10 Principes de l’Analyse Vibratoire que Vous Devez Connaître

Qu’est-ce que l’Analyse Vibratoire

L’analyse vibratoire se définit comme la technique de mesure des vibrations permettant d’identifier les anomalies dans les machines industrielles. En utilisant des algorithmes FFT, les analyseurs de vibrations décomposent les signaux de vibration en composantes d’amplitude et de fréquence pour faciliter la reconnaissance des défauts.

Défauts Identifiés par les Techniques d’Analyse Vibratoire

L’analyse vibratoire est capable d’identifier presque tous les défauts qu’une machine peut présenter. C’est pourquoi une analyse ponctuelle nécessite des méthodes complémentaires pour confirmer un diagnostic. Voici les défauts les plus courants identifiés par l’analyse vibratoire :

1. Balourd
2. Défauts de roulements
3. Jeu mécanique
4. Désalignement
5. Résonance et fréquences naturelles
6. Défauts électriques des moteurs
7. Arbre voilé
8. Défauts de boîtes de vitesses
9. Cavitation des pompes
10. Vitesses critiques

Comment Trouver un Équipement d’Analyse Vibratoire

Trouvez le meilleur équipement d’analyse vibratoire adapté à vos besoins. Si vous souhaitez savoir comment trouver le meilleur analyseur de vibrations, cliquez ici.

Les équipements d’analyse vibratoire sont des instruments utilisés pour mesurer, stocker et diagnostiquer les vibrations produites par vos machines. Ils utilisent des outils basés sur la FFT pour mesurer les fréquences et identifier les causes qui les génèrent. Vous pouvez en trouver quelques exemples ici :

Équipement Portable d’Analyse Vibratoire | Digivibe MX®

L’équipement d’analyse vibratoire Digivibe MX® M30 est un système avancé et portable conçu pour analyser les vibrations des machines individuellement. Équilibrage en place sur 1 et 2 plans.

• Plage de fréquences : 1 Hz - 14 kHz
• Lignes de résolution : 1 638 400
• Canaux d’entrée simultanés : 4
• Capacité d’équilibrage : Oui
• Simulations 3D (ODS)

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Analyseur de Vibrations Sans Fil | EI WiSER® 3X

L’accéléromètre triaxial EI WiSER® 3X est également compatible avec les applications WiSER VIBE® et Digivibe MX®.

• Plage de fréquences : 1 Hz - 14 kHz
• Lignes de résolution : 1 638 400
• Canaux d’entrée simultanés : 4

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Équipement Permanent d’Analyse Vibratoire | PHANTOM®

Le PHANTOM® EPH-V11 est un capteur de vibrations sans fil conçu pour un montage permanent. PHANTOM® enregistre des FFT de vibration sur 3 axes. Batterie remplaçable longue durée de 2 à 3 ans.

• Plage de fréquences : 1 Hz - 10 kHz
• Plage d’amplitude : 32g
• Lignes de résolution : 6 400

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Limitations de l’Analyse Vibratoire

Les experts en vibrations et les développeurs ont fourni de grands efforts pour créer des fonctions qui résolvent les quelques limitations de l’analyse vibratoire ; cependant, certaines problématiques restent encore invisibles à travers elle.

Fréquences très élevées : les capteurs courants ont une fréquence maximale de 10 à 15 kHz. Sans investissement dans des capteurs spéciaux, les fréquences les plus élevées seront invisibles pour l’équipement.

Très basses fréquences : bien qu’il soit possible de mesurer des fréquences très basses, elles sont souvent ignorées car elles nécessitent de longues acquisitions qui ne sont pas réalisées lors d’une route habituelle.

État du lubrifiant : il s’agit de l’une des plus grandes limitations de l’analyse vibratoire. L’état du lubrifiant ne peut pas être évalué par cette technique ; seul le manque de lubrifiant peut être suspecté.

Fondamentaux de l’Analyse Vibratoire

Analyse Vibratoire – Concepts de Base

L’analyse vibratoire ne nécessite pas de démonter ni d’arrêter la machine et est donc une méthode non invasive. En effet, un capteur qui transforme le mouvement en signal électrique est le principe de base d’un analyseur de vibrations. Ensuite, l’analyseur calcule tous les paramètres prédéfinis, puis stocke ce signal.

Capteurs pour l’Analyse Vibratoire

Le capteur le plus courant utilisé en analyse vibratoire est l’accéléromètre, bien que l’on trouve également des transducteurs de vitesse et des sondes de déplacement. Les accéléromètres fournissent une sortie de tension dont l’amplitude est proportionnelle à l’accélération de la vibration. L’analyseur peut ensuite intégrer ce signal pour obtenir la vitesse et le déplacement, faisant de l’accéléromètre le capteur le plus polyvalent.

Concept de Vibration

Les machines tournantes produisent des vibrations lors de leur fonctionnement normal en raison des forces de frottement et centrifuges des pièces tournantes et des roulements. La vibration peut donc être mesurée, enregistrée, suivie en tendance et, dans la plupart des cas, même entendue. Nous définissons ainsi la vibration comme un mouvement répétitif autour d’un point d’équilibre caractérisé par sa variation en amplitude et en fréquence. L’amplitude et la fréquence sont utilisées dans d’innombrables calculs essentiels au diagnostic.

Définition de l’Amplitude

L’amplitude est l’étendue maximale de l’oscillation, mesurée du point le plus bas au point le plus haut de la forme d’onde. L’amplitude est liée à la quantité de mouvement. La valeur RMS (racine carrée de la moyenne des carrés) décrit quant à elle la quantité d’énergie contenue dans cette vibration. Le RMS est le paramètre le plus utilisé pour mesurer l’intensité des vibrations.

Qu’est-ce que la Fréquence ?

La fréquence mesure le taux d’occurrence des mouvements dans la vibration par seconde en Hz (ou par minute en CPM). Imaginez un piano : chaque note correspond à une fréquence ; si vous appuyez sur plusieurs touches, vous entendrez un son composé. Les fréquences et amplitudes de chaque note se combinent pour créer un signal complexe. De même, la vibration peut être une composition de plusieurs fréquences, chacune pouvant obéir à une cause différente. Le nombre de composantes d’un signal de vibration peut être aussi grand que les touches d’un piano, car chaque pièce mécanique a son propre motif vibratoire. Chaque machine possède donc sa propre empreinte vibratoire, et le travail d’un analyste en vibrations est d’identifier les problèmes au sein de cette empreinte.

Qu’est-ce que la FFT ?

La FFT (Transformée de Fourier Rapide) est un calcul mathématique destiné à décomposer un signal en toutes ses fréquences. Un graphique FFT offre la possibilité de diagnostiquer des défauts en se basant sur les fréquences et d’évaluer l’intensité de chacune d’elles selon l’amplitude.

Paramètres de Mesure des Vibrations

Les techniques d’analyse vibratoire identifient 3 paramètres de mesure principaux. Chacun d’eux accorde une importance plus grande à certaines plages de fréquences.

L’Accélération donne une importance plus grande aux hautes fréquences. Elle est utile pour observer l’état des roulements.

La Vitesse accorde une importance égale aux hautes et aux basses fréquences. Elle est liée à la force destructrice de la vibration et constitue donc l’unité la plus importante disponible.

Le Déplacement privilégie les basses fréquences. Il est utile lors de l’équilibrage dynamique, des orbites et de l’ODS (Formes Opérationnelles de Déformée Structurale).

Observez les spectres ci-dessous. Ils appartiennent tous au même signal. Notez que vous verrez des pics aux mêmes fréquences, mais avec des amplitudes différentes dans chacun. Observez également comment chaque paramètre attribue une importance différente aux plages de fréquences.

Plans de Maintenance

L’analyse vibratoire en maintenance corrective vise à diagnostiquer et corriger un problème de vibration existant.

En revanche, en maintenance prédictive, l’objectif est de prédire les défaillances en suivant la tendance des vibrations et en identifiant leur comportement dans le temps.

L’Analyse Vibratoire Peut-elle Prédire les Défaillances ? – Maintenance Prédictive

Oui, dans la plupart des cas, nous pouvons prédire les défaillances. Faisons une analogie.

Avez-vous déjà emmené votre voiture chez le mécanicien parce que vous avez remarqué un nouveau bruit, ou parce qu’un bruit déjà présent s’amplifie ?

En prenant cette décision, vous prédisez inconsciemment une défaillance. Vous savez que si vous n’emmenez pas la voiture chez le mécanicien, elle finira par tomber en panne – c’est votre prédiction. En maintenance prédictive, le principe est identique, mais contrairement aux voitures, nous ne sommes pas toujours à proximité des machines pour entendre les bruits ou sentir les vibrations, sans parler du fait que la plupart sont inaudibles. Les analyseurs de vibrations enregistrent donc avec précision la tendance de l’amplitude de ces « bruits » et, mieux encore, sont capables d’identifier la source de ce qui élève ce « bruit ».

Maintenance Proactive

La maintenance proactive est une nouvelle tendance qui cherche non seulement à prédire les arrêts, mais aussi à identifier précisément les défauts qui les provoqueront.

Il existe plusieurs approches à cela, mais toutes reposent fondamentalement sur le suivi des fréquences responsables des variations de vibration. Un spectre normal comprend généralement entre 400 et 200 000 points, et suivre chacun d’eux dans le temps est complexe.

Les bandes octave sont des spectres FFT simplifiés avec un nombre standard de lignes, généralement entre 8 et 32. Ainsi, les bandes octave sont très utiles pour suivre un petit nombre de segments FFT dans le temps. Il devient ainsi beaucoup plus facile d’identifier les composants défectueux.

Analyseurs de Vibrations

La nouvelle génération d’analyseurs de vibrations a évolué avec des fonctions complexes et conviviales, telles que les simulations 3D ou l’analyse des boîtes de vitesses. De plus, ces analyseurs intègrent des millions de lignes de résolution et l’enregistrement automatisé des routes, facilitant considérablement notre travail. Si vous souhaitez en savoir plus sur comment choisir le meilleur analyseur de vibrations, lisez cet article.

Accéléromètres Sans Fil

La nouvelle ère technologique a permis aux accéléromètres sans fil de communiquer avec presque n’importe quel appareil, comme les smartphones et les tablettes. Malgré la large bande passante que nécessitent ces accéléromètres triaxiaux sans fil, ils sont capables d’envoyer 3 axes simultanément en temps réel, avec même la possibilité d’ajouter un quatrième canal pour l’analyse de phase et l’équilibrage.

Découvrez cet accéléromètre sans fil !

IOT (Internet des Objets) dans l’Analyse Vibratoire

Des dispositifs de la taille d’une balle de golf sont désormais capables d’envoyer des données de vibration sans fil pendant 3 à 6 ans sans changer la batterie. Il suffit de coller la base et de le configurer dans le logiciel pour commencer à analyser via le cloud ou directement sur votre smartphone. De plus, cette technologie intègre maintenant également des capteurs de température, de courant, de RPM et bien d’autres qui apportent de nouveaux paramètres au sein de la même analyse.

Découvrez ce capteur de vibrations IOT !

Analyse Vibratoire dans le Cloud

Les nouvelles technologies web et les progrès des télécommunications nous permettent désormais d’envoyer des données enregistrées sur smartphones ou via des dispositifs IOT vers le cloud pour les automatiser et les partager avec des analystes experts à distance pour une analyse plus approfondie.

De même, les données dans le cloud nous permettent de partager facilement les informations avec l’utilisateur final pour faciliter la prise de décision. Les rapports automatisés sont désormais disponibles avec des outils personnalisables permettant aux utilisateurs de voir exactement ce dont ils ont besoin.

La maintenance basée sur le cloud est une tendance, tout comme dans tous les autres aspects de nos vies.

Un bon exemple d’analyse vibratoire basée sur le cloud est le eianalytic.com d’ERBESSD INSTRUMENTS®.

Apprendre dès maintenant à connaître les systèmes d’analyse vibratoire basés sur le cloud est très important, car ils deviendront de plus en plus complexes à l’avenir.

Algorithmes d’Apprentissage dans l’Analyse Vibratoire

Les nouveaux algorithmes d’auto-apprentissage des comportements des machines se développent et gagnent en popularité. Ces algorithmes mesurent les valeurs RMS sur une période de temps pour évaluer ensuite quelle plage de valeurs est normale pour cette machine en particulier. Ces systèmes sont ainsi capables de signaler dès que la vibration de la machine dépasse le maximum établi.

Une autre forme d’apprentissage consiste à créer automatiquement une alarme d’enveloppe sur une moyenne de FFTs (voir image). Après avoir défini une limite d’enveloppe normale, les systèmes sont capables de détecter dès qu’une fréquence particulière du spectre atteint une limite.

Ces algorithmes rendent déjà l’analyse vibratoire beaucoup plus facile, laissant les tâches complexes aux ordinateurs. Ces systèmes réduisent considérablement la charge de travail des analystes en vibrations et leur permettent de se concentrer sur ce qui mérite vraiment leur temps.

Comment ces Nouvelles Technologies Impacteront-elles nos Vies ?

Ces nouvelles technologies changeront considérablement la façon dont nous percevons l’analyse vibratoire aujourd’hui. Non seulement elles nous faciliteront la vie en termes de travail routinier, mais elles permettront également à nos connaissances de progresser encore davantage en matière de vibrations et de leurs relations avec d’autres paramètres.

Plus tôt nous adopterons ces technologies, plus nous aurons de temps pour en explorer le potentiel. Adapter notre façon de penser est crucial dans cet environnement qui évolue à une telle vitesse.

Résumé

L’étude des vibrations est une discipline qui a débuté il y a près de 100 ans et qui n’a été accessible à l’industrie en général que depuis moins de 4 décennies. Depuis lors, l’analyse vibratoire a évolué de pair avec la technologie numérique, forçant son évolution continue. Les nouvelles technologies créent constamment de nouveaux défis tant pour ceux qui les développent que pour les utilisateurs.

Les algorithmes d’analyse vibratoire évolueront et seront encore plus précis et fiables. Dans très peu de temps, nous verrons ce type de capteurs sur chaque machine.