Mesures des vibrations des machines
Un aperçu, des techniques, des applications et de l’instrumentation
Un aperçu, des techniques, des applications et de l’instrumentation
Comprendre et gérer les vibrations des machines est crucial pour la santé et les performances des machines industrielles. Il s’agit d’un facteur clé dans l’évaluation des conditions dynamiques, notamment l’équilibrage, les défauts des roulements et les contraintes des composants.
La vibration d’une machine est l’oscillation ou le mouvement qu’une machine ou ses composants produisent pendant son fonctionnement. La mesure des vibrations des machines utilise des accéléromètres et des vibromètres pour évaluer les amplitudes et les fréquences des vibrations.
L’amplitude des vibrations indique l’ampleur du mouvement des pièces mécaniques. L’amplitude des vibrations de la machine est mesurée en micromètres, millimètres ou mètres en unités d’accélération, de déplacement ou de vitesse des vibrations.
Les causes des vibrations de la machine comprennent des charges déséquilibrées, des contrepoids manquants et des roulements usés ou endommagés. La détection de ces causes grâce aux mesures de vibrations permet un diagnostic précoce et la prévention des pannes potentielles de la machine, garantissant ainsi la fiabilité de la machine.
Les mesures de vibrations des machines utilisent des accéléromètres et des vibromètres pour évaluer les amplitudes et les fréquences des vibrations des machines. Ces instruments aident à comprendre et à gérer l’oscillation ou le mouvement qu’une machine ou ses composants produisent pendant le fonctionnement, jouant un rôle crucial dans le maintien des performances de la machine.
Tel que défini par la norme ISO 2954, un appareil de mesure des vibrations pour machines est une combinaison d’un transducteur de vibrations, d’une unité indicatrice et d’un système d’alimentation électrique. Ce dispositif est crucial dans l’évaluation des vibrations des machines, en aidant à la détection précoce des défauts, en minimisant les coûts de maintenance et en évitant les pannes inattendues de la machine.
L’objectif de la mesure des vibrations d’une machine est d’identifier ses causes pour les réduire, prédire les pannes d’une machine ou encore évaluer son état. Les vibrations des machines à mesurer identifient les problèmes mécaniques de la machine, garantissent des performances optimales de la machine et évitent les pannes inattendues de la machine.
La réduction des vibrations de la machine consiste à s’assurer que tous les poids d’équilibrage sont correctement en place, à vérifier les roulements et à remplacer ceux qui sont usés ou endommagés. L’analyse vibratoire identifie les pièces défectueuses et contribue ainsi à maintenir un fonctionnement optimal de la machine. En tirant parti des outils et techniques de mesure des vibrations, les professionnels peuvent surveiller efficacement l’état des machines, optimiser les performances et minimiser les temps d’arrêt et les coûts de réparation.
La maintenance prédictive des vibrations des machines est une approche qui utilise les données provenant des vibrations des machines et d’autres mesures pour évaluer l’état de santé d’une machine et prédire les problèmes potentiels. Ce processus facilite la détection précoce des défauts, minimise les coûts de maintenance et évite les pannes inattendues des machines.
La comparaison des tendances des vibrations des machines est le processus de comparaison des résultats de mesure les plus récents avec les résultats passés. La comparaison des tendances des vibrations des machines permet une détection précoce des défauts et aide à déployer des stratégies préventives efficaces.
Les techniques de mesure des vibrations des machines sont décrites par la norme ISO 20816-1. Ces techniques d’analyse des vibrations impliquent le placement de l’accéléromètre, la définition des paramètres de mesure appropriés, l’exécution de la mesure et l’interprétation des résultats. La technique ISO de mesure des vibrations des machines facilite la collecte et l’analyse précises des données de vibration. La technique d’analyse des vibrations ISO identifie les défauts potentiels tels que les défauts de roulements, le désalignement et le déséquilibre, ce qui incite à des actions correctives rapides.
Les techniques de mesure peuvent inclure la mesure des vibrations sur des pièces non rotatives ou des vibrations relatives de l’arbre. L’amplitude des vibrations, indiquant la valeur maximale de l’énergie de vibration à large bande en unités de vitesse RMS, peut être mesurée dans différentes unités telles que les micromètres pour le déplacement, les millimètres par seconde pour la vitesse et les mètres par seconde carrée pour l’accélération.
Selon la norme ISO 20816-1, l’accéléromètre de vibration de la machine doit être monté sur la pièce de la machine testée, généralement sur une surface plane et propre pour garantir un bon signal. Selon l’ISO, les mesures doivent être effectuées dans trois directions orthogonales : axiale, radiale horizontale et radiale verticale.
Les paramètres de mesure des vibrations des machines sont détaillés dans la norme ISO 20816-1. Cela inclut des paramètres de mesure spécifiques tels que la plage de fréquences (10 Hz à 1 kHz pour les machines), le type de transducteur (accéléromètre) et les unités de mesure (vitesse en mm/s, déplacement en um ou accélération en m/s). s2). De plus, les conditions environnementales doivent être propices à des mesures précises, ce qui signifie un bruit de fond et des vibrations minimes.
Les mesures de vibrations de la machine sont effectuées une fois que l’accéléromètre est correctement fixé et que les paramètres appropriés sont installés. Les vibrations de la machine sont mesurées pendant une durée spécifiée et des quantités telles que l’accélération, la vitesse ou le déplacement sont enregistrées.
L’interprétation des résultats de vibrations des machines par la norme ISO 20816-1 préfère l’utilisation de la vitesse efficace (vrms). Le dépassement des limites spécifiées dans la norme ISO 20816-1 indique un problème potentiel concernant la santé de la machine. Une analyse de fréquence détaillée, telle que la transformée de Fourier (spectre de fréquence FFT), peut être effectuée pour identifier la condition de défaut spécifique.
Les applications de mesure des vibrations des machines répertoriées dans la norme ISO 20816-1 incluent les vibrations des pièces non rotatives et les vibrations des arbres rotatifs. La plupart des applications de mesure des vibrations des machines sont réalisées sur des pièces non rotatives. La mesure des arbres rotatifs s’applique à des machines telles que les turbines à vapeur, les turbines à gaz ou les turbocompresseurs. Ces machines contiennent des systèmes d’arbres de rotor flexibles.
Les mesures de vibrations sur les pièces non tournantes sont appliquées avec un transducteur sismique qui détecte la vitesse ou l’accélération absolue des parties de la structure sur lesquelles il est monté (par exemple le boîtier de roulement).
Les mesures de vibrations sur les pièces en rotation sont effectuées sur un transducteur sans contact qui détecte le déplacement vibratoire entre l’arbre et un élément structurel sur lequel il est monté (par exemple le boîtier de roulement).
Les instruments de mesure des vibrations des machines jouent un rôle crucial dans l’évaluation des vibrations. Cela inclut l’utilisation de vibromètres spécifiques avec les spécifications appropriées, la prise en compte de leur environnement de fonctionnement et des transducteurs appropriés.
Les spécifications des instruments d’analyse des vibrations destinés à mesurer l’intensité des vibrations sont données dans l’ISO 2954 et les instruments destinés à mesurer les vibrations de l’arbre sont spécifiés dans l’ISO 10817-1. Les spécifications relatives au montage des accéléromètres sont données dans l’ISO 5348 et sont, en principe, applicables également aux transducteurs de vitesse.
Selon la définition de l’ISO 2954, le compteur de vibrations pour machines est une combinaison d’un transducteur de vibrations, une unité indicatrice et un système d’alimentation électrique.
La gamme de fréquences du vibromètre machine est de 10 Hz à 1 000 Hz. Dans certains cas, il peut être nécessaire de limiter ou d’étendre davantage la plage de fréquences de mesure à ses limites supérieures ou inférieures pour éviter des vibrations perturbatrices qui ne sont pas pertinentes pour l’évaluation des caractéristiques vibratoires d’une machine ou pour inclure des fréquences importantes. A cet effet, l’instrument peut être équipé de filtres passe-haut ou passe-bas supplémentaires ou modifiés.
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