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dfauts et symptmes vibratoires 1
Surveillance et diagnostic des
dfauts dans les machines
tournantes.
Dfauts et symptmes
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dfauts et symptmes vibratoires 2
Diagnostic des machines tournantes
importance
Machines tournantes prsentes dans tous types d industries.
Les dtriorations de ces machines conduisent :
indisponibilit des machines d o une perte de production
cots de maintenance important
nuisance de bruit et de vibrations (Normes de plus en plus svres)
D o la ncessit :
de la surveillance
du diagnostic
actuellement plusieurs mthodes utilises, y compris la rfrence des
normes
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dfauts et symptmes vibratoires 3
Diagnostic des machines tournantes
principe de la surveillance des machines
En gnral, on ralise des mesurages de paramtres physiques sur
une machines. Les paramtres physiques choisis doivent tre sensibles
l apparition et/ou l volution de celui-ci.
Le Traitement du signal devra extraire du signal le meilleur indicateur .
Paramtre
caractristique du dfaut
Seuil d alarme
(alarme de surveillance)
Seuil d arrt
t
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Diagnostic des machines tournantes
hypothses gnrales
hypothses : -systme invariant,
- changements dans les signaux mesurs =volution du dfaut
connaissance du systme mcanique
difficults: - systme variable/ non-stationnaire/ non-linaire/
Machine, structureExcitations
non mesures
= Dfauts ?
sortiesentres
Vibrations,bruit
Forces,Mesurs..
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Diagnostic des machines tournantes
quels dfauts, quels symptmes ?
Plusieurs dfauts peuvent apparatre. Il est important de connatre
leur criticit, leur occurrence
l exprience, les donnes statistiques (socit d assurance Alianz)
les analyses de sret de fonctionnement ( AMDEC)
leur(s) symptmes
quels sont les paramtres physiques qu ils affectent
quelles sont les caractristiques de ces symptmes en terme de signaux
les mthodes de TS pressenties sont-elles suffisantes
les contraintes spcifiques de la machine impossibilit de certains types de mesures, etc
Il faut enfin prendre en compte le fait :
des dfauts peuvent avoir des manifestations similaires
plusieurs dfautspeuvent apparatre en mme temps
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dfauts et symptmes vibratoires 6
Diagnostic des machines tournantes
dfauts et symptmes . Intrt des vibrations
Les vibrations sont d intrt pour la surveillance et le diagnostic des
machines :
les phnomnes dynamiques sont bien apprhends par lesvibrations,
plusieurs dfauts ont des caractrisations bien identifies.
les mesures de vibrations et l analyse du signal associe sont engnral de mise en uvre simple
il ne faut pas arrter les machines, ce qui est important dans un contexteindustriel.
Nanmoins, il ne faut pas ngliger les autres informations disponibles.
(capteurs/exprience, ..)
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Diagnostic des machines tournantes
dfauts et symptmes : hypothses de base
Conditions de fonctionnement constantes
vitesse de rotation constante
couple (charge) constant
Mesurages contrls
point de mesures
rptabilit
capteurs
Connaissance de la cinmatique
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Diagnostic des machines tournantes
dfauts et symptmes : balourd (1) Dfaut le plus frquent
F w m.r.[0=m.r.2pi.f0
Existence d une force tournante (centrifuge) la vitesse de rotation
[
avec une raction sur les paliers.
dplacement /acclration au niveau des paliers
direction radiale
caractristiques frquentielles ?
m[
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Diagnostic des machines tournantes
dfauts et symptmes : balourd(2)
T=1/f0
t
ff0
Aw F
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Diagnostic des machines tournantes
dfauts et symptmes : balourd (3) Attention : un choc par tour gnre galement une augmentation de
la raie la frquence de rotation
autre symptme (paliers lisses):
orbite de 2 capteurs de dplacement placs sur le palier
90 :ovalisation de l orbite
Equilibrage :
Rotor rigide
rsonance de flexion >> vitesse de rotation
Rotor flexible
vitesse de rotation au dessus de(s) rsonance de flexion
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dfauts et symptmes vibratoires 11
Diagnostic des machines tournantes
dfauts et symptmes : dsalignement
Caractristiques harmoniques:
- fr
- 2*f_r, 4*fr,- N*fr accouplement denture
- direction axiale plus marque
- dpend de l accouplement
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Diagnostic des machines tournantes
dfauts et symptmes : roulements(1)
caractristiques
N=nbr de billes
dm=diamtre de base
db=diamtre billes
J=angle de contact
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Diagnostic des machines tournantes
dfauts et symptmes : roulements(2)
Dfauts : caillage, usure, lubrification
piste externe
piste interne
billes
symptmes:
chocs rptitifs la frquence de l lment considr(billes, pistes,)
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Diagnostic des machines tournantes
dfauts et symptmes : roulements(3)
Frquences caractristiques:
piste interne
piste externe:
billes :
train fondamental
RIf
Db
DbiNf )].cos(1[
2J!
rEf
Db
DbiNf )].cos(1[
2J!
RfDb
Dbi
Db
Dbi
fbi )].cos(1[2
J!
)]cos(1[2
1J
Db
Dbif
T!
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Diagnostic des machines tournantes
dfauts et symptmes : roulements (5)
0 5 0 0 1 0 0 0 1 5 0 0 2 0 0 0 2 5 0 0
-1
- 0 . 5
0
0 . 5
1
0 5 0 0 1 0 0 0 1 5 0 0 2 0 0 0 2 5 0 0
-2 0
-1 0
0
1 0
2 0
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Diagnostic des machines tournantes
dfauts et symptmes : cas des engrenages(1)
Elments mcaniques complexes :
conception, fabrication
dfauts pouvant voluer rapidement vers la rupture
plusieurs type de dfauts
faux rond
usure uniformes des dents, pitting
caillage, fissuration
fracture
mthodes avances pour la dtection prcoce
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Diagnostic des machines tournantes
dfauts et symptmes : cas des engrenages(1)
N1
N2
fr1
fr2
Fe = N1.fr1=N2.fr2
Engrenages droits
Engrenages hlicodaux
Direction
des efforts
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Diagnostic des machines tournantes
dfauts et symptmes : cas des engrenages(3)
Symptmes vibratoires
on distingue les dfauts
uniformes sur toutes les dents (usure, pitting)
frquence d engrnement fe
localises sur des dents particulires (caillage, fissures, fracture)
chocs localiss
frquence de chaque arbre fr1 ou fr2
modulation autour des raies frquence d engrnement
Analyse d huile
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dfauts et symptmes vibratoires 20
Diagnostic des machines tournantes
dfauts et symptmes : engrenages (4)
0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0
- 4
- 2
0
2
4
0 1 0 0 0 2 0 0 0 3 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 0 0 7 0 0 0 8 0 0 0 9 0 0 0 1 0 0 0 0
1 0- 5
1 00
1 05
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Diagnostic des machines tournantes
dfauts et symptmes : engrenages (5)
0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 4 0 0 1 6 0 0
- 1 0
- 5
0
5
1 0
0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 4 0 0 1 6 0 0
- 4
- 2
0
2
4
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Diagnostic des machines tournantes
dfauts et symptmes : machines alternatives(2)
Moteurs combustion
diesel, essence
automobiles, marine
production d lectricit
Compresseurs alternatifs
Plusieurs types de dfauts:
soupapes,
pompes
