Analyses vibratoires
Les vibrations
MC – Vibrations
Rév. A Septembre2001
Page 1
D'où proviennent les Vibrations ? vibrations = symptôme
Vibrations défaut = force
Forces Internes
Vibration Vibration==Force ForcexxMobilité Mobilité
MC – Vibrations
Mobilité de la structure
Rév. A Septembre2001
Page 2
Fonction de transfert Vibration Force et Vibration changement proportionnel dans la vibration Log
mobilité constante Log
Log
changement dans la force
A
8dB
Force
8dB
n
Force d’entrées Forces créées par : z Balourd z Choc z Friction z Acoustique
MC – Vibrations
Hz
x
n
Hz
Réponse du système
Mobilité Paramètres structuraux : z Masse z Rigidité z Amortissement
n
=
Hz
Fonction de transfert
Vitesse vibratoire
Paramètres de vibration : z Accélération z Vitesse z Déplacement
Rév. A Septembre2001
Page 3
Mouvement circulaire uniforme Vibration harmonique simple, x = Asin(ωt+ α)
Déplacement
Vitesse
Accélération t
t
t
Accélération a
1ms-2 (m/s2)
= 0.102g = 39.4 in/s2
Vitesse v
1ms-1 (m/s)
= 3.6 km/h = 39.4 in/s
Déplacement d
1m
MC – Vibrations
Les unités de mesure vibratoire
1g ≡ 9,80665 ms-2 = 1000 mm = 39.4 in
Rév. A Septembre2001
Page 4
Accélération, Vitesse et Déplacement
M
a v
d a
d
v
M M
Accélération Temps (vibration simple)
a
m d m
m
MC – Vibrations
a
v
v
d
Vitesse
Déplacement Fréquence (machine vraie) Rév. A Septembre2001
Page 5
Les vibrations
Introduction à la détection des défauts
MC – Vibrations
Rév. A Septembre2001
Page 6
Buts de la surveillance
Maintenance conditionnelle 3 objectifs = 3 méthodes = 3 moyens Sécurité détection
Permanence
simplicité
Surveillance suivi
Niveau global
rapidité
Spectre
puissance
Diagnostic optimisation
MC – Vibrations
Rév. A Septembre2001
Page 7
Collecteur de données
Collecteur de données
Niveau de vibration Panne Niveau de maintenance Tendance Avertissement temps
MC – Vibrations
Rév. A Septembre2001
Page 8
Méthode du relevé global
L
Niveau global f
Niveau de vibration
Niveau d’arrêt 8 dB
Niveau d’alarme 8 dB Niveau de référence Temps
MC – Vibrations
Rév. A Septembre2001
Page 9
Tendances par bandes de fréquences
Analyse spectrale A log
A log Limite globale
Limite globale
Mesure globale
Mesure sur une bande de fréquences Balourd
MC – Vibrations
Engrènement
F
t
Rév. A Septembre2001
Page 10
Descriptions du signal temporel Amplitude
Crête à Crête
Crête rms
Moyen Temps
rms
=
MC – Vibrations
1 T
∫
T
0
2
x ( t )dt
1 Moyen = T
∫
T
0
x (t ) dt
Facteur Crête :
Rév. A Septembre2001
Crête RMS
Page 11
AFNOR E-90-100
Vitesse vibratoire efficace [mm/seff] 10 - 1000 Hz Point de référence pour l'étalonnage 2 1
[mm/s eff]
0,6 0,4 0,2 0,1 0,06 0,04
Droites de tolérance
0,02 0,01 0,006 0,004 0,002 1
2
5
10
50 100
500 103
5000 104
F [Hz] MC – Vibrations
Rév. A Septembre2001
Page 12
Normes vibratoires : un guide mm/s
ISO2372 (BS 4675, VDI 2056)
API 670 ISO 2372
Non Permis
Non Permis
Juste Tolérable Juste Tolérable
Non Permis Juste Tolérable Permis
Permis Permis Bon Petite Machine < 15 kW
Groupe K MC – Vibrations
Bon 15 kW < M > 75kW Machine Moyenne
Bon Grande Machine avec fondations rigides et lourdes
<300 kW sur fondations spéciales
Groupe M
Groupe G
10 fois = 20dB
??
2,5 fois = 8dB
Sécurité
45 28 18 11.2 7.1 4.5 2.8 1.8 1.12 0.71 0.45 0.28 0.18
dB 153 149 145 141 137 133 129 125 121 119 117 109 105
Valeur efficace de la vitesse (RMS)
Rév. A Septembre2001
Page 13
AFNOR E-90-300
AFNOR E 90-100 Paliers ou fixations 3 directions perpendiculaires entre elles
MC – Vibrations
Rév. A Septembre2001
Page 14
Groupes Groupe I Petites machines tournantes (moins de 15 kW) Groupe II Machines tournantes moyennes (15 à 75 (300) kW) Groupe III Grandes machines tournantes (fixations rigides) Groupe IV Grandes machines tournantes (fixations souples) Groupe V Machines alternatives (fixations rigides) Groupe VI Autres machines
MC – Vibrations
Rév. A Septembre2001
Page 15
Autres normes
AFNOR E 90-301 AFNOR E 90-310 AFNOR F 65-101 AFNOR E 90-310
VDI 2063 Classe
Vitesse N [tr/mn]
Intensité vibratoire Veff [mm/s] pour une hauteur d'axe H [mm] 80 < H 132
225 < H 315
600 < N ≤ 3 600 600 < N ≤ 1 800
1,76
2,83
4,45
R (réduite)
1 800 < N ≤ 3 600 600 < N ≤ 1 800
0,70 1,13
1,13 1,76
1,76 2,83
S (spéciale)
1 800 < N ≤ 3 600
0,44 0,70
0,70 1,13
1,13 1,76
N (normale)
MC – Vibrations
132 < H 225
Rév. A Septembre2001
Page 16
BCU (Bearing Condition Unit)
dB 30 20 10 0
13
MC – Vibrations
35
64
Rév. A Septembre2001
F [kHz]
Page 17
Facteur de crête Niveau
la valeur crête varie moins
valeur crête initiale
augmentation de la valeur efficace avec le nombre de défauts
Valeur crête
Valeur efficace temps
Facteur de crête
valeur efficace initiale Bon état
Aeff
Temps
Acr
Défaut naissant
temps
Défaut confirmé
Acc efficace Acc crête
MC – Vibrations
Rév. A Septembre2001
Page 18
Signaux stationnaires
Analyse en fréquence moins critique z Température z Pression z Déplacement axial de l'arbre z Déplacement radial de l'arbre contient : – Vibration continue – Vibration dynamique (orbite & spectre)
temps
MC – Vibrations
Rév. A Septembre2001
Page 19
Vibrations relatives d’arbre
A
n
G
B
G
Y
X
a K b
MC – Vibrations
A: B: G: K: a : b:
Rotor ou structure isotrope Rotor ou structure anisotrope Centre de masse du rotor Orbite cinétique Précession Récession
Rév. A Septembre2001
Page 20
Vibrations relatives d’arbre S max
t G
S1
Su1 So1
So1
So2 S1
So2
Sm
ax
MC – Vibrations
Max (X,Y)
S2
S2
K
ISO 7919
(Su1 > So1) D (Sm1 = Su1) (So2 > Su2) D (Sm2 = So2)
Su2
G2
t API 670
Rév. A Septembre2001
Page 21
ISO 7919
S max
Critère II Critère I
temps
MC – Vibrations
Rév. A Septembre2001
Page 22
Vibrations absolues d’arbre
m(rotor) ≥ m (structure)
m(rotor) < m (structure)
m(rotor) << m
MC – Vibrations
(structure)
Rév. A Septembre2001
Page 23
Vibrations absolues d’arbre
MC – Vibrations
Rév. A Septembre2001
Page 24
