Étude de cas 2 : remède à la dégradation structurale causée par les vibrations d’une installation industrielle
Vibrations des structures industrielles - Maîtrise des vibrations et du bruit induit

Après quelques années d’exploitation, la plupart des six unités d’aéroréfrigérants d’une importante unité industrielle (figure 8) présentaient des états de fissuration jugés alarmants par l’exploitant et nécessitaient, par ailleurs, des coûts d’entretien anormalement élevés pour parvenir tant bien que mal à satisfaire aux exigences de fiabilité et de disponibilité requises par les unités de transformation chimique qui en dépendaient. Nous avons donc été appelés à procéder à une expertise approfondie.

Des mesures en fonctionnement ont d’abord permis de mettre en évidence un groupe de raies fréquentielles fortement émergentes entre 23 et 26 Hz, ainsi qu’entre 5 et 8 Hz (figure 9). L’analyse de la cinématique du système moteur-réducteur-ventilateur met en relation ces vibrations avec les excitations provoquées par, d’une part, le fondamental de rotation h1 du moteur et l’harmonique H12 du ventilateur, de fréquence très voisine, d’autre part les harmoniques H3 et H4 du ventilateur. S’agissant d’un ventilateur à 3 pales tournant devant quatre obstacles fixes (les deux poutres en croix qui tiennent son axe) (figure 8), l’émergence de ces raies H3, H4 et H12 n’avait rien de surprenant. Mais cela n’expliquait pas leur niveau si élevé pour du matériel de cette qualité mécanique et aérodynamique.

Nous avons alors procédé à une analyse vibratoire synchrone, c’est-à-dire que les mesures en divers points sont référencées en phase (par l’emploi d’un tachymètre) à la position angulaire des mobiles correspondants. Il est ainsi possible de tracer les mouvements et les déformations de la structure spécifiquement provoqués par ces raies harmoniques, et même de les animer sur l’écran de l’analyseur.

Ce procédé a permis de mettre en évidence en particulier, dans le plan horizontal, une flexion importante des poutres en croix, associée à une rotation du nœud central tout à fait synchronisée à la raie H12 du ventilateur à 23,5 Hz (figure 10), ainsi que diverses déformations de la cheminée de l’aéroréfrigérant et de la dalle supérieure.

Pour expliquer ce fort...