Techniques de Surveillance CND

SUPPORT DE COURS

TECHNIQUES DE SURVEILLANCE

Elaboré par :

Mr LANDOLSI FOUED Agrégé de génie mécanique

COURS DE TECHNIQUES DE SURVEILLANCE

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Table des matières

LES TECHNIQUES DE SURVEILLANCE ..................................................................................... 8

I. Définition de la maintenance (norme NF EN 13306) ................................................................. 8

II.Les différentes politiques de maintenance ................................................................................ 8

1.Maintenance curative ............................................................................................................. 8

2.Maintenance préventive systématique .................................................................................. 8

3.Maintenance préventive conditionnelle ................................................................................ 8

III.Les techniques de surveillance .................................................................................................. 8

1.Mesure des vibrations ............................................................................................................ 8

2.La thermographie infrarouge ................................................................................................. 9

3.L’analyse des mesures ultrasonores ....................................................................................... 9

4.L’analyse d’huiles .................................................................................................................... 9

PARTIE I : SURVEILLANCE DES MACHINES PAR ANALYSE VIBRATOIRE

LES VIBRATIONS DES MACHINES TOURNANTES .................................................................. 12

I.Introduction ............................................................................................................................... 12

II.Définition d’une vibration ........................................................................................................ 12

III.Caractéristiques d’une vibration ............................................................................................. 13

1.Fréquence ............................................................................................................................. 13

a.Définition .......................................................................................................................... 13

b.Remarque ......................................................................................................................... 13

c.Exemple ............................................................................................................................. 13

2.Amplitude ............................................................................................................................. 13

a.Définition .......................................................................................................................... 13

b.Exemples ........................................................................................................................... 14

c.Grandeurs associées à l’amplitude d’une vibration ......................................................... 14

d.Remarque ......................................................................................................................... 14

3.Nature d’une vibration ......................................................................................................... 15

IV.Les capteurs de vibration ........................................................................................................ 15

1.Types et caractéristiques des capteurs ................................................................................ 15

2.Les proximètres .................................................................................................................... 16

3.Vélocimetres ......................................................................................................................... 16

4.Les accéléromètres ............................................................................................................... 17

a.Principe ............................................................................................................................. 17

b.Réponse d’un accéléromètre ........................................................................................... 17

V.Choix de l’emplacement de capteurs ....................................................................................... 18

1.Emplacement ........................................................................................................................ 18

2.Remarques ............................................................................................................................ 18

3.Consignes pour la fixation des capteurs ............................................................................... 18

4.Modes de fixation ................................................................................................................. 19

VI.Stratégies de surveillance vibratoire ....................................................................................... 20

1.Mesure vibratoire en niveau global...................................................................................... 20

2.Analyse temporelle ............................................................................................................... 20

3.Analyse spectrale .................................................................................................................. 20


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MESURE VIBRATOIRE EN NIVEAU GLOBAL .......................................................................... 21

I.Principe ...................................................................................................................................... 21

II.Choix de la grandeur à mesurer ............................................................................................... 21

III.Prise de mesure ....................................................................................................................... 22

1.Matériel utilisé ...................................................................................................................... 22

2.Mesureur de vibration .......................................................................................................... 22

IV.Exploitation des mesures ........................................................................................................ 23

1.Courbes d’évolution ou de tendance ................................................................................... 23

a.Définition .......................................................................................................................... 23

b.Exemples ........................................................................................................................... 24

2.Définition des seuils d’intervention...................................................................................... 24

3.Application ............................................................................................................................ 25

4.Suivi de l’évolution des trois indicateurs .............................................................................. 25

V.Différents types de suivi ........................................................................................................... 25

1.Suivi en mode global « large bande » .................................................................................. 25

2.Suivi en mode global par bande de fréquence ..................................................................... 26

VI.Limites du suivi en mode global .............................................................................................. 27

L’ANALYSE SPECTRALE ....................................................................................................... 28

I.Introduction ............................................................................................................................... 28

II.Etude préalable du fonctionnement de l’installation .............................................................. 28

III.Représentation temporelle du signal vibratoire ..................................................................... 28

IV.Représentation spectrale ........................................................................................................ 29

1.Principe ................................................................................................................................. 29

2.Généralisation....................................................................................................................... 30

3.Définition d’un spectre ......................................................................................................... 30

4.Représentation graphique d’un spectre ............................................................................... 30

5.Exemple ................................................................................................................................ 31

V.Transformées de signaux particuliers ...................................................................................... 32

1.Cas d’un signal sinusoïdal pur ............................................................................................... 32

2.Spectre de chocs périodiques ............................................................................................... 32

3.Signal modulé en amplitude. ................................................................................................ 32

VI.Le cepstre ................................................................................................................................ 33

ETUDE DES PRINCIPAUX DEFAUTS ................................................................................ 34

I.Introduction ............................................................................................................................... 34

II.Déséquilibre : défaut de balourd. ............................................................................................. 34

1.Définition .............................................................................................................................. 34

2.Mesure .................................................................................................................................. 35

3.Signature vibratoire .............................................................................................................. 35

4.Balourds statique et dynamique .......................................................................................... 36

III. Défaut d’alignement .......................................................................................................... 36

1.Définition .............................................................................................................................. 36

2.Désalignement d’arbres accouplés....................................................................................... 36

a.Désalignement radial ........................................................................................................ 37

b.Désalignement angulaire .................................................................................................. 37

3.Désalignement des paliers .................................................................................................... 38

IV.Défauts de serrage .................................................................................................................. 38


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V.Défauts de transmission par courroies .................................................................................... 39

1.Fréquence caractéristique .................................................................................................... 39

2.Prise de mesure .................................................................................................................... 39

3.Signature vibratoire .............................................................................................................. 40

4.Autres défauts ...................................................................................................................... 40

5.Cas des courroies crantées .................................................................................................. 40

6.Application ............................................................................................................................ 40

VI.Les défauts des engrenages .................................................................................................... 41

1.Définition .............................................................................................................................. 41

2.Fréquence d’engrènement ................................................................................................... 42

3.Signatures vibratoires des défauts d’engrènement ............................................................. 42

a.Détérioration d’une dent .................................................................................................. 42

b.Détérioration de deux dents sur les deux roues .............................................................. 43

c.Détérioration de l’ensemble de dentures ........................................................................ 43

d.Entraxe insuffisant (jeu insuffisant au fond de denture) ................................................. 44

e.Jeu de fond de denture trop grand .................................................................................. 44

f.Défauts induisant une modulation d’amplitude ............................................................... 44

g.Application ........................................................................................................................ 45

VII.Les défauts de roulements ..................................................................................................... 46

1.Fréquences caractéristiques ................................................................................................. 46

2.Signatures vibratoires des principaux défauts ..................................................................... 48

a.Défaut de type écaillage affectant la bague externe ....................................................... 48

b.Défaut de type écaillage affectant la bague interne ........................................................ 48

c.Défaut de type écaillage sur un élément roulant ............................................................. 48

d.Défauts de type déversement de bague .......................................................................... 48

e.Remarque ......................................................................................................................... 49

3.Indicateurs vibratoires spécifiques aux roulements : .......................................................... 49

a.Facteur de crête ................................................................................................................ 49

b.Le Facteur de défaut de roulement FD ............................................................................ 50

c.Distribution de l’amplitude : Kurtosis ............................................................................... 50

I.Balourd et équilibrage ............................................................................................................... 52

II.Les causes du balourd ............................................................................................................... 52

III.Les effets de balourd ............................................................................................................... 53

IV.Les différents types de balourd ............................................................................................... 53

1.Balourd statique ................................................................................................................... 53

2.Couple de Balourd ................................................................................................................ 54

3.Balourd dynamique .............................................................................................................. 54

4.Unité du balourd ................................................................................................................... 54

V.Principes généraux de l’équilibrage ......................................................................................... 54

1.Masse et Force ...................................................................................................................... 54

2.Vibration ............................................................................................................................... 55

3.Notion De Phase ................................................................................................................... 55

VI.Pratique de l’équilibrage ......................................................................................................... 56

1.Equilibrage sur machine ....................................................................................................... 56

2.Equilibrage sur site ............................................................................................................... 56 3.Equilibrage en un plan .......................................................................................................... 57

a.Principe ............................................................................................................................. 57

b.Pratique ............................................................................................................................ 57

VII.Qualité de l’équilibrage .......................................................................................................... 59


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PARTIE II : THERMOGRAPHIE INFRAROUGE

THERMOGRAPHIE INFRAROUGE ........................................................................................ 61

I.Définition ................................................................................................................................... 61

II.Principe ..................................................................................................................................... 61

III.Lois du rayonnement infrarouge ............................................................................................. 62

1.Le spectre électromagnétique : ............................................................................................ 62

2.Loi de Plank ........................................................................................................................... 62

3.Rayonnement incident ......................................................................................................... 63

4.Rayonnement résultant ........................................................................................................ 63

a.Rayonnement émis ........................................................................................................... 64

b.Autres sources de rayonnement ...................................................................................... 64

c.Conclusion ......................................................................................................................... 64

d.Emissivité et absorptivité ................................................................................................. 65

e.Corps noirs ........................................................................................................................ 65

f.Corps réels ......................................................................................................................... 65

IV.Techniques d'analyse d'images thermiques ........................................................................... 65

1.Cadrage thermique ............................................................................................................... 66

2.Isotherme .............................................................................................................................. 66

3.Palettes ................................................................................................................................. 66

V.Classification des défauts en thermographie en maintenance ................................................ 67

1.Condition de température absolue. ..................................................................................... 67

2.Condition de température différentielle, charge nominale ................................................. 68

3.Condition de température différentielle, charge inférieure au nominal ............................. 69

4.Condition de température différentielle, mesure par vent ................................................. 69

5.Condition de température différentielle, mesure par vent charge inférieure au nominal . 69

VI.Applications de la thermographie infrarouge en maintenance .............................................. 69

1.Contrôle des équipements électriques haute et basse-tension .......................................... 69

2.Contrôle des équipements mécaniques ............................................................................... 70

PARTIE III : LE CONTROLE ULTRASONORE

LE CONTROLE ULTRASONORE............................................................................................. 73

I.Définition et principe ................................................................................................................. 73

II.Appareillage utilisé ................................................................................................................... 74

III.Applications du contrôle ultrasonore ...................................................................................... 74

1.Monitoring de Vibration Acoustique .................................................................................... 74

2.Contrôle de graissage ........................................................................................................... 75

3.Inspections électriques ......................................................................................................... 75

4.La detection de fuites ........................................................................................................... 76

5.Contrôle d’étanchéité ........................................................................................................... 77

6.Contrôle des purgeurs de vapeur ......................................................................................... 77

IV.Limites du contrôle ultrasonore .............................................................................................. 77

ANNEXES .................................................................................................................................. 778


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