Bibliographie & annexes
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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)
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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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Précautions de mesures3. Étude de cas
3.1 Défaut sur un palier de motoventilateur
Voici le cheminement d’un diagnostic effectué sur le groupe motoventilateur d’une usine d’incinération, en région parisienne, entraîné à 2 420 tr/min par un moteur de 300 kW et une transmission poulies-courroies.
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Les valeurs mesurées lors d’un contrôle périodique mettent en évidence, sur le palier du moteur, côté poulie, le dépassement du seuil d’alarme défini sur l’indicateur global « vitesse efficace » normalisé 10/1 000 Hz. La valeur de cet indicateur global mesurée en direction radiale horizontale passe de 3,9 à 12,2 mm/s depuis la dernière collecte alors qu’elle reste sensiblement stable sur les autres paliers du ventilateur et sur les mesures radiales verticales du palier en question.
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Le spectre pris au même endroit sur le palier moteur (figure 7a) montre que l’augmentation du niveau vibratoire responsable de cette mise en alarme a pour cause principale l’apparition d’une raie dont la fréquence semble correspondre à la fréquence de rotation du ventilateur (40,3 Hz).
Cette constatation aurait pu laisser penser à l’apparition d’un balourd affectant la roue du ventilateur si cette hypothèse n’était infirmée par la stabilité des mesures effectuées sur les paliers du ventilateur lui-même et sur la mesure en direction radiale verticale du palier en question.
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Heureusement, l’examen attentif du spectre semble laisser présager l’existence d’autres défauts, ce qui oriente vers la prise d’un cepstre. Celui-ci met en évidence que l’énergie vibratoire n’est pas donnée seulement par le pic à 38,8 Hz mais aussi par un peigne de raies dont le pas de 7,9 Hz (quéfrence à 126 ms) correspond à la fréquence de passage des courroies d’entraînement (figure 7b).
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À la suite de cette découverte, un zoom est effectué, centré sur le pic à 40 Hz, et ce zoom met en évidence une résonance de structure, excitée non seulement par la fréquence de rotation du ventilateur, mais aussi par le cinquième harmonique de la fréquence d’un défaut prononcé sur les courroies de transmission (figure ...
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Étude de cas
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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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