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COLLOQUE NATIONAL
de la
PERFORMANCE INDUSTRIELLE
Analyse vibratoire expérimentale :
outil de surveillance et de diagnostic
Dr Roger SERRA – ENIVL / LMR
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Contexte (1/2)
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« RATHBORNE Chart » (1939) :
Niveaux maximum des vitesses vibratoires pouvant
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d ’industries
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24
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  • 1. COLLOQUE NATIONAL de la PERFORMANCE INDUSTRIELLE Analyse vibratoire expérimentale : outil de surveillance et de diagnostic Dr Roger SERRA – ENIVL / LMR Logo Partenaire 1
  • 2. Contexte (1/2) Première publication de la charte de sévérité : « RATHBORNE Chart » (1939) : Niveaux maximum des vitesses vibratoires pouvant être toléré sur un type de matériel donné Mesure des vibrations sur les machines est un sujet d’actualité d’intérêt croissant Actuellement plusieurs méthodes sont utilisées, y compris la référence à des normes Rôle grandissant dans les programmes de maintenance visant à augmenter la compétitivité 2 Logo Partenaire
  • 3. Contexte (2/2) Machines tournantes présentes dans tous les types d ’industries Les vibrations « anormale » de ces machines conduisent : sentiment d’inquiétude indisponibilité des machines d’où une perte de production coûts de maintenance important nuisance de bruit et de vibrations (Normes de plus en plus sévères, par ex. : NF EN 14253:2003) D ’où la nécessité : de la surveillance vibratoire du diagnostic 3 Logo Partenaire
  • 4. CONCEPT GLOBAL 4 Suivi Energie Sources extérieures Tuyauteries Fondations Montage Procédé La capitalisation du retour d’expérience est ré-injectée dans la boucle du cycle de vie de votre équipement Logo Partenaire
  • 5. 5 Hypothèses générales Machine, structure Excitations non mesurées = Défauts ? sorties entrées Vibrations,bruit Forces, Mesurés Hypothèses : Système invariant, « Changements dans les signaux mesurés »=évolution du défaut Connaissance du système mécanique Difficultés: Système variable/ non-stationnaire / non-linéaire Environnement / accès Logo Partenaire
  • 6. 6 Pourquoi les machines vibrent ? Vibration = oscillation Mouvement harmonique Différents types de vibrations : Libres Forcées Résonances Auto-excitées Logo Partenaire
  • 7. 7 Pourquoi surveiller les vibrations ? Sources de problèmes Réduire les coût de maintenance Augmenter la disponibilité des équipements Fiabiliser l’outil de production Planifier les interventions et organiser les stocks Logo Partenaire
  • 8. Nécessité d’une stratégie de maintenance 8 Logo Partenaire
  • 10. Analyse vibratoire : deux finalités 10 Logo Partenaire
  • 11. Analyse vibratoire à deux niveaux 11 Logo Partenaire
  • 12. Analyse vibratoire : Principe 12 Logo Partenaire
  • 13. Analyse vibratoire : Suivi Mesurages de paramètres physiques sur une machines Sensibilité à l ’apparition et/ou à l ’évolution des paramètres physiques choisis Extraction d’indicateurs par traitement du signal 13 Paramètre caractéristique du défaut Seuil d ’alarme (alarme de surveillance) Seuil d ’arrêt t Logo Partenaire
  • 14. Analyse vibratoire de premier niveau 14 Logo Partenaire
  • 15. Analyse vibratoire de second niveau 15 Logo Partenaire
  • 16. 16 Environnement passif Prise en compte de la structure ! Logo Partenaire
  • 18. Recommandations : le suivi multi-technique 18 Logo Partenaire ANALYSES ELECTRIQUES
  • 19. 19 Quels défauts, quels symptômes ? Plusieurs défauts peuvent apparaître. Il est important de connaître : leur criticité, leur occurrence l ’expérience, les données statistiques (société d ’assurance Allianz) les analyses de sûreté de fonctionnement ( AMDEC) leur(s) symptôme(s) quels sont les paramètres physiques qu ’ils affectent ? quelles sont les caractéristiques de ces symptômes en terme de signaux ? les méthodes de TS pressenties sont-elles suffisantes ? les contraintes spécifiques de la machine impossibilité de certains types de mesures, etc Il faut enfin prendre en compte le fait que : des défauts peuvent avoir des manifestations similaires plusieurs défauts peuvent apparaître en même temps Logo Partenaire
  • 20. Défauts et symptômes : Intérêt des vibrations Les vibrations sont d’un grand intérêt pour la surveillance et le diagnostic des machines : les phénomènes dynamiques sont bien appréhendés par les vibrations, plusieurs défauts ont des caractérisations bien identifiées. en général, la mise en œuvre des mesures de vibrations et de l’analyse du signal est simple il ne faut pas arrêter les machines, ce qui est important dans un contexte industriel Néanmoins, il ne faut pas négliger les autres informations disponibles (capteurs/expérience, ..) 20 Logo Partenaire
  • 21. 21 Défauts et symptômes : hypothèses de base Conditions de fonctionnement constantes vitesse de rotation constante couple (charge) constant Mesurages contrôlés point de mesures répétabilité capteurs Connaissance de la cinématique Logo Partenaire
  • 23. • Toujours au droit des paliers • Dans 2 ou 3 directions • A partir des plans • A une périodicité adaptée à l’utilisation ANALYSE VIBRATOIRE 23 Logo Partenaire
  • 24. Orbite de F0 et 2 F0 : délignage -3 -2 -1 1 2 3 Sonde X Sonde Y Les indicateurs fins : l’analyse spectrale Cibler précisément l’origine des vibrations Préconiser des actions de maintenance • Sur la turbine Passage des ailettes • Sur le compresseur 2*Rotation arbre GV Orbite de l’arbre • Sur le multiplicateur 2*fréquence d’engrènement Délignage Jeu denture trop faible Phénomène d’instabilité / fouettement ANALYSE VIBRATOIRE 24 Logo Partenaire
  • 25. Les outils complémentaires : mieux mettre en évidence des problèmes particuliers • Le zoom, La DAFP : engrenages • Le cepstre : chocs • Le kurtosis : phénomènes impulsionnels • La détection d’enveloppe : défauts de roulement • L’analyse synchrone : géométrie et état des dentures • L’analyse des déphasages : état des rotors, critiques d’arbres Les anomalies : • Le déséquilibre, le délignage, • Les anomalies liées aux paliers lisses, aux roulements • L’état des ailettes, aubes, des rotors 1 2 3 4 30 210 60 240 90 270 120 300 150 330 180 0 FMA "Engrènement" du Pignon 32dts 2 4 6 8 10 30 210 60 240 90 270 120 300 150 330 180 0 Engrènement du Pignon 32dts 25 ANALYSE VIBRATOIRE Logo Partenaire
  • 26. L’étude dynamique de la structure : pour qualifier montage, châssis, plots, fondations, tuyauteries... • fréquences propres aux paliers Pour pondérer les mesures en fonctionnement et pour déceler les phénomènes de résonances • raideur de dalle Pour statuer sur une anomalie du génie civil 26 ANALYSE VIBRATOIRE Logo Partenaire
  • 27. • fréquences de suspension Pour vérifier le bon dimensionnement des plots et pour déceler leur dégradation • Déformées opérationnelles, réelles Pour analyser les déformations dynamiques associées aux émergences vibratoires 27 ANALYSE VIBRATOIRE Logo Partenaire
  • 28. Les variations de paramètres process : Pour mettre en évidence les conditions préjudiciables au bon fonctionnement de la machine Les suivis d’arrêt : Pour détecter un défaut d’intégrité du rotor par la dérive de ses fréquences critiques 28 ANALYSE VIBRATOIRE Logo Partenaire
  • 29. 1. Analyser la problématique : technologie, process 2. Définir une méthodologie d’essai adaptée au contexte 3. Réaliser les mesures avec les outils adaptés 4. Dépouiller, post-traiter et analyser les données, 5. Diagnostiquer et proposer des actions corrective. 1 2 4 3 5 ANALYSE VIBRATOIRE 29 Logo Partenaire
  • 30. ANALYSE VIBRATOIRE : Bilan Permet une surveillance fiable et extrêmement « fine » d’un parc d’installations à cinématique complexe La plupart des mesures de base se font sans intervention sur le process. Les bilans successifs permettent d’observer la réelle évolution de l’état vibratoire des installations. 30 Logo Partenaire
  • 31. Conclusion (1/2) L’analyse vibratoire est-elle : la boule de cristal de la maintenance ? NON un outil d’investigation très performant ? OUI 31
  • 32. Conclusion (2/2) 32 Surveillance en continue pour garantir une maîtrise totale !
  • 33. Merci de votre attention Roger SERRA roger.serra@univ-tours.fr Tél. : 02 54 55 84 22 33 Logo Partenaire