Qu'est-ce qui se cache derrière le rugissement des machines industrielles, érodant silencieusement leur durée de vie ? Les vibrations, une menace omniprésente mais souvent négligée. Cet article explore le rôle essentiel de la surveillance des vibrations dans la maintenance des équipements industriels, analyse les applications de divers outils de mesure des vibrations et démontre comment les données de vibration peuvent optimiser les stratégies de maintenance pour atteindre les objectifs de maintenance prédictive. À l'ère de l'Internet industriel des objets (IIoT), maîtriser la surveillance des vibrations est essentiel pour améliorer la fiabilité des équipements et réduire les coûts opérationnels.
I. Surveillance des vibrations : la pierre angulaire de la fiabilité à l'ère de l'IIoT
Dans le paysage de la maintenance axée sur l'IIoT, la mesure des vibrations est apparue comme une technologie transformatrice. En connectant le personnel, les systèmes et les machines, l'IIoT permet aux équipes de maintenance de prolonger la durée de vie des équipements et d'améliorer l'efficacité comme jamais auparavant. Les outils de surveillance de l'état permettent aux professionnels de prédire les défaillances et d'accéder à distance aux données de santé des machines en temps réel. L'intégration de l'analyse des vibrations avec l'apprentissage automatique et l'intelligence artificielle promet de révolutionner les recommandations de maintenance, mais seulement si les équipes sont équipées des bons outils.
La sélection d'instruments de mesure des vibrations appropriés nécessite une évaluation approfondie de l'état de fiabilité d'une organisation, des pratiques de maintenance existantes et de l'infrastructure IIoT. De nombreux programmes de surveillance des vibrations échouent en raison de ressources insuffisantes ou d'une sélection d'outils inadaptée, ce qui rend l'évaluation des besoins essentielle avant la mise en œuvre.
II. Données de vibration : le baromètre de la santé des machines
Les mesures de vibration servent d'indicateurs de diagnostic de l'état des machines. En collectant des données de vibration, les équipes peuvent détecter les anomalies, diagnostiquer les causes profondes et assurer un fonctionnement sûr, le tout grâce à des procédures non invasives pendant le fonctionnement normal de la machine.
Fondamentalement, les vibrations représentent des ondes acoustiques, chaque composant de la machine produisant des fréquences uniques indétectables à l'oreille humaine. L'amplitude des vibrations dépend de la force d'excitation, de la masse/rigidité du système et de l'amortissement. Bien que certaines vibrations soient normales dans les machines, des niveaux excessifs peuvent indiquer des problèmes de tolérances, d'intégrité structurelle, de conception des roulements, de lubrification, d'installation ou d'interaction des composants.
III. Cinq outils essentiels de mesure des vibrations et leurs applications
1. Vibromètres portables
Cas d'utilisation : Idéal pour obtenir des relevés globaux de vibration fiables et reproductibles avec des classifications de gravité simples. Les modèles avancés mesurent des variables spécifiques, notamment l'état des roulements et la température.
Fonctionnalités : Indicateurs de gravité intuitifs, mesure multifréquence et capacités d'accès aux données mobiles.
2. Testeurs de vibrations portables
Cas d'utilisation : Convient aux machines critiques facilement accessibles lorsqu'un diagnostic de défaut immédiat est requis.
Fonctionnalités : Moteurs d'analyse intégrés pour l'évaluation des vibrations sur site dans des fenêtres de données limitées.
3. Analyseurs de vibrations portables
Cas d'utilisation : Fournit des données de vibration complètes pour les moteurs, les ventilateurs et les soufflantes, identifiant les défauts courants (déséquilibre, désalignement, jeu, endommagement des roulements).
Fonctionnalités : Capacités avancées de collecte de données nécessitant une interprétation experte, avec des fonctions de correction d'équilibrage.
4. Capteurs de vibrations sans fil
Cas d'utilisation : Optimal pour la surveillance de plusieurs machines critiques avec des capacités de détection précoce des défauts.
Fonctionnalités : Suivi continu des performances avec des capteurs piézoélectriques, permettant des décisions de maintenance proactive.
5. Systèmes de surveillance des vibrations filaires
Cas d'utilisation : Conçu pour les machines critiques nécessitant une analyse complète des vibrations.
Fonctionnalités : Capture de données haute résolution pour des schémas de vibration complexes, l'analyse de la résonance et la mise en œuvre de la maintenance prédictive.
IV. Lignes directrices pratiques de sélection
- Définir clairement les problèmes cibles et la criticité des machines
- Tirer parti des programmes d'essai des fabricants
- Effectuer une analyse de la criticité des actifs (ACA) pour hiérarchiser les efforts de surveillance
V. Mesure des vibrations : le cœur de la maintenance prédictive
Les vibrations servent de « pouls » d'une machine, fournissant des informations précieuses sur l'état de l'équipement. Les solutions de surveillance modernes permettent la détection précoce de l'usure des roulements, du désalignement et d'autres problèmes avant qu'ils ne provoquent des défaillances. Bien que l'expertise améliore l'analyse, les outils d'aujourd'hui rendent la surveillance des vibrations accessible à toutes les équipes de maintenance.
VI. Instruments de mesure : du portable à la surveillance continue
- Appareils portables : Pour la collecte manuelle de données basée sur des itinéraires, bien que limitée aux mesures ponctuelles
- Capteurs de vibrations : Permettent une surveillance continue avec des alertes en temps réel, disponibles en configurations filaires et sans fil
VII. Comprendre les vibrations : principes fondamentaux et impact
Les vibrations représentent un mouvement oscillatoire autour d'un point d'équilibre. Chaque machine possède des signatures de vibration uniques influencées par la conception, le fonctionnement et les facteurs environnementaux. La surveillance de ces schémas permet la détection précoce des problèmes d'alignement, des défaillances de roulements, du déséquilibre et de la déflexion des arbres, empêchant ainsi les problèmes mineurs de dégénérer en défaillances catastrophiques.
VIII. Approches de mesure
La mesure moderne des vibrations utilise principalement des accéléromètres, avec des technologies piézoélectriques et MEMS servant différentes gammes de fréquences. Les solutions sans fil permettent la collecte continue de données, tandis que l'intégration avec les systèmes GMAO améliore la planification de la maintenance grâce à l'analyse des tendances historiques.
IX. Unités de mesure et paramètres clés
- Fréquence (Hz) : Oscillations par seconde
- Déplacement (mm) : Mouvement par rapport à l'équilibre
- Vitesse (mm/s) : Taux de variation du déplacement
- Accélération (m/s²) : Taux de variation de la vitesse
X. Analyse complète pour l'optimisation de la maintenance
Une surveillance efficace des vibrations examine simultanément les paramètres de fréquence, de déplacement et d'accélération. L'analyse du spectre de fréquences (via FFT) permet de localiser les composants problématiques, tandis que l'évaluation multiparamétrique détermine la gravité du problème et la priorité de la maintenance, ce qui permet de réaliser d'importantes économies de temps et de coûts.