Comment les capteurs de vibrations permettent une maintenance prédictive et réduisent les temps d'arrêt

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Les équipements de fabrication modernes augmentent l'efficacité des opérations, mais lorsque des pannes inattendues surviennent, cela peut coûter des milliers de dollars par heure en perte de productivité, de réparation et de main d'œuvre. Heureusement, les capteurs de vibrations à distance peuvent être utilisés pour développer une stratégie de maintenance intelligente et prédictive qui minimise les pannes d'équipement et les temps d'arrêt coûteux.

En enregistrant et en étudiant les modèles vibratoires des équipements critiques, il est possible de détecter les anomalies et d’identifier les changements dans le comportement opérationnel d’un actif afin que les problèmes puissent être résolus avant une panne. 

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

À quoi sert un capteur de vibrations ?

La plupart des machines vibrent pendant leur fonctionnement normal, mais des vibrations excessives peuvent provoquer une usure, raccourcir la durée de vie des machines et créer des déséquilibres qui endommagent les composants des équipements industriels. Des modèles de vibrations anormaux indiquent également d'éventuels problèmes mécaniques dans l'équipement.

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

Au cœur d'un programme de surveillance des vibrations se trouve un capteur de vibrations, 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 :

• Détecter les défaillances de roulements.
• Identifier le désalignement.
• Rechercher le déséquilibre.
• Révélez le relâchement ou l'usure.

Ces informations prennent en charge la maintenance prédictive, permettant de planifier les réparations en cas de besoin, minimisant ainsi les temps d'arrêt et les réparations coûteuses.

Les avantages de la surveillance des vibrations

Un programme de surveillance des vibrations doit être inclus dans toutes les stratégies de maintenance, y compris les programmes de maintenance conditionnelle, prédictive et prescriptive, car il offre une variété d'avantages en termes d'économies de temps et d'argent, notamment : 

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

Disponibilité améliorée : La surveillance des vibrations permet une détection précoce des problèmes des machines avant qu'ils n'aient un impact négatif sur les performances et les opérations. Les équipements surveillés fonctionnent avec des niveaux d’efficacité, de fiabilité et de disponibilité plus élevés. 

Identifier les intervalles de maintenance corrects : Plutôt que d'effectuer des tâches de maintenance selon un calendrier basé sur un calendrier, la surveillance des vibrations permet d'effectuer les activités de maintenance selon les besoins. Cela prolonge le temps entre les intervalles de maintenance, réduit les coûts de maintenance et de main d’œuvre inutiles et maximise la disponibilité de la machine. 

Coûts énergétiques réduits : Les équipements qui souffrent d’usure, de déséquilibres et de mauvais alignement 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. 

Gestion des actifs améliorée : Les informations collectées à partir d’un programme de surveillance des vibrations permettent une meilleure compréhension des actifs de l’installation en fournissant un aperçu de l’état et de la durée de vie des équipements, permettant ainsi de prendre des décisions éclairées quant à l’opportunité de réparer ou de remplacer les actifs. 

Comment mesurer les vibrations ?

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

1. Collecte de données de vibration Les données de vibration 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 long et réduit les risques d'introduction d'erreurs dans les données, car les techniciens n'ont pas besoin de se déplacer d'une machine à l'autre pour prendre des mesures, ni d'enregistrer les données manuellement. Les capteurs de vibrations 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 à atteindre ou situées à distance. 2. Création d'une référence Pour créer une référence, les données de vibration doivent être collectées lorsque les machines fonctionnent de manière optimale. Disposer d'une mesure de référence pour un équipement sain permet une comparaison avec les données collectées ultérieurement pour déterminer quand il y a un changement dans les modèles de vibration dans 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 permet de comparer les ensembles de données de référence et futurs. 4. Analyse des données de vibration L'analyse des données de vibration est la clé du succès du programme de surveillance des vibrations. Au fur et à mesure que les données sont collectées, elles doivent être comparées aux niveaux de vibration de base afin que les anomalies, les anomalies et les pannes potentielles puissent être identifiées avec suffisamment de temps pour planifier les réparations et commander des pièces de rechange. 5. Prendre des décisions éclairées Utiliser les données de cette manière vous permet de prendre des décisions éclairées basées sur des données fiables. Cela signifie que lorsqu'une condition de fonctionnement anormale ou une panne potentielle est détectée, des bons de travail peuvent être émis et hiérarchisés, des pièces peuvent être commandées à l'avance et des réparations peuvent être effectuées pour éviter des temps d'arrêt longs, imprévus et coûteux, ce qui permet d'économiser potentiellement des milliers de dollars en perte de productivité et en pannes coûteuses. Une prise de décision éclairée donne aux responsables de la maintenance la confiance nécessaire pour créer des calendriers et des budgets de maintenance, tandis que la fiabilité acquise donne aux responsables de la production l'assurance qu'ils atteindront leurs objectifs de production. 

Quels sont les différents types de capteurs de vibrations ?

Les capteurs de vibrations constituent une large catégorie de technologies conçues pour différentes applications et budgets. La sélection du capteur dépend de facteurs tels que la plage de fréquences, l'environnement d'application et le coût.

Les capteurs de vibrations couramment utilisés incluent :

• Accéléromètres : Le capteur de vibrations le plus courant mesure l’accélération, qui est souvent intégrée pour calculer la vitesse ou le déplacement. Ils conviennent parfaitement à la détection de défauts à haute fréquence (comme les défauts de roulements).
• Capteurs de vitesse (vélomètres) : Ceux-ci mesurent la vitesse des vibrations et sont utilisés pour les mesures de moyennes fréquences, qui révèlent des problèmes tels que des déséquilibres et un désalignement.
• Sondes de proximité (capteurs de déplacement) : Ces capteurs sans contact mesurent la distance entre la sonde et un arbre en rotation. Ils sont essentiels pour surveiller la position de l'arbre et détecter les défauts dans les machines tournantes à grande vitesse comme les turbines et les gros compresseurs.
• Capteurs à distance/sans fil : Il s’agit d’accéléromètres dotés de capacités intégrées de communication sans fil, d’alimentation et, souvent, d’enregistrement/traitement de données. Ils constituent le choix idéal pour une surveillance proactive et continue sans câblage coûteux, comme le préconise JHFOSTER.

Quels sont les trois types de vibrations ?

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

Déplacement : Cela mesure le mouvement total ou la distance parcourue par un objet vibrant depuis sa position de repos. Il est particulièrement utile pour diagnostiquer les machines à vitesse lente et surveiller les mouvements importants.

Vitesse : Cela mesure la vitesse de la vibration ou la vitesse à laquelle le composant se déplace. Il est utilisé pour l'analyse des moyennes fréquences, qui peut prédire les défauts courants des machines tels que le désalignement et le déséquilibre. Cela correspond généralement bien à l'énergie destructrice des vibrations.

Accélération : Cela mesure le taux de changement de vitesse. Il est très sensible aux événements à haute fréquence, ce qui le rend idéal pour identifier les défauts précoces comme ceux des roulements et les problèmes d'engrenages.

Où placer les capteurs de vibrations

Le placement optimal du capteur est essentiel pour collecter des données de vibration significatives. Vous trouverez ci-dessous des directives pratiques expliquant où et comment monter les capteurs de vibrations sur les composants de la machine.

Règles générales de placement

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

Boîtier moteur/pompe : Les capteurs de vibrations doivent être placés à proximité des points de force et d'usure.

Zone de chargement : Les capteurs doivent être placés du côté de la zone de charge des roulements, là 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 (côté entraînement du moteur, côté opposé à l'entraînement du moteur, roulement de pompe) fournit une image complète de l'état d'un actif.

Montage sécurisé

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

Comment choisir un capteur de vibrations

La sélection du capteur de vibrations adapté à l'application est essentielle pour obtenir des informations utiles et exploitables. Lorsque vous choisissez un capteur de vibrations pour votre application, tenez compte des éléments suivants :

• Criticité de l'actif : Les machines hautement critiques doivent utiliser une surveillance continue à distance/sans fil. Les équipements moins critiques ou de rechange peuvent nécessiter des contrôles manuels périodiques.
• Plage de fréquence : Sélectionnez un type de capteur (accéléromètre, capteur de vitesse ou sonde de proximité) qui mesurera avec précision les fréquences de défauts attendues de la machine. Par exemple, vous devez sélectionner un accéléromètre pour détecter les défauts de roulements à grande vitesse.
• Plage de sensibilité/mesure : Le capteur doit être suffisamment sensible pour détecter des problèmes mineurs, mais également capable de gérer les niveaux de vibrations maximaux attendus sans écrêtage.
• Facteurs environnementaux : Tenez compte de la température, de l'humidité (indice IP) et des conditions/classements des zones dangereuses (certifications ATEX/zones dangereuses). Les capteurs sans fil dotés de capacités à distance sont idéaux pour les endroits difficiles d'accès ou dangereux.
• Budget et connectivité :Les capteurs de vibrations à distance simplifient le programme en réduisant ou en éliminant la nécessité pour les techniciens de se déplacer dans l'usine pour prendre des mesures manuelles et transférer des données. Ils permettent de collecter, stocker et analyser automatiquement les données, libérant ainsi les équipes de maintenance.

Utilisation de capteurs de vibrations à distance pour la maintenance prédictive

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

Changement d'approche de maintenance : L'utilisation de la surveillance des vibrations pour la maintenance prédictive vous permet de passer d'une maintenance réactive ou basée sur un calendrier à un programme proactif de maintenance prédictive, minimisant ainsi les temps d'arrêt imprévus et les heures de travail 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 : Les analyses avancées permettent des réponses immédiates et éclairées aux anomalies.

Économies de main d'œuvre : L'utilisation de capteurs de vibrations réduit le besoin de collecte manuelle de données, permettant ainsi aux équipes de maintenance de se concentrer sur la résolution des problèmes et la prévention de pannes futures.

Opérations optimisées : Les programmes de maintenance prédictive basés sur la surveillance des vibrations permettent aux usines de fonctionner avec des niveaux élevés de disponibilité, d'efficacité et de rentabilité.

JHFOSTER :Votre partenaire en matière de surveillance des vibrations

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

• Vice-président principal de l'automatisation, Tavoron

  Scott Wojciak, un cadre chevronné possédant une expertise approfondie en automatisation industrielle et en distribution, est vice-président principal de l'automatisation chez Tavoron. Il a auparavant dirigé la division Fluid Power, Automation et Engineered Solutions chez Singer Industrial et a occupé des postes de direction chez BW Rogers, notamment ceux de vice-président des ventes, directeur des ventes et directeur régional de l'unité commerciale. Connu pour son approche axée sur les résultats et son leadership axé sur le client, Scott a passé toute sa carrière à faire progresser la stratégie commerciale et la performance opérationnelle dans le secteur de l'automatisation. Il a débuté sa carrière en tant qu'ingénieur commercial et a remporté le prix du vendeur de l'année de BW Rogers au début de son mandat.

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