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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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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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- Version archivée 1 de avr. 2006 par Alain BOULENGER
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1. Politiques de surveillance
1.1 Suivi périodique
Un suivi périodique (ou un suivi continu) des machines, généralement inscrit dans le cadre de la mise en place d’une politique de maintenance conditionnelle permet de déclencher une alarme programmée, déterminée, en fonction du type de défaut(s) redouté(s) et en fonction de la complexité de sa (ou de leur) mise en évidence, par le choix d’un indicateur représentatif de la dégradation et par la détermination d’un seuil d’amplitude jugé critique, sur une plage de fréquences définie.
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L’indicateur choisi peut représenter :
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soit une grandeur physique (déplacement, vitesse ou accélération du mouvement vibratoire) :
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le déplacement pour les défauts dont les effets vibratoires seront ressentis en très basses fréquences ou lorsque les capteurs utilisés sont des sondes de proximité (capteurs de déplacement),
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la vitesse pour les défauts dont la manifestation vibratoire sera ressentie en basses et moyennes fréquences et pour la référence à la norme ISO 10816-3/A1 [Doc BR 3 050],
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l’accélération pour les cas généraux ;
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soit un indicateur spécifique aux défauts de type choc (écaillages de roulements, endommagement d’une denture d’engrenages…) comme :
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le facteur de crête ou le facteur de kurtosis qui sont des grandeurs représentatives de la forme du signal ...
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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://www.01db.com/fr/
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://sdtultrasound.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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