Memoire Online - Analyse vibratoire des machines sur un banc d'essai - cas d'un disque tournant

La norme la plus largement utilisée comme indicateur de la sévérité des vibrations est la norme ISO 2372. Cette norme peut être utilisée pour déterminer les niveaux de vibration acceptables pour diverses classes de machines. Ainsi, pour utiliser cette norme ISO, il est nécessaire de commencer par classer la machine concernée. En lisant le tableau, nous pouvons établir une corrélation entre la sévérité de l'état de la machine et les vibrations. La norme utilise le paramètre de la vitesse efficace pour indiquer la sévérité. Les numéros 1, 2, 3 et 4, comme le montre (tableau II.1), classent la sévérité [47] :

Classe 1 : Parties individuelles de moteurs et de machines reliées intégralement à une machine complète dans son état normal de fonctionnement (les moteurs électriques de production d'une puissance maximale de 15 kW sont des exemples typiques de machines de cette catégorie).

Classe 2 : Machines de taille moyenne (généralement des moteurs électriques d'une puissance de 15 à 75 kW) sans fondations spéciales, moteurs ou machines montés de manière rigide (jusqu'à 300 kW) sur des fondations spéciales.

Classe 3 : Grands moteurs et autres grandes machines à masses rotatives montés sur des fondations rigides et lourdes, qui sont relativement rigides dans la direction des vibrations.

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Classe 4 : Grands moteurs et autres grandes machines avec des masses rotatives montées sur des fondations, qui sont relativement souples dans la direction de la mesure des vibrations (par exemple - groupes turbogénérateurs, en particulier ceux avec des sous-structures légères).

Norme ISO 2372
Niveaux vibratoires admissibles (RMS mm/s)			Classe 1	Classe 2	Classe 3	Classe 4
Amplitude efficace de la Vitesse Vibratoire en RMS dans la [10 ; 1000]	mm/s bande Hz		Mauvais	Mauvais	Mauvais	Mauvais
		18.0				18.0
						Limite
		11.2			11.2
					Limite
		7.1		7.1		7.1
				Limite		Moyen
		4.5	4.5		4.5
			Limite		Moyen
		2.8		2.8		2.8
				Moyen		Bon
		1.8	1.8		1.8
			Moyen		Bon
		1.12		1.12
				Bon
		0.71	0.71
			Bon

James E. Berry, P.E., de Associés techniques de Charlotte, N.C., a développé et finement réglée un "tableau mural illustré de diagnostic des vibrations" en anglais , mesurant 38 pouces de haut sur 54 pouces de large. Ce tableau est un outil très polyvalent pour une analyse précise des vibrations dans le cadre d'un programme structuré de maintenance conditionnelle [49] (Annexe) Il a été reproduit en français par GROUPE IMPEDANCE - MACHINES à Paris[50] (Annexe), le tableau affiche des spectres de vibrations typiques qui aident à déterminer l'état de fonctionnement des machines tournantes.

Il convient de noter que le tableau mural de diagnostic des vibrations de Associés techniques (Annexe) comprend des éléments clés tels que :

- Des remarques élaborant les symptômes qui accompagnent normalement chacun des 44 problèmes de machine couverts.

- Des dessins illustrant la façon dont la phase réagit lorsque ces problèmes sont prédominants.

Fréquence en termes de RPM (X)	Cause les plus probables	Autres causes possibles et remarques
1 X rpm	Déséquilibre	1) Tourillons, engrenages ou poulies excentriques. 2) Mauvais alignement ou arbre tordu - si vibration axiale élevée 3) Courroies défectueuses si le régime de la courroie est élevé. 4) Résonance 5) Forces réciproques 6) Problèmes électriques
2 X rpm	Desserrage Mécanique	1) Mauvais alignement si vibrations axiales élevées 2) Forces réciproques 3) Résonance 4) Mauvaises courroies si 2 X rpm de courroie
3 X rpm	Désalignement	En général, est une combinaison de désalignement et de jeux axiale excessifs (desserrage).
Moins de 1 X rpm	Tourillon d'huile (Moins de 1/2 RPM)	1) Mauvaises courroies d'entraînement 2) Vibrations de fond 3) Résonance subharmonique 4) Vibration du "siège"
Synchrone (fréquence de ligne C.A.)	Problèmes électriques	Les problèmes électriquesLI courants comprennent les barres de rotor cassées, le rotor excentrique, les phases déséquilibrées dans les systèmes polyphasés, l'entrefer inégal.
2 X Fréquence de Synch.	Impulsions de couple	Rarement un problème à moins que la résonance est excitée
Plusieurs fois rpm (Fréquence Harmoniquement Reliée)	Mauvais engrenages Forces aérodynamiques Forces hydrauliques Mauvais serrage mécanique ForcesLIréciproque s	Nombre de dents de l'engrenage par rapport au régime de l'engrenage défectueux Nombre de pales du ventilateur par rapport au nombre de tours/minute Nombre d'aubes de la roue multiplié par le nombre de tours/minute Peut se produire à 2, 3, 4 harmoniques et parfois plus si desserrage important
Haute fréquence (non		1) La vibration du roulement peut être instable amplitude et

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liée à l'harmonique)	Mauvais	fréquence.
	antifriction	2) La cavitation, la recirculation et la turbulence du flux
Roulements	provoquent des vibrations aléatoires à haute fréquence.
	3) Lubrification inadéquate des paliers lisses (vibration par frottement)
	4) Frottement

Cause	Amplitude	Fréquence	Phase	Remarques
Déséquilibre	Proportionnel au déséqui- libre. Le plus grand dans le sens radiale.	1 x rpm	Marque de référence unique.	Cause la plus fréquente de vibration.
Désalignement des accouplements ou des roulements et arbre tordu.	Large dans le sens axial direction axiale 50 % ou plus de vibrations radiales	1 x rpm habituel 2 et 3 x rpm parfois	Simple double ou triple	La meilleure façon de le découvrir est d'observer une vibration axiale importante. Utilisez des indicateurs à cadran ou une autre méthode pour un diagnostic positif. Si la machine est équipée de paliers lisses et qu'il n'y a pas de désalignement de l'accoup- lement équilibrez le rotor.
Mauvais roulements de type anti-friction	Instable - utiliser la mesure de la vitesse si possible	Très élevé plusieurs fois rpm	Erratique	Le roulement responsable est probablement celui qui est le plus proche du point de la plus grande vibration haute fréquence
Tourillons excentriques	Généralement pas grand	1 x rpm	Marque unique	Si sur des engrenages, la vibration la plus importante se situe dans l'axe des engrenages. Si sur un moteur ou un géné- rateur, la vibration disparaît lorsque l'alimentation est coupée. Si sur une pompe ou un ventilateur, essayer d'équilibrer.
Mauvais engrenages ou bruit d'engrenages	Faible - utiliser la mesure de la vitesse si possible	Nombre de dents de l'engrenage très élevé par rapport au nombre de tours/minute	Erratique
Desserrage		2 x rpm	Deux marques	Généralement accompagné d'un

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mécanique			de référence. Légèrement erratique.	déséquilibre et/ou d'un désalignement.
Courroies d'entraînement défectueuses	Erratique ou pulsation	1,2,3, & 4 x rpm de courroies	Un ou deux selon la fréquence de la fréquence. Généralement instables.	La lumière stroboscopique est le meilleur outil pour figer une courroie défectueuse.
Électrique	Disparaît lorsque l'alimentation est coupée.	1 x rpm ou 1 ou 2 x fréquence synchrone fréquence.	Marque simple ou double rotative.	Si l'amplitude de la vibration chute instantanément lorsque l'alimentation est coupée la cause est électrique.
Aérodynamique hydraulique forces hydrauliques aérodynamiques		1 x rpm ou nombre de pales sur le ventilateur ou roue x rpm		Rare comme cause de troubles, sauf en cas de résonance.
Réciproque forces		1 x 2 et ordres supérieurs x rpm		Inhérents aux machines à mouvement alternatif, ils ne peuvent être réduits qu'en modifiant la conception ou en les isolant. modification de la conception ou l'isolation.

Dans ce chapitre, nous avons présenté les différentes grandeurs qui peuvent aider de contrôler et surveiller en permanence les machines en service. Nous avons aussi discuté sur la vibration et son influence sur l'activité des machines et comment observé ce phénomène avec les différents capteurs.

Après avoir collecté ces informations autours les moteurs asynchrone et les différents défauts de vibrations et les capteurs à travers les deux chapitres précédents, maintenant on peut de étudier un cas réelle d'un problème de vibration d'un machine électrique ou bien de simuler sur un banc d'essai, ce qui fera l'objet du dernier chapitre.

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Analyse vibratoire des machines sur un banc d'essai - cas d'un disque tournant

II.7. Normes et limites de vibration