Vibrations

Ana lyse de la vibra t ion Dé finit ions Ana lyse de la vibra t ion Ce qui c a use la vibra t ion Ü Vibration: Résultat du mouvement d’une masse de part et d’autre d’un point central. Ü Une oscillation complète (aller -retour) correspond à un CYCLE. y Ü Distribution inégale de masse au tour du centre de gravité (débalancement) : Par exemple, ce type de vibration sera fonction de : Masse excédentaire causant le débalancement Sa distance du centre de gravité +A La vitesse de rotation Ü I mpact t -A RA Période «T»/ cycle y = A sin ( 2 π f t ) Par exemple, ce type de vibration sera fonction de : où Hauteur de la chute y : amplitude à t A :amplitude maximale f : fréquence = 1/ T= ω/ 2 π T : période ω : vitesse angulaire t : temps ω GPO-261 MAINTENANCE INDUSTRIELLE Masse tombante vs masse réceptive Élasticité des deux masses Ü Mouvement alternatif Vibration-1 GPO-261 MAINTENANCE INDUSTRIELLE Ana lyse de la vibra t ion Dé finit ions Vibration-2 Ana lyse de la vibra t ion Dé finit ions Ü La mesure de vibration implique deux paramètres: Ü Donc pour décrire l’amplitude, nous avons le choix : L ’amplitude et la fréquence ( la phase est un 3ième optionnel) Ü Fréquence Déplacement, vélocité, et accélération Ü Déplacement Nombre d’évènements (cycles) par unité de temps Exprimé en mills, microns, ou dB l RPM, CPM, CPS (Hz), ... Basses fréquences, lent, peu d ’accélérat ion Ü Amplitude Ü Vélocité Valeur maximale d’une grandeur qui varie périodiquement l Déplacement , vit esse ou accélérat ion Vélocité Déplacement Accélération Exprimé en p o/ sec, mm/ sec, ou dB Vitesse plus élevée, déplacement plus faible, accélération un peu plus grande Ü Accélération t Exprimé en p o/ sec 2 , pi/ sec/ sec, g ’s, ou dB Déplacement presque nul, vitesse moyenne, et changement de vitesse très grand GPO-261 MAINTENANCE INDUSTRIELLE Vibration-3 GPO-261 MAINTENANCE INDUSTRIELLE Vibration-4 1 Ana lyse de la vibra t ion Dom a ine de t e m ps e t de fré que nc e Ana lyse de la vibra t ion Dom a ine de t e m ps e t de fré que nc e Ü Un signal vibratoire est généralement constitué d ’un ensemble de fréquences émises en même temps Exemple du bateau amarré: Marée, vagues, vents, passager, moteur, … Les fréquences se superposent en s ’additionnant et en se soustrayant Ü Le signal est décomposé pour fin d ’analyses: graphique amplitudes vs fréquences l Spect re de fréquence ou signat ure vibrat oire l Exemple: Bandes de fréquence d ’un « equalizer » l La résolut ion des fréquences dét erminera la précision GPO-261 MAINTENANCE INDUSTRIELLE Vibration-5 GPO-261 MAINTENANCE INDUSTRIELLE Ana lyse de la vibra t ion M e sure de s a m plit ude s Vibration-6 Ana lyse de la vibra t ion M e sure de s a m plit ude s Ü Valeur crête (Peak ) égale à l ’amplitude du signal souvent utilisée pour les déplacements (0-1000 cpm ) +A y Ü Valeur crête à crête (Peak to peak ) + RMS égale à .707 l ’amplitude du signal (surface sous la courbe) Peak Ü Valeur RMS (Root mean square) Peak to Peak égale à deux fois l’amplitude du signal souvent utilisée pour les vélocités (1000- 60,000 cpm ) + t représente l ’énergie du mouvement -A souvent utilisée pour les accélérations (40,000+ cpm ) atténuante pour les « spike » GPO-261 MAINTENANCE INDUSTRIELLE Vibration-7 GPO-261 MAINTENANCE INDUSTRIELLE Vibration-8 2 Ana lyse de la vibra t ion I nst rum e nt a t ion Ana lyse de la vibra t ion I nst rum e nt a t ion Ü Capteur À déplacement (sans contact, magnétique, permanent) Vélocimètre (avec contact, magnétique ou mécanique) Accéléromètre (avec contact, magnétique ou mécanique) Ü Câble Caractéristique mécanique et effet sur capteur Ü Analyseur Portatif, enregistre et analyse Oscilloscope (« waveform ») , balayeur (« swept filt er »), analyseur FFT (Fourrier function t ransfer) et collecteur de données Ü « Soft ware » d ’analyse et d ’archivage (sur PC) Ü Stroboscope pour « troubleshoot » GPO-261 MAINTENANCE INDUSTRIELLE Vibration-9 Ana lyse de la vibra t ion Ca ra c t é rist ique s de s é quipe m e nt s Ü Chaque machine possède une signature vibratoire unique et qui évolue (usure, dégradation) Ü Fréquences fondamentales d’une machine GPO-261 MAINTENANCE INDUSTRIELLE Vibration-10 Ana lyse de la vibra t ion T e c hnique de m e sure Ü Technique de mesure standard pour bien diagnostiquer Trois (3) mesures par point: Selon les composantes mécaniques (moteur, engrenages, chaînes, pales, roulements etc …) 20Hz à 20kHz l Axial (A) : dans le sens de l ’axe de rot at ion l Horizont al ( H) : 90 ° p/ r à l ’axe de rot at ion, dans le plan h or iz. l Vert ical ( V) : 90° p/ r à l ’axe de rot at ion, 90 ° p/ r à l ’horizont al, dans le plan vert icale Noter les points (A, B, C … )en commencant par l ’arrière du moteur et suivre l ’ordre de transmission de l ’énergie 500Hz à 2kHz CV AV AA BV AH BH CA BH BA GPO-261 MAINTENANCE INDUSTRIELLE Vibration-11 GPO-261 MAINTENANCE INDUSTRIELLE Vibration-12 3 Ana lyse de la vibra t ion Sourc e s le s plus c oura nt e s de vibra t ion Ü Débalancement (40 @ 50 % des problèmes) Ana lyse de la vibra t ion Sourc e s le s plus c oura nt e s de vibra t ion Ü Mauvais enlignement (40 @ 50 % des problèmes) Distribution inégale de poids autour d ’un pivot l Salet é, corrosion, déformat ion, expansion, … Symptôme: 1 x RPM 4 types l st at ique, localisé sur un côt é du rot or l couple, localisé sur un côt é du rot or, et à 180 ° sur l ’autre côté Symptôme: 1 x RPM et 2x RPM , axial 50% de radial (H ou V) Énergie captée par élément ayant le moins de masse ou de support l Quasi - st at ique, st at ique combiné avec couple Expansion thermique, montage l dynamique, semblable au couple, mais pas à 180 ° 3 types l décent ré, cent res ne coïncident pas mais parallèles l angulaire, cent res coïncident m ais ne sont pas parallèles l Combinaison des deux GPO-261 MAINTENANCE INDUSTRIELLE Vibration-13 Ana lyse de la vibra t ion Sourc e s le s plus c oura nt e s de vibra t ion GPO-261 MAINTENANCE INDUSTRIELLE Vibration-14 Ana lyse de la vibra t ion Sourc e s le s plus c oura nt e s de vibra t ion Ü Roulements Principe de dégradation de la route Hautes fréquences en général Selon les caractéristiques du pallier (fabricant) GPO-261 MAINTENANCE INDUSTRIELLE Vibration-15 GPO-261 MAINTENANCE INDUSTRIELLE Vibration-16 4 Ana lyse de la vibra t ion Sourc e s le s plus c oura nt e s de vibra t ion Ü Engrenages Ana lyse de la vibra t ion Sourc e s le s plus c oura nt e s de vibra t ion Ü Entraînement par courroies Le « gear meshing » ou engrènement est le nombre de fois que les dents entrent en contact entre-elles Exemple: 1750 r pm 120 dents 5250 r pm 40 dents Fréquence de passage: vitesse réelle de la courroie Désenlignement , charge excessive, etc ... ƒ p= d 1 = dia. Poulie menante d 2 = dia. Poulie m enée L = cent re à cent re des poulies rpm = poulie menante C = longeur de la courroie C = 2L + ( d 1 x π/ 2) + ( d 2 x π/ 2) « gear meshing » = 1,750 * 120 = 210,000 cpm d1 x π x rpm C Ü Fréquence naturelle de l ’engrenage pour détecter lequel Ü « Side band » à + ou - 1x r pm de l ’engrenage défectueux (ie; à 215,250 r pm = engrenage 40 dents) GPO-261 MAINTENANCE INDUSTRIELLE Vibration-17 Ana lyse de la vibra t ion Sourc e s le s plus c oura nt e s de vibra t ion Ü Forces aéro/ hydrodynamiques GPO-261 MAINTENANCE INDUSTRIELLE Vibration-18 Ana lyse de la vibra t ion Sourc e s le s plus c oura nt e s de vibra t ion Ü Problèmes électriques Pompes, ventilateurs, souffleurs, turbines, etc … Complexité du moteur électrique: l élect rique: champ magnét ique ( st at or) Ø rotor décentré, 2x fréquence électrique (2x 60Hz = 120 Hz, 7200 cpm) Ø Si moteur cage écureuil (ex. Rotor 48 barres et stator 64 passag es de Fréquence de pulsation = nbre de palettes x rpm Phénomènes difficile à identifier (hautes fréquences) l Turbulence bobines) l Recirculation l Cavitation Ø 48 x rpm = stator (bobines) endommagé Ø 64 x rpm = rotor endommagé Ø disparaît lorsque courant coupé Utile d ’utiliser la fréquence naturelle de la composante l m écanique: roulem ent , rot or, accouplem ent , pied boit eux Ventilateur axial de 6 pales 1750 r pm fréqu. = 10,500 cpm GPO-261 MAINTENANCE INDUSTRIELLE Vibration-19 Ø causes vues précédemment ± 7200 cpm Roulem ent s Élect rique GPO-261 MAINTENANCE INDUSTRIELLE Vibration-20 5 Ana lyse de la vibra t ion Sourc e s le s plus c oura nt e s de vibra t ion Ü Fréquence naturelle, résonance et vitesse critique Résonance: fréquence d’excitation coïncide avec la fréquence naturelle Vitesse critique: vitesse de rotation correspondant à la fréquence naturelle de l’arbre dans ses paliers Fréquence à laquelle une pièce va vibrer après un choc (cloche) ƒn ƒ n =√ K/M Ü Charte de Rat hbone: Déplacements en .001 p o., peak-t opeak Vitesse en po ./ sec. , peak = fréquence naturelle K = rigidité à titre de GUI DE seulement M = masse Diviser par cinq pour utilisation avec roulements Ampl. Attén. Ana lyse de la vibra t ion Sé vé rit é ƒn GPO-261 MAINTENANCE INDUSTRIELLE ƒr Vibration-21 GPO-261 MAINTENANCE INDUSTRIELLE Vibration-22 6