Etude de cas: Résonnance structurelle sur une pompe d’eau potable
1 - Introduction
L’eau propre est un pilier fondamental de la santé publique, de l’intégrité environnementale et de la stabilité économique. Elle est également essentielle dans de nombreux procédés industriels.
Garantir un approvisionnement en eau fiable et ininterrompu est donc une priorité absolue. La surveillance de l’état des équipements (condition monitoring) permet d’obtenir des informations précises sur la santé des machines critiques et de générer des alertes prédictives indiquant quand et où une intervention de maintenance est nécessaire.
Ce cas d’usage, issu de la station de traitement d’eau Mülheim Styrum-Est en Allemagne, concerne la détection d’un phénomène de résonance structurelle sur le moteur électrique d’une pompe d’eau potable.
La société RWW – Rheinisch-Westfälische Wasserwerksgesellschaft mbH, est l’un des plus grands opérateurs de distribution d’eau en Allemagne. Elle fournit environ 70 millions de mètres cubes d’eau potable et d’eau de service chaque année à près de 900 000 personnes, ainsi qu’à l’industrie et au commerce.
La station de Mülheim Styrum-Est est l’une des trois installations situées sur le fleuve Ruhr.
2 - Conclusion et résumé
C’est noté. Voici la suite de l’étude de cas, structurée uniquement avec des balises pour ton intégration directe :
Après l’installation d’un système de surveillance en ligne sur l’ensemble des pompes d’alimentation en eau potable de la station de Mülheim Styrum-Est, des anomalies ont été détectées dans les valeurs de vibration VEL sur la pompe d’alimentation Oberhausen 3, concernant les côtés A et B du moteur électrique.
Une analyse spectrale, suivie de mesures complémentaires à l’aide d’un instrument portable sur la fondation, a confirmé la présence de vibrations de forte amplitude à la fréquence de résonance.
La conclusion a été que le châssis du moteur était trop flexible.
Pour corriger le problème, le cadre a été rigidifié par l’ajout de renforts transversaux.
Configuration du système
Pour la surveillance continue des douze pompes d’alimentation en eau potable de la station de Mülheim Styrum-Est, deux unités du système en ligne Intellinova Parallel EN à 32 canaux ont été installées, associées à quatre accéléromètres DuoTech SLC144 par machine.
Depuis 2024, la station de traitement d’eau de RWW Styrum-Est utilise un total de neuf systèmes en ligne Intellinova Parallel EN, associés à des accéléromètres DuoTech SLC144, pour surveiller les équipements critiques répartis sur ses sept stations de pompage.
Au total, quarante-deux pompes d’alimentation réparties sur trois stations ainsi que trois turbines d’une centrale hydroélectrique sont surveillées en continu via ces systèmes en ligne.
Par ailleurs, soixante-huit pompes sont suivies par mesures périodiques (route-based monitoring) à l’aide de deux analyseurs portables Leonova Emerald.
Faire évoluer la stratégie de maintenance, en passant d’une approche réactive ou préventive à une maintenance basée sur l’état réel des équipements (condition-based) et proactive.
Utiliser les systèmes de surveillance en ligne pour alerter la salle de contrôle en cas de conditions de fonctionnement dégradées ou de détection de dommages.
Améliorer la continuité de l’approvisionnement en eau potable.
4 - Objectifs
Faire évoluer la stratégie de maintenance, en passant d’une approche réactive ou préventive à une maintenance basée sur l’état réel des équipements (condition-based) et proactive.
Utiliser les systèmes de surveillance en ligne pour alerter la salle de contrôle en cas de conditions de fonctionnement dégradées ou de détection de dommages.
Améliorer la continuité de l’approvisionnement en eau potable.
5 - Description de l'application
L’application concerne une pompe à volute installée horizontalement, équipée d’une roue à double aspiration et d’un moteur électrique à refroidissement par eau, commandé par variateur de fréquence.
La conception à double aspiration permet de compenser les forces axiales agissant sur la roue, ce qui entraîne une usure réduite des paliers.
Ce type de pompe permet également d’atteindre des débits plus élevés.
6 - Configuration du Système
La machine est équipée de quatre accéléromètres DuoTech SLC144TB-M8.
Le système utilisé est une unité de surveillance en ligne Intellinova Parallel EN à 32 canaux.
Pour déterminer la vitesse de rotation, un capteur inductif M18x1 avec LED est utilisé.
Dans le logiciel d’analyse et de diagnostic Condmaster, quatre points de mesure sont configurés (moteur – côtés A et B, pompe – côtés A et B).
Chaque point utilise la technologie de mesure SPM HD (impulsions de choc) avec les paramètres suivants : 100 ordres et 1600 lignes de résolution spectrale.
La mesure vibratoire est également configurée avec : 50 ordres et 1600 lignes.
L’intervalle de mesure est de 5 minutes, avec un stockage forcé toutes les six mesures.
L’intervalle de mesure court génère une grande quantité de données, mais il a été choisi pour permettre le déclenchement rapide d’alarmes en salle de contrôle. Tant que les valeurs mesurées restent stables, le filtrage permet de limiter le volume de données stockées.
Description du cas
Après l’installation du système de surveillance en ligne et la collecte d’un nombre suffisant de résultats de mesure, une fluctuation notable (comprise entre 1,3 mm/s et 5,8 mm/s) des valeurs VEL mesurées est apparue sur le moteur électrique de la pompe d’eau potable Oberhausen 3, aux deux points de mesure.
Le spectre a été examiné, et une amplitude élevée a été observée au premier ordre. En raison de la dernière révision, une augmentation du déséquilibre machine a pu être exclue.
En conséquence, des mesures de contrôle ont été effectuées à l’aide d’un appareil de mesure portable sur le châssis supposé fixe. Ces mesures ont également révélé une vitesse de vibration accrue dans la direction horizontale.
Le châssis du moteur a ensuite été provisoirement équipé de plusieurs entretoises transversales pour le renforcer.
Les relevés en ligne enregistrés après cette mesure corrective ont montré une amélioration significative des valeurs de vibration.
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