Imaginez un équipement essentiel se transformant en un tas de ferraille coûteux en quelques secondes en raison de minuscules vibrations de l'arbre, forçant les chaînes de production à s'arrêter tandis que les pertes s'accumulent à la minute. Ce n'est pas une exagération, mais un risque réel auquel sont confrontés les compresseurs centrifuges à engrenages intégraux (compresseurs IGC) lorsqu'ils manquent de systèmes de surveillance et de protection appropriés.

Équipement essentiel dans toutes les industries

Les compresseurs IGC servent d'équipement indispensable dans la production industrielle, avec des applications couvrant le pétrole, la transformation chimique, le gaz naturel, l'alimentation et les boissons, l'automobile, les produits pharmaceutiques, le papier, le ciment, l'acier et la fabrication du verre. En fonction des scénarios d'application et des normes de conception, les compresseurs IGC se répartissent en deux catégories principales :

• Compresseurs de process API 617 :Conçus pour manipuler l'air et divers gaz de process, avec des conceptions complexes pour des applications variées.
• Compresseurs d'air centrifuges à engrenages intégraux emballés API 672 :Spécialement conçues pour la compression d'air, ces unités compactes intègrent des compresseurs, des mécanismes d'entraînement, des systèmes de contrôle et des équipements auxiliaires dans des ensembles intégrés montés sur patins.

Avantages distincts des compresseurs IGC

La conception unique à engrenages intégraux des compresseurs IGC utilise un grand engrenage d'entraînement (engrenage principal) avec plusieurs pignons entraînant les arbres des roues de compresseur à des vitesses variables, optimisant les performances de chaque roue. Les principaux avantages incluent :

• Capacité à fournir de l'air sans huile de classe 0 pour des exigences de qualité de l'air strictes
• Encombrement réduit par rapport aux compresseurs de capacité équivalente
• Conception à accouplement unique simplifiée réduisant les besoins de maintenance et les points de défaillance
• Moins d'exigences de roue pour des pressions de refoulement équivalentes
• Mise en œuvre efficace du refroidissement intermédiaire entre les étages de compression
• Cycles de fabrication plus courts de 10 à 15 % et réductions de coûts de 15 à 30 % par rapport aux conceptions alternatives

Défis de surveillance en fonctionnement à grande vitesse

Les vitesses de rotation élevées des pignons des compresseurs IGC créent une tolérance aux pannes minimale. Les problèmes s'aggravent rapidement, entraînant souvent des défaillances catastrophiques. La surveillance et la protection continues deviennent donc des nécessités opérationnelles plutôt que des mesures de sécurité facultatives.

Surveillance des vibrations de l'arbre : la première ligne de défense

Depuis l'introduction des capteurs à courants de Foucault (sondes de proximité) pour la surveillance des vibrations dans les années 1960, les compresseurs IGC ont été parmi les premiers à les adopter. Ces capteurs permettent l'observation directe du mouvement de l'arbre, facilitant la détection précoce des problèmes. Des pionniers de l'industrie comme Joy® Compressors ont initialement normalisé ces capteurs avec des systèmes de surveillance continue, suivis par des fabricants tels que Borsig, Worthington, Elliott (maintenant FS-Elliott) et Clark.

Solutions de surveillance complètes

Les systèmes de surveillance avancés répondent aux exigences spécifiques des différents types de compresseurs IGC, assurant un fonctionnement fiable grâce à des approches sur mesure :

1. Systèmes de surveillance basés sur des transmetteurs (applications API 672)

Pour les compresseurs d'air emballés conformes à la norme API 672, les systèmes de surveillance basés sur des transmetteurs offrent :

• Sortie de signal 4-20 mA pour une intégration transparente du système de contrôle
• Incorporation simplifiée dans les architectures de contrôle existantes
• Fonctionnement rentable sans systèmes de surveillance autonomes

Types de transmetteurs :

• Transmetteurs de vibrations radiales pour la surveillance de l'amplitude des vibrations de l'arbre
• Transmetteurs de position axiale pour la surveillance des paliers de butée
• Transmetteurs de vitesse pour la mesure de la vitesse de rotation

Solutions pour petits diamètres d'arbre :Des capteurs spécialisés répondent aux défis de mesure dans les sections arrière du compresseur où les petits diamètres d'arbre de pignon et de roue compliquent les applications traditionnelles de capteurs à courants de Foucault.

Suppression des pics non périodiques :Des algorithmes intégrés filtrent les perturbations électriques transitoires dues à la foudre, aux disjoncteurs, aux surtensions ou aux communications radio pour éviter les fausses alarmes.

Configuration standard API 672 :Tout en exigeant une surveillance des vibrations radiales X-Y par roue, la norme n'exige pas la mesure de la position axiale. Cependant, l'ajout de sondes de poussée fournit une protection essentielle contre le contact rotor-stator dû à un mouvement axial minimal.

2. Systèmes de surveillance standard API 670 (applications API 617)

Pour les compresseurs de process API 617, les systèmes conformes à la norme API 670 offrent une surveillance améliorée grâce à des réseaux de capteurs complets. Les principaux facteurs de différenciation incluent :

• Fonctionnement indépendant des systèmes de contrôle de la machine conformément aux exigences de l'API 670
• Capacités de diagnostic grâce à des déclencheurs de phase supplémentaires
• Recommandations de modernisation pour des configurations de capteurs optimales

Le conditionneur de signal intelligent 5580 à deux canaux est un exemple de protection de machine rentable pour les applications ne nécessitant pas la complexité d'un système basé sur rack, avec des alarmes intégrées et des fonctions de relais.