2 Vibrations Globales

Analyses vibratoires

Les vibrations

MC – Vibrations

Rév. A Septembre2001

Page 1

D'où proviennent les Vibrations ? vibrations = symptôme

Vibrations défaut = force

Forces Internes

Vibration Vibration==Force ForcexxMobilité Mobilité

MC – Vibrations

Mobilité de la structure

Rév. A Septembre2001

Page 2

Fonction de transfert Vibration Force et Vibration changement proportionnel dans la vibration Log

mobilité constante Log

Log

changement dans la force

A

8dB

Force

8dB

n

Force d’entrées Forces créées par : z Balourd z Choc z Friction z Acoustique

MC – Vibrations

Hz

x

n

Hz

Réponse du système

Mobilité Paramètres structuraux : z Masse z Rigidité z Amortissement

n

=

Hz

Fonction de transfert

Vitesse vibratoire

Paramètres de vibration : z Accélération z Vitesse z Déplacement

Rév. A Septembre2001

Page 3

Mouvement circulaire uniforme Vibration harmonique simple, x = Asin(ωt+ α)

Déplacement

Vitesse

Accélération t

t

t

Accélération a

1ms-2 (m/s2)

= 0.102g = 39.4 in/s2

Vitesse v

1ms-1 (m/s)

= 3.6 km/h = 39.4 in/s

Déplacement d

1m

MC – Vibrations

Les unités de mesure vibratoire

1g ≡ 9,80665 ms-2 = 1000 mm = 39.4 in

Rév. A Septembre2001

Page 4

Accélération, Vitesse et Déplacement

M

a v

d a

d

v

M M

Accélération Temps (vibration simple)

a

m d m

m

MC – Vibrations

a

v

v

d

Vitesse

Déplacement Fréquence (machine vraie) Rév. A Septembre2001

Page 5

Les vibrations

Introduction à la détection des défauts

MC – Vibrations

Rév. A Septembre2001

Page 6

Buts de la surveillance

Maintenance conditionnelle 3 objectifs = 3 méthodes = 3 moyens Sécurité détection

Permanence

simplicité

Surveillance suivi

Niveau global

rapidité

Spectre

puissance

Diagnostic optimisation

MC – Vibrations

Rév. A Septembre2001

Page 7

Collecteur de données

Collecteur de données

Niveau de vibration Panne Niveau de maintenance Tendance Avertissement temps

MC – Vibrations

Rév. A Septembre2001

Page 8

Méthode du relevé global

L

Niveau global f

Niveau de vibration

Niveau d’arrêt 8 dB

Niveau d’alarme 8 dB Niveau de référence Temps

MC – Vibrations

Rév. A Septembre2001

Page 9

Tendances par bandes de fréquences

Analyse spectrale A log

A log Limite globale

Limite globale

Mesure globale

Mesure sur une bande de fréquences Balourd

MC – Vibrations

Engrènement

F

t

Rév. A Septembre2001

Page 10

Descriptions du signal temporel Amplitude

Crête à Crête

Crête rms

Moyen Temps

rms

=

MC – Vibrations

1 T

∫

T

0

2

x ( t )dt

1 Moyen = T

∫

T

0

x (t ) dt

Facteur Crête :

Rév. A Septembre2001

Crête RMS

Page 11

AFNOR E-90-100

Vitesse vibratoire efficace [mm/seff] 10 - 1000 Hz Point de référence pour l'étalonnage 2 1

[mm/s eff]

0,6 0,4 0,2 0,1 0,06 0,04

Droites de tolérance

0,02 0,01 0,006 0,004 0,002 1

2

5

10

50 100

500 103

5000 104

F [Hz] MC – Vibrations

Rév. A Septembre2001

Page 12

Normes vibratoires : un guide mm/s

ISO2372 (BS 4675, VDI 2056)

API 670 ISO 2372

Non Permis

Non Permis

Juste Tolérable Juste Tolérable

Non Permis Juste Tolérable Permis

Permis Permis Bon Petite Machine < 15 kW

Groupe K MC – Vibrations

Bon 15 kW < M > 75kW Machine Moyenne

Bon Grande Machine avec fondations rigides et lourdes

<300 kW sur fondations spéciales

Groupe M

Groupe G

10 fois = 20dB

??

2,5 fois = 8dB

Sécurité

45 28 18 11.2 7.1 4.5 2.8 1.8 1.12 0.71 0.45 0.28 0.18

dB 153 149 145 141 137 133 129 125 121 119 117 109 105

Valeur efficace de la vitesse (RMS)

Rév. A Septembre2001

Page 13

AFNOR E-90-300

AFNOR E 90-100 Paliers ou fixations 3 directions perpendiculaires entre elles

MC – Vibrations

Rév. A Septembre2001

Page 14

Groupes Groupe I Petites machines tournantes (moins de 15 kW) Groupe II Machines tournantes moyennes (15 à 75 (300) kW) Groupe III Grandes machines tournantes (fixations rigides) Groupe IV Grandes machines tournantes (fixations souples) Groupe V Machines alternatives (fixations rigides) Groupe VI Autres machines

MC – Vibrations

Rév. A Septembre2001

Page 15

Autres normes

AFNOR E 90-301 AFNOR E 90-310 AFNOR F 65-101 AFNOR E 90-310

VDI 2063 Classe

Vitesse N [tr/mn]

Intensité vibratoire Veff [mm/s] pour une hauteur d'axe H [mm] 80 < H 132

225 < H 315

600 < N ≤ 3 600 600 < N ≤ 1 800

1,76

2,83

4,45

R (réduite)

1 800 < N ≤ 3 600 600 < N ≤ 1 800

0,70 1,13

1,13 1,76

1,76 2,83

S (spéciale)

1 800 < N ≤ 3 600

0,44 0,70

0,70 1,13

1,13 1,76

N (normale)

MC – Vibrations

132 < H 225

Rév. A Septembre2001

Page 16

BCU (Bearing Condition Unit)

dB 30 20 10 0

13

MC – Vibrations

35

64

Rév. A Septembre2001

F [kHz]

Page 17

Facteur de crête Niveau

la valeur crête varie moins

valeur crête initiale

augmentation de la valeur efficace avec le nombre de défauts

Valeur crête

Valeur efficace temps

Facteur de crête

valeur efficace initiale Bon état

Aeff

Temps

Acr

Défaut naissant

temps

Défaut confirmé

Acc efficace Acc crête

MC – Vibrations

Rév. A Septembre2001

Page 18

Signaux stationnaires

Analyse en fréquence moins critique z Température z Pression z Déplacement axial de l'arbre z Déplacement radial de l'arbre contient : – Vibration continue – Vibration dynamique (orbite & spectre)

temps

MC – Vibrations

Rév. A Septembre2001

Page 19

Vibrations relatives d’arbre

A

n

G

B

G

Y

X

a K b

MC – Vibrations

A: B: G: K: a : b:

Rotor ou structure isotrope Rotor ou structure anisotrope Centre de masse du rotor Orbite cinétique Précession Récession

Rév. A Septembre2001

Page 20

Vibrations relatives d’arbre S max

t G

S1

Su1 So1

So1

So2 S1

So2

Sm

ax

MC – Vibrations

Max (X,Y)

S2

S2

K

ISO 7919

(Su1 > So1) D (Sm1 = Su1) (So2 > Su2) D (Sm2 = So2)

Su2

G2

t API 670

Rév. A Septembre2001

Page 21

ISO 7919

S max

Critère II Critère I

temps

MC – Vibrations

Rév. A Septembre2001

Page 22

Vibrations absolues d’arbre

m(rotor) ≥ m (structure)

m(rotor) < m (structure)

m(rotor) << m

MC – Vibrations

(structure)

Rév. A Septembre2001

Page 23

Vibrations absolues d’arbre

MC – Vibrations

Rév. A Septembre2001

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