1. Qu'est-ce qu'il est important de savoir sur le traitement des signaux de vibration ?
(Chemin du signal depuis le capteur de vibration jusqu'à l'affichage)
2. Quelles sont les règles de base pour évaluer les vibrations des machines ?
Le signal provenant d'un capteur de vibration est sous forme analogique. Pour pouvoir travailler avec dans les analyseurs, le signal doit être converti en forme numérique. Cette conversion est effectuée par un convertisseur A/N.
Si le signal continu d'origine contient des fréquences supérieures à la moitié de la fréquence d'échantillonnage, le signal sera déformé par le phénomène connu sous le nom de repliement (aliasing).
Nous avons maintenant un signal numérique dans l'analyseur de vibrations et nous pouvons travailler avec. Par exemple, nous pouvons l'afficher sous sa forme temporelle - l'onde temporelle.
Cependant, une représentation plus informative est le domaine de fréquence. Comme montré dans la vidéo précédente, le spectre révèle les fréquences qui composent le signal de vibration. Pour calculer le spectre, nous utilisons la Transformée de Fourier Rapide (FFT).
La FFT a une limitation : tous les composants du signal doivent être périodiques.
Nous observons que lorsque le signal est non périodique, l'énergie "s'échappe" ou "fuit" dans plusieurs lignes spectrales proches de la fréquence réelle, provoquant l'étalement du spectre sur plusieurs lignes - ce phénomène est appelé fuite. Pour atténuer cela, une astuce est utilisée : le signal est artificiellement assemblé à l'aide de fenêtres, le rendant périodique.
L'analyse des vibrations peut être largement divisée en deux catégories : l'analyse des défauts mécaniques des machines et l'analyse des roulements.
Les défauts mécaniques de base des machines incluent le déséquilibre, le désalignement et le jeu mécanique. Nous pouvons détecter ces défauts à basses fréquences (10 - 1000 Hz). Les mesures de vibration sont mesurées en vitesse (mm/s). Si les valeurs de vitesse sont élevées, l'examen du spectre peut être utile.
Si le spectre montre une seule ligne haute à la fréquence de vitesse, le défaut est un déséquilibre. Par exemple, s'il n'y a qu'une seule ligne haute à 25 Hz, le calcul de 25 x 60 donne 1500 RPM. Si la vitesse est effectivement de 1500 RPM, le défaut est un déséquilibre.
Le déséquilibre peut être mécanique, nécessitant un équilibrage, ou électrique (dans le cas des moteurs). Pour différencier, observez la valeur de vitesse lorsque le moteur est éteint. Si la valeur de vitesse diminue à mesure que la vitesse diminue, le défaut est un déséquilibre mécanique. Une chute rapide à presque zéro (coupure de courant) indique un défaut électrique.
Si la ligne de vitesse et ses multiples (harmoniques) sont présents dans le spectre, le défaut est un jeu ou un désalignement.
Des valeurs de vitesse axiale significativement inférieures aux valeurs radiales (par exemple, moins de 30 % de la valeur radiale) suggèrent un jeu. Dans ce cas, des relevés doivent être effectués sur tous les pieds de la machine. Cela peut être fait sans coussinets car les mesures de vitesse à basses fréquences sont moins sensibles que les mesures d'accélération à haute fréquence. Localisez le pied avec la valeur la plus élevée ; il pointe probablement vers le défaut de jeu. Cela est souvent dû à un boulon d'ancrage cassé.
Si la valeur de vitesse axiale est similaire ou supérieure à la valeur radiale, le défaut est un désalignement, qui nécessite un alignement.
Un type unique de défaut est la résonance, qui se manifeste comme un déséquilibre avec une seule ligne de vitesse dans le spectre. L'équilibrage aura un effet minimal, car le véritable problème est la fréquence naturelle de la fondation de la machine près de la fréquence de vitesse. Pour identifier cela, mesurez la vitesse à la fondation. Si les valeurs sont faibles aux extrémités et élevées au milieu, la résonance est le problème. Un renforcement de la fondation est généralement nécessaire - cela changera la fréquence naturelle.
L'autre aspect de l'analyse des vibrations est l'analyse des roulements. Les défauts de roulement se produisent dans la plage de haute fréquence (500 Hz à 16 kHz) et sont représentés par les vibrations des roulements - un ton - causé par les impacts des billes. L'accélération (g) est utilisée pour mesurer la vibration. Une augmentation des vibrations dans le spectre de haute fréquence indique une détérioration de l'état du roulement. L'analyse des roulements se concentre sur les fréquences de défaut spécifiques aux roulements.
Qu'est-ce qu'une fréquence de défaut de roulement ? Imaginez un piquage sur la bague extérieure. Chaque bille frappant le piquage provoque un choc de vibration (le ton). S'il y a une fissure sur la bague extérieure, nous calculons l'intervalle de temps (T) entre les chocs en fonction de la fréquence de vitesse et du nombre de billes. Cet intervalle de temps définit la fréquence répétitive des chocs - la fréquence de défaut. Dans cet exemple, c'est la fréquence de défaut de la bague extérieure.
Mais les fréquences de défaut de roulement n'apparaissent pas dans le spectre du roulement ; seule la fréquence de vibration provenant de l'impact de la bille (ton du roulement) est évidente. Un tel impact de bille peut être vu dans le domaine temporel :
Pour identifier les fréquences de défaut, la démodulation du signal est utilisée.
00:00 - 03:51 Signal analogique de vibration à signal numérique
03:51 - 06:26 Domaine de fréquence (spectre) et FFT (Transformée de Fourier Rapide)
06:26 - 06:57 Défauts mécaniques des machines
06:57 - 07:43 Déséquilibre
07:43 - 08:25 Jeu
08:25 - 08:34 Désalignement
08:34 - 09:05 Résonance
09:05 - 10:57 Analyse des roulements