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g2-Vibrations MT (1)

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Text of g2-Vibrations MT (1)

  • 8/8/2019 g2-Vibrations MT (1)

    1/30

    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

  • 8/8/2019 g2-Vibrations MT (1)

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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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    dfauts et symptmes vibratoires 4

    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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    dfauts et symptmes vibratoires 5

    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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    dfauts et symptmes vibratoires 7

    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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    dfauts et symptmes vibratoires 8

    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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    dfauts et symptmes vibratoires 9

    Diagnostic des machines tournantes

    dfauts et symptmes : balourd(2)

    T=1/f0

    t

    ff0

    Aw F

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    dfauts et symptmes vibratoires 10

    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

  • 8/8/2019 g2-Vibrations MT (1)

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    dfauts et symptmes vibratoires 12

    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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    dfauts et symptmes vibratoires 13

    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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    dfauts et symptmes vibratoires 14

    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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    dfauts et symptmes vibratoires 16

    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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    dfauts et symptmes vibratoires 17

    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

  • 8/8/2019 g2-Vibrations MT (1)

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    dfauts et symptmes vibratoires 18

    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

  • 8/8/2019 g2-Vibrations MT (1)

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    dfauts et symptmes vibratoires 19

    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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    dfauts et symptmes vibratoires 21

    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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    dfauts et symptmes vibratoires 23

    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