Analyseur de vibration

Guide d’achat pour un analyseur de vibration

Les analyseurs de vibration de PCE Instruments sont adaptés pour la mesure des différents paramètres de vibration la vitesse, l’accélération et le déplacement. Certains modèles d’analyseur de vibration disposent d’autres options de mesure supplémentaires, comme la mesure de la température, la mesure de la rotation ou la détection de la valeur caractéristique d’un palier. Avec un analyseur de vibration, vous pouvez contrôler l’état général et l’état des composantes individuelles (roulements, engrenages, etc.) d’une machine. La tendance de ces paramètres fournit des informations sur les possibles dommages qui peuvent apparaître.

Cela permet de planifier les travaux de maintenance et les arrêts de la machine pour vérifier son état. Grâce à ce concept, l’analyseur de vibration augmente la sécurité ainsi que l’efficience de la machine puisque les périodes de travail de la machine augmentent alors que les arrêts non programmés diminuent. Les modèles d’analyseur de vibration portable de PCE Instruments peuvent mesurer, de façon autonome, dans des endroits difficiles d’accès. Selon le modèle, il sera possible d’enregistrer les données et de les analyser ensuite au moyen d’un logiciel.

Au moment de choisir un analyseur de vibration, il est nécessaire de tenir compte de plusieurs aspects. Parmi ceux-ci figurent la plage de mesure et la plage de fréquence, la possibilité d’effectuer une analyse FFT, de détecter la valeur caractéristique d’un palier, la capacité de mémoire du dispositif et les mesures d’autres paramètres. Une application fréquente est le contrôle et l’évaluation des machines conformément à la norme ISO 10816.

La norme définit certaines spécifications que l’analyseur de vibration doit respecter pour garantir une mesure conforme à la norme. D’un côté, la norme précise que la vitesse de vibration en mm/s est l’unité pertinente pour le contrôle de la machine. En outre, la plage de fréquence à couvrir et qui se situe entre 10 Hz et 1 kHz est spécifiée. Cela signifie qu’un analyseur de vibration adéquat doit être équipé avec le filtre de fréquence correspondant. Tous les mesureurs de vibration de PCE Instruments intègrent ce filtre de fréquence et, selon le modèle d’analyseur de vibration, vous disposerez de fonctions utiles pour le contrôle de la machine.

Un autre paramètre important dans le contrôle des vibrations est la vitesse de rotation ou les rotations puisque, pour pouvoir effectuer des mesures comparatives et analyser la tendance d’une machine, il est nécessaire de toujours mesurer dans les mêmes conditions. Quelques modèles d’analyseur de vibration disposent d’un capteur intégré pour mesurer la vitesse de rotation, qui peut être un capteur optique ou un capteur par contact. Avec ce capteur, vous pourrez déterminer directement la vitesse de rotation in situ. Sachant que les composantes ou les paliers défectueux génèrent habituellement des valeurs de friction élevées pendant la rotation, la température de la surface d’une machine, générée à proximité immédiate des composantes critiques, peut aussi fournir des informations utiles sur l’état de la machine.

C’est pourquoi certains enregistreurs de données intègrent aussi des capteurs de température pour mesurer la température de la surface. Une autre fonction utile est l’analyse FFT. Grâce à cette évaluation de la fréquence, le comportement des vibrations d’une machine peut être analysé en termes de fréquences de vibration. Un analyseur de vibration avec la fonction correspondante montre, sur l’écran, le spectre de fréquences de la machine.

Les pics de fréquence dans le spectre peuvent indiquer des dégâts dans les roulements. Pour pouvoir isoler les failles avec une plus grande précision, il est nécessaire de connaître les fréquences des dommages des composantes, à une vitesse déterminée. Les fréquences de dommage peuvent être calculées à l’aide de formules et, souvent, vous pouvez obtenir des informations par rapport au fabricant de la composante. Vous trouverez ce type d’analyseur de vibration avec les fonctions décrites précédemment sur PCE Instruments.

Possibilités d’étalonnage d’un analyseur de vibration

Pour garantir qu’un analyseur de vibration fonctionne avec la précision spécifiée dans la fiche technique du dispositif, il est nécessaire de le contrôler régulièrement. La vérification de la précision des mesures, conformément aux normes spécifiées, est aussi appelée étalonnage. Celui-ci peut être fait, par exemple, dans les laboratoires d’étalonnage externes spécialisés. Il existe deux normes différentes pour les étalonnages qui se distinguent, entre autres, par l’effort requis et par le nombre de points de mesure. Il s’agit de l’étalonnage ISO conforme aux conditions requises de la norme ISO 9001 et de l’étalonnage DAkkS, plus exigeante, conformément à la norme ISO 17025.

Les grandeurs qui peuvent être étalonnées dans un analyseur de vibration sont l’accélération, la vitesse et le déplacement de vibration. La fréquence des vibrations est aussi vérifiée. Pendant la mise en route de l’étalonnage, il faut s’assurer que les valeurs nominales vérifiées correspondent à la plage dans laquelle se trouvent les valeurs de mesure opérationnelles. Un certificat est émis par l’étalonnage effectué, et contient toutes les informations importantes concernant la procédure et les valeurs d’étalonnage. De nombreux laboratoires d’étalonnage proposent aussi d’ajuster l’analyseur de vibration si les spécifications de précision ne sont pas remplies, ceci, bien évidemment, avec un surcoût.

Lorsqu’un analyseur de vibration est envoyé à un laboratoire externe pour son étalonnage, celui-là n’est généralement plus disponible pendant plusieurs semaines. Par conséquent, ces étalonnages doivent être planifiés et organisés à l’avance. Une alternative à cela est de vérifier l’analyseur de vibration dans l’entreprise même, en utilisant un étalonneur de vibrations. Le capteur de vibration se fixe sur la surface de l’étalonneur et est exposé à des vibrations définies. Ces valeurs nominales générées par l’étalonneur sont comparées aux valeurs mesurées par l’analyseur de vibration.

L’achat d’un étalonneur peut être particulièrement utile s’il faut vérifier régulièrement plusieurs mesureurs de vibration in situ. Les valeurs de vibration générées par l’étalonneur sont un critère important pour choisir un étalonneur de vibrations. En plus des étalonneurs pour lesquels seule la valeur fixe de fréquence, d’accélération, de vitesse et de déplacement peut être générée à la fois, il existe des étalonneurs qui permettent de régler plusieurs fréquences et grandeurs de vibration. Avec un étalonneur capable de générer sept fréquences de vibration entre 15,92 Hz et 1.280 Hz et des accélérations de vibration entre 1 m/s² et 20 m/s², il est possible de vérifier la précision de l’analyseur de vibration pour des vibrations de basse ou haute fréquence dans plusieurs points de mesure. Pour garantir que les vibrations générées correspondent à la plage définie, il est nécessaire d’étalonner régulièrement l’étalonneur de vibrations. Certains dispositifs possèdent une fonction de vérification interne qui avertit visuellement et acoustiquement en cas d’écart par rapport à la valeur établie.

Analyse FFT et classement des failles des machines

Le comportement inhabituel des vibrations des machines est généralement un indice du fait que la charge ou le roulement sont inégaux. Les vibrations peuvent être mesurées de façon non destructrice avec un analyseur de vibration pendant que la machine est en marche. Grâce aux mesures et aux évaluations périodiques, il est possible de détecter à temps les irrégularités et de commencer les contremesures avant que des dommages plus graves ne se produisent.

De nombreuses défauts possibles de machines génèrent des vibrations caractéristiques, c’est pourquoi la recherche d’anomalies peut se réduire à ces vibrations spécifiques. Les valeurs qui sont généralement enregistrées comme vibrations totales sont le résultat de plusieurs fréquences de vibration superposées. À partir des valeurs de ces vibrations à bande large, vous pouvez déjà tirer des conclusions sur les déséquilibres, le désalignement et les composantes électromagnétiques. Souvent, les fabricants de machines spécifient aussi les valeurs de vibration qui ne doivent pas être dépassées. Certains modèles de l’analyseur de vibration offrent des fonctions spéciales d’évaluation pour la surveillance des machines, comme par exemple, pour le contrôle des roulements ou pour l’évaluation des vibrations des machines, conformément à la norme ISO 10816 et pour l’analyse FFT.

Les lettres FFT signifie Transformation rapide de Fourier (de l’anglais Fast Fourier Transform). Avec cette méthode, les oscillations peuvent se décomposer en différentes fréquences qui peuvent être évaluées séparément. Pour cela, les valeurs mesurées en fonction du temps deviennent des plages de fréquence. Pour ce faire, il faut enregistrer un certain nombre de données de mesure avec une fréquence d’échantillonnage constante. Ces valeurs s’utilisent pour déterminer l’intensité des différentes fréquences dans l’oscillation mesurée. Avec sa technologie de pointe et sa facilité d’utilisation, l’analyseur de vibration est l’appareil idéal pour tous ceux qui travaillent dans l’industrie, la construction ou la recherche.

La fréquence d’échantillonnage sélectionnée et la durée de la mesure sont décisives pour savoir quelle gamme de fréquences peut être visualisée et avec quelle résolution. La plage de fréquences d’une analyse FFT inclut les fréquences entre zéro et la moitié de la valeur de la fréquence d’échantillonnage. Une fréquence d’échantillonnage de 800 Hz signifie que seules les fréquences jusqu’à 400 Hz seront représentées ; avec une fréquence d’échantillonnage de 1600 Hz, la plage de fréquences augmente jusqu’à 800 Hz. Par conséquent, un analyseur de vibration avec analyse FFT doit être réglé sur les hautes fréquences d’échantillonnage. La durée de la mesure, combinée à la fréquence d’échantillonnage, détermine le nombre de valeurs mesurées. Plus le nombre de valeurs mesurées est grand, plus le nombre de fréquences individuelles qui pourra être visualisé est grand. Par exemple, 1000 valeurs mesurées deviennent 500 fréquences individuelles dans la plage de fréquences déterminée par la fréquence d’échantillonnage.

L’analyseur de vibration à fonction FFT peut offrir différentes fonctions pour l’évaluation des fréquences individuelles. En règle générale, l’analyse FFT inclut toujours la visualisation graphique des fréquences acquises dans un diagramme. Dans ce graphique, les valeurs maximales individuelles d’accélération ou de vitesse peuvent être très rapidement identifiées. Dans la plupart des cas, les valeurs numériques de chacune des fréquences peuvent aussi être sélectionnées directement depuis cet écran. En fonction de l’analyseur de vibration, 125 lignes, voire plus, sont affichées dans ce diagramme FFT, pour les valeurs numériques des fréquences individuelles.

La FFT est basée sur un algorithme mathématique qui calcule efficacement la transformée de Fourier discrète (DFT). La DFT décompose un signal en une somme d’ondes sinusoïdales et cosinusoïdales d’amplitudes et de phases différentes. La FFT réduit le nombre d’opérations de calcul nécessaires à la DFT en divisant le signal en parties plus petites et en les transformant de manière récursive. La FFT est donc beaucoup plus rapide que le calcul direct de la DFT.

Cependant, la FFT présente également certaines limites et défis qui doivent être pris en compte lors de la mesure des vibrations. Par exemple, le signal doit avoir une certaine longueur, qui est une puissance de deux, pour que la FFT puisse être appliquée. De plus, le signal doit être multiplié par une fonction de fenêtre appropriée afin d’éviter les fuites spectrales, c’est-à-dire l’élargissement et la pollution des spectres de fréquence par des lobes secondaires. Le choix de la fonction de fenêtre dépend du signal à analyser et nécessite un compromis entre la résolution et la plage dynamique.

Comprendre la relation entre la vitesse de la machine et le défaut d’équilibrage

La vitesse d’une machine a une influence considérable sur la présence de défauts d’équilibrage. Plus la vitesse est élevée, plus il est probable qu’un tel défaut se produise. À une vitesse de 2000 tours par minute, un défaut d’équilibrage peut être visible avec une pointe élevée de l’onde sinusoïdale à 33,33 Hz.

Pour identifier un défaut d’équilibrage, il est important de comprendre la fréquence à laquelle il se produit. Un défaut de balourd peut être périodique ou aléatoire et peut être causé par différents facteurs tels qu’un défaut de matériau ou un mauvais alignement. Il est important d’effectuer des inspections régulières à l’aide d’un analyseur de vibration afin de détecter la présence de défauts d’équilibrage et d’y remédier avant qu’ils n’entraînent des problèmes plus importants.

L’intensité du pic de l’onde sinusoïdale est un facteur important pour déterminer la présence d’un défaut d’équilibrage. Si le pic dépasse nettement à une fréquence donnée, cela indique un déséquilibre. En revanche, si la pointe ne dépasse pas nettement, cela indique qu’il n’y a pas de défaut d’équilibrage. Il est donc important de toujours tenir compte de l’intensité du pic lors du diagnostic des problèmes de machine au moyen d’un analyseur de vibration.

Les fondations et les composants desserrés (desserrement) sur les roulements sont des causes fréquentes de dommages et de pannes de machines. Ils peuvent entraîner une augmentation des vibrations, du bruit, de l’usure et de la chaleur. Pour éviter le desserrage, les fondations et les composants doivent être régulièrement contrôlés et serrés. En outre, les roulements devraient être correctement alignés, montés et lubrifiés. L’usure peut être détectée par différentes méthodes, comme l’inspection visuelle ou l’analyse des vibrations au moyen d’un analyseur de vibration.

Pour éviter les fondations et les composants détachés, il convient de prendre les mesures suivantes :

- L’ajustement entre le roulement et l’arbre ou le logement doit être choisi en fonction de la charge et de la température de fonctionnement. Des ajustements trop serrés ou trop lâches peuvent entraîner des déformations ou des mouvements du roulement.

- Les vis ou les boulons qui fixent le corps de palier ou les composants de la machine doivent être serrés au couple approprié. Un couple trop faible ou trop élevé peut entraîner un desserrage ou un allongement excessif des vis.

- L’alignement de l’arbre et du boîtier doit être vérifié et corrigé si nécessaire. Un mauvais alignement peut entraîner une charge inégale ou une flexion de l’arbre, qui peut à son tour entraîner un desserrage ou un déplacement du roulement.

- La lubrification du roulement doit être vérifiée et complétée régulièrement. Une lubrification insuffisante ou excessive peut entraîner un frottement ou une surchauffe du roulement, qui peut à son tour entraîner un desserrage ou une dilatation du roulement.

Les défauts d’alignement sont des écarts par rapport à l’alignement idéal entre deux arbres accouplés, qui peuvent entraîner une augmentation des vibrations, de l’usure et de la température dans la chaîne cinématique. Les défauts d’alignement peuvent avoir différentes causes, telles qu’une erreur de montage, un affaissement des rotors, une dilatation thermique ou un mouvement des fondations. Pour éviter ou corriger les défauts d’alignement, il faut connaître la géométrie et le signe des écarts dans la ligne d’arbres et utiliser des méthodes de mesure et d’alignement appropriées. Les défauts d’alignement peuvent se manifester dans le signal vibratoire par des vibrations sinusoïdales à la fréquence de rotation et ses harmoniques. Un diagnostic vibratoire à l’aide d’un analyseur de vibration permettra donc de détecter à temps les défauts d’alignement et d’y remédier.

Raisons des dommages causés à un roulement

Un endommagement du roulement peut être dû à un manque de lubrification et d’étanchéité. Si le roulement n’est pas suffisamment lubrifié, il peut y avoir un contact métallique entre les éléments roulants, ce qui peut entraîner une usure accrue, un dégagement de chaleur et finalement une défaillance du roulement. De même, l’absence ou l’insuffisance d’étanchéité peut permettre à la saleté, à la poussière et à l’humidité d’atteindre le roulement et d’y causer des dommages. Il est donc important de vérifier régulièrement la lubrification et l’étanchéité des roulements et de les améliorer si nécessaire afin d’éviter les dommages et les pannes dus à un manque de lubrification et d’étanchéité.

La transformation de Fourier rapide (FFT) est un outil puissant pour l’analyse des signaux d’oscillation. La FFT permet de déterminer le spectre de fréquence d’un signal discret dans le temps, c’est-à-dire de savoir dans quelle mesure les différentes composantes de fréquence sont représentées dans le signal. La FFT est particulièrement utile pour la mesure des vibrations, car elle permet d’identifier les fréquences caractéristiques des machines ou des composants, qui peuvent indiquer d’éventuels défauts ou une usure.

L’analyse FFT est une méthode puissante d’analyse des vibrations qui vous permet d’identifier et de quantifier les caractéristiques des vibrations. Elle vous permet d’identifier rapidement et facilement la cause des vibrations et de prendre des mesures pour remédier au problème.

Un analyseur de vibration de PCE Instruments est facile à utiliser et dispose d’un écran intuitif qui vous donne toutes les informations importantes en un coup d’œil. L’analyseur de vibrations est robuste et durable et peut être utilisé dans les environnements les plus exigeants. Il est également léger et compact, ce qui le rend facile à transporter et à stocker.

De nombreux analyseur de vibration de PCE Instruments avec analyse FFT sont les outils parfaits pour tous ceux qui ont besoin d’une surveillance précise et fiable des vibrations. Avec leur technologie de pointe et leur facilité d’utilisation, ils sont les instruments de mesure idéaux pour tous ceux qui travaillent dans l’industrie, la construction ou la recherche. Chez PCE, nous sommes convaincus que vous obtiendrez les meilleurs résultats possibles avec nos analyseurs de vibration avec analyse FFT.