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11 mars 2010 4 11 /03 /mars /2010 11:08
AnalyseTemporelle

 

Lorsque l'on mesure des vibrations le seul signal que l'on obtient au départ ressemble à la courbe représentée ci-dessus. Une fluctuation en fonction du temps. De ce signal il est facile d'extraire:

 

- une amplitude maximale, que l'on appelle de crête à crête, Acc, qui va en quelques sorte représenter les à-coups les plus importants subis par la machine,
- une amplitude efficace, Aeff, qui traduit pendant un temps suffisamment long les vibrations moyennes enregistrées.
 
 
Ces résultats sont bien sûr très insuffisants pour diagnostiquer des défauts sur une installation, mais donnent une première indication de niveau vibratoire. À l'aide de la norme ISO 1816-3 il est en effet possible de donner une tendance selon le type de machine et son mode de fixation. Prenons par exemple des mesures réalisées en mm/s (vitesse vibratoire V) sur une machine de taille moyenne (puissance comprise entre 15 et 300 kW) fixée au sol de manière rigide :
 
 
si V < 1,4 mm/s l'installation est considérée comme neuve,
si 1,4 < V < 2,8 mm/s  elle peut fonctionner sans problème,
si 2,8 < V < 4,5 mm/s une intervention est à prévoir à court terme,
si V > 4,5 mm/s les vibrations créent de sérieux dommages à l'installation.
 
 
Associés à des signaux vert, jaune, orange et rouge ces indications représentent en fait la base de la maintenance conditionnelle en contrôle vibratoire. Pour des machines simples (un moteur, une pompe) cela suffit amplement, mais dès que la cinématique est plus compliquée ou que l'on veut réellement savoir d'où viennent les vibrations sans avoir à tout démonter, il faut utiliser des techniques plus poussées.
 
 
Et c'est là qu'interviennent les mathématiques. Non, ne fuyez pas ! Il n'y a pas besoin d'être un scientifique pointu pour exploiter ces techniques. Aujourd'hui les appareils d'analyse et les ordinateurs le font pour nous, et il n'est plus vraiment nécessaire de savoir ce qu'est une décomposition en séries de Fourier !
 
 
En pratique le signal vibratoire est enregistré pendant quelques secondes puis décortiqué. En fait on transforme la représentation en fonction du temps en une courbe en fonction de la fréquence, comme celle qui est montrée ci-dessous et qu'on appelle un spectre.
 
AnalyseSpectrale.jpg

 

Ce qu'on ne peut pas observer sur un signal brut est accessible grâce à cette transformation mathématique, aussi appelée analyse spectrale. Chaque pic ressortant de manière nette sur cette courbe correspond à une fréquence bien définie du signal vibratoire, propre aux différents composants de la machine, une signature en quelque sorte. Un pignon de 35 dents signe par exemple son forfait en faisant ressortir une amplitude élevée à la fréquence de 35 fois la vitesse de rotation principale. Toutes les anomalies peuvent ainsi être dépistées et le travail de détective s'en trouve largement facilité !
 

 

 
Vous trouverez des exemples d'application à cet endroit du site de Mecadyn. N'hésitez pas à prendre contact si vous souhaitez avoir des explications plus complètes sur ces analyses.
 
 
 

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commentaires

Gautier 15/03/2010 16:24


Bonjour!

Ainsi l'expérience tient une part importante du travail...

Merci François pour tes commentaires d'explications ainsi que les liens vers les deux articles complémentaires, qui s'avèrent aussi intéressants que l'article initial.

Effectivement, cela mérite bien un article dédié que je lirai avec plaisir.

A bientôt,

Gautier.


François 13/03/2010 11:29


Bonjour Nicolas,

Oui, tu as raison. J'ai parfois tendance à oublier que mes confrères des Bureaux d'Études se penchent aussi sur les problèmes de maintenance !

Ça fait longtemps qu'on n'a pas échangé sur Frogetech. Promis, ce sera réparé la prochaine fois !

Cordialement


FrogeTech 13/03/2010 11:19


Bonjour cher François,

Il faudrait que tu nous parles de ça dans la communauté de frogE-TECH, cela devrait intéresser pas mal de monde... bravo pour cet article.
Nicolas


François 13/03/2010 10:52


Je m'aperçois en relisant mon précédent message que j'ai été un peu rapide en répondant "Mystère !" à cette question:

"Comment savoir qu'avec telle vibration, une machine n'a pas de souci... et qu'avec telle autre "signature", par rapport à une signature "normale" il y a un souci ?"

Heureusement la mécanique n'est pas faite que de mystères. À force d'étudier la question les ingénieurs et techniciens de maintenance finissent par connaître les signaux annonciateurs de problèmes
sur un roulement, un engrenage, un moteur,... Beaucoup d'ouvrages techniques y font référence et donnent des tableaux, des abaques, des explications,... L'expérience de terrain joue également
beaucoup. À une époque où on laissait les ouvriers faire toute leur carrière dans la même usine, ceux-ci savaient à l'oreille dépister en un instant un défaut sur une pompe. Il savait par
expérience qu'en la laissant fonctionner de la sorte pendant encore quelques jours, cela finirait par poser des problèmes. C'est d'ailleurs ainsi qu'on été rédigées les premières normes sur le
contrôle vibratoires. Aujourd'hui les appareils de diagnostics perfectionnent ces observations.

Donc beaucoup de technique pour l'essentiel, et un soupçon de mystère pour les cas désespérés !

Cordialement.


François 13/03/2010 10:37


Bonjour Gautier,

Merci de t'intéresser à ce sujet particulièrement ardu quand on l'aborde pour la première fois ! Mais bon, c'est comme les flux RSS, le langage PHP ou le serveur HTTP. Une fois qu'on a compris les
bases je suppose qu'on peut nager dedans sans se noyer ;-)

"Comment savoir qu'une machine a un souci, par rapport à ses vibrations ?"

Vaste - et excellente question - que je m'empresse de noter pour en faire l'objet d'un article un de ces 4. Je vais faire bref dans un premier temps. Il y a deux façons de constater qu'une machine
a un souci:

1) elle n'a pas un fonctionnement optimal, son rendement est faible, elle s'arrête souvent ou tombe en panne (pense par exemple à ta vieille voiture...). Les mesures de vibrations peuvent alors
être utiles pour définir l'origine du problème (courroie défectueuse, manque d'huile, usure,...). On parle alors de diagnostic, basé quelque fois sur des données initiales (mais les fabricants n'en
fournissent quasiment jamais), le plus souvent sur l'état de l'art, l'expérience, la pratique,...

2) la machine a un fonctionnement "inquiétant": elle chauffe, elle vibre, elle fait des bruits inhabituels. Les analyses vibratoires sont alors un moyen efficace pour éviter de se retrouver avec
les soucis évoqués au point 1. Là aussi il peut s'agir de diagnostic pur si on ne possède aucune signature de base, mais le gros avantage est que la machine fonctionne encore "normalement" et qu'on
peut analyser des défauts "localisés" (il ne s'agira peut-être que d'une vis desserrée sur un capot par exemple...).

Mais le mieux est de ne pas attendre que la machine ait un souci. Dans ce cas on organise une surveillance, on examine à intervalles réguliers les signatures vibratoires laissées par la machine.
C'est évidemment la situation la plus confortable... mais aussi la plus coûteuse si on ne met pas les signaux d'alarme au bon endroit, trop bas. Tout est donc une affaire de compromis entre la
maintenance conditionnelle pure (on surveille et on déclenche dès qu'une condition n'est plus respectée, qu'il y a une alerte) et la maintenance curative (on attend que la machine tombe en panne
pour diagnostiquer et réparer).

"Comment savoir qu'avec telle vibration, une machine n'a pas de souci... et qu'avec telle autre "signature", par rapport à une signature "normale" il y a un souci ?"

Mystère ! Tu as parfois des machines qui font un boucan du diable depuis des années sans que ça ne pose finalement aucun problème, à part pour les oreilles, et d'autres assez silencieuses mais qui
tombent tout le temps en panne. Pour certaines machines sophistiquées, c'est comme chez l'humain. Va donc demander à ton médecin s'il sait pourquoi certains arrivent à vivre en pleine forme jusqu'à
100 ans et d'autres disparaissent de maladie à 40 ;-)

Tiens ça me fait penser à deux articles publiés au début de ce blog:

Dites 33 !
http://mecadyn.over-blog.com/article-21400605.html
où je parle de l'ambiguïté du médecin-pharmacien...

Au secours ça vibre !
http://mecadyn.over-blog.com/article-23031055.html
où je parle aussi des machines qui sont faites pour vibrer, ce qui ne facilite évidemment pas la tâche des gens de maintenance !


À bientôt.


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