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RÉSUMÉ
Les vibrations générées par une machine en fonctionnement peuvent se transcrire par une signature vibratoire reflétant son comportement quant à ses jeux de fonctionnement, frottements ou chocs éventuels. La moindre modification de cette « signature » traduit la manifestation d’une anomalie au niveau des pièces en mouvement, anomalie pouvant déboucher sur une dégradation, voire une panne de l’équipement. L’analyse périodique de ces vibrations fournit ainsi un véritable indicateur concret de surveillance des défaillances, qu’il soit destiné à la prévention ou à l'urgence d'un diagnostic, permettant ainsi d’éviter bon nombre d’arrêts de production.
Le présent article se propose de montrer l’intérêt et les limites des différentes techniques vibratoires de surveillance périodique ou de diagnostic ponctuel. Cette présentation est concrétisée par diverses études de cas réels, par leur mise en œuvre et par la démarche utilisée pour l'élaboration du diagnostic.
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Vibrations generated by a machine in operation transcribe a vibratory signature, reflecting her behaviour in terms of its operating plays, frictions or shocks. The slightest modification of this “signature” reflects the manifestation of an anomaly in the moving parts, anomaly which can lead to degradation or even a breakdown of the equipment. Periodic analysis of these vibrations thus provides a real indicator for monitoring faults, whether prevention or diagnosis,thus making it possible to avoid many production failures.
This article proposes to show the interest and the limits of each of the different existing techniques and to illustrate by various real case studies their implementation and the approach used for the development of the diagnosis.
Auteur(s)
-
Alain BOULENGER : Ancien responsable du département Maintenance et diagnostics vibratoires chez AIF, Dynaé puis SKF
INTRODUCTION
Toutes les machines en fonctionnement génèrent des vibrations. Celles-ci, parce qu’elles sont représentatives des efforts dynamiques engendrés par les pièces en mouvement, occupent une place privilégiée parmi les paramètres à prendre en considération pour assurer une surveillance efficace du bon état de fonctionnement des machines. Cette place se justifie d’autant plus que toute modification de la « signature » vibratoire d’une machine constitue souvent la première manifestation physique d’une anomalie, cause potentielle, à plus ou moins long terme, d’une panne ou d’une dégradation préjudiciables soit à la production, soit à la longévité du matériel, soit à la qualité du produit fini, soit enfin à la sécurité du personnel.
Ces particularités font des techniques d'analyse des vibrations, qu'elles soient mises en place dans le but de suivre périodiquement l'évolution d’un indicateur sélectionné (ou d’un ensemble d’indicateurs) jusqu’au dépassement d’un seuil d’alarme, ou pour établir un diagnostic statuant sur la nature et la gravité d’une défaillance ainsi que sur l’urgence de l’intervention, l’un des principaux outils pour la prévention des pannes et l’étude de leur mode d’apparition.
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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
vibration | Monitoring | conditional maintenance
VERSIONS
- Version archivée 1 de avr. 2006 par Alain BOULENGER
DOI (Digital Object Identifier)
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Étude de cas
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2. Outils
2.1 Suivi du niveau vibratoire des indicateurs (niveaux globaux)
Pour peu que les mesures aient été prises :
-
soit sur différentes bandes de fréquences (on prend généralement, pour des machines tournant de 1 500 à 3 000 tr/min, une bande en basses fréquences allant de 10 à 120 Hz, une bande en moyennes fréquences allant de 100 à 1 000 Hz et une bande en hautes fréquences située au-delà de 1 000 Hz)) ;
-
soit selon différents indicateurs eux-mêmes plus sensibles à différentes fréquences, c’est le cas notamment de beaucoup d’appareils centrés uniquement sur la plage normalisée 10/1000 Hz permettant surtout la mise en évidence de balourds ou desserrages et d’autres centrés sur la résonance du capteur permettant principalement la détection d’écaillages sur les roulements,
il est possible, en regardant de façon comparative l’évolution des niveaux de ces différents paramètres, de se faire une idée des familles de défauts responsables de la vibration des machines et, éventuellement, d’orienter les recherches pour des analyses complémentaires (figure 1).
HAUT DE PAGE2.2 Analyse spectrale (ou analyse fréquentielle)
Toute anomalie affectant une machine tournante, qu’il s’agisse d’un balourd, d’un désalignement, d’un phénomène de tourbillon d’huile, de la déformation d’un arbre, d’un jeu excessif ou d’un desserrage, d’un écaillage de roulements, d’une anomalie électromagnétique sur le stator ou le rotor d’un moteur, d’un défaut d’accouplement ou d’engrènement..., se traduit par des vibrations dont la cadence de répétition – ou fréquence – correspond à celle du phénomène qui la provoque, généralement identifiable par l’étude de la cinématique de la machine.
Le spectre est le module de la transformée de Fourier du signal vibratoire avec, en ordonnée, les amplitudes correspondant à chacune des composantes fréquentielles placées en abscisse. L’analyse spectrale consiste ensuite en une recherche de corrélation entre les composantes fréquentielles...
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Outils
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BIGRET (R.), FERON (J.l.), PACHAUD (C.) - Diagnostic maintenance, disponibilité des machines tournantes, modèles, mesurage, analyse des vibrations. - Masson (1994).
-
(2) - BOULENGER (A.) - Vers le zéro panne avec la maintenance conditionnelle. - Afnor (1988).
-
(3) - BOULENGER (A), PACHAUD (C.) - Surveillance des machines par analyse des vibrations. Du dépistage au diagnostic. - AFNOR (1993).
-
(4) - BOULENGER (A.) - Aide mémoire Maintenance Conditionnelle. - Dunod (2007).
-
(5) - BOULENGER (A.), PACHAUD (C.) - Aide mémoire surveillance des machines par analyse des vibrations. - Dunod (2008).
-
(6) - BOULENGER (A.), PACHAUD (C.) - Diagnostic vibratoire en maintenance préventive. - Dunod...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Vibrations mécaniques — Mesurage et évaluation des vibrations de machines — Partie 1 : lignes directrices générales. - ISO 20816-1 - 2016
-
Vibrations mécaniques — Mesurage et évaluation des vibrations de machines — Partie 2 : turbines à gaz, turbines à vapeur et alternateurs à paliers à film fluide excédant 40 MW pour applications terrestres, avec des vitesses nominales de fonctionnement de 1 500 r/min, 1 800 r/min, 3 000 r/min et 3 600 r/min. - ISO 20816-2 - 2017
-
Vibrations mécaniques — Évaluation des vibrations des machines par mesurages sur les parties non tournantes — Partie 3 : machines industrielles de puissance nominale supérieure à 15 kW et de vitesse nominale de fonctionnement entre 120 r/min et 15 000 r/min, lorsqu'elles sont mesurées in situ. Amendement 1. - ISO 10816-3/A1 - 2017
-
Vibrations mécaniques — Mesurage et évaluation des vibrations de machines — Partie 4 : turbines à gaz à paliers à film fluide, excédant 3 MW. - ISO 20816-4 - 2018
-
Vibrations mécaniques — Mesurage et évaluation des vibrations des machines — Partie 5 : groupes de machines équipant des centrales hydroélectriques et des stations de pompage et de stockage. - ISO 20816-5 - 2018
ANNEXES
Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
ISO : http://www.iso.org
Fabricants – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)dB Vib : https://dbvib.com
01 db Métravib : https://01dbmetravib.com
Dynaé : https://fr.dynae.com
CSI : https://www.emerson.com
Brüel et Kjaer : https://www.bksv.com
SKF : https://www.skf.com
SPM Instrument : https://www.spminstrument.com
STD Ultrasound Solutions : https://stdultrasound.com
Laboratoires – Bureaux d’études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)CETIM (Centre technique des industries mécaniques) : https://www.cetim.fr
UTC (université de technologie de Compiègne) : https://www.utc.fr
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Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.
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