Un réseau de capteurs haute résolution pour surveiller le comportement des pales dans les turbines
Les turbines sont des moteurs qui produisent de l'énergie via la rotation à grande vitesse de pales, animées par de l'eau, du gaz, de la vapeur ou d'autres fluides. On les trouve dans les moteurs d'avions ainsi que dans les centrales électriques à vapeur ou à gaz, et dans d'autres machines industrielles. Pendant l'étape finale du développement, la mesure du mouvement de l'extrémité des pales apporte d'importantes informations pour prévoir la durée de vie, analyser les vibrations, et évaluer la fiabilité et la sécurité. La résolution des vibrations est de l'ordre de quelques millimètres. Cependant, cette technique est difficile à utiliser pour la surveillance pendant le fonctionnement. La seule méthode pratique de surveillance in situ était de mesurer le passage de l'extrémité des pales, ce qui est bien moins sensible et exact. Le projet BTTMON («Blade tip timing measurement technique for turbine monitoring in working conditions») a accompli de grands progrès pour s'affranchir de ces trois difficultés. Les scientifiques ont conçu et testé un prototype de capteur magnétorésistif pour mesurer le passage de l'extrémité des pales. Il comprend quatre têtes sensibles numériques et l'électronique de traitement du signal. Le logiciel de traitement et de simulation peut servir à optimiser le positionnement des capteurs et à tester diverses configurations de rotation et de vibration. Il calcule les impulsions générées par un rotor virtuel avec une irrégularité donnée et un certain nombre de pales vibrant selon des fonctions simples. Enfin, l'équipe a fabriqué un petit banc de test, portable, afin de tester et de calibrer le système de capteurs une fois en place dans une turbine. Le projet BTTMON a réalisé un capteur prototype, le logiciel pour optimiser le système de capteurs et son emplacement en fonction des caractéristiques de la turbine, et un banc de test portable pour calibrer le système sur site. L'équipe a ainsi posé les bases de la toute première utilisation de la mesure à haute résolution du mouvement de l'extrémité des pales, dans des turbines en fonctionnement. La commercialisation sera appréciée des constructeurs de turbines comme des utilisateurs, avec des avantages en matière de coûts, de délai et de procédures de maintenance.
Mots‑clés
Turbine, mouvement de l'extrémité des pales, magnétorésistif, système de capteur, surveillance
