Débloquez la santé des actifs : analyse vibratoire pour détection précoce et économies de maintenance

L'analyse vibratoire est le processus de mesure et d'analyse des schémas de vibration de vos actifs. C'est l'un des moyens les plus efficaces pour maintenir votre équipement en fonctionnement plus longtemps tout en réduisant vos coûts de maintenance globaux.

Les changements dans les schémas de vibration peuvent indiquer qu'un actif est déséquilibré, mal aligné ou présente un défaut de roulement. Les capteurs de vibration modernes sont suffisamment sensibles pour détecter des changements subtils dans les vibrations, permettant aux techniciens de repérer les problèmes tôt et de les réparer avant qu'ils ne causent des pannes.

Nous allons explorer comment fonctionne l'analyse vibratoire et examiner les approches les plus courantes.

Qu'est-ce que la vibration ?

La vibration est le mouvement d'aller-retour, ou oscillation, d'un objet autour de sa position d'équilibre. Une corde de guitare vibre quand on la pince ; un moteur vibre aussi quand il tourne.

Il est normal que les actifs entraînés par moteur vibrent pendant le fonctionnement – dans une certaine mesure. Cependant, une vibration excessive peut indiquer un problème naissant dans votre équipement. Des arbres tordus, des pièces mal alignées et des actifs déséquilibrés peuvent tous causer des vibrations anormales. Les ingénieurs en fiabilité diagnostiquent ces problèmes en analysant les schémas de vibration.

Quelles sont les caractéristiques de la vibration ?

La vibration a trois caractéristiques importantes :

• Amplitude
• Fréquence
• Direction

Chaque caractéristique fournit des informations importantes sur la santé de l'actif.

L'amplitude (aussi appelée déplacement) fait référence à la magnitude de la vibration. Plus l'amplitude est grande, plus les oscillations sont importantes. Sur une forme d'onde, l'amplitude est généralement mesurée crête à crête.

L'amplitude est un bon moyen de mesurer la gravité ; une amplitude plus élevée peut indiquer un problème plus sévère.

La fréquence fait référence au nombre de cycles qu'un objet vibrant complète par seconde. Elle est mesurée en hertz.

La direction fait référence au mouvement de l'objet vibrant. Elle peut être axiale ou radiale, par exemple.

Comment la vibration est-elle mesurée ?

Les analystes de vibration utilisent généralement des analyseurs de vibration portables et des capteurs de vibration sans fil, associés à un logiciel de surveillance d'état, pour mesurer les niveaux et fréquences de vibration. Les programmes d'analyse vibratoire les plus avancés utilisent également l'intelligence artificielle.

Le type d'accéléromètre le plus courant est le capteur piézoélectrique, qui convertit les vibrations physiques en signaux électriques. Ces signaux sont enregistrés sous forme de données de vibration. Le logiciel organise et analyse ensuite les données, soit sous forme de forme d'onde, soit sous forme de Transformée de Fourier Rapide (TFR ou FFT en anglais).

Selon l'usine, les techniciens peuvent vouloir installer des capteurs de vibration sans fil qui mesurent les données de vibration en temps réel. Certaines opérations préfèrent la mesure vibratoire par tournées à l'aide d'un analyseur de vibration portable, comme le VibXpert II de Pruftechnik.

Après la collecte des données de vibration, l'étape suivante est l'analyse.

Comment fonctionne l'analyse vibratoire ?

L'analyse vibratoire prend les données de vibration et leur donne du sens pour que les équipes de maintenance puissent agir et effectuer les réparations nécessaires. Il existe plusieurs façons d'analyser les données de vibration : l'analyse spectrale et l'analyse de forme d'onde.

Qu'est-ce que l'analyse vibratoire spectrale ?

L'analyse spectrale prend les données de vibration et les « décompose », permettant aux techniciens d'étudier chaque composant séparément. Au lieu de regarder les niveaux de vibration globaux, l'analyse spectrale présente les signaux de vibration dans le domaine de la fréquence.

L'analyse spectrale est un excellent moyen de localiser précisément un défaut de machine. Les composants de machine vibrent à différentes fréquences lorsqu'ils se dégradent. Les roulements, par exemple, ont tendance à vibrer à des fréquences plus élevées lorsqu'ils sont défectueux.

L'analyse modale utilise un logiciel pour créer une représentation visuelle des réponses en fréquence d'un actif. Certaines équipes utilisent des animations pour créer une carte visuelle de tous les différents modes de vibration.

Qu'est-ce que l'analyse vibratoire par forme d'onde ?

L'analyse de forme d'onde affiche les signaux de vibration dans le domaine temporel. Une simple onde sinusoïdale, par exemple, représente les niveaux de vibration au fil du temps. C'est un excellent moyen d'obtenir une image globale des événements de vibration et de repérer toute anomalie alarmante.

L'analyse de forme d'onde peut indiquer la gravité des vibrations. Elle peut aussi identifier exactement quand la vibration la plus extrême se produit. Les « pics » d'une forme d'onde indiquent des événements de choc. L'étude d'une forme d'onde peut révéler à quel moment du cycle de fonctionnement ces événements de choc se produisent.

Les techniciens examinent également la valeur RMS (Root Mean Square / Valeur quadratique moyenne) pour déterminer l'intensité des vibrations. Le RMS mesure l'énergie globale causée par les vibrations de votre actif. C'est une métrique utile pour évaluer la gravité du problème.

Méthodes d'analyse vibratoire des machines

L'analyse vibratoire est l'une des techniques les plus efficaces pour repérer les défauts dans les machines tournantes. Bien réalisée, elle aide les équipes à identifier les pannes machines tôt pour que les équipes de maintenance puissent effectuer les réparations immédiatement.

Depuis longtemps, les usines utilisent l'analyse vibratoire dans le cadre d'une stratégie de maintenance préventive. Aujourd'hui, de plus en plus d'opérations l'utilisent comme élément clé d'une approche de maintenance prédictive et de surveillance d'état.

Que peut découvrir l'analyse vibratoire ?

L'analyse vibratoire agit comme un système d'alerte précoce pour votre usine. Les capteurs de vibration d'aujourd'hui sont finement ajustés ; ils captent les minuscules changements de vibration qui indiquent un défaut de machine.

Les quatre défauts de machine les plus courants dans les machines tournantes sont :

• Déséquilibre
• Mauvais alignement
• Défauts de roulement
• Jeu / Desserrage

Non contrôlés, ces problèmes peuvent devenir de gros maux de tête, causant des arrêts ou des baisses de productivité. C'est là qu'intervient l'analyse vibratoire.

L'analyse vibratoire identifie les premiers signes de déséquilibre, mauvais alignement, défauts de roulement ou jeu. Cela signifie que les équipes de maintenance peuvent planifier les réparations au moment le plus opportun. Cela signifie aussi que les problèmes ne dégénèrent pas hors de contrôle.

Exemples d'analyse vibratoire

Pratiquement toute opération peut bénéficier de l'analyse vibratoire. L'automobile, la fabrication, le pétrole et le gaz utilisent tous l'analyse vibratoire pour maintenir leurs opérations en marche.

Qu'est-ce que l'analyse vibratoire en maintenance ?

Les équipes de maintenance utilisent l'analyse vibratoire pour identifier les premiers signes de déséquilibre, jeu, défauts de roulement ou mauvais alignement.

La plupart des opérations actuelles fonctionnent sur un planning de production serré, sans marge pour les temps d'arrêt ou les baisses de production. L'usine typique a aussi bien plus d'actifs critiques qu'auparavant. Dans le même temps, la plupart des équipes font face à des pénuries de main-d'œuvre.

Tout cela signifie qu'il est plus important que jamais de maintenir les actifs en bon fonctionnement. L'analyse vibratoire aide les équipes à rester au fait des défauts de machines nouveaux et en développement. C'est aussi un bon moyen d'introduire de la marge dans votre planning de maintenance, en identifiant les défauts assez tôt pour les traiter au moment le plus commode.

Souvent, les techniciens de maintenance collectent des données lors de leurs tournées à l'aide d'analyseurs de vibration portables. Ensuite, ces mesures de vibration sont analysées par des ingénieurs en fiabilité internes ou des services externes de surveillance d'état, comme ceux proposés par Fluke Reliability.

Exemples courants d'analyse vibratoire

Chaque actif rotatif a une « signature » vibratoire standard. Quand cette signature change, c'est le signe que quelque chose ne va pas.

Les actifs entraînés par moteur comme les pompes et les compresseurs d'air sont d'excellents candidats pour l'analyse vibratoire. Placer un capteur de vibration sur vos pompes et compresseurs vous aidera à attraper les premiers signes de problème pour les résoudre à la racine.

Les outils d'analyse vibratoire sont assez sensibles pour capter des signes subtils de problème. La plupart sont intuitifs à utiliser, même pour des personnes sans formation technique.

Qu'est-ce qu'un capteur de vibration ?

Les capteurs mesurent et enregistrent l'accélération, la vitesse et la fréquence de vibration. Vos techniciens peuvent installer des capteurs de vibration sur presque tout actif ou composant que vous souhaitez surveiller.

Les capteurs sans fil peuvent collecter les données de vibration en continu et les transmettre en temps réel, pour que vous ne manquiez rien. Vous pouvez aussi programmer la plupart des capteurs pour vous alerter quand les niveaux de vibration franchissent un certain seuil.

Qu'est-ce qu'un analyseur de vibration ?

Les analyseurs de vibration sont généralement des instruments composés : ils sont à la fois capteur et ordinateur. Ils sont équipés d'accéléromètres piézoélectriques pour mesurer les niveaux de vibration. Ils analysent aussi ces données et les affichent. Certains analyseurs peuvent diagnostiquer les pannes de machine et guider les utilisateurs dans les réparations.

Qu'est-ce que la surveillance vibratoire ?

La surveillance vibratoire utilise des capteurs et l'analyse de données pour garder un œil constant sur vos actifs les plus critiques. La plupart des usines n'ont pas le personnel pour surveiller manuellement tout leur équipement. L'utilisation d'un réseau de capteurs et d'analyseurs de vibration assure que vous resterez au courant des problèmes et tirerez le meilleur parti de vos ressources limitées.

Analyse vibratoire pour la surveillance d'état

La surveillance d'état suit la santé globale de votre équipement à l'aide de capteurs et d'analyse de données. Son but est d'attraper les nouveaux défauts de machine tant qu'ils sont encore petits et gérables. Bien faite, la surveillance d'état peut vous alerter sur les signes d'un problème des semaines, voire des mois, avant qu'ils ne deviennent un problème réel.

L'analyse vibratoire est une partie clé de toute stratégie de surveillance d'état. En identifiant de minuscules changements dans les niveaux de vibration, elle aide les équipes à garder une longueur d'avance sur les problèmes.

La surveillance d'état dépend de capteurs, logiciels et outils IIoT pour capturer et analyser les données. La plupart des équipes auront besoin de formation pour mettre en place un programme de surveillance d'état, mais les outils restent intuitifs à utiliser.

C'est une approche solide pour les équipes limitées en expertise, ou pour les usines opérant avec un budget serré. Et bien sûr, c'est un excellent moyen pour quiconque de voir plus de résultats en termes de disponibilité et de fiabilité accrue.