditions de fonctionnement (moteur fonctionnant à vitesse variable).
Nous quantifions les niveaux vibratoires à l’aide d’accéléromètres tri-axes placés sur les deux paliers du moteur, couplés à un analyseur FFT multivoies, pour enregistrer les niveaux vibratoires dans les différentes conditions de fonctionnement du moteur.
Un tachymètre optique permet de mesurer la vitesse de rotation du moteur qui servira dans le cadre de la réalisation de l’équilibrage sur site.
L’ensemble des résultats est ensuite interprété selon les critères de la norme ISO20816 ou des seuils spécifiés par le client.
Diagnostic initial
Les essais réalisés à l’arrêt ont permis de mettre en évidence la présence d’une fréquence de résonance à 16 Hz qui est proche de la fréquence de rotation maximale du moteur. En fonctionnement, les niveaux vibratoires portés par la fréquence de rotation peuvent donc potentiellement être amplifiés par cette fréquence de résonance.
Fonction de transfert mesurée avec la frappe au palier 1 dans la direction Y et la réponse vibratoire mesurée dans la direction Y.
Les mesures en fonctionnement ont permis de mettre en évidence une augmentation des niveaux vibratoires relevés sur le moteur pour une vitesse de 960 tours/minute.
Évolution de la vitesse de rotation du moteur au cours du temps
Évolution des niveaux globaux vitesse en mm/s RMS [5-1000Hz] :
Nous constatons un pic maximal proche de 18mm/s RMS à 960 tr/min qui correspond à la fréquence de résonance identifiée à l’arrêt.
L’analyse spectrale permet d’identifier l’origine des niveaux importants constatés lors des essais en fonctionnement. Dans notre cas, les niveaux sont portés par la fréquence de rotation du moteur qui rentre en coïncidence fréquentielle avec la fréquence de résonance identifiée à l’arrêt. Ce type de problématique est fréquent sur les installations industrielles rigides, où les niveaux vibratoires peuvent être amplifiés par une fréquence de résonance de la structure entraînant des efforts mécaniques accrus et une fatigue prématurée.
Actions correctives : équilibrage
Afin de diminuer les niveaux vibratoires, deux axes d’amélioration peuvent être envisagés :
- Diminuer l’énergie au balourd afin de diminuer les niveaux vibratoires à la fréquence critique
- Réaliser des modifications structurelles pour décaler la fréquence de résonance
La décision a été prise avec le client de réaliser un équilibrage du moteur afin de diminuer l’énergie au balourd. La procédure consiste à déterminer la position et la masse d’équilibrage optimale à l’aide de mesures d’essai afin de générer un effort opposé au balourd initial de la machine.
L’intervention a permis une réduction significative des amplitudes vibratoires, ramenant les niveaux en dessous des seuils contractuels.
Évolution de la vitesse de rotation du moteur au cours du temps
Évolution des niveaux globaux vitesse en mm/s RMS [5-1000Hz] :
P1X – P1Y – P1Z – P2X – P2Y – P2Z
Après équilibrage, nous mesurons un maximal de vibration de 2 mm/s RMS lors de la phase transitoire de changement de vitesse de rotation à 960 tr/min qui correspond à la fréquence de résonance identifiée à l’arrêt.
Cette opération a non seulement restauré la stabilité du moteur, mais également supprimé les effets liés à la résonance précédemment observée.
Analyses complémentaires : réalisation d’une analyse modale expérimentale
Une analyse modale expérimentale a été réalisée à la suite afin d’approfondir la compréhension du comportement dynamique du moteur électrique.
Cette étape permet d’identifier la déformée modale associée à la fréquence propre et d’envisager des améliorations structurelles (rigidification, ajout de renforts, modification d’appuis), contribuant ainsi à une maîtrise durable du comportement vibratoire.
Visualisation de la déformée modale à 16 Hz
Résultats
À l’issue de l’intervention, les niveaux de vibrations mesurés sur la machine se sont avérés conformes aux critères d’acceptation du client.
L’équilibrage et la compréhension des phénomènes structurels permettent d’éliminer les sources de vibration excessives, tout en garantissant la stabilité mécanique et la longévité de l’installation.
Grâce à la combinaison d’une étude vibratoire approfondie, d’un équilibrage de précision et d’une analyse modale expérimentale complète, dB Vib Consulting a su apporter une réponse technique globale à un problème complexe de comportement dynamique.
Cette intervention témoigne du savoir-faire de ses équipes et de leur capacité à proposer des solutions sur mesure pour la maîtrise des vibrations sur les équipements industriels les plus exigeants.
Un exemple concret de la valeur ajoutée que dB Vib Consulting apporte à ses clients : une maîtrise vibratoire durable au service de la performance et de la sécurité des installations.
Contactez-nous pour toutes demandes concernant vos problématiques vibratoires.
dB Vib Consulting