Analyse vibratoire

1 Analyse vibratoire Initiation l ' Analyse vibratoire . G n ralit s sur l' Analyse vibratoire Mod lisation d'une vibration Les diff rentes mesures Les capteurs La cha ne de mesure Logiciel eDiag- G n ralit s Tableau de s v rit vibratoire (normes). Tableau d' Analyse des spectrale L ' Analyse des vibrations - G n ralit s Toutes les machines vibrent et le spectre des fr quences de leurs vibrations a un profil particulier lorsqu'elles sont en tat de "bon fonctionnement". Mais d s que les ph nom nes d'usure, de fatigue, de vieillissement apparaissent, le profil de ce spectre se modifie. L' Analyse des vibrations ouvre de r elles perspectives de diagnostic et devient par l un l ment important de la maintenance conditionnelle.

2 Une machine id ale ne vibrerait pas car toute l' nergie serait employ e pour effectuer le travail. Des vibrations apparaissent, provoqu es par des excitations provenant des organes en mouvement. Une partie de l' nergie est dissip e dans la structure sous forme de vibrations. La machine vieillissant, les pi ces se d forment et de l gers changements dans leurs propri t s dynamiques apparaissent. Les arbres se d salignent, les paliers et les roulements s'usent, les rotors se d s quilibrent, les jeux augmentent. Tous ces facteurs se traduisent par une augmentation de l' nergie vibratoire donc une baisse de l' nergie 'int r t des signaux de vibrations est de pouvoir acc der, par l'interm diaire de traitements adapt s, la caract risation des efforts dynamiques, et particuli rement ceux r sultant d'excitations anormales.

3 Suite G n ralit s -Exemples d'application Papeteries EMIN LEYDIER. Site de St Vallier (26). La mise en place de 110 capteurs SVT-1100 sur la nouvelle machine papier (l'une des plus grande d'Europe),permet au service maintenance de suivre l' tat de tous les roulements de la MAP ainsi que l' tat vibratoire des groupes moto-r ducteurs. RHODIA. Contr les vibratoires p riodiques mensuels sur l'ensemble des machines tournantes du site, soit plusieurs centaines de points de mesures contr l s chaque mois. Retour Pr sentation d 'une vibration - Mod lisation Une vibration est un mouvement r p titif autour d'une position centrale appel e position d' quilibre.

4 Ce mouvement d'aller et retour est appel cycle. Le nombre de cycles par seconde est appel Fr quence d'oscillation et s'exprime en HERTZ. Suite Mod lisation d 'une vibration Pour mod liser un signal vibratoire , prenons le syst me masse ressort repr sent ci-contre. En appliquant une impulsion verticale la masse suspendue au ressort, celle-ci va s'animer d'un mouvement de haut en bas: c'est l'amplitude ailleurs, ce mouvement va se r p ter un certain nombre de fois dans l'unit de temps (seconde):c'est la fr quence. Mais l'amplitude du mouvement s'amortit dans le temps, cause des forces ext rieures (r sistance de l'air, poids de la masse).

5 Et des forces internes (raideur du ressort). Suite Mod lisation d 'une vibration Imaginons que nous puissions appliquer, . intervalles r guliers, une impulsion la masse suspendue, l'amplitude n'aurait pas le temps n cessaire pour s'amortir totalement. Nous aurions une amplitude entretenue. La courbe obtenue repr sente la position d'un point de la masse en fonction du temps. C'est une sinuso de. En r alit , un signal vibratoire n'est jamais un sinus pur, mais il peut se ramener une somme de signaux sinuso daux de fr quences diff rentes. On peut tout moment conna tre l'amplitude de la vibration en fonction du temps par la relation: y = a sin t Suite Mod lisation d 'une vibration Sur une sinuso de, nous pouvons d terminer les grandeurs suivantes: Valeur cr te vraie (Cr Vr).

6 Valeur cr te cr te vraie (CrCrVr). Valeur RMS ou valeur efficace. On peut d finir la valeur efficace comme tant la hauteur du rectangle ayant la m me surface que l'arc de sinuso de qu'il encadre. RMS: Root mean square. ( racine carr e de la moyenne des carr es). Or un signal vibratoire n'est jamais un sinus parfait. Deux nouvelles valeurs sont donc d finies: Valeur cr te quivalent (CrEqu). Valeur cr te cr te quivalent. (CrCrEqu). En fait ces nouvelles valeurs repr sentent les valeurs cr te, et cr te cr te quivalent qu'aurait un signal sinuso dal parfait de valeur RMS. Retour Les diff rentes mesures: L'amplitude des vibrations informe sur l'importance du d faut surveill.

7 L' Analyse de la fr quence de vibration informe sur la cause du d faut et permet le tablir ce diagnostic, remarquons qu'il existe deux grands types de vibrations: - Les vibrations synchrones: Elles sont multiples ou sous-multiples de la fr quence de rotation, ce sont les divers harmoniques de cette fr quence. - Les vibrations asynchrones: Elles se produisent des fr quences autres que celles li es la fr quence de rotation, elles peuvent tre des fr quences propres aux divers l ments du m canisme. Suite Les diff rentes mesures(suite): Mesure spectrale ou fr quentielle. Mesure de niveau global: Ce type de mesure permet de r partir l' nergie Ce type de mesure permet de suivre la vibratoire en fonction de la fr quence, ce type valeur de l' nergie vibratoire d'un de mesure permet de donner diff rentes syst me.

8 Ce param tre est caract ristique amplitudes diff rentes fr quences. de l' tat de la machine et permet de suivre Nous remarquerons que un type de d faut se la d gradation d'un quipement et produit toujours une fr quence particuli re d'anticiper un probl me. ainsi en fonction de l'amplitude une certaine Le niveau global ne permet pas le fr quence nous pourrons d terminer d'o . diagnostic. provient le d faut donc la mesure spectrale est utilis e pour diagnostiquer l'origine de la d faillance. Suite Exemple de mesure GLOBALE pour suivre l' tat de la machine Suite Exemple de mesure SPECTRALE. pour r aliser un diagnostic Suite Les diff rentes mesures: Nous passerons d'une mesure de niveau global.

9 Une mesure spectrale par un calcul math matique nomm . Transformation de FOURIER (FFT: Fast Fourier Transform). Si le spectre est pratiquement indispensable pour l ' tablissement d'un diagnostic, il est par contre impensable de suivre l'ensemble des ses composantes. Seules quelques raies ou groupes de raies significatifs sont suivis. Retour Les diff rents capteurs Les vibrations d'un organe peuvent tre caract ris es indiff remment par l'un des param tres: - D placement en m m - Vitesse en mm/s - Acc l ration en m/s . Le capteur le plus utilis est un acc l rom tre. Il d livre un signal directement proportionnel l'acc l ration.

10 Par traitement math matique il est facile de remonter la vitesse ou au d placement. en effet la d riv e du d placement par rapport au temps nous donnera la vitesse, et la d riv e de la vitesse par rapport au temps nous donnera l'acc l ration. Une simple ou double int gration nous permettra de d finir vitesse et d placement apr s mesure de l'acc l ration. Retour La cha ne de mesure Le pr l vement de l'information: Le capteur, acc l rom tre ou sonde de proximit , capte les informations et Capteur les transmet au collecteur de donn es. (Movipack). Le conditionnement et le traitement du signal: C'est le r le du collecteur de donn es qui, en plus, affiche les r sultats.