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Vibrations des machines

Mesure des vibrations selon ISO 20816-1

Qu’est-ce que les vibrations des machines ?

La vibration de la machine est le mouvement d’une machine ou de ses pièces en réponse à une force appliquée. L’amplitude de vibration est l’amplitude de ce mouvement, qui est généralement mesurée en micromètres, millimètres ou mètres.

Qu’est-ce qui cause les vibrations dans les machines ?

Les machines fonctionnent désormais à des vitesses de rotation et des charges de plus en plus élevées, ainsi qu’à un fonctionnement plus souple à charge partielle et pleine charge, et dans des conditions de fonctionnement de plus en plus sévères. Les vibrations de la machine peuvent être causées par le mouvement de divers facteurs, notamment des charges déséquilibrées, un désalignement des composants et des surfaces inégales. Dans de nombreux cas, il est possible de provoquer des vibrations excessives de la machine en effectuant des réglages sur la machine ou ses pièces. Cependant, certaines vibrations sont inévitables et peuvent causer des problèmes tels que la pollution sonore et l’usure des composants. Par conséquent, il est important de comprendre le fonctionnement des vibrations de la machine afin de minimiser ses effets négatifs.

Qu’est-ce que l’analyse vibratoire des machines ?

L’analyse des vibrations des machines est utilisée à plusieurs fins, allant de la surveillance opérationnelle de routine et des tests d’acceptation aux tests expérimentaux avancés, ainsi qu’aux enquêtes diagnostiques et analytiques. L’ISO 20816-1 (anciennement ISO10816) fournit des lignes directrices principalement pour la surveillance opérationnelle et les tests d’acceptation fournissant des limites pour trois grandeurs de vibration principales : le déplacement, la vitesse et l’accélération. Les vibromètres SVANTEK sont équipés de tous les filtres nécessaires pour l’analyse des vibrations, les mesures des vibrations de la machine et la surveillance de l’état de la machine.

Pourquoi mesurer les vibrations ?

La mesure des vibrations est le meilleur moyen d’évaluer les conditions dynamiques telles que l’équilibrage (vibration générale), les défauts de roulement (enveloppement) et les contraintes des composants. Des vibrations excessives sont un symptôme courant de problèmes mécaniques. Les vibrations peuvent être utilisées pour mesurer des problèmes tels que le déséquilibre du rotor, le désalignement, le desserrement mécanique, la résonance structurelle, les fondations molles et les défauts d’engrènement. L’état de santé actuel d’une machine peut être déterminé en mesurant la vibration « globale » d’une machine, d’un rotor par rapport à une machine ou de la structure de la machine et en comparant la mesure à la norme.

 

 

Vibrations des machines

Surveillance

Causes des vibrations

Les vibrations sont l’un des problèmes les plus courants pouvant affecter les machines, et elles peuvent avoir plusieurs causes. L’un des plus courants est l’absence de poids d’équilibrage. Lorsque les poids d’équilibrage sont manquants, ils éjectent le composant rotatif, provoquant la vibration de la machine. Les roulements usés ou endommagés sont une autre cause fréquente de vibration. Lorsque les roulements sont endommagés, ils peuvent faire vaciller le composant rotatif, ce qui entraîne également des vibrations.

Qu’est-ce que la maintenance prédictive ?

La maintenance prédictive est le processus de collecte de données à partir des machines pendant leur fonctionnement pour aider à prendre des décisions sur leur état de santé, les réparations et les mises à niveau potentielles avant une panne imprévue. L’objectif de la maintenance prédictive est d’augmenter la rentabilité en réduisant les coûts de maintenance.

Comparaison des tendances

Comparer la lecture la plus récente aux lectures précédentes pour le même point de mesure, ce qui vous permet d’observer la « tendance » des valeurs de vibration du point dans le temps, est le moyen le plus efficace et le plus fiable d’évaluer la sévérité des vibrations. Lorsque les valeurs sont présentées dans un « graphique de tendance », il est plus simple de comprendre cette comparaison de tendance entre les données actuelles et précédentes. Un graphique de tendance affiche les valeurs du présent et du passé dans le temps. Une lecture de base (connue comme bonne) doit également être incluse dans les enregistrements de mesure. Après une révision ou lorsque d’autres indicateurs indiquent que la machine fonctionne correctement, la valeur de référence peut être obtenue. Pour identifier les changements de machines, les données ultérieures sont comparées à la ligne de base.

Techniques de mesure

Les mesures de vibration des machines sont utilisées pour une variété de tâches, y compris la surveillance opérationnelle de routine, les tests d’acceptation, les tests expérimentaux sophistiqués, les études de diagnostic et d’analyse, etc. Les nombreux objectifs de mesure différents donnent lieu à un large éventail de techniques d’interprétation et d’évaluation.

Les mesures effectuées sur des pièces non tournantes suffisent à certaines machines pour caractériser leurs caractéristiques de fonctionnement en termes de fonctionnement sans problème. D’autres types de machines, comme les turbines à vapeur, les turbines à gaz et les turbocompresseurs, peuvent présenter une variété de modes de vibration dans la plage de vitesse de service. Les machines de ces classes nécessitent un moyen plus précis et plus sensible de suivre les changements dans les conditions de vibration, telles que les mesures de vibration de l’arbre.

Il est courant de mesurer les vibrations sur les pièces non rotatives ou de mesurer les vibrations relatives de l’arbre, ou les deux. Le type de mesure pour le système de protection est normalement basé sur l’expérience du fabricant de la machine. La mesure des vibrations doit être à large bande afin que le spectre de fréquences de la machine soit correctement couvert.

Les mesures de vibrations sur des pièces non rotatives sont généralement effectuées avec un transducteur sismique qui détecte la vitesse ou l’accélération absolue des pièces de structure sur lesquelles il est monté (par exemple, le boîtier de roulement). Les mesures de vibration relative de l’arbre sont généralement effectuées avec 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).

Amplitude des vibrations

L’amplitude de vibration est définie dans ce groupe de normes comme la valeur maximale de la vitesse RMS à large bande dans la plage de fréquences spécifiée (généralement de 10 à 1 000 Hz), telle qu’évaluée sur la structure à des points prescrits. Pour évaluer les vibrations de la machine, les grandeurs de mesure suivantes peuvent être utilisées :
a) déplacement vibratoire, mesuré en micromètres ;
b) vitesse de vibration, mesurée en millimètres par seconde ;
c) l’accélération des vibrations, mesurée en mètres par seconde carrée.

Comment réduire les vibrations dans les machines ?

Pour réduire les vibrations dans les machines, assurez-vous d’abord que tous les poids d’équilibrage sont en place. Deuxièmement, vérifiez les roulements et remplacez ceux qui sont usés ou endommagés. En prenant ces mesures simples, vous pouvez contribuer à réduire les vibrations de votre machinerie et à assurer son bon fonctionnement.

 

 

Mesures

Instrumentation

Indicateur de niveau de vibration

Le cauteur mesure l’accélération, la vitesse et le déplacement des vibrations avec une pondération de fréquence requise.

Mesure du régime

Parallèlement à la mesure des vibrations, les compteurs proposent la mesure RPM avec tachymètre laser.

FFT

Les transformées de Fourier rapides sont des calculs mathématiques qui transforment ou convertissent une forme d’onde dans le domaine temporel (amplitude en fonction du temps) en une série d’ondes sinusoïdales discrètes dans le domaine fréquentiel.

L’instrumentation utilisée doit être conçue pour fonctionner de manière satisfaisante dans l’environnement pour lequel elle doit être utilisée, par exemple en ce qui concerne la température et l’humidité. La spécification des instruments de mesure de la sévérité des vibrations est donnée dans l’ISO 2954 et les instruments de mesure des vibrations de l’arbre sont spécifiés dans l’ISO 10817-1.
Une attention particulière doit être accordée pour s’assurer que le capteur de vibrations est correctement monté et que sa présence n’affecte pas les caractéristiques de réponse aux vibrations de la machine. Les spécifications de montage des accéléromètres sont données dans l’ISO 5348, qui, en principe, s’appliquent également aux capteurs de vitesse.
L’instrumentation moderne peut fournir plusieurs méthodes pour fournir une valeur de mesure. Les critères d’acceptation ici sont basés sur r.m.s. vitesse en mm/s pour les mesures sur les pièces non tournantes et déplacement crête à crête en micromètres pour les mesures sur les pièces en rotation. Les critères d’acceptation peuvent être mis à l’échelle de manière appropriée pour correspondre aux unités couramment utilisées sur le site, en utilisant les mêmes hypothèses que celles programmées dans les systèmes de contrôle distribués.
Il est souhaitable que le système de mesure ait des dispositions pour l’étalonnage en ligne de l’instrumentation de lecture et, en outre, ait des sorties isolées appropriées pour permettre une analyse supplémentaire si nécessaire.

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