TECHNIQUE DE MESURE ET DE RÉGLAGE  
Maintenance Magazine 156 – mai 2022

Mesure de précision de la vitesse de rotation à l’aide de capteurs de vitesse sans contact

Les mesures de vitesse servent à la commande, au monitoring et à la supervision des machines tournantes. Dans une première partie relative aux mesures de vitesse (Maintenance Magazine 155) nous avions approfondi leur rôle et les prérequis. Dans la deuxième partie, nous nous concentrons sur les causes d’une survitesse. Car cela doit être évité à tout prix. Même le plus petit degré de survitesse peut entraîner des contraintes mécaniques susceptibles de déformer les pièces en rotation. Dans des cas plus graves, les extrémités des aubes peuvent même frotter contre le carter. Dans le pire des cas, les aubes de turbine se détachent et des pièces pénètrent dans le carter. Mais les survitesses peuvent tout aussi bien surgir avec les pompes, les compresseurs ... Cet article décrit les causes les plus courantes.

Par Valérie Couplez

Lorsqu’un arbre se brise, la turbine est soudainement soumise à une résistance minimale. Avec la force motrice restante (carburant ou vapeur), le rotor va rapidement accélérer et dépasser les limites mécaniques de la machine. Un système avancé de détection de survitesse identifiera immédiatement le dépassement (ou la menace de dépassement) d’un seuil maximal acceptable d’une machine tournante. Il génère une alarme et déclenche une fonction d’arrêt encore avant qu’il ne soit question de survitesse. Cependant, il faudra un certain temps avant que la puissance motrice ne s’estompe complètement. Pendant ce temps, la machine peut encore atteindre des niveaux de vitesse dangereusement élevés. Il est donc primordial d’avoir une connaissance approfondie de sa machine et de savoir quelles accélérations sont acceptables et à quelle vitesse.

Clapets défectueux

Les clapets de commande et de sécurité sont des composants mécaniques majeurs dans une machine. Les conséquences d’un dysfonctionnement peuvent donc être considérables. Si une soupape de commande de turbine à vapeur se bloque ou si l’une des soupapes de pression reste ouverte pendant un certain temps, cela peut entraîner une force d’entraînement excessive sur l’arbre. Tout comme dans le cas d’une fracture de l’arbre, cela résulte en une accélération excessive et une survitesse.

Test des dispositifs mécaniques de survitesse

La protection mécanique ou hydraulique de la survitesse peut tomber en panne pendant un essai. Ces systèmes présentent certains modes de défaillance qui ne peuvent être testés qu’en créant une situation de survitesse réelle. Lorsque le système se bloque, par exemple à cause de la formation de vernis ou d’un excès de salissures, un tel dispositif mécanique ne pourra plus être en mesure d’arrêter la machine en cas de besoin.

Erreurs humaines

Même si la plupart des systèmes sont automatisés, il reste encore de la place pour l’interaction et l’intervention humaines. Comme par exemple négliger une dérogation après un arrêt de maintenance. Mais l’opérateur peut aussi faire des erreurs. Cela devient de moins en moins probable en raison des développements technologiques qui nécessitent un minimum d’intervention humaine. Pourtant, cela reste encore l’une des causes les plus fréquentes de survitesse dans les machines tournantes aujourd’hui.

Entrée de capteur incorrecte

Le signal de vitesse peut être corrompu à cause d’un capteur mal monté ou modifié ou par des erreurs dans la configuration du système. Ceux-ci transmettent une entrée erronée dans la logique du système. Une telle entrée pourrait également affecter l’ensemble du système de contrôle-commande, entraînant une survitesse. Cela rendrait la machine tournante particulièrement vulnérable car elle ne serait pas capable de détecter à temps une survitesse.

Défaillance du système de contrôle

Une survitesse peut également se produire si le système de contrôle de la vitesse ne fonctionne pas correctement. Un tel système sert à réguler la vitesse d’une machine tournante. Un signal d’entrée invalide ou une erreur de programmation peuvent entraîner une défaillance du système de contrôle de la vitesse, entraînant une survitesse.