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Les mesures ultrasonores pour la détectiondes frictiotrs, des chocs et des fuites

ll est important de gérer un programme de surveillance de t'état de t'outil de produc-tion avec méthode en évoluant dans la bonne direction et avec les bons instruments.L'approche par l'analyse des modes de délaillance, de leurs effets et de teur criticitéappel&, AMDEC ne peut que tirer parti de la détection ultrasonore...

ne analyse complète des modes de défaillance, de leurseffets et de leur criticité (AMDEC) pourrait bien mettreen lumière des modes de défaillance liés à l'augmenta-

tion des frictions et des chocs ou à la présence de turbulencesgénérées par des fuites. ll s'agit là de défaillances produisantelles-mêmes des ondes ultrasonores, qu'elles soient propagéesdans I'air ou via une structure. Que vous évaluiez la fiabilité del'équipement ou mettiez en place une stratégie de maintenance,les ultrasons ont un rôle important à jouer. En détaillant mêmebrièvement le fonctionnement des ultrasons, il est possible dedémontrer comment des industriels du monde entier les utilisentavec succès pour résoudre au quotidien une série de problèmesde fiabilité aussi simples que fréquents.

Les ultrasons sont des sons à haute fréquence ou plus préci-sément, toute fréquence qui dépasse20kHz. S'agissant de latechnologie qui est ici abordée, les fréquences utiles se situententre 36 et 40 kHz. Les sons se propagent au travers de gaz,de l iquides et de solides et i l en va de même pour les ultra-sons. ll existe même des applications de détection ultrasonorepour ces trois types de propagations. Dans la mesure où lesultrasons sont, par nature, inaudibles pour l 'oreil le humaine,un traitement des signaux est requis pour les rendre audibles.

Patrice Dannepond, Directeur des yenfes à I'exportation, et ThomasJ. Murphy, Directeur des formations, SDT lnternational

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Ce résultat est obtenu à l 'aide d'une technique connue sous lenom de changement de fréquence (hétérodyne). Grâce à ceprocédé, la zone de fréquences inaudibles de la bande com-prise entre 36 et 40 kHz est convertie en un signal audibleaffichant une largeur de bande de seulement 2 kHz. Cetteopération a essentiellement pour effet de conférer un sixièmesens à l 'uti l isateur en lui permettant en quelque sorte, d'en-tendre les frictions, les turbulences et les chocs. Si I'analysedes modes de défail lance AMDEC mise en place, fait appa-raître des défauts potentiels ayant pour caractéristiques desfrictions, des chocs ou des turbulences, les ultrasons devraientconstituer le moyen de détection prépondérant des équipeschargées de la maintenance des installations concernées.

Qu'est-ce que I'AMDEO ?La méthode AMDEC consiste en une application formelle,structurée et approfondie des risques de défaillance. Qu'est-cequi peut mal tourner ? De quelle manière les problèmespeuvent-ils se manifester ? Comment les identifier ? Commentles éliminer du processus ? De quelle manière est-i l possibled'en l imiter les conséquences ? Quelle est la probabil ité qu'unedéfaillance se oroduise ?

Cette technique, lorsqu'on lui donne toute latitude, permetd'identifier les véritables problèmes, c'est-à-dire, les points

souvent élémentaires qui donnent le plus de fi l à retordre.Les petits grains de sable qui viennent bloquer le bonfonctionnement.

Les erreurs les plus courantes sont commises dès le stade élé-mentaire de l'analyse, c'est-à-dire, dès que se pose Ia ques-tion d'identifier les problèmes pouvant survenir. Plutôt que des'assurer qu'elles disposent des outi ls nécessalres pour identi-fier l'ensemble des défauts, les entreprises se contentent sou-vent, à ce stade, de résoudre ponctuellement les problèmesconstatés. Les chances de succès du programme de mainte-nance prédictive en sont inévitablement l imitées.

Abordons des exemples concrets sous la forme d'études decas impliquant des défail lances de processus qui auraientpu être évitées, ainsi que d'entreprises qui ont identifié avec

F (kHz)

succès des défaillances potentielles : de fuites d'air comprimésur équipement entraînant une défail lance, des problèmes devannes provoquant I'arrêt des processus, la mise en placed'un programme de lubrification des roulements sur la basede leur état et,enfin, l 'élargissement de la portée d'un pro-gramme d'inspection des installations électriques au-delà deI'infrarouge.

Fuites d'air compriméCertaines entreprises gaspillent des fortunes dans les fuitesd'air comprimé, d'autres s'efforcent d'y remédier. A I'occasiond'une visite dans un grand laboratoire de recherche, un calculapproximatif basé sur la capacité de production d'air, le prixpayé pour l'électricité et une évaluation de perte d'air de 25 o/o1

a permis de fixer un objectif de 1,6 mill ions d'euros en matièred'économies. D'autres visites ont mis en lumière les écono-mies considérables réalisées en s'attaquant à bras-le-corps auproblème par la mise en place d'une campagne proactive detraque des fuites d'air comprimé.

Qu'i l soit destiné au fonctionnement d'instruments, aux sys-tèmes pneumatiques ou toute autre application, l 'air compriméest une énergie essentielle pour l ' industrie. Le problème estque les réseaux qui transportent ce fluide sont souvent négli-gés tant par les techniciens en charge des fuites en raisondes possibil i tés d'économies supposées infimes que par lesresponsables de I 'AMDEC du site parce qu'i l ne s'agit qued'air - une matière première réputée gratuite.

Une telle négligence a récemment touché de plein fouet unestation de pompage de gaz. L'entreprise concernée avaitconstruit sa propre centrale électrique et brûlait son propregaz. Nombreux étaient ceux qui dans cette entreprise esti-maient que les fuites d'air étaient banales et n'avaient aucunerépercussion économique. Une nuit, une station de pompage

à distance s'est mise en marche. La station disposait de troiscompresseurs alors qu'elle était conçue pour fonctionner avecun seul. Les trois machines tournant à pleine charge, la stationdisjoncta et passa en mode basse pression engendrant despertes de l'ordre de 238 000 euros par heure.

Malheureusement, le problème réel ne fut pas immédiatementidentifié. La solution retenue consista à acouérir un nouveaucompresseur d'une capacité légèrement supérieure aux troisappareils utilisés à l'origine et de I'utiliser comme système prin-

cipal alors que les précédents serviraient d'unités de production

d'appoint. La détection et la réduction des fuites qui auraient dûêtre immédiatement entreprises, furent remises à plus tard.

1 limite inférieure.de la plage de pertes moyennes de I'industriegénéralement comprlses entre 25 % et 40 %

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Problèmes sur des vannesL'analyse de l 'état d'une pompe est-i l indépendant de l 'étatde ses clapets d'aspiration et de refoulement ? Une pompene délivrant pas la pression et le débit voulus est-elle laseule responsable ? Comment expl iquer que le rempla-cement des vannes intervient si souvent à I 'occasion d'unarrêt usine ? Pourquoi leur entretien n'est-i l si souvent quepériodique ?

Les vannes d'isolement et les vannes de commande consti-tuent deux cas parmi d'autres où une défail lance peut serévéler crit ique pour le déroulement d'un processus. Un pro-

blème de fuite, de blocage, de cavitation ou de dégagementde vapeur d 'une vanne, par exemple, peut avoi r des consé-quences directes et indirectes sur le orocessus.

A l 'occasion d'une implémentation d'équipements dansune usine pharmaceut ique, l 'équipe de SDT Internat ionala assuré la formation à I 'uti l isation des ultrasons de I ' ingé-nieur en charge du réseau vapeur. A cette occasion, i l a pré-

senté une série de vannes d'isolation de vapeur : certainessuspectes, d'autres ayant récemment été remplacées.L'inspection effectuée alors a malheureusement révélé que

toutes ces vannes fuyaient.

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Lubrification des roulementsD'après les fabr icants de roulements, jusqu'à 40 % desdéfa i l lances prématurées des roulements sont dues à unelubr i f icat ion excessive. Comment expl iquer qu 'une causede défail lance aussi fréquente et aussi connue n'attirepas davantage l 'attention ? Pourquoi tant d'entreprisescont inuent-e l les à suivre des programmes de lubr i f icat ionpér iodique basés sur I ' in ject ion inappropr iée de quant i tésvar iables de lubr i f iant ?

La lubrif ication est supposée réduire les frictions. Or aucontraire, une lubrif ication excessive augmente la friction.Si l 'on dresse une analogie avec une promenade sur lap lage, force est d 'admett re qu ' i l est beaucoup p lus fac i lede marcher au bord de I 'eau que lorsque I 'eau arr ive auxgenoux. Ce pr inc ipe vaut aussi pour les roulements : cor-rectement lubrif iés, i ls seront dans un état comparable àun aquaplanage. En conséquence, i ls subi ront un mouve-ment quasiment dépourvu de toute f r ic t ion.

Dans la mesure où les u l t rasons permettent en quelquesorte d'entendre les frictions, i ls peuvent servir à évaluerl 'é tat de f r ic t ion d 'un roulement et contr ibuer en temos réelà réal iser une lubr i f icat ion idéale.

Ains i , le contrô le de lubr i f icat ion par u l t rasons permet nonseulement d 'év i ter des défa i l lances coûteuses des roule-ments mais aussi pro longer leur durée de v ie et rédui re laconsommat ion de gra isse. l l en résul te une s i tuat ion prof i -

table sur tous les p lans, ce qui est notable.

Inspection des installations électriquesUne norme pour le contrôle des risques sur les instal la-tions électriques développée aux États-Unis et référen-cée NFPA 70E s 'étend désormais à d 'autres marchés.

El le v ise à rédui re lesrisques associés auxarcs électriques.

Dans de nombreuses

entrepr ises, l 'évaluat ion

de l 'état des systèmesélectrioues est entière-ment conf iée aux soins

de thermographistes.

La thermographie infra-

rouge ( lR) est une tech-nologie de détect ion dedéfectuosités de défauts

extrêmement ut i le . E l le

comporte toutefois

ses l imi tes, souvent

ignorées ou qui sont

e l les-mêmes source de problèmes. Les deux pr inc ipauxproblèmes sont les suivants : la détection par infrarougenécessi te une v is ib i l i té d i recte sur l 'ob jet et , le mécanismeconduisant au développement des défauts doi t générer dela cha leu r . . . ou du f ro id .

Parce que l ' in f rarouge requier t une v is ib i l i té d i recte, i l estindispensable d 'ouvr i r les por tes ou les car ters de l 'apparei ls ' i l n 'a pas été préalablement équipé de fenêtres permet-

tant le passage de cet te gamme de lumière. Cet te s i tuat ionpeut créer un arc ou exposer le thermographiste non aver t i ,à un ef fet d 'ét incelage. Le deuxième point est égalementtrès important puisqu'i l concerne les défauts des systèmesélectr iques te ls que le cheminement et I 'e f fe t couronne quiprovoque une décharge par t ie l le en sur face, généralement

au-dessus de 2 kV. Ces deux effets de défauts affectant

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une installation électrique provoquent des dommages maisne dégagent pas de chaleur .

Dans ce cas, en imposant l 'ouverture d'une porte ou d'un pan-neau en vue de déceler une défail lance éventuelle, l 'AMDECen devient la source d'un incident potentiellement majeur.

Les ultrasons en revanche, sont en mesure d'entendre les phé-nomènes d'étincelage et de cheminement ainsi que l'effet cou-ronne qui se produisent derrière un panneau opaque. L'utilisationdes ultrasons comme moyen de surveillance principal de ces

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défauts typiques permet non seulement d'identifier des défautsque I'infrarouge ne peut détecter, mais et surtout, elle permetdans bien des cas d'éviter de graves blessures, voire des acci-dents mortels.

Patrice Dannepond, directeur des ventesà I'exportation SDT International

Thomas Murphy, directeur des formations SDTInternational

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