Une classe d’équilibrage n’est pas un label de qualité. Il s’agit d’un déséquilibre résiduel admissible qui devient plus strict à mesure que la vitesse augmente, ce qui signifie qu’un même numéro de classe représente des tolérances physiques très différentes sur un ventilateur lent et sur un ventilateur rapide.
Ce que la classe autorise
Les classes d’équilibrage sont définies par le produit du déséquilibre résiduel spécifique et de la vitesse angulaire. Le numéro de classe correspond à ce produit en millimètres par seconde.
Classes courantes pour les machines tournantes :
| Classe | Application typique |
|---|---|
| G6.3 | Ventilateurs généraux, pompes, rotors industriels standard |
| G2.5 | Ventilateurs à vitesse plus élevée, entraînements de machines-outils, turbines |
| G1.0 | Applications de précision, machines à grande vitesse |
La conséquence importante est la suivante : puisque la classe fixe un produit impliquant la vitesse, le décalage massique admissible à un rayon donné est divisé par deux lorsque la vitesse double. Spécifier G6.3 pour un ventilateur fonctionnant à 2,900 rpm exige un équilibrage physiquement plus précis que la même classe à 1,450 rpm.
C’est pourquoi un ventilateur dont les pales ou la roue ont été remplacées pour fonctionner à une vitesse supérieure ne peut pas simplement reprendre l’ancienne spécification d’équilibrage.
Un plan ou deux
L’équilibrage sur un seul plan corrige le déséquilibre dans un seul plan radial. Il convient aux rotors minces, en forme de disque, dont la masse est concentrée dans un seul plan.
L’équilibrage sur deux plans corrige le déséquilibre réparti sur la longueur du rotor. Il est requis lorsque le rotor est large par rapport à son diamètre, ce qui concerne la plupart des roues de ventilateurs centrifuges et toutes les roues à double aspiration.
Une roue large équilibrée sur un seul plan peut présenter un déséquilibre acceptable sur ce plan alors qu’un déséquilibre de couple subsiste : la roue oscille effectivement. La mesure est acceptable sur une machine à un seul plan, mais la roue vibre en service ; il s’agit d’une situation déroutante et assez courante.
Limites de vibration en service
La classe d’équilibrage décrit le rotor sur une machine d’équilibrage. Par la suite, ce qui compte est la vibration mesurée sur le ventilateur installé, généralement sous forme de vitesse en mm/s RMS au niveau des boîtiers de paliers.
Indications générales pour les machines de taille comparable à celle des ventilateurs :
- Inférieure à environ 2.8 mm/s — bonne, typique d’une installation neuve bien équilibrée et bien alignée.
- De 2.8 à 7.1 mm/s — acceptable pour un fonctionnement continu sur de nombreuses classes de machines.
- De 7.1 à 18 mm/s — insatisfaisante ; rechercher la cause.
- Supérieure à 18 mm/s — inacceptable ; les dommages s’accumulent.
Les limites exactes des classes dépendent de la taille et du montage de la machine. Il convient donc d’utiliser la norme applicable à la machine plutôt que ces chiffres seuls. Ce qui est universellement utile, c’est la tendance : une valeur de référence relevée lors de la mise en service et comparée périodiquement permet d’identifier un problème en développement bien avant le dépassement d’une limite.
Diagnostiquer le problème réel
Les vibrations ont plusieurs causes, qui se distinguent par leur fréquence :
- Déséquilibre — dominant à une fois la vitesse de rotation, d’amplitude stable et avec une phase stable.
- Désalignement — généralement fort à deux fois la vitesse de rotation, souvent accompagné d’une vibration axiale importante.
- Détérioration des paliers — énergie à haute fréquence, non synchrone avec la vitesse de rotation, souvent en augmentation sur plusieurs semaines.
- Jeu — multiples harmoniques de la vitesse de rotation.
- Aérodynamique — à la fréquence de passage des pales, correspondant au nombre de pales multiplié par la vitesse de rotation.
Ajouter des masses d’équilibrage sur une machine dont le véritable problème est un désalignement ou un palier défaillant aggrave légèrement la situation et retarde la réparation réelle. Une analyse spectrale prend quelques minutes et permet de répondre à la question.
Pourquoi un ventilateur équilibré se déséquilibre
Les ventilateurs perdent leur équilibrage en service, et la cause indique la solution :
- Accumulation irrégulière de dépôts — graisse, poussière, fibres. Il s’agit de la cause la plus courante. Le nettoyage rétablit l’équilibrage ; rééquilibrer une roue sale revient à traiter le symptôme.
- Érosion dans les flux d’air abrasifs, qui enlève la matière de manière irrégulière.
- Corrosion, également irrégulière.
- Perte d’une masse d’équilibrage, qui produit une variation brutale plutôt qu’une tendance progressive.
- Dommages dus à un impact causés par des débris aspirés à travers une protection d’entrée manquante.
Une augmentation progressive des vibrations sur plusieurs mois indique généralement des dépôts ou de l’érosion. Une hausse soudaine indique habituellement qu’une pièce s’est rompue ou détachée ; le ventilateur doit alors être arrêté et inspecté plutôt que faire l’objet d’un suivi supplémentaire.
Éléments à spécifier
- La classe d’équilibrage, avec la vitesse de fonctionnement à laquelle elle s’applique.
- L’équilibrage sur un ou deux plans, adapté à la géométrie du rotor.
- Un certificat d’équilibrage correspondant au rotor effectivement fourni, et non une déclaration de type.
- Une mesure des vibrations lors de la mise en service, relevée au niveau des paliers, afin de servir de valeur de référence.
Le dernier élément ne coûte rien lors de la réception et permet d’interpréter toutes les mesures ultérieures.