Guide d`achat

G uide d’achat
MESURES MÉCANIQUES
La surveillance
des machines
tournantes
▼
Oros
Les machines tournantes jouent un rôle souvent stratégique dans un
procédé de fabrication. A l’image d’une presse dans une papeterie ou
d’une turbine dans une centrale électrique, elles font partie de ces
équipements que l’on ne peut pas se permettre d’immobiliser à tout
moment. Pour prévenir les défaillances, il existe heureusement des outils de surveillance
puissants, tels que l’analyse vibratoire, la thermographie ou l’analyse des lubrifiants. A condition bien sûr de les utiliser à bon escient et d’en connaître les limites. Car s’il est relativement
simple de détecter un défaut, réaliser une analyse approfondie pour connaître les risques qu’il présente est encore souvent une affaire de spécialistes. Que l’on fasse appel à un prestataire de services ou pas, il y a une
démarche rigoureuse à adopter, et quelques pièges à éviter…
T
urbines, pompes, moteurs, compresseurs, alternateurs, centrifugeuses, ventilateurs… toutes ces
machines, que l’on dit “tournantes”, ont un point commun : elles comprennent des organes en rotation. Suivant les
cas, il peut s’agir de structures relativement
simples,constituées d’un seul arbre en rotation
à travers un ou plusieurs roulements, ou de
machines plus complexes composées de plusieurs arbres tournant à des vitesses de rotation
différentes… Mais ce qui caractérise avant tout
ces machines, c’est qu’elles sont composées
d’organes fragiles (roulements et engrenages,
notamment) soumis à des contraintes mécaniques importantes et à des environnements
industriels difficiles. Les sources de défaillance sont donc multiples : l’écaillage d’un roulement, la rupture d’une dent d’un engrenage, le désalignement d’un des axes, etc.
MESURES 757 - SEPTEMBRE 2003
Lorsque la machine joue un rôle vital dans la
production (c’est le cas par exemple d’une
presse dans le domaine de l’imprimerie, d’un
broyeur de cimenterie ou encore d’une centrifugeuse dans un réacteur chimique…),
ces défauts peuvent s’avérer lourds de conséquences. Pour éviter des arrêts de production imprévus et les pertes économiques qui
en découlent, il faut surveiller en permanence ces équipements et “traquer” tous les
signes précurseurs de défauts avant qu’il ne
soit trop tard. Pour cela, il existe une grande
variété de techniques.
L’analyse vibratoire est la plus connue et la
plus largement employée. Il faut dire qu’elle
permet à elle seule de détecter pratiquement
tous les défauts susceptibles d’apparaître dans
les machines tournantes. Un balourd, un jeu,
un défaut d’alignement, un roulement usé
ou endommagé… se traduisent par une
variation des efforts internes que subit la
machine, et donc à une modification de son
comportement vibratoiL’essentiel
re. En plaçant des accéléromètres aux endroits Analyse vibratoire, analyse
où se transmettent ces
d’huiles, thermographie
efforts (c’est-à-dire sur
infrarouge et analyse acoustique sont les principales
les
paliers
des
méthodes de surveillance
machines), on peut
des machines tournantes
alors suivre l’état de san Toutes ne permettent pas
té de l’équipement. « La
de “voir” les mêmes types
méthode présente trois gros
de défauts, ni de réaliser un
avantages : les mesures sont
diagnostic approfondi pour
en connaître l’origine et la
faciles à prendre,les défauts sont
gravité
détectés à un stade précoce,et il
est possible de réaliser un dia- Avant de choisir, il faut bien
cerner la criticité de sa
gnostic approfondi pour en
machine, et définir le type
connaître l’origine », soude surveillance qu’elle
ligne Philippe Poizat,
nécessite.
chef de produits Main-
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Guide d’achat
mal à la surface de l’équipement. La thermographie permet de réaliser des mesures à distance, et d’obtenir instantanément une image thermique de la zone inspectée.
Enfin, il existe d’autres méthodes, moins
répandues que les précédentes mais néanmoins intéressantes. Citons par exemple
l’analyse acoustique, qui permet de détecter tout bruit anormal à l’aide de microphones placés (le plus souvent) à distance de
l’équipement, ou le contrôle ultrasonore,
qui permet de détecter des défauts de faible
amplitude à haute fréquence (tels que l’initiation de la dégradation d’un roulement).
Qui ? Quoi ? Comment ?
Lesquelles ?
En priorité, les équipements critiques jouant un rôle essentiel dans le procédé de fabrication, les machines susceptibles de connaître des
défaillances assez fréquentes, les machines de grosse puissance ayant
nécessité de lourds investissements, etc. : compresseurs, turbines, chaudières, moteurs, pompes, alternateurs, centrifugeuses, ventilateurs…
● Dans quels domaines ?
Papeterie (presse, sécheurs…), sidérurgie, cimenterie (broyeurs), automobile (machines d’usinage, machines outils, etc.), chimie et pétrochimie (centrifugeuses, pompes…), etc.
● Pourquoi ?
Pour mieux connaître les modes de défaillance des équipements critiques,
anticiper un dysfonctionnement susceptible de nuire à la sécurité des personnes ou des équipements, améliorer la disponibilité des machines, effectuer des réparations au moment le plus opportun, et donc optimiser les
opérations de maintenance…
● Comment ?
Par surveillance vibratoire, par analyse des lubrifiants, par thermographie
infrarouge ou encore par ultrasons…
●
tenance Conditionnelle chez 01dB Acoustics &Vibration. Bref, c’est un peu “la” méthode incontournable…
Autre outil de surveillance, l’analyse des
lubrifiants.Appliquée à toutes les machines
pourvu qu’elles contiennent un fluide (huile ou graisse) que l’on peut prélever, la méthode consiste à “faire parler” les particules d’usure drainées par le lubrifiant afin d’en déduire
l’état de l’équipement. L’analyse d’un échantillon de quelques dizaines de millilitres d’huile (prélevé à l’aide de petites seringues ou
lors d’une vidange) peut alors suffire à révé-
Quelle méthode choisir ?
ler l’usure anormale de l’un des composants,
le mauvais état d’un filtre, ou encore la dégradation du lubrifiant (suite à une oxydation, à
une pollution, à une température d’utilisation trop élevée, etc.).
À côté de la surveillance vibratoire et de l’analyse des lubrifiants, la thermographie infrarouge suscite un intérêt encore récent dans le
domaine de la maintenance. Jusqu’alors réservée au contrôle d’installations électriques, elle
est depuis peu utilisée dans la surveillance des
machines tournantes pour détecter les défauts
qui se manifestent par un échauffement anor-
Entre ces différentes méthodes, le choix n’est
curieusement pas si difficile. « Chaque méthode
a son champ d’applications privilégié, explique
M. Poizat (01dB Acoustics &Vibration). C’est pourquoi elles entrent rarement en concurrence ». L’analyse
vibratoire, par exemple, convient aux défauts
liés à la cinématique et à la structure de la
machine, mais dans une plage de fréquence
déterminée (située généralement entre
quelques hertz et plusieurs dizaines de kHz).
Elle couvre alors les défauts structurels (basse fréquence), les défauts spécifiques aux
roulements (à plus haute fréquence), ainsi
que la majorité des dysfonctionnements les
plus courants (qui se situent souvent en deçà
de 5 kHz). En dehors de cette plage de mesure, on utilise d’autres méthodes. « Au-delà de
20 kHz, il est souvent préférable de réaliser un contrôle
par ultrasons ou par thermographie infrarouge »,
indique Daniel Beaujon, gérant de dBI (société de services en analyse vibratoire et acous-
Principales méthodes de détection
Type de défauts
Analyse vibratoire
Analyse d’huiles
Thermographie IR
Analyse acoustique
Déséquilibres, balourd
Oui
Oui
Défauts spécifiques aux roulements
Défauts spécifiques aux engrenages
Défauts de courroies
Défauts d’alignement
Défauts liés à la lubrification :
- dégradation de la qualité de l’huile
Oui
Oui
Oui
Oui
Oui
(s’il y a un échauffement)
Oui
(s’il y a un échauffement)
Oui
Oui
Oui
Oui
Non
Jeux, défauts de serrage
Non
(sauf s’il y a usure)
Non
(sauf s’il y a usure)
Oui
Oui
Non
Non
Oui
(s’il y a une résonance)
Oui
Oui
Oui
Non
- manque d’huile
Défauts de nature électrique ou
électromagnétique
Défauts liés aux écoulements
(pour pompes et machines hydrauliques)
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Non
(sauf paliers fluides)
Oui
Oui
Oui
Non
Oui
Oui
Non
Oui
Oui
Oui
Oui
Oui
Non
Non
Oui
MESURES 757 - SEPTEMBRE 2003
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01 dB Acoustics & Vibration
Certains collecteurs de données sont de
véritables analyseurs de vibrations.Dotés
des principales fonctions d’analyse
(FFT, enveloppe, kurtosis…), ils permettent de visualiser des spectres et de
réaliser un premier diagnostic “au pied
des machines”.
tique). Il en est de même avec l’analyse
acoustique, qui se limite à la détection de
bruits dans des fréquences audibles.
Tout dépend donc des défauts que l’on souhaite détecter… Ainsi, « dans le cas d’un défaut de
roulement, qui commence à se manifester à haute fréquence puis se déplace à une fréquence de plus en plus
faible (avec une énergie croissante) au fur et à mesure de
sa dégradation,les ultrasons vont permettre de réaliser une
détection à un stade plus précoce que l’analyse vibratoire
ou l’analyse acoustique, précise Sébastien Bonnes,
consultant chez Emerson Process Management. Et
lorsque la dégradation du roulement se manifeste en zone
audible, il est souvent trop tard ». De même, les
défauts liés au phénomène de cavitation ou
aux écoulements de fluides, qui se manifestent à basse fréquence, sont détectés par un
contrôle ultrasonore…
Du côté de l’analyse d’huiles, c’est un peu la
même démarche. « Elle permet d’abord de s’assurer
que l’huile joue bien son rôle, indique M. Poizat
(01dB Acoustics &Vibration), autrement dit que ses
caractéristiques physico-chimiques (sa viscosité, par
exemple) ne sont pas altérées,et ne vont pas nuire au bon
fonctionnement de l’équipement ». D’autre part, les
particules présentes dans l’huile vont révéler l’usure anormale d’un ou de plusieurs
organes. Ou alors la présence d’une pollution extérieure (des poussières dues au mauvais état d’un filtre, par exemple) avant que
celle-ci n’entraîne l’usure d’un élément. Dans
ce cas, « la détection est plus précoce que des méthodes
telles que l’analyse vibratoire,qui ne détecte que la conséquence de la pollution », indique Laurent Chapelot, ingénieur conseil chez EMS (société spécialisée dans l’analyse des huiles). La
contre-partie, « c’est que l’on a besoin des débris d’usure! Mais il peut très bien survenir des dysfonctionnements
qui ne génèrent pas assez de particules pour être détectés… », poursuit M. Chapelot (EMS). Inutile
alors d’espérer détecter
A voir aussi
un balourd, un jeu ou
encore un défaut d’ali- Sur internet…
gnement s’ils n’engen- http://www.maintexpert.com
(portail de la maintenance)
drent pas l’usure d’un
http://jcbweb.free.fr
composant…
(portail de la maintenance)
D’autre part, pour que
l’analyse des débris http://www.afim.asso.fr
(site de l’AFIM)
d’usure (par un comptage de particules, par http://www.institutthermographie.com
exemple) soit significati(site de l’institut de la
ve, il faut qu’elle soit
thermographie)
appliquée à des machines http://www.plantpeu polluées dans leur
maintenance.com
état normal (c’est le cas
(pour de nombreux articles
sur la maintenance)
par exemple des
machines hydrauliques). …et dans Mesures
« Sinon,comment être sûr que “Conjuguez l’émission
acoustique et la vibration”
les particules que l’on compte
(n°725, mai 2000)
sont bien dues à une pollution
“La surveillance et le diaanormale ? », interroge
gnostic vibratoires” (n°735,
M. Chapelot (EMS).
mai 2001)
Tout dépend aussi de la
“Les roulements, des comvitesse de dégradation
posants à surveiller de
du composant. « En théoprès” (n°754, avril 2003)
rie, il est possible d’utiliser
l’analyse d’huile pour détecter un défaut de roulements,
puisqu’il se manifeste par des débris d’usure.Mais en pratique,il faut savoir que la défaillance d’un roulement se produit en deux ou trois heures.Donc même si l’on effectue
l’analyse au bon moment, il est souvent trop tard pour
agir à temps », nuance Alain Ridard, consultant
au Cetim (CentreTechnique des Industries Mécaniques) de
Saint-Étienne. Il en est de même pour la thermographie infrarouge. « En règle générale,si la tem-
Quelle méthode choisir ?
Principaux avantages
Principales limitations
Champ d’applications privilégié
Analyse vibratoire
- Détection de défauts à un stade précoce
- Possibilité de réaliser un diagnostic approfondi
- Autorise une surveillance continue
- Permet de surveiller l’équipement à
distance (télémaintenance)
- Spectres parfois difficiles à interpréter
- Dans le cas de la surveillance continue, installations
relativement coûteuses
Détection des défauts de tous les organes
cinématiques de la machine (balourd, défauts
d’alignement, jeux, etc.) et de sa structure
Analyse d’huiles
- Détection d’une pollution anormale
du lubrifiant, avant que celle-ci
n’entraîne une usure ou un échauffement
- Possibilité de connaître l’origine de
l’anomalie par analyse des particules
- Ne permet pas de localiser précisément le défaut
- Nécessite de prendre de nombreuses
précautions dans le prélèvement de l’échantillon
Contrôle des propriétés physico-chimiques du
lubrifiant, détection d’un manque de
lubrification, analyse des éléments d’usure,
analyse de contamination par le process
(étanchéité), etc.
Thermographie IR
- Permet de réaliser un contrôle rapide de l’installation
- Interprétation souvent immédiate des résultats
- Détection de défauts à un stade moins
précoce que l’analyse vibratoire
- Contrôle limité à ce que “voit” la caméra
(échauffements de surface)
- Ne permet pas de réaliser un diagnostic approfondi
Détection de tous les défauts engendrant
un échauffement (manque de lubrification
en particulier)
Analyse acoustique
- Permet de détecter l’apparition de défauts audibles
- Autorise une surveillance continue
- Sensibilité au bruit ambiant
- Diagnostic souvent difficile à réaliser
- Problèmes de répétabilité des mesures
Détection d’un bruit inhabituel pouvant
ensuite être analysé par analyse vibratoire
MESURES 757 - SEPTEMBRE 2003
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Guide d’achat
pérature d’un roulement augmente,c’est qu’il est déjà très
dégradé ! On a donc très peu de temps devant soi »,
indique M. Poizat (01dB Acoustics &Vibration).
C’est ce qui explique d’ailleurs que certains
fournisseurs aient développé leur propre outil
de surveillance des roulements. Chez SPM Instrument ou Prüftechnik,par exemple,on préconise
la méthode dite “d’onde de choc”. Son principe est basé sur l’utilisation d’un capteur dont
la bande passante est centrée sur la fréquence
des chocs émis par le roulement. On ne surveille alors que les défauts provenant de ce
composant (voir notre numéro d’avril 2003).
On le voit, il n’existe pas de méthode universelle permettant de détecter de manière
assez précoce tous les types de défauts que
l’on est susceptible de rencontrer sur une
cier l’importance, voire même pour en
connaître les causes. Dans ce cas, comment
faire?Tout dépend d’abord de la complexité de
la machine. Si elle est composée d’un seul
palier ou d’un nombre restreint de roulements, l’origine de l’anomalie est bien souvent trouvée de manière intuitive.Mais lorsque
la machine présente une structure plus complexe, l’intuition ne suffit plus. Dans ce cas, il
existe différentes méthodes de diagnostic.
L’analyse vibratoire est encore celle qui permet à elle seule de réaliser un diagnostic
complet de l’état de la machine. Mais il ne
suffit plus de connaître la valeur du niveau
global des vibrations en différents points de
l’équipement. Le diagnostic nécessite d’étudier des spectres, et bien souvent de faire
machine tournante. La méthode idéale
consiste alors souvent à réaliser un “savant
mélange” des techniques pour en exploiter
la complémentarité. « Dans le cas d’un moteur
entraînant un alternateur,par exemple,il est courant d’utiliser l’analyse d’huiles pour surveiller l’état du moteur,et
la surveillance vibratoire pour détecter un éventuel dysfonctionnement de l’alternateur », préciseYves Delay,
spécialiste services chez Rockwell Automation.
Détection ou diagnostic ?
Mais attention, la surveillance des machines
tournantes ne se limite pas à détecter la présence d’un défaut. Bien souvent, il est nécessaire de pouvoir réaliser un diagnostic approfondi pour le localiser précisément (et
remplacer l’organe endommagé), en appré-
Un aperçu de l’offre
Société
(représentant)
ou prestataire
de service
01dB Acoustics & Vibration
Anticipation & Maintenance
Avio (HGH Systèmes Infrarouges)
Bently Nevada
Brüel & Kjaer Vibro
Brüel & Kjaer Vibro (Dynae)
Campbell Scientific
Cedip
CEMB (Testwell)
Cetim
Cincinnati (HGH Systèmes IR)
Commtest (Survitec)
Commtest (Testwell)
CSI : voir Emerson
Data Physics (Actidyn Systèmes)
dBI
De Kerac
Delphin (Assig)
Diagtech
Dias (Impac)
Dynae
Electrophysics (Laser 2000)
Emerson Process Management
EMS
Energocontrol (Signaltech)
Entek (Dynae)
Flir Systems
Gould & Nicolet(2)
Hofmann Reutlinger
Iotech (SM2i)
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Services ou produits proposés
Analyse vibratoire
Analyse d’huiles
Thermographie IR
Analyse acoustique
Instruments Systèmes de Logiciels Prestation Instruments Prestation Caméras Prestation Instruments de Prestation
pour suivi surveillance
de services portables de services
de services suivi continu de services
périodique continue
ou périodique
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● (1)
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(1) En contact avec l’équipement. - (2) Distribué également par AmtechData.
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Guide d’achat
appel à des outils sophistiqués de traitement
du signal (kurtosis, cepstre, analyse d’enveloppe, etc.). Ceux-ci permettent entre autres
d’identifier sur le spectre un certain nombre
de fréquences caractéristiques, qui révèlent la
présence et l’origine des défauts. L’analyse
cepstrale, par exemple, recherche les “périodicités cachées” d’un spectre. Elle peut donc
révéler la présence de défauts induisant des
chocs répétitifs (les défauts de roulements
ou d’engrenages, les jeux, etc.).
Avec de l’expérience et une compétence assez
poussée en traitement du signal, on peut de
même déduire des différents outils d’analyse
que l’anomalie provient d’un défaut d’alignement,d’un balourd,d’un roulement… et localiser précisément l’organe endommagé.
L’analyse vibratoire est également très utilisée en complément des autres méthodes,
lorsque celles-ci ne suffisent pas à réaliser un
diagnostic. « Sur une image thermique,par exemple,il
est difficile de savoir si l’échauffement que l’on voit est dû
à un problème de lubrification ou à un défaut de roulement, indique Julien Fuchs, ingénieur technico-commercial chez Flir Systems. Pour savoir d’où
vient le défaut, nous conseillons alors d’associer la thermographie à un diagnostic par analyse vibratoire ». De
même, l’analyse d’huile détecte de manière
précoce l’usure d’un organe, que l’on peut
ensuite localiser par une analyse vibratoire.
Quant à l’analyse acoustique, « elle offre souvent
une résolution fréquentielle trop faible pour pouvoir localiser précisément le défaut », indique M. Beaujon
(dBI). « La vocation de la mesure globale en continu du
bruit ou des vibrations, c’est d’être un “chien de garde”,
résume Guy Duchamp, gérant d’Anticipation & Maintenance (qui fournit des instruments
de surveillance acoustique). Elle remplace le mécanicien qui collait son oreille à un tournevis en contact avec
la machine pour en détecter un bruit inhabituel ».
Enfin, si l’on veut connaître l’origine d’un
défaut par analyse d’huiles, il faut réaliser différents traitements de l’échantillon prélevé.
La plupart des analyses sur site ne permettent
que de détecter une pollution anormale ou de
contrôler les principales caractéristiques du
lubrifiant (viscosité, indice d’acide, teneur en
eau, etc.). « Pour aller plus loin,on réalise des analyses
en laboratoire par spectrométrie ou ferrométrie,indique
M. Chapelot (EMS). La spectrométrie permet d’identifier la nature des particules métalliques de petite taille
Un aperçu de l’offre
Société
(représentant)
ou prestataire
de service
Services ou produits proposés
Analyse vibratoire
Analyse d’huiles
Thermographie IR
Analyse acoustique
Instruments Systèmes de Logiciels Prestation Instruments Prestation Caméras Prestation Instruments de Prestation
pour suivi surveillance
de services portables de services
de services suivi continu de services
périodique continue
ou périodique
Irisys (Synergys Technologies)
Land Infrarouge
LMS
Mikron (Impac)
MMF (AllianTech)
Monitran (Survitec)
Morgan-Cupex
Müller-BBM
Norisko
Oros
Polytec (Polytec PI)
Prüftechnik
Raytek
Raytheon (BFI Optilas)
Rockwell Automation Entek
SDT (Synergys Technologies)
Sites
SKF
Sony Precision Technology (Assig)
SPIM Industries
SPM Instrument
Survitec
Svantek (Signaltech)
Testwell
Tribofilm Industries
Trig-Tek (AllianTech)
Vernolab
Vibrasoft (Survitec)
Vibro-Meter
Wuhan Guide (Polytec PI)
MESURES 757 - SEPTEMBRE 2003
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Guide d’achat
L’usine de Merck au Puy-en-Velay, un exemple typique
MSD
A l’usine de
chimie fine
des laboratoires MSD
(Merck
Sharp & Dohme-Chibret)
du Puy-en-Velay, la surveillance des
machines tournantes s’est imposée, petit à
petit, comme une nécessité. Il faut dire
que ce site (qui produit environ
200 tonnes de principes actifs par an et
emploie plus de 200 personnes, dont une
vingtaine au service maintenance), dispose d’un parc de 570 machines tournantes,
dont de nombreux équipements jouant un
rôle essentiel dans le procédé de fabrication (centrifugeuses, broyeurs, moteurs de
groupes frigorifiques, etc.).
Pour assurer une disponibilité optimale de
ces machines, l’usine a mis en place deux
grands types de maintenance : une maintenance curative (dans 20 % des cas) pour
les équipements les moins critiques, et
une maintenance préventive pour les
autres machines. Cette dernière se répartit
en maintenance réglementaire (issue
d’exigences propres aux usines du groupe
MSD), systématique, et, depuis 1998,
conditionnelle.
Bien sûr, « cette répartition n’a pas été adoptée “du jour au lendemain”, témoigne Hervé
Félix, chef du service Engineering, Mainte-
nance & Utilités chez MSD. L’idée de mettre
en place une maintenance conditionnelle,
par exemple, s’est imposée à nous lorsqu’un
moteur de 350 kW appartenant à un groupe
frigorifique est tombé en panne. La rupture
d’un simple roulement avait alors nécessité
le démontage complet du moteur et la réparation avait coûté pratiquement le prix d’un
moteur neuf ! ».
Les machines tournantes sont surveillées
de manière périodique (au cours de
rondes plus ou moins fréquentes) ou suivies en continu. « Tout commence généralement par une analyse de criticité, explique
M. Félix. Les différents services techniques
de l’usine listent les pannes susceptibles de
survenir sur chaque équipement, et en examinent toutes les conséquences dans leurs
domaines respectifs (production, qualité,
maintenance, etc.). C’est ainsi que l’on décide qu’un équipement “critique” (en termes
de sécurité ou de qualité du produit) doit
être par exemple contrôlé une fois par
semaine ».
Quant au choix de la méthode de surveillance, il s’est porté, de manière assez
naturelle, vers l’analyse vibratoire. « Nous
avions déjà une expérience dans ce
domaine, indique M. Félix. Par le passé, un
des broyeurs de l’usine, qui tombait en panne trop fréquemment, avait fait l’objet d’une
étude spectrale. Celle-ci avait révélé un
échauffement lié à des pièces hors tolérance.
(moins de 5 µm), et la ferrométrie est utilisée pour les
particules plus importantes (jusqu’à 300 µm) ».
Mais l’affaire serait trop simple si elle se limitait à choisir une ou plusieurs méthodes
d’analyses. Sur ce sujet, les fournisseurs et
prestataires de service sont unanimes : la surveillance d’un parc de machines tournantes
est un vrai métier. Elle conduit à réaliser de
nombreux choix stratégiques, et à mettre en
place une démarche rigoureuse.
Etape après étape...
« Il faut d’abord commencer par identifier,dans son parc
de machines,celles qui sont les plus stratégiques de la chaîne de production, conseille M. Poizat (01dB Acoustics &Vibration). Il peut très bien s’agir de machines de
faible puissance et peu onéreuses que l’on ne peut pas se permettre d’immobiliser pendant une heure ». Il peut aussi s’agir d’équipements que l’on doit surveiller en continu pour des raisons de
sécurité, ou de machines coûteuses qui pourraient être endommagées si l’on attendait la
panne pour remplacer les éléments défec-
82
En reprenant l’usinage de ces pièces, le problème a disparu… ».
Dans la plupart des cas, le service maintenance dispose d’une compétence suffisante pour interpréter les résultats des analyses vibratoires. Mais il s’adresse aussi
parfois à un prestataire de services. « C’est
ainsi que nous avons fait appel à la société
Dynae pour interpréter un problème qui
apparaissait sur une de nos centrifugeuses.
Dans certaines conditions de débit et de
vitesse de rotation du bol, deux phénomènes
vibratoires distincts apparaissaient : un
balourd et un “anneau liquide” à la surface
du produit. La société a alors proposé de placer une instrumentation à demeure sur la
centrifugeuse afin de suivre l’apparition de
ces phénomènes. En faisant varier les paramètres de process (débit, vitesse de rotation…), nous avons compris que ces problèmes étaient dus à une capacité
d’essorage trop faible par rapport au débit
d’alimentation ». Depuis cette expérience,
toutes les centrifugeuses de l’usine sont
surveillées de manière continue...
Enfin, parallèlement à l’analyse vibratoire,
le service maintenance emploie l’analyse
d’huiles (pour contrôler une fois par an la
qualité des lubrifiants), et la thermographie infrarouge, pour surveiller les installations électriques et détecter d’éventuelles
fuites thermiques dans les bâtiments de
stockage de l’usine.
tueux. Ou même de machines dont on sait
qu’elles tombent en panne assez fréquemment… Quoi qu’il en soit, « il s’agit là d’une
étape essentielle, indique M. Poizat. Car il ne sert à
rien de vouloir tout surveiller d’un coup ». M. Delay
(Rockwell Automation) fait la même analyse.
« Quelles sont les machines que l’on doit surveiller,et que
veut-on voir?Voilà les questions à se poser »…
Une fois les machines vitales identifiées, il faut
mettre en place le système de surveillance
adapté. « Cela demande toute une organisation,aussi bien
au niveau du personnel que du matériel et du logiciel »,
estime M. Poizat (01dB Acoustics &Vibration).
Au niveau du matériel, il existe, on s’en doute, une large variété d’instruments de surveillance. Rien que pour l’analyse vibratoire, la
gamme s’étend du simple vibromètre ou collecteur de niveau global portable à l’analyseur
multivoie à poste fixe, en passant par les collecteurs-analyseurs de données, et les analyseurs multivoies sur PC portables… Le choix
dépend, là encore, du type de résultats que
l’on veut obtenir :A-t-on besoin d’une simple
mesure de vibrations ou d’un spectre? A-t-on
besoin de différentes fonctions de diagnostic? Doit-on archiver de nombreux résultats?
Souhaite-t-on aussi collecter d’autres données
que les mesures vibratoires (la température,
la vitesse de rotation…) ? Et pour quel budget? Car si l’on trouve des collecteurs-analyseurs de données entre 7 000 et 15 000 euros,
il faut compter de l’ordre de 1000 euros par
voie de mesure pour un système fixé à
demeure sur la machine (mais ce dernier
nécessitera aussi moins de coût humain).
Tout dépend aussi et surtout du type de surveillance que l’on doit réaliser. L’équipement
doit-il être suivi de manière périodique ou
continue? Pour certaines méthodes, la question ne se pose pas. En thermographie infrarouge ou en analyse d’huiles, par exemple, la
surveillance est nécessairement périodique.
Mais il n’en est pas de même pour l’analyse
vibratoire. Dans ce cas, c’est à l’industriel
d’adapter son mode de surveillance à son
besoin et au type de machines qu’il doit
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déçus de la technique », souligne
M. Delay (Rockwell Automation). Fournisseurs et prestataires de service mettent
notamment en garde
contre une généralisation
des problèmes rencontrés.
Pour M. Chapelot (EMS),
« un même résultat n’entraîne pas
forcément le même diagnostic!Tout
dépend de la machine,de ses conditions de fonctionnement, d’environnement,etc. Et deux machines
semblables installées sur un même
site peuvent avoir un comportement et une usure totalement différents ».M. Bonnes (Emerson
Process Management) fait la
même analyse. « Chaque cas
est un cas particulier! Il nous faut
souvent définir avec le client un La surveillance des machines tournantes est souvent réalisée par analyse vibratoire.Le technicien de
type de surveillance personnalisé ». maintenance effectue alors des “rondes” au cours desquelles il relève les principaux paramètres de
Attention aussi à ne pas suivi de l’état des machines.
sous-estimer les difficultés.
« Il ne faut pas vouloir acheter un outil de surveillance se M. Delay (Rockwell Automation).
simple,en pensant que l’on pourra tout faire avec,et que Tous les fournisseurs et prestataires vous le
l’interprétation des résultats sera plus facile! Car il y a diront : pour interpréter correctement un
forcément des anomalies que l’on ne verra pas », préci- spectre vibratoire, une image thermique ou
Emerson Process Management
suivre. « Dans le cas de machines très stratégiques, ou
dont on sait qu’elles connaissent des défaillances assez fréquentes, on choisira des systèmes de surveillance à poste
fixe », souligne M. Poizat (01dB Acoustics &Vibration). Le suivi continu se justifie aussi par des
raisons de sécurité. «Tout dépend de la criticité des
machines.Certaines d’entre elles (des turboalternateurs,de
gros compresseurs…) doivent pouvoir être automatiquement arrêtées dès que leurs niveaux vibratoires dépassent
un certain seuil.Dans ce cas,les capteurs sont installés à
demeure sur les paliers », indique M. Delay (Rockwell Automation). Il y a aussi des cas où l’on
préfère automatiser la collecte des données
pour des raisons d’accessibilité aux machines,
ou de pénibilité de la prise de mesures (dans
des environnements industriels difficiles).
A l’inverse, on utilise un suivi périodique
pour des machines qui tombent rarement
en panne, pour des dégradations qui n’évoluent pas vite, et pour les cas où l’on pense
qu’un contrôle tous les mois, ou tous les
deux mois, suffira… « Cela suppose donc que l’on
ait fait,dès le départ,une analyse de criticité des défauts »,
souligne M. Delay (Rockwell Automation).
Reste ensuite à adapter la fréquence des
contrôles au type de machine et au budget
que l’on peut y consacrer. Car tout est une
question d’équilibre entre les risques potentiels et le coût du contrôle. « En général, il y a
toujours plus de risques lors de la mise en route d’une
machine, précise M. Poizat (01dB Acoustics &Vibration). Il est donc conseillé de faire des contrôles assez rapprochés au début,puis de continuer avec des contrôles plus
espacés.Ensuite,si l’on voit une dégradation,il faut à nouveau rapprocher les contrôles ».
De nombreux pièges à éviter
Une fois que l’on a déterminé les machines
à surveiller et le suivi qu’elles nécessitent, il ne
reste qu’à initialiser la surveillance sur site.
Machine par machine, il faut alors choisir où
l’on pose les capteurs (le plus simple étant de
fixer un accéléromètre par palier), déterminer
les paramètres que l’on souhaite suivre, et
fixer des seuils de référence. « Cela permet de
déterminer un niveau d’usure “normal”et de réaliser des diagnostics plus précis par la suite », souligne M. Chapelot (EMS). Il faut aussi prendre en compte
toute la cinématique de la machine (tel
moteur tourne à telle vitesse, il est couplé à tel
réducteur, qui lui-même a tel roulement, etc.).
Une fois que le système de surveillance est
installé, on peut enfin en optimiser le suivi
(en améliorant le paramétrage, la définition
des fréquences de contrôle…), ou même
l’étendre à d’autres équipements…
Ceci dit, même en adoptant la meilleure des
démarches, on n’est jamais à l’abri d’un certain nombre d’écueils. « Il m’arrive encore de voir
du matériel neuf dans les placards, et de rencontrer des
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les résultats d’une analyse d’huiles, il faut de
l’expérience. « C’est à force d’en faire! Pour interpréter soi-même un spectre vibratoire, il faut au minimum avoir travaillé sur le sujet tous les jours pendant cinq
ans! », estime M. Beaujon (dBI). De même,
en thermographie infrarouge, « il y a quelques
pièges à éviter.S’il n’y a rien de plus simple que l’utilisation de la caméra, il faut savoir quelle est la signature
thermique des défauts que l’on recherche », indique
M. Delay (Rockwell Automation).
Conscients de ces difficultés, de nombreux
industriels s’appuient sur l’expérience de
prestataires de services. « A moins qu’ils aient vraiment une compétence poussée dans ce domaine,nous leur
conseillons toujours de se faire aider »,indique M. Poizat (01dB Acoustics &Vibration).
Certains industriels font appel aux prestataires
au tout début du projet (pour les analyses de
criticité et le choix du système de surveillance le plus adapté), d’autres demandent une
expertise ponctuelle, d’autres encore confient
la totalité de la surveillance au prestataire. Les
industriels peuvent lui envoyer par mail tous
les résultats des analyses, et c’est le prestataire
qui donne son diagnostic… « Nous pouvons aussi leur envoyer un fichier indiquant quel point mesurer,quel
paramètre relever,etc.Ils l’intègrent alors dans leur collecteur
de données et vont faire une ronde avec.Une fois celle-ci ter-
minée,ils déchargent toutes les mesures et nous les envoient »,
indique M. Poizat (01dB Acoustics & Vibration).
Autre exemple, Emerson Process Management assure (à travers la solution “e-fficiency”qu’il commercialise depuis 6 mois) la surveillance de
la performance des équipements. « Nous établissons un modèle thermodynamique des équipements critiques,nous définissons leur performance (par exemple via
des diagrammes de puissance/vapeur) et nous comparons cette performance à celle de nos modèles.Les informations sur
la performance des équipements sont ensuite à disposition de
l’industriel dans un environnement Internet », indique
M. Bonnes (Emerson Process Management).
Marie-Line Zani
Pour en savoir plus
01dB Acoustics & Vibration
Tél. : 04 72 52 48 00 - Fax : 04 72 52 47 47
Diagtech
Tél. : 03 88 51 56 82 - Fax : 03 88 51 56 70
Polytec PI
Tél. : 01 48 10 39 30 - Fax : 01 48 10 08 03
Actidyn Systèmes
Tél. : 01 30 16 05 30 - Fax : 01 30 16 05 33
Dynae
Tél. : 04 74 99 07 10 - Fax : 04 74 99 04 91
Prüftechnik
Tél. : 03 27 25 52 33 - Fax : 03 27 25 55 69
AllianTech
Tél. : 01 47 90 77 77 - Fax : 01 47 33 32 20
Emerson Process Management
Tél. : 04 72 15 98 00 - Fax : 04 72 15 98 99
Raytek
Tél. : 01 64 53 15 40 - Fax : 01 64 53 15 44
AmtechData
Tél. : 06 87 69 83 77 - Fax : 01 30 53 67 29
EMS
Tél. : 04 90 25 00 34 - Fax : 04 90 25 33 75
Rockwell Automation (Entek)
Tél. : 01 30 67 72 00 - Fax : 01 34 65 32 33
Anticipation & Maintenance
(produits Mecason)
Tél. : 04 42 82 80 50 - Fax : 04 42 82 80 86
Flir Systems
Tél. : 01 41 33 97 97 - Fax : 01 47 36 18 32
Signaltech
Tél. : 01 46 33 91 07 - Fax : 01 43 54 36 41
Gould & Nicolet
Tél. : 01 64 86 45 45 - Fax : 01 64 86 45 46
Sites
Tél. : 01 41 39 02 00 - Fax : 01 41 39 02 01
HGH Systèmes Infrarouges
Tél. : 01 60 11 01 41 - Fax : 01 60 11 33 24
SKF Reliability Systems
Tél. : 01 30 12 75 98 - Fax : 01 30 12 75 25
Hofmann Reutlinger
Tél. : 01 60 19 13 14 - Fax : 01 60 19 18 72
SM2i
Tél. : 01 34 89 78 78 - Fax : 01 34 89 54 53
Impac
Tél. : 03 88 98 98 01 - Fax : 03 88 98 97 32
SPIM Industries
Tél. : 03 26 87 37 71 - Fax : 03 26 09 35 91
Land Infrarouge
Tél. : 01 34 62 05 45 - Fax : 01 30 56 51 12
SPM Instrument
Tél. : 01 30 17 30 30 - Fax : 01 30 17 30 31
Laser 2000
Tél. : 01 30 80 00 60 - Fax : 01 30 80 00 40
Survitec
Tél. : 04 78 22 23 53 - Fax : 04 78 22 73 56
LMS
Tél. : 01 69 35 19 20 - Fax : 01 69 35 19 45
Synergys Technologies
Tél. : 03 89 08 32 72 - Fax : 03 89 08 32 73
Morgan-Cupex
Tél. : 03 89 21 09 60 - Fax : 03 89 41 24 17
Testwell
Tél. : 01 39 73 02 54 - Fax : 01 39 73 25 78
Müller-BBM
Tél. : 01 30 50 50 90 - Fax : 01 30 50 72 40
Tribofilm Industries
Tél. : 05 46 56 75 75 - Fax : 05 46 56 97 26
Norisko
Tél. : 05 55 43 89 04 - Fax : 05 55 43 84 98
Vernolab
Tél. : 01 69 74 81 00 - Fax : 01 69 09 49 74
Oros
Tél. : 04 76 90 62 36 - Fax : 04 76 90 51 37
Vibro-Meter
Tél. : 01 43 70 02 02 - Fax : 01 43 70 02 76
Assig
Tél. : 01 48 59 00 42 - Fax : 01 48 59 43 17
Bently Nevada
Tél. : 02 40 72 99 44 - Fax : 02 40 72 99 46
BFI Optilas
Tél. : 01 60 79 59 26 - Fax : 04 67 87 56 38
Brüel & Kjaer Vibro
Tél. : 01 69 90 63 86 - Fax : 01 64 57 02 45
Campbell Scientific
Tél. : 01 69 29 96 77 - Fax : 01 69 29 96 65
Cedip
Tél. : 01 60 37 01 00 - Fax : 01 64 11 37 55
Cetim
Tél. : 03 44 67 30 00 (Centre de Senlis)
Tél. : 02 40 37 36 35 (Centre de Nantes)
Tél. : 04 77 79 40 42 (Centre de Saint-Étienne)
CSI (voir : Emerson Process Management)
dBI
Tél. : 03 89 08 95 75 - Fax : 03 89 08 95 70
De Kerac
Tél. : 04 42 83 27 88 - Fax : 04 42 98 02 01
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