Les Techniques de la maintenance préventive prévisionnelle

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1 Les Techniques de la maintenance préventive prévisionnelle Les techniques Analyse vibratoire Analyse des lubrifiants Thermographie infrarouge Contrôle des moteurs électriques en fonctionnement Contrôle ultrasons Température, mesures d épaisseur, endoscopie février 05 Page 2

2 L analyse vibratoire en maintenance préventive prévisionnelle Les phénomènes vibratoires et leurs applications aux machines tournantes Analyse vibratoire Machines rotatives Analyse de structures Défauts décelables : Balourd, alignement, jeu, roulement, engrènement, courroies, graissage, frottement, résonance, structure, électrique, cavitation,... février 05 Page 5

3 Les 5 composantes de l analyse vibratoire La vibration générée par la machine Les capteurs et la mesure du signal Le traitement du signal La détection des dégradations Le diagnostic des défauts février 05 Page 6 1a - Mesure du signal Capteur Energie Globale février 05 Page 7 Amplitude Amplitude Temporel Time FFT Spectre Fréquence

4 1-Qu est ce que la vibration? La vibration est le déplacement d un corps par rapport à une position de référence, provoqué par une force mécanique non désirable. Vibration d arbre provoquée par le mouvement de l arbre autour de son axe de rotation au sein d un palier lisse (coussinet) février 05 Page 8 Principe de base Mouvement harmonique Unités (abscisses/ordonnées) Représentations de la vibration mécanique signal temporel (exemple:ppe récup eau, balourd) notion de phase février 05 Page 9

5 Mouvement harmonique 1 + Un Cycle Amplitude RMS Amplitude Crête 4 = 2 = 0 3 Amplitude Cr à Cr février 05 Page 10 Formes de représentation de la vibration mécanique Unité : µm A Déplacement tps Unité : mm/s A Vitesse tps Unité :g A (1g = 9.81 m/s 2 ) Accélération tps février 05 Page 11

6 2-Traitement du signal (FFT) Vibration harmonique Amplitude Vibration périodique non harmonique Temps Fréquence Amplitude Temp s Amplitude Frequence A A (Cr-Cc) Amplitude Time tps T 1 f 1 f 2 f 3 f T 2 février 05 Page 12 T 1 3. Les trois règles du diagnostic vibratoire Chaque machine génère une vibration spécifique Les fréquences des vibrations sont déterminées par la cinématique de la machine et sa vitesse Une mesure vibratoire présente de l information en provenance plusieurs composants février 05 Page 14

7 Spectre vibratoire typique RMS Velocity in mm/sec ROUL - Groupe frigorifique XR3931 -C3* Compresseur 3 axial Plusieurs pics distincts Pics spécifiques généralement liés à des défauts specifiques fonctions de la vitesse de la Analyze Spectrum 01/10/97 10:04:15 (SST-Corrected) RMS = 6.21 LOAD= RPM = RPS = machine Frequency in Hz février 05 Page 15 Schématisation d une machine SKF 6310 SKF 7310 SKF 6210 SKF 6309 Moteur asynchrone 1480 RPM 54 encoches statoriques 48 barres rotoriques Accouplement Type périflex Pompe centrifuge 7 aubes février 05 Page 16

8 Calcul des fréquences attendues Moteur Fréquence (Hz) Harmonique 2 Harmonique 3 Vitesse (RPM) ,67 49,33 98,67 Electrique (Hz) Encoches (#) , , ,00 Barres (#) , , ,00 # Billes BPFO (Hz) BPFI (Hz) BSF (Hz) SKF ,89 122,45 48,27 SKF ,89 122,45 48,27 Pompe Vitesse (RPM) ,67 49,33 98,67 Aubes (#) 7 172,67 345,33 518,00 # Billes BPFO (Hz) BPFI (Hz) BSF (Hz) SKF ,12 176,88 49,80 SKF ,96 145,71 65,71 février 05 Page 18 Balourd / déséquilibre Le balourd apparait généralement à l harmonique de la vitessede la machine Déséquilibre février 05 Page 21

9 Délignage Le délignage apparait généralement à 1, 2 ou 3 x la vitesse de rotation Délignage février 05 Page 22 Défauts de roulement Quatres défauts de roulement Défaut d éléments roulants (BSF) Défaut de cage (FTF) Défaut de bague interne (BPFI) Défaut de bague externe (BPFO) février 05 Page 24

10 Vibration générée par les défauts de roulement Impacts sur la piste externe Impacts sur la piste interne février 05 Page 25 Vibration générée par les défauts de roulement Impacts sur la piste externe Impacts sur la piste interne février 05 Page 26 Modulation du signal de la piste interne

11 Défaut de roulement Les défauts de roulement apparaissent comme plusieurs pics liés à la géométrie du roulement Défaut roulement février 05 Page 27 L analyse vibratoire en maintenance préventive prévisionnelle Mesures et analyses des vibrations

12 1. Les capteurs Capteur de déplacement, de proximité, parfois appelé proximitor mesure le déplacement relatif de l'arbre par rapport au palier, en micron (µm) Capteur de vitesse mesure la vitesse de la vibration en mm/s Accéléromètre mesure l'accélération de la vibration en g février 05 Page 33 Les capteurs : critères de choix L'application de prédilection des capteurs de déplacement est le contrôle des paliers lisses (turbo machine) mesure le déplacement de l'arbre et sa position par rapport au palier (usure, frottement, centrage) Les capteurs de vitesse sont de moins en moins utilisés et ne font plus l'objet de recherche intensive moins performant plus cher plus fragile février 05 Page 35

13 Les capteurs : critères de choix Les accéléromètres sont largement utilisés en industrie: qualité des mesures robustesse (choc, température, cablâge,...) réponse en fréquence très étendue (de 2Hz à 15kHz) grande variété de modèles en fonction de l'application facilité de montage prix février 05 Page Localisation des points de mesure MNH MNV MAH MAV PAH PAV PNH PNV MxA PxA 2 par roulement + 1 axial par arbre février 05 Page 37

14 4. Détection des défauts (méthode et appareil de mesures) Niveau global : norme ISO /06/01 13:18:23 A 06/06/01 13:19:16 ROUL - ROULEMENT VENTILATEUR FONDEUR FOUR 3 HauteFréquence 20-60RPM Roul2 8-20xRPM Roul1 Bandes de fréquence Pleine ech 250. % de défau 4-7xRPM Jeu 2-3xRPM Align 1xRPM Balourd Sub Harmonique Valeur Globale V N H V N V Tendances ROUL - EXHAUST FAN-1 -BPFO FAN-1 -VNA VENTILATEUR NON COUPLAGE AXIAL Tendances de ROULEMENT -- Ref de base Valeur Date: 01/13/88 RMS Vitesse en mm/sec 10 5 DEFAUT février 05 Page 40 ALERTE Jours: 01/13/88 à 04/11/89 Norme ISO février 05 Page 41

15 Alarme sur le niveau global Vibration totale de la machine : Cfr norme ISO BAL - OVENS MZ M10 -Tout K4G2AW001 -VC* VENTILATEUR COUPLAGE HORIZONTAL 5 4 Route Spectre 04/21/94 11:27:45 GLOBAL= 6.50 V-DG RMS = 6.51 LOAD = T/M = (34.58 Hz) RMS Vitesse en mm/sec 3 2 Niveau global RMS Frequence en Hz Marque: BPFO SKF 2313 Détecte généralement le balourd (souvent amplitude élevée) février 05 Page 42 Alarme sur Niveau global Vibration totale de la machine : Cfr norme ISO BAL - OVENS MZ M10 -Tout K4G2AW001 -VC* VENTILATEUR COUPLAGE HORIZONTAL 5 4 Route Spectre 04/21/94 11:27:45 GLOBAL= 6.50 V-DG RMS = 6.51 LOAD = T/M = (34.58 Hz) RMS Vitesse en mm/sec 3 2 Niveau global RMS Frequence en Hz Marque: BPFO SKF 2313 Pas assez sensible pour détecter des défauts avancés de roulement (souvent amplitudes plus faibles) février 05 Page 43

16 Bandes de fréquence Division du spectre en bandes de fréquence calculées en fonction des défauts potentiels pouvant se développer sur la machine 1X Déséquilibre 2X Délignage 3X- Jeu 6X BEARING Roulement BAND avancé 1 BEARING Roulement BAND début X RPM 30-50X RPM février 05 Page 44 Bandes de fréquence et tendances Amplitude Sub- Harmonic 1X 2X RoulementRoulement Dentures Roulement 1xRPM 2xRPM 10-20xRPM 3 mm/sec Tendance du balourd Temps (Jours ) 1.5 mm/sec Tendance du roulement Alarme Temps (Jours ) février 05 Page 45