Inspections sonores, visuelles et tactiles pour le personnel de maintenance prédictive

La collecte de données est l'épine dorsale de tout effort de surveillance des vibrations, mais les opportunités de collecter des données supplémentaires sur la machine sont généralement ignorées. L'industrie des vibrations commence-t-elle enfin à ressentir les effets du pur collecteur de données qui n'est pas passé des métiers de la mécanique au groupe de fiabilité ? Qu'en est-il des exploitants de chantier et de l'artisan ? Ce document couvre les techniques d'inspection de base qui peuvent être appliquées pour optimiser le temps passé sur le terrain.

Présentation
De nombreuses organisations séparent le personnel qui effectue la surveillance technologique en une équipe de maintenance prédictive (PdM) ou un groupe de fiabilité. Leur travail consiste à collecter périodiquement des informations sur les machines à l'aide de diverses formes de technologie et à utiliser ces données pour évaluer l'état de la machine.

Différentes technologies existent pour surveiller l'état des composants mécaniques et électriques, et notamment pour détecter une défaillance imminente. Chaque technologie a ses propres applications, avantages et inconvénients. La surveillance efficace de l'état utilise plusieurs techniques et technologies.

Un groupe sous-utilisé de contrôles qui fournissent des données précieuses sont les inspections visuelles, sonores et tactiles de base. Ces inspections peuvent être effectuées et utilisées pour compléter les inspections technologiques formelles. La clé d'une mise en œuvre réussie d'un programme d'inspection visuelle, sonore et tactile consiste à former les participants au fonctionnement de base du composant à inspecter et à suivre une liste d'éléments à vérifier.

Étapes de surveillance des conditions
Les programmes efficaces de surveillance de l'état se composent de quatre éléments principaux :

1. Détection
2. Analyse
3. Correction
4. Vérification

Il est important de bien comprendre chacun de ces éléments. Un temps précieux est trop souvent perdu lorsqu'on met trop l'accent sur un seul élément.

Détection
De nombreux problèmes peuvent être détectés à l'aide d'inspections visuelles, sonores et tactiles. L'objectif est d'identifier les mauvaises machines ou d'identifier les conditions qui se détériorent. La question devient de savoir comment quantifier les résultats de ces inspections. Des technologies telles que les vibrations, la thermographie, les ultrasons, l'analyse d'huile et les tests de circuits de moteur peuvent être utilisées.

Après avoir identifié les machines nécessitant une analyse plus approfondie à l'aide de la détection, l'étape suivante consiste à déterminer la cause première du problème. Ceci est réalisé pendant la phase d'analyse.

Figure 1. Détection de problème

Analyse
Le but d'effectuer une analyse est de déterminer la cause première du problème. La phase d'analyse consiste à étudier le fonctionnement de la machine, les caractéristiques des défauts, l'historique de maintenance, etc. Seules les machines signalant des problèmes doivent être analysées. Une fois l'analyse terminée et la cause première du problème trouvée, les résultats doivent être communiqués.

Figure 2. Analyse du problème

Correction/Amélioration
Après avoir déterminé la cause première du problème, il peut être corrigé. Les problèmes les plus courants nécessitent un équilibrage et/ou un alignement de précision. Afin de maximiser la fiabilité de la machine en question, il convient également d'améliorer la source faisant que l'actif est en exception. Cela prolongera la durée de vie de la machine. Chez Universal Technologies, nous soulignons que le temps supplémentaire requis pour améliorer la machine est faible par rapport aux coûts des temps d'arrêt imprévus de la machine et du processus de maintenance.

Figure 3. Correction du problème

Vérification
Après avoir déterminé la cause première du problème, corrigé le problème et amélioré la machine, il est important de vérifier que la correction ou l'amélioration a eu lieu. L'un des mécanismes de cette vérification consiste à comparer les valeurs avant aux données de référence d'origine.

Les autres méthodes de vérification courantes incluent :

• Suivi de l'augmentation de la durée de vie des roulements
• Suivi de l'augmentation de la durée de vie du joint
• Mesurer la consommation d'énergie réduite
• Mesure des vibrations
• Thermographie
• Analyse d'huile
• Analyse de signature de courant moteur

Figure 4. Vérification de la correction

Inspections visuelles
L'inspection visuelle des machines est l'une des formes les plus simples, mais souvent négligées, de surveillance de l'état. Bien que cela soit subjectif, vous pouvez souvent avoir une bonne « intuition » de l'endroit où le problème est le plus grave. Mais rappelez-vous, la cause première ne peut pas être déterminée de cette manière.

Les procédures d'inspection visuelle efficaces comprennent l'examen de la machine et de la zone environnante pour chacun des éléments suivants :

• Propreté générale
• Huile/liquides sur la machine environnante
• Huile/fluides sur carter de machine ou chapeaux de palier
• Huile/fluides sur le protecteur d'accouplement
• Marques inhabituelles
• Fuites visibles (lubrifiants, eau de refroidissement, etc.)
• Conditions d'éclairage
• Instrumentation locale pour les niveaux, températures, débits et intensités appropriés
• Fretting et particules d'usure
• Corrosion
• Signes de surchauffe
• Bon fonctionnement des anneaux slinger
• Condensation/eau dans les roulements
• Températures, pressions et débits différentiels
• Pièces détachées ou composants
• État de la protection ou du couvercle de la machine

Figure 5. Entretien ménager

Figure 6. Fuite d'huile

Figure 7. Fissure du cadre

Figure 8. Couvercle du ventilateur du moteur

Figure 9. État de l'huile

Inspection sonore
Une autre forme simple de surveillance de l'état est l'inspection sonore des machines. Bien que cela soit également subjectif, vous pouvez souvent avoir une bonne « impression » de la région d'où provient la source. Mais rappelez-vous, la cause première ne peut pas être déterminée de cette manière. L'utilisation de stéthoscopes, de tiges de sondage et d'autres dispositifs d'écoute peut permettre à un praticien expérimenté de détecter des problèmes tels que des frottements, des défauts de roulement, la cavitation, etc.

Lorsque vous écoutez une machine, essayez de déterminer si le son est complexe ou simple, haute fréquence ou basse fréquence, et d'où semble provenir le son.

Les procédures d'inspection audibles efficaces comprennent l'examen de la machine et de la zone environnante pour les éléments suivants :

• Des sons qui sortent de l'ordinaire
• Bourdonnement
• Criant
• Grognant
• Frottement
• Cavitation
• Sons d'arc/de claquement
• Chasse/battements
• Bruit des fuites
• Comparaison du bruit des roulements
• Coup de bélier
• Sentinelles de levage/soupapes de décharge
• Flux à travers le système/les composants

Inspection tactile
Pour sentir à la main une machine en cas de vibrations excessives, procédez comme suit :

1. Commencez par les paliers, en palpant dans les directions verticale, horizontale et axiale.
2. Travaillez vers le bas et vers l'extérieur de la machine, en touchant la base, les structures, les tuyaux, les supports de tuyaux, les tiges de vannes, les boîtiers électriques, les conduits électriques, etc.
3. Essayez d'avoir une idée de la fréquence de la vibration. Par exemple, est-ce une fréquence élevée, comme un bourdonnement ou un picotement ? Ou s'agit-il d'une basse fréquence, comme un frisson ou un balancement ?

Figure 10. Vérification du moteur

D'autres observations tactiles doivent également être effectuées. Les procédures d'inspection tactile efficaces comprennent l'examen de la machine et de la zone environnante pour les éléments suivants :

• Comparaisons de température sur les roulements
• Comparaisons de températures sur les systèmes de rinçage des joints
• Différences de température à l'entrée et à la sortie du refroidisseur/échangeur de chaleur
• Différences de température à l'entrée et à la sortie des filtres / crépines
• Ressentez l'huile pour les contaminants et les particules métalliques
• Sens du flux à travers les systèmes/composants

Amélioration des inspections visuelles avec des radiomètres ponctuels
Les thermomètres infrarouges mesurent la quantité d'énergie infrarouge émise par un objet cible et calculent la température de la surface de cet objet. Les caractéristiques typiques incluent la visée laser, l'émissivité réglable, les fonctions d'alarme et les verrous de déclenchement. D'autres fonctionnalités peuvent inclure des enregistreurs de données et des affichages graphiques, des thermocouples et des interfaces logicielles.

Il convient de noter que la lecture de température est la température de surface extérieure de la première surface que le faisceau laser pénètre. Si vous effectuez une lecture à travers du plexiglas ou un autre matériau transparent que le laser pénètre, la lecture de la température représentera uniquement la surface en plexiglas.

Figure 11. Radiomètre spot

Limitation – émissivité : L'émissivité est la capacité d'un matériau à réfléchir la chaleur. Différents matériaux ont des valeurs d'émissivité différentes et doivent être pris en compte lors de la tentative d'obtenir une lecture de température absolue. Pour les lectures de comparaison, l'émissivité est moins un problème à condition que les deux matériaux cibles soient les mêmes. S'il est nécessaire d'effectuer une mesure précise de la température absolue, le thermocouple de contact fourni doit être utilisé pour contre-vérifier les données infrarouges. Votre instrument a des fonctions qui vous permettent de sélectionner la valeur d'émissivité correcte pour le matériau cible, mais pour l'intention de cet article et l'utilisation générale de l'instrument, le paramètre « libre » sera utilisé.

Limitation – taille du spot de mesure : La taille du spot mesuré dépend de la distance entre l'objet que vous mesurez et le thermomètre infrarouge. Cela varie en fonction du fabricant et des modèles du même fabricant. Notez que la température est une moyenne des températures contenues dans le cercle ponctuel. Rapprochez-vous de la cible pour obtenir une zone de mesure plus petite.

Lumières stroboscopiques
L'inspection visuelle des équipements en rotation associée à l'utilisation d'une lumière stroboscopique permet d'évaluer d'autres composants.

• État de l'accouplement, de l'arbre et de la clavette
• Détection des fuites des chapeaux de palier, des garnitures mécaniques et des accouplements
• Desserrement mécanique des composants de la machine
• État de la ceinture
• Tension/chargement uniforme des systèmes d'entraînement par courroie

Figure 12. Lumière stroboscopique

Précautions et sécurité :

• Les objets visualisés avec ce produit peuvent sembler immobiles alors qu'en fait ils se déplacent à grande vitesse. Gardez toujours une distance de sécurité et ne touchez pas la cible. Soyez attentif aux autres personnes présentes dans la zone et assumez la responsabilité de leur sécurité en les avertissant de ces précautions.
• L'utilisation de cet équipement peut provoquer une crise d'épilepsie chez les personnes sujettes à ce type d'attaque.
• Ne laissez pas de liquides ou d'objets métalliques pénétrer dans les orifices de ventilation du stroboscope pour éviter d'endommager l'instrument.
• Attention – des tensions mortelles sont présentes à l'intérieur de l'instrument. Reportez-vous à la documentation du fabricant pour la procédure de remplacement de la lampe avant d'essayer d'ouvrir l'instrument.
• Pour faciliter l'inspection des accouplements et des courroies avec un flash, il est recommandé d'utiliser du métal déployé avec une finition noire mate pour les accouplements et les protège-courroies dans la mesure du possible. Cela permet à l'utilisateur de voir à travers la protection avec un minimum de réflexion.

Résumé
La réalisation d'inspections visuelles, sonores et tactiles peut apporter une valeur considérable lorsqu'elles sont intégrées dans un effort global de fiabilité. La formalisation et la documentation des inspections effectuées par des techniciens non-PdM permettront aux données d'être utilisées par tout le monde.

L'acceptation de l'intégration des technologies pour obtenir une meilleure image de l'état de l'équipement est largement acceptée. Pourquoi ne pas utiliser ce même modèle pour tirer parti des informations du personnel qui, traditionnellement, n'est pas considéré comme jouant un rôle actif dans la fiabilité ? Souvent, les opérateurs et le personnel de maintenance peuvent fournir cette « élément d'information manquante » qui ne peut pas être vu par le technicien PdM lors de la visualisation de l'équipement sur un cycle mensuel ou trimestriel.

Combien d'organisations sauteraient sur l'occasion d'ajouter des dizaines de personnel supplémentaire à l'effort de fiabilité sans ajouter de coûts supplémentaires ? En formant et en engageant les opérateurs et le personnel de maintenance, c'est exactement ce qui est possible.

Références

1. « Operator Care for Machinery Reliability », Universal Technologies Inc., Huntersville, Caroline du Nord, 2005.
2. « Analyse des vibrations de niveau 1 Plus », Universal Technologies Inc., Huntersville, Caroline du Nord, 2005.

Cet article a été présenté lors d'une conférence annuelle de Noria Corporation.

À propos de l'auteur :
Lance Bisinger est le directeur des opérations pour les Amériques chez GPAllied, une société de conseil et de services en matière de fiabilité et d'exploitation. Pour plus d'informations, visitez www.gpallied.com.