Comment les capteurs de vibration pilotent la maintenance prédictive et réduisent les temps d'arrêt

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Les équipements de fabrication modernes augmentent l'efficacité des opérations, mais lorsqu'une panne imprévue survient, elle peut coûter des milliers de dollars par heure en productivité perdue, réparations et main-d'œuvre. Heureusement, les capteurs de vibration à distance peuvent être utilisés pour développer une stratégie de maintenance prédictive intelligente qui minimise les pannes d'équipement et les temps d'arrêt coûteux.

En enregistrant et en étudiant les schémas de vibration des équipements critiques, il est possible de détecter les anomalies et d'identifier les changements dans le comportement opérationnel d'un actif afin de résoudre les problèmes avant la panne.

Cet article explique les procédures et les avantages de la surveillance des vibrations à distance, ainsi que le rôle des capteurs de vibration, pour que vous puissiez concevoir une stratégie de maintenance prédictive qui réduit les temps d'arrêt imprévus et augmente la rentabilité.

Que fait un capteur de vibration ?

La plupart des machines vibrent pendant un fonctionnement normal, mais une vibration excessive peut causer de l'usure, raccourcir la durée de vie des machines et créer des déséquilibres qui endommagent les composants des équipements industriels. Des schémas de vibration anormaux indiquent également d'éventuels problèmes mécaniques dans les équipements.

La mise en place d'un programme de surveillance des vibrations dans le cadre d'une stratégie de maintenance globale permet de détecter les changements de vibration au fur et à mesure qu'ils se produisent, de sorte que les problèmes potentiels puissent être reconnus, diagnostiqués et réparés avant la panne.

Au cœur d'un programme de surveillance des vibrations se trouve un capteur de vibration, qui mesure et enregistre la fréquence et l'amplitude des vibrations dans les équipements industriels. Les données collectées fournissent des informations vitales sur la santé de vos machines.

La surveillance des vibrations aide les fabricants à :

• Détecter les défaillances de roulements.
• Identifier les désalignements.
• Repérer les déséquilibres.
• Révéler le jeu ou l'usure.

Cette visibilité soutient la maintenance prédictive, permettant de planifier les réparations quand elles sont nécessaires, minimisant les temps d'arrêt et les réparations coûteuses.

Les avantages de la surveillance des vibrations

Un programme de surveillance des vibrations devrait être inclus dans toutes les stratégies de maintenance, y compris la maintenance basée sur l'état, prédictive et prescriptive, car il offre une variété d'avantages en termes de gain de temps et d'argent, notamment :

Économies de coûts : La surveillance des vibrations identifie les pannes d'équipement potentielles avant qu'elles ne surviennent, minimisant les temps d'arrêt imprévus et les réparations, qui peuvent coûter des milliers de dollars par heure et perturber les plannings de production.

Amélioration de la disponibilité : La surveillance des vibrations permet une détection précoce des problèmes de machinerie avant qu'ils n'affectent négativement la performance et les opérations. Les équipements surveillés fonctionnent avec des niveaux d'efficacité, de fiabilité et de disponibilité plus élevés.

Identification des intervalles de maintenance corrects : Plutôt que d'effectuer des tâches de maintenance selon un calendrier fixe, la surveillance des vibrations permet d'effectuer les activités de maintenance selon les besoins. Cela prolonge les intervalles entre les maintenances, réduit les coûts de maintenance et de main-d'œuvre inutiles et maximise la disponibilité des machines.

Réduction des coûts énergétiques : Les équipements souffrant d'usure, de déséquilibres et de désalignements ne fonctionnent pas efficacement. En identifiant et en corrigeant les problèmes liés aux vibrations, les machines fonctionnent de manière optimale et consomment moins d'énergie.

Amélioration de la gestion des actifs : Les informations collectées dans un programme de surveillance des vibrations fournissent une meilleure compréhension des actifs de l'installation en donnant un aperçu de la santé et de la durée de vie des équipements, permettant des décisions éclairées sur la réparation ou le remplacement des actifs.

Comment mesure-t-on les vibrations ?

La surveillance des vibrations est un processus en cinq étapes qui comprend :

1. Collecte des données de vibration : Les données peuvent être collectées à l'aide d'appareils portables, de capteurs filaires ou de capteurs à distance (sans fil). L'utilisation de capteurs filaires ou sans fil rend le travail moins chronophage et réduit les risques d'erreurs dans les données car les techniciens n'ont pas besoin de se déplacer de machine en machine pour prendre des relevés, ni d'enregistrer les données manuellement. Les capteurs de vibration à distance offrent plus d'avantages que les capteurs filaires car ils ne nécessitent pas de câblage coûteux et peuvent être montés sur des machines difficiles d'accès ou situées à distance.
2. Création d'une ligne de base : Pour créer une ligne de base, les données de vibration doivent être collectées lorsque les machines fonctionnent de manière optimale. Avoir une mesure de référence pour des équipements en bon état permet de la comparer aux données collectées ultérieurement pour déterminer s'il y a un changement dans les schémas de vibration sous les mêmes conditions de fonctionnement, afin d'identifier les problèmes potentiels.
3. Stockage des données de vibration : L'utilisation de capteurs à distance dans le cadre d'un système de surveillance en ligne facilite le stockage des données de vibration. La création d'ensembles de données historiques rend possible la comparaison des données de référence et futures.
4. Analyse des données de vibration : L'analyse des données de vibration est la clé du succès du programme de surveillance. Au fur et à mesure que les données sont collectées, elles doivent être comparées aux niveaux de vibration de référence afin que les anomalies et les défaillances potentielles puissent être identifiées avec suffisamment de temps pour planifier les réparations et commander les pièces de rechange.
5. Prise de décisions éclairées : L'utilisation des données de cette manière permet de prendre des décisions basées sur des données fiables. Cela signifie que lorsqu'une condition de fonctionnement anormale ou une défaillance potentielle est détectée, des bons de travail peuvent être émis et priorisés, les pièces peuvent être commandées à l'avance et les réparations peuvent être effectuées pour prévenir les longs temps d'arrêt imprévus et coûteux, économisant potentiellement des milliers de dollars en productivité perdue et en pannes coûteuses. La prise de décision éclairée donne aux responsables de maintenance confiance lors de la création de plannings et de budgets, tandis que la fiabilité acquise donne aux responsables de production l'assurance qu'ils atteindront les objectifs de production.

Quels sont les différents types de capteurs de vibration ?

Les capteurs de vibration sont une large catégorie de technologies conçues pour différentes applications et budgets. Le choix du capteur dépend de facteurs tels que la plage de fréquence, l'environnement d'application et le coût.

Les capteurs de vibration couramment utilisés incluent :

• Accéléromètres : Le capteur de vibration le plus courant mesure l'accélération, qui est souvent intégrée pour calculer la vitesse ou le déplacement. Ils sont les meilleurs pour la détection de défauts à haute fréquence (comme les défauts de roulements).
• Capteurs de vitesse (vélomètres) : Ils mesurent la vitesse de vibration et sont utilisés pour les mesures à fréquence moyenne, qui révèlent des problèmes tels que les déséquilibres et les désalignements.
• Sondes de proximité (capteurs de déplacement) : Ces capteurs sans contact mesurent la distance entre la sonde et un arbre rotatif. Ils sont cruciaux pour surveiller la position de l'arbre et détecter les défauts dans les machines rotatives à grande vitesse comme les turbines et les grands compresseurs.
• Capteurs à distance/sans fil : Ce sont des accéléromètres avec communication sans fil intégrée, alimentation et, souvent, capacités de journalisation/traitement de données. Ce sont le choix idéal pour une surveillance proactive et continue sans câblage coûteux, comme le préconise JHFOSTER.

Quels sont les trois types de vibration ?

Trois types de vibration sont analysés dans les programmes de surveillance des vibrations et chacun vise à diagnostiquer un problème d'équipement spécifique, comme suit :

Déplacement : Mesure le mouvement total ou la distance qu'un objet vibrant parcourt depuis sa position de repos. Il est le plus utile pour diagnostiquer les machines à basse vitesse et surveiller les grands mouvements.

Vitesse : Mesure la vitesse de la vibration ou la rapidité avec laquelle le composant se déplace. Utilisée pour l'analyse à fréquence moyenne, qui peut prédire les défauts de machine courants tels que le désalignement et le déséquilibre. Elle est généralement bien corrélée avec l'énergie destructive de la vibration.

Accélération : Mesure le taux de changement de vitesse. Elle est la plus sensible aux événements à haute fréquence, la rendant idéale pour identifier les défauts de stade précoce comme ceux des roulements à éléments roulants et les problèmes d'engrenage.

Où placer les capteurs de vibration

Un placement optimal des capteurs est essentiel pour collecter des données de vibration significatives. Voici des directives pratiques pour savoir où et comment monter les capteurs de vibration sur les composants de machine.

Règles générales de placement

Boîtiers de roulements : L'emplacement le plus courant et le plus efficace pour le placement des capteurs, car la plupart des défauts mécaniques critiques (déséquilibre, désalignement, usure des roulements) génèrent des signatures qui se transmettent à travers les roulements.

Carter moteur/pompe : Les capteurs de vibration doivent être placés près des points de force et d'usure.

Zone de charge : Les capteurs doivent être placés du côté zone de charge des roulements où les défauts potentiels sont les plus susceptibles d'être détectés.

Train de machines : La surveillance de plusieurs points le long du train de machines (embout d'entraînement moteur, embout non-entraînement moteur, roulement de pompe) fournit une image complète de la santé d'un actif.

Montage sécurisé

Assurez-vous que le capteur est solidement monté directement sur le composant (en utilisant un montage goujon ou un aimant puissant) pour garantir une collecte précise de données à haute fréquence.

Comment choisir un capteur de vibration

Sélectionner le bon capteur de vibration pour l'application est essentiel pour obtenir des informations utiles et exploitables. Lors du choix d'un capteur de vibration pour votre application, considérez les éléments suivants :

• Criticité de l'actif : Les machines hautement critiques devraient utiliser une surveillance continue à distance/sans fil. Les équipements moins critiques ou de secours peuvent utiliser des vérifications périodiques à la main.
• Plage de fréquence : Sélectionnez un type de capteur (accéléromètre, capteur de vitesse ou sonde de proximité) qui mesurera avec précision les fréquences de défaut attendues de la machine, par exemple, choisissez un accéléromètre pour détecter les défauts de roulements à grande vitesse.
• Sensibilité/Plage de mesure : Le capteur doit être assez sensible pour détecter les problèmes mineurs mais aussi capable de gérer les niveaux de vibration maximum attendus sans saturation.
• Facteurs environnementaux : Considérez la température, l'humidité (indice IP) et les conditions/zones dangereuses (certifications ATEX/zones dangereuses). Les capteurs sans fil avec capacités à distance sont idéaux pour les endroits difficiles d'accès ou dangereux.
• Budget et connectivité : Les capteurs de vibration à distance simplifient le programme en réduisant ou éliminant le besoin pour les techniciens de parcourir l'usine pour prendre des mesures manuelles et transférer les données. Ils permettent de collecter, stocker et analyser les données automatiquement, libérant les équipes de maintenance.

Utilisation de capteurs de vibration à distance pour la maintenance prédictive

Dans le cadre d'un programme de surveillance des vibrations, les capteurs de vibration soutiennent une stratégie de maintenance proactive et prédictive, offrant des avantages opérationnels et financiers significatifs, notamment :

Changement d'approche de maintenance : L'utilisation de la surveillance des vibrations pour la maintenance prédictive permet de passer d'une maintenance réactive ou basée sur le calendrier à un programme proactif de maintenance prédictive, minimisant les temps d'arrêt imprévus et les heures de main-d'œuvre de maintenance.

Automatisation des données : Les capteurs à distance collectent, stockent et analysent automatiquement les données de vibration en continu.

Prise de décision en temps réel : L'analyse avancée permet des réponses immédiates et éclairées aux anomalies.

Économies de main-d'œuvre : L'utilisation de capteurs de vibration réduit le besoin de collecte manuelle de données, libérant les équipes de maintenance pour se concentrer sur la résolution des problèmes et la prévention des futures pannes.

Opérations optimisées : Les programmes de maintenance prédictive basés sur la surveillance des vibrations maintiennent les usines en fonctionnement avec des niveaux élevés de disponibilité, d'efficacité et de rentabilité.

JHFOSTER : Votre partenaire en surveillance des vibrations

Au cœur d'un programme de surveillance des vibrations, les capteurs de vibration vous permettent d'appliquer une stratégie de maintenance plus proactive. Les capteurs de vibration à distance d'aujourd'hui collectent, stockent et analysent automatiquement les données des machines pour que les équipes de maintenance puissent consacrer leur temps à corriger les anomalies et éviter les futures pannes, maximisant la disponibilité et la rentabilité de l'installation. Pour plus d'informations sur les capteurs de vibration à distance et comment ils peuvent vous aider à développer un programme efficace de surveillance des vibrations pour la maintenance prédictive, veuillez contacter JHFOSTER.