Demystifying Vibration Monitoring Part 3: Identifying and Interpreting Overall Vibration and Fault Patterns
8 avril 2025
Accès rapide
Partie 1 : Pourquoi la surveillance vibratoire est essentielle, et comment elle fonctionne
Partie 2 : Principes de l´analyse vibratoire sur les machines rotatives
Partie 3 : Identification et interprétation des niveaux globaux de vibrations et des signatures de défauts
Partie 4 : Diagnostiquer un déséquilibre, un désalignement, un relâchement et une usure des roulements
Analyse de la vibration globale (OV)
L´analyse de la vibration globale est en revanche beaucoup plus simple. Les données du domaine temporel sont utilisées pour calculer une valeur unique de vibration globale, qui représente l´énergie moyenne de l´échantillon de vibration. Cette valeur unique peut servir d´indicateur de l´état général de la machine. (Remarque : plusieurs méthodes permettent de calculer la valeur de vibration globale.) L´avantage de l´analyse de la vibration globale réside dans sa simplicité : un seul chiffre est à analyser.
Quelques principes à retenir lors de l´utilisation du niveau OV :
- Une machine sans défaut devrait présenter un faible niveau de vibration globale.
- Un niveau élevé de vibration globale peut indiquer la présence d´un autre problème sur la machine, comme une résonance, une excitation externe provenant d´une machine voisine, un problème de fondation ou de procédé, etc. Des tests supplémentaires peuvent alors s´avérer nécessaires.
Analyse des données spectrales des machines rotatives en 3 étapes simples
Il faut des années de formation pour devenir un bon analyste vibratoire, mais pour examiner les données, il suffit de regarder les pics principaux, comme illustré à la Figure 1 ci-dessous :
L´analyse de ces données se fait en trois étapes :
- Identifier les pics de vibration en lien avec le composant source de la machine. Le pic le plus élevé provient généralement de l´arbre. Chaque rotation de l´arbre génère 4 vibrations liées à la présence de 4 éléments répétitifs sur la machine.
- On observe les échos du pic 1X aux niveaux 2X, 3X, 4X et 6X.
- Ces « harmoniques » sont normales sur toutes les machines rotatives.
- Rechercher des profils dans les données basés sur les règles de l´analyse vibratoire
- Mesurer l´amplitude du pic de vibration et le profil afin déterminer la gravité du défaut.
Comment les données vibratoires sont affichées pour leur analyse
Un arbre rotatif se déplace verticalement, horizontalement et axialement. Les mesures sont prises par le testeur de vibrations dans 3 directions de déplacement de l´arbre et 2 plages de fréquences. Cela permet de comparer les données entre les axes pour déterminer les profils et diagnostiquer des défauts de la machine, offrant ainsi une vue d´ensemble complète pour le diagnostic, comme illustré à la Figure 2 :
Analyse des données spectrales de machines rotatives typiques
Examinons plus en détail l´analyse des données spectrales issues de trois configurations différentes de machines rotatives, conduisant chacune à des modèles d´analyse différents.
Machines accouplées
Pour les machines accouplées, effectuez les mesures sur deux roulements moteur et deux roulements de la pompe. Pour les petites machines, effectuez les mesures sur 1 roulement moteur et 1 roulement de la pompe seulement, comme illustré à la Figure 3.
Machines à arbre unique - accouplement rapproché
Pour les machines ne comportant qu´un seul arbre, effectuez les mesures sur deux roulements moteur seulement. Pour les petits moteurs, une mesure sur un seul roulement suffit, comme illustré à la Figure 4 (ci-dessous). Quelques points à noter :
- Effectuer les mesures uniquement sur les roulements (moteur uniquement)
- L´impulseur de la pompe est monté sur l´arbre moteur prolongé. La pompe ne comporte aucun roulement.
- Aucune mesure n´est réalisée sur la pompe (moteur uniquement). Des pics 4X et 8X liés aux éléments répétitifs de l´impulseur de la pompe sont néanmoins visibles.
Machines entraînées par courroie (les machines avec réducteurs sont similaires)
Pour les machines entraînées par courroie, effectuez les mesures sur deux roulements moteur et deux roulements de la pompe. Pour les petites machines, effectuez les mesures un roulement moteur et un roulement de la pompe seulement, comme illustré à la Figure 5.
Points à noter :
- Des harmoniques 1X du moteur et 1X de la pompe sont visibles dans les données du moteur et de la pompe (vibration transmise à travers la fondation).
- Même plage de fréquences pour les deux emplacements. Superposez et comparez les données des deux emplacements.
- Harmoniques moteurs plus puissantes dans les données moteur et harmoniques de la pompe plus puissantes dans les données de pompe.
- Les vibrations de la pompe (quatre éléments répétitifs de l´impulseur ) sont sur l´arbre de la pompe : 4 × 1,1 = 4,4X ; 8 × 1,1 = 8,8X.
Conclusion
Comprendre les tendances de la vibration globale et la façon dont les signatures spectrales sont liées à la configuration des machines fournit aux équipes de maintenance les bases nécessaires pour diagnostiquer efficacement les problèmes, en particulier les quatre défauts les plus couramment rencontrés sur les équipements rotatifs.
Biographie de l´auteur : John Bernet est spécialiste produits et applications mécaniques chez Fluke. Fort de plus de 30 ans d´expérience dans l´exploitation et la maintenance de centrales nucléaires, ainsi que de machines en usines, John a accompagné des clients de tous les secteurs dans la mise en place de programmes de fiabilité. Il est analyste vibratoire certifié de catégorie II et Certified Maintenance Reliability Professional (CMRP, certification internationale en maintenance et fiabilité), avec plus de 20 ans d´expérience dans le diagnostic des défauts de machines.