L’analyse vibratoire: un large spectre de possibilités…

Article du 11/03/2010

Lorsque l’on mesure des vibrations le seul signal que l’on obtient au départ ressemble à la courbe représentée ci-dessus. Une fluctuation en fonction du temps. De ce signal il est facile d’extraire:

– une amplitude de signal, Ac, et une amplitude maximale, que l’on appelle de crête à crête, Acc, qui va en quelques sorte représenter les à-coups les plus importants subis par la machine,

– une amplitude efficace, Aeff, qui traduit pendant un temps suffisamment long les vibrations moyennes enregistrées.

Ces résultats sont bien sûr très insuffisants pour diagnostiquer des défauts sur une installation, mais donnent une première indication de niveau vibratoire. À l’aide de la norme ISO 1816-3 il est en effet possible de donner une tendance selon le type de machine et son mode de fixation. Prenons par exemple des mesures réalisées en mm/s (vitesse vibratoire V) sur une machine de taille moyenne (puissance comprise entre 15 et 300 kW) fixée au sol de manière rigide :
* si V < 1,4 mm/s l’installation est considérée comme neuve,
* si 1,4 < V < 2,8 mm/s  elle peut fonctionner sans problème,
* si 2,8 < V < 4,5 mm/s une intervention est à prévoir à court terme,
* si V > 4,5 mm/s les vibrations créent de sérieux dommage à l’installation.

Associés à des signaux vert, jaune, orange et rouge ces indications représentent en fait la base de la maintenance conditionnelle en contrôle vibratoire. Pour des machines simples (un moteur, une pompe) cela suffit amplement, mais dès que la cinématique est plus compliquée ou que l’on veut réellement savoir d’où viennent les vibrations sans avoir à tout démonter, il faut utiliser des techniques plus poussées.

Et c’est là qu’interviennent les mathématiques. Non, ne fuyez pas ! Il n’y a pas besoin d’être un scientifique pointu pour exploiter ces techniques. Aujourd’hui les appareils d’analyse et les ordinateurs le font pour nous, et il n’est plus vraiment nécessaire de savoir ce qu’est une décomposition en séries de Fourier !

En pratique le signal vibratoire est enregistré pendant quelques secondes puis décortiqué. En fait on transforme la représentation en fonction du temps en une courbe en fonction de la fréquence, comme celle qui est montrée ci-dessous et qu’on appelle un spectre.

Ce qu’on ne peut pas observer sur un signal brut est accessible grâce à cette transformation mathématique, aussi appelée analyse spectrale. Chaque pic ressortant de manière nette sur cette courbe correspond à une fréquence bien définie du signal vibratoire, propre aux différents composants de la machine, une signature en quelque sorte. Un pignon de 35 dents signe par exemple son forfait en faisant ressortir une amplitude élevée à la fréquence de 35 fois la vitesse de rotation principale. Toutes les anomalies peuvent ainsi être dépistées et le travail de détective s’en trouve largement facilité !

Vous trouverez des exemples d’application à cet endroit du site de Mecadyn. N’hésitez pas à prendre contact si vous souhaitez avoir des explications plus complètes sur ces analyses.

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