Surveillance vibratoire dans les centrales hydroélectriques

Dans un contexte de montée en puissance des énergies renouvelables et de vieillissement d’un grand nombre d’ouvrages hydroélectriques, ce livre blanc propose une approche pragmatique de la surveillance vibratoire dans les centrales hydroélectriques, en particulier pour les machines tournantes à basse vitesse et les organes hydrauliques.

Ce que vous trouverez dans le livre blanc

Un rappel technique sur le fonctionnement des centrales hydroélectriques : cheminement de l’eau, typologie des turbines (Pelton, Francis, Kaplan), rôles des paliers lisses et de l’instrumentation (accéléromètres, sondes de proximité, capteurs de pression). Des schémas de principe illustrent l’architecture complète de l’ouvrage, du barrage au transformateur.
Une cartographie détaillée des problématiques par sous-système :
paliers de guidage et butées, structure de turbine et carter, barres de stator, vannes directrices et organes immergés, conduite forcée, tuyau d’aspiration, auxiliaires (pompes, ventilateurs, moteurs).
Pour chaque zone : modes de défaillance, signatures vibratoires/pression typiques et exemples de capteurs PCB/IMI adaptés (accéléromètres ICP®, capteurs de vitesse, capteurs de pression dynamiques, vibroswitches, transmetteurs 4–20 mA…).
Les architectures possibles de surveillance :
- on-line pour la supervision continue via PLC/SCADA,
- portative pour les campagnes de mesures périodiques sur parcs dispersés,
- mixte pour une montée en puissance progressive de l’instrumentation, avec câbles, accessoires IP68 et boîtes de jonction dédiés.
Les bonnes pratiques d’installation, de mise en service et de métrologie pour une bonne surveillance vibratoire des centrales hydroélectriques : préparation mécanique des surfaces, montage des capteurs, câblage et CEM, spécificités des milieux submergés, paramétrage des sorties 4–20 mA et IO-Link, vérification sur site avec calibreurs portables générant des certificats ISO 17025, ainsi qu’un rappel des normes clés (ISO 20816-3, ISO 13373-1/-2).

En synthèse, ce livre blanc fournit un guide opérationnel pour déployer une surveillance vibratoire progressive, fiable et économiquement soutenable des centrales hydroélectriques, depuis la simple protection par seuils jusqu’à la maintenance conditionnelle et à l’analyse avancée des données.

Solutions de surveillance en hydroélectricité

Accéléromètres de vibration ICP®

Série 626 / modèle 626B01

Accéléromètre ICP® haute sensibilité
Utilisé sur : paliers, structure turbine/carter, barres de stator, auxiliaires.
Points clefs : large bande passante BF/HF, versions ATEX disponibles, certifiables ISO 17025.

Accéléromètre triaxial – 639A91

Accéléromètre triaxial ICP® pour mesure simultanée selon trois axes.
Utilisé sur les paliers/butées pour caractériser les directions radiales et axiales.

Accéléromètres monoaxiaux étanches – 607A11 / 608A11

Accéléromètres ICP® IP68 pour milieu humide ou immergé.
Application : organes hydrauliques immergés (vannes directrices, organes dans la cuve), auxiliaires en environnement sévère.
Câble axial ou latéral, robustesse mécanique élevée.

Accéléromètre étanche immersion profonde – 625M42

Accéléromètre ICP® IP68 pour immersion à grande profondeur (hydrotesté pour plusieurs centaines de mètres).
Application : zones fortement immergées (tuyau d’aspiration, ouvrages submergés).

Accéléromètre IO-Link – 674A91

Capteur de vibration avec interface IO-Link.
Utilisation : surveillance continue avec intégration directe dans des architectures Industrie 4.0 (supervision numérique, diagnostic connecté).

Article FR : IO-Link & surveillance.

Capteurs de vitesse et de déplacement

Capteurs de vitesse technologie ICP® – VO625B01 / VO622B01 (Séries VO625B et VO622B)

Vélocimètres ICP® pour mesure de vitesse vibratoire, associés aux modules 4–20 mA.

Application : tuyau d’aspiration, couvercle supérieur, conduites où l’énergie vibratoire se traduit fortement en vitesse.

Fournissent des indicateurs RMS / Peak directement exploitables en supervision.

Capteur de déplacement 4–20 mA – 653A01

Transmetteur 4–20 mA pour mesure de déplacement (proximité / film hydrodynamique).

Application : paliers lisses (guidage et butée) pour suivre le comportement rotorique et les jeux mécaniques.

Capteurs de pression dynamique

Capteurs de pression ICP® – Série 112

Capteurs de pression dynamiques ICP® pour coups de bélier, transitoires rapides et instabilités de débit/pression.

Utilisation : conduite forcée, tuyauteries haute pression, corrélation vibro-pression avec un accéléromètre (ex. 626B01).

Large bande passante (jusqu’à plusieurs kHz), bonne résolution temporelle, compatibles ISO 17025.

Modules et transmetteurs 4–20 mA / conditionnement

Modules DIN-rail 4–20 mA – 682C03 et 682C05

Conditionneurs / transmetteurs DIN-rail pour capteurs ICP®, capteurs de vitesse et capteurs de pression.
682C03 : module 4–20 mA avec double sortie process + diagnostic, connexion directe PLC / SCADA.
682C05 : module 4–20 mA pour exploitation directe en supervision.
Fournissent des indicateurs RMS / Peak normalisés pour la surveillance on-line.

Dispositifs de protection (vibroswitches)

Vibroswitches de protection – Séries 685A, 685B, 686C

685A : vibroswitches mécaniques.
685B : vibroswitches électroniques.
686C : vibroswitches « smart » programmables.
Application : structure turbine et carter, protections de sécurité sur équipements critiques (seuils de déclenchement).
Protection indépendante, robustes, avec possibilités ATEX et traçabilité ISO 17025.

Câbles, connectique et boîtes de jonction

Câbles et connecteurs IP68 – Série AE

Câbles et connecteurs étanches pour milieux humides ou immergés.
Assurent la tenue à long terme des installations sur turbines, cavités, galeries, conduites.

Boîtes de jonction – Série 691

Boîtes de jonction pour capteurs ICP® et capteurs de pression.
Utilisation : campagnes portatives ou architectures mixtes.
Permettent de regrouper les points de mesure, simplifier le câblage et faciliter la maintenance.

Outils portables de vérification / étalonnage

Calibreurs portables – Série 699 (modèles 699B07 et 699B02)

Calibreurs portables pour vérification de boucle des chaînes de mesure (capteurs ICP®, vélocimètres, transmetteurs 4–20 mA, sondes de proximité).
Le modèle 699B07 ajoute la génération automatique de certificats ISO 17025.
Permettent de contrôler la réponse de l’ensemble de la chaîne, du capteur jusqu’au système d’acquisition, avant mise en service.