Analyse de la vibration. Analyse de la vibration. Analyse de la vibration. Analyse de la vibration

Transcription

1 Définitions Ce qui cause la vibration Vibration: Résultat du mouvement d une masse de part et d autre d un point central. Une oscillation complète (aller-retour) correspond à un CYCLE. y +A R A ω y = A sin ( 2 π f t) où y : amplitude à t Période «T»/cycle A :amplitude maximale f : fréquence =1/T= ω/ 2 π T : période ω: vitesse angulaire t : temps Vibration-1 -A t Distribution inégale de masse au tour du centre de gravité (débalancement) : Par exemple, ce type de vibration sera fonction de : Masse excédentaire causant le débalancement Sa distance du centre de gravité La vitesse de rotation Impact Par exemple, ce type de vibration sera fonction de : Hauteur de la chute Masse tombante vs masse réceptive Élasticité des deux masses Mouvement alternatif Vibration-2 Définitions Définitions La mesure de vibration implique deux paramètres: L amplitude et la fréquence ( la phase est un 3ième optionnel) Fréquence Nombre d évènements (cycles) par unité de temps RPM, CPM, CPS (Hz),... Amplitude Valeur maximale d une grandeur qui varie périodiquement Déplacement, vitesse ou accélération Vélocité Déplacement Accélération t Vibration-3 Donc pour décrire l amplitude, nous avons le choix : Déplacement, vélocité, et accélération Déplacement Exprimé en mills, microns, ou db Basses fréquences, lent, peu d accélération Vélocité Exprimé en po/sec, mm/sec, ou db Vitesse plus élevée, déplacement plus faible, accélération un peu plus grande Accélération Exprimé en po/sec 2, pi/sec/sec, g s, ou db Déplacement presque nul, vitesse moyenne, et changement de vitesse très grand Vibration-4 1

2 Domaine de temps et de fréquence Domaine de temps et de fréquence Un signal vibratoire est généralement constitué d un ensemble de fréquences émises en même temps Exemple du bateau amarré: Marée, vagues, vents, passager, moteur, Les fréquences se superposent en s additionnant et en se soustrayant Le signal est décomposé pour fin d analyses: graphique amplitudes vs fréquences Spectre de fréquence ou signature vibratoire Exemple: Bandes de fréquence d un «equalizer» La résolution des fréquences déterminera la précision Vibration-5 Vibration-6 Mesure des amplitudes Mesure des amplitudes Valeur crête (Peak) égale à l amplitude du signal souvent utilisée pour les déplacements ( cpm) Valeur crête à crête (Peak to peak) égale à deux fois l amplitude du signal souvent utilisée pour les vélocités ( ,000 cpm) Valeur RMS (Root mean square) égale à.707 l amplitude du signal (surface sous la courbe) représente l énergie du mouvement souvent utilisée pour les accélérations (40,000+ cpm) atténuante pour les «spike» Peakto Peak Peak RMS +A -A y t Vibration-7 Vibration-8 2

3 Instrumentation Instrumentation Capteur À déplacement (sans contact, magnétique, permanent) Vélocimètre (avec contact, magnétique ou mécanique) Accéléromètre (avec contact, magnétique ou mécanique) Câble Caractéristique mécanique et effet sur capteur Analyseur Portatif, enregistre et analyse Oscilloscope («waveform»), balayeur («swept filter»), analyseur FFT (Fourrier function transfer) et collecteur de données «Software» d analyse et d archivage (sur PC) Stroboscope pour «troubleshoot» Vibration-9 Vibration-10 Caractéristiques des équipements Technique de mesure Chaque machine possède une signature vibratoire unique et qui évolue (usure, dégradation) Fréquences fondamentales d une machine Selon les composantes mécaniques (moteur, engrenages, chaînes, pales, roulements etc ) 20Hz à 20kHz Technique de mesure standard pour bien diagnostiquer Trois (3) mesures par point: Axial (A) : dans le sens de l axe de rotation Horizontal (H) : 90 p/r à l axe de rotation, dans le plan horiz. Vertical (V) : 90 p/r à l axe de rotation, 90 p/r à l horizontal, dans le plan verticale Noter les points (A, B, C )en commencant par l arrière du moteur et suivre l ordre de transmission de l énergie 500Hz à 2kHz AA AH AV BV CV BH CA BH BA Vibration-11 Vibration-12 3

4 Débalancement 50 % des problèmes) Distribution inégale de poids autour d un pivot Saleté, corrosion, déformation, expansion, Symptôme: 1 x RPM 4 types statique, localisé sur un côté du rotor couple, localisé sur un côté du rotor, et à 180 sur l autre côté Quasi-statique, statique combiné avec couple dynamique, semblable au couple, mais pas à 180 Mauvais enlignement 50 % des problèmes) Symptôme: 1 x RPM et 2x RPM, axial 50% de radial (H ou V) Énergie captée par élément ayant le moins de masse ou de support Expansion thermique, montage 3 types décentré, centres ne coïncident pas mais parallèles angulaire, centres coïncident mais ne sont pas parallèles Combinaison des deux Vibration-13 Vibration-14 Roulements Principe de dégradation de la route Hautes fréquences en général Selon les caractéristiques du pallier (fabricant) Vibration-15 Vibration-16 4

5 Engrenages Le «gear meshing» ou engrènement est le nombre de fois que les dents entrent en contact entre-elles Exemple: 5250 rpm 40 dents 1750 rpm 120 dents «gear meshing» = 1,750 * 120 = 210,000 cpm Fréquence naturelle de l engrenage pour détecter lequel «Side band» à + ou - 1x rpm de l engrenage défectueux (ie; à 215,250 rpm = engrenage 40 dents) Entraînement par courroies Fréquence de passage: vitesse réelle de la courroie Désenlignement, charge excessive, etc... d 1 = dia. Poulie menante d 2 = dia. Poulie menée L = centre à centre des poulies rpm = poulie menante C = longeur de la courroie C = 2L + (d 1 x p/2) + (d 2 x p/2) ƒ p = d 1 x p x rpm C Vibration-17 Vibration-18 Forces aéro/hydrodynamiques Pompes, ventilateurs, souffleurs, turbines, etc Fréquence de pulsation = nbre de palettes x rpm Phénomènes difficile à identifier (hautes fréquences) Turbulence Recirculation Cavitation Utile d utiliser la fréquence naturelle de la composante Ventilateur axial de 6 pales 1750 rpm fréqu. = 10,500 cpm Problèmes électriques Complexité du moteur électrique: électrique: champ magnétique (stator) rotor décentré, 2x fréquence électrique (2x 60Hz = 120 Hz, 7200 cpm) Si moteur cage écureuil (ex. Rotor 48 barres et stator 64 passages de bobines) 48 x rpm = stator (bobines) endommagé 64 x rpm = rotor endommagé disparaît lorsque courant coupé mécanique: roulement, rotor, accouplement, pied boiteux causes vues précédemment Roulements Électrique ±7200 cpm Vibration-19 Vibration-20 5

6 Fréquence naturelle, résonance et vitesse critique Résonance: fréquence d excitation coïncide avec la fréquence naturelle Vitesse critique: vitesse de rotation correspondant à la fréquence naturelle de l arbre dans ses paliers Fréquence à laquelle une pièce va vibrer après un choc (cloche) ƒ n = fréquence naturelle K = rigidité ƒ n = K/M Ampl. M = masse Attén. ƒ n ƒ r Charte de Rathbone: Déplacements en.001 po., peak-topeak Sévérité Vitesse en po./sec., peak à titre de GUIDE seulement Diviser par cinq pour utilisation avec roulements Vibration-21 Vibration-22 6