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RÉSUMÉ
Les vibrations générées par une machine en fonctionnement constituent une signature vibratoire. La moindre modification de ce bruit traduit la manifestation d’une anomalie au niveau des pièces en mouvement, anomalie pouvant déboucher sur une dégradation voire même une panne de l’équipement. L’analyse périodique de ces vibrations fournit ainsi un véritable indicateur de surveillance des défaillances, qu’il soit de prévention ou de diagnostic. Diverses études de cas viennent illustrer la mise en œuvre de cette maintenance conditionnelle.
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Auteur(s)
-
Alain BOULENGER : Ancien responsable du département Maintenance et diagnostics vibratoires chez AIF 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 qualité du produit fini, soit enfin à la sécurité du personnel.
Ces particularités font de l’analyse des vibrations, qu’elle soit faite par la mise en place du suivi périodique de l’évolution d’un indicateur (ou d’un ensemble d’indicateurs) sélectionné(s) jusqu’au dépassement d’un seuil d’alarme, ou bien par l’établissement d’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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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, soit selon différents indicateurs eux-mêmes plus sensibles à différentes fréquences, 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 (tableau 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 une représentation graphique de la transformée de Fourier du signal vibratoire observé 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 ayant une amplitude importante (ou en forte évolution) et les fréquences cinématiques des différents organes de la machine surveillée.
la figure 2 donne le spectre qui aurait pu être tiré du signal vibratoire relevé sur l’un des paliers d’un motocompresseur et le tableau qui l’accompagne identifie chacune des raies spectrales.
On voit bien la correspondance existant entre les composantes du graphe et les fréquences cinématiques du passage des différents éléments de la machine. À noter qu’il s’agit bien entendu d’un exemple pédagogique,...
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Outils
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Dans les Techniques de l’Ingénieur
PLUSQUELLEC (J.) - Vibrations - [BR 200]. Traité Bruit et vibrations (2004).
MOREL (J.) - Surveillance vibratoire et maintenance prédictive - [R 6 100]. Traité Bruit et vibrations (2002).
AUGEIX (D.) - Analyse vibratoire des machines tournantes - [BM 5 145]. Traité Bruit et vibrations (2001).
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