Sécurisation et optimisation de l'extraction de thermocouples en milieu industriel

Problématique

Un acteur majeur du secteur de l’énergie a sollicité Metravib Engineering pour optimiser ses méthodes d’extraction de thermocouples par méthodes vibratoires lors des opérations de maintenance sur site. Le système d’extraction existant montrait des limites de propagation des vibrations lors du franchissement des coudes du conduit du thermocouple, nécessitant une évolution technique pour garantir une meilleure performance et une plus grande ergonomie. L’objectif global pour le client était clair : sécuriser les opérations de maintenance en optimisant cette manœuvre, minimisant ainsi le risque d’endommager les installations critiques.

Challenge: vaincre les frottements

L’extraction de thermocouples effilés dans des conduites industrielles sinueuses pose de sérieux défis en matière de mécanique des contacts :

• Frottements et grippage : Les essais révèlent que les forces minimales nécessaires pour extraire les thermocouples augmentent significativement avec la répétition des cycles de frottement. Ce phénomène de grippage dégrade l’état de surface du thermocouple et modifie fortement le coefficient de frottement.
• Risque de plastification : Les efforts de traction mis en jeu lors d’une extraction sur un conduit très coudé peuvent dépasser la limite élastique voire de rupture du thermocouple, entraînant sa plastification avant même son retrait complet.
• Limites des modèles analytiques : L’effort d’extraction varie fortement selon la géométrie propre de chaque conduit. L’écart constaté entre les extrapolations analytiques (calculs coude par coude) et les essais physiques prouvent qu’un modèle de prédiction simplifié ne permet pas d’estimer correctement les forces effectives en jeu en raison de la forte non-linéarité du phénomène.

Solution : caractérisation dynamique et validation expérimentale

Pour répondre à ce besoin en s’affranchissant des modèles théoriques trop simplistes, nos ingénieurs ont déployé une méthodologie rigoureuse :

• Conception d’un banc d’essai représentatif : Nous avons réalisé une maquette reproduisant fidèlement les conditions d’encastrement réelles de deux configurations de conduits industriels, l’une « facile » et l’autre « difficile » (comprenant de multiples coudes).
• Analyse modale expérimantale : À l’aide d’un vibromètre laser garantissant une mesure sans contact (sans ajout de masse), nous avons caractérisé le comportement dynamique des conduits pour identifier avec précision leurs modes propres et leurs fréquences de résonance.
• Campagne d’ssais multiparamétriques : Nous avons évalué l’efficacité de diverses sollicitations dynamiques complexes telles que des balayages sinus, des chocs et des vibrations aléatoires. En parallèle, nous avons testé et quantifié l’apport d’un lubrifiant industriel appliqué selon plusieurs méthodes

Conclusion : une maintenance fiabilisée et des efforts optimisés

Grâce à notre approche d’essais croisés, nous avons pu identifier la stratégie d’intervention la plus sûre pour les directeurs techniques et les opérateurs sur site :

• L’efficacité prouvée des vibrations aléatoires : Contrairement à un signal classique, l’application d’une excitation de type vibration aléatoire, filtrée sur les premiers modes propres peu amortis du conduit, s’est imposée comme la stratégie vibratoire la plus efficace. Cette méthode génère de micro-chocs continus entre le thermocouple et le conduit, réduisant les efforts d’extraction jusqu’à environ 30 %.
• L’impact décisif de la lubrication : L’apport de lubrifiant permet de diminuer drastiquement la dispersion des résultats en annulant le phénomène de grippage. À lui seul, le lubrifiant parvient à réduire les efforts d’extraction jusqu’à environ 45 %.
• La performance maximale de la solution combinée : Le maximum d’efficacité a été obtenu en combinant l’apport du lubrifiant et l’excitation par vibrations aléatoires, ce qui a permis de réduire l’effort d’extraction d’environ 55 %.

Vous faites face à des problématiques d’extraction délicates, à des risques de grippage ou à des usures prématurées de capteurs sur vos installations ? Les modèles théoriques ne suffisent pas à garantir l’intégrité de vos équipements critiques.

Bénéficiez de notre expertise unique en caractérisation dynamique et en ingénierie vibratoire pour concevoir une solution d’extraction ou de maintenance sur mesure, validée par l’essai physique.