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See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/340563444 Diagnostic des défauts (Cours et Travaux dirigés) Book · April 2020 CITATIONS 0 READS 288 1 author: Some of the authors of this publication are also working on these related projects: Contribution à l’étude et l’analyse du comportement non linéaire d’un mécanisme de friction- Application aux contacts multiples. View project Ahmed Ghorbel Ecole Nationale d'Ingénieurs de Sfax 9 PUBLICATIONS 9 CITATIONS SEE PROFILE All content following this page was uploaded by Ahmed Ghorbel on 10 April 2020. The user has requested enhancement of the downloaded file. Année Universitaire : 2018-2019 Diagnostic des défauts Cours et Travaux dirigés Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Institut supérieur des sciences appliquées et de technologie de Kairouan المعهد العالي للعلوم التطبيقية والتكنولوجيا بالقيروان Document destiné aux étudiants de 3ème année Licence Appliquée en Génie Mécanique Elaboré par : Ahmed GHORBEL Diagnostic des défauts Ahmed Ghorbel AU : 2018 – 2019 1 Sommaire Avant-propos ......................................................................................................... 2 PARTIE I : SURVEILLANCE DES MACHINES PAR ANALYSE VIBRATOIRE Chapitre 1 : Maintenance et techniques de Surveillance ...................................................... 4 Chapitre 2 : Vibration des machines tournantes ................................................................. 15 Chapitre 3 : Stratégies de surveillance vibratoire ............................................................... 28 Chapitre 4 : Capteurs de vibration et traitement des signaux ........................................... 39 Chapitre 5 : Signatures vibratoires des principaux défauts mécaniques……………… .. 51 Travaux dirigés ..………………………………………………………………………….…77 PARTIE II : THERMOGRAPHIE INFRAROUGE Chapitre 1 : Base théorique de la thermographie ............................................................. 101 Chapitre 2 : Imagerie thermique et applications industrielles ........................................ 109 Travaux dirigés ..…………………………………………………………………………...118 Diagnostic des défauts Ahmed Ghorbel AU : 2018 – 2019 2 AVANT-PROPOS Les industriels sont confrontés généralement à un double défi économique. D’une part, ils doivent augmenter la flexibilité et la productivité par une disponibilité accrue de leur outil de production et d’autre part ils doivent diminuer les coûts d'entretien et de réparation. Pour cela, les industriels ont cherché des méthodes de maintenance efficaces et performantes permettant sans démontage ou arrêt de fabrication, de prévenir la panne. Cette méthode s'appelle la maintenance conditionnelle ; elle est basée essentiellement sur la surveillance de l’état de santé des machines sans être obligé d’arrêter la production. Le recours à des techniques de surveillance fiables nécessite des investissements en matériel d’acquisition et en ressources humaines habilitées et compétentes dans le domaine. Cet ouvrage expose les techniques de surveillance les plus fréquentes en maintenance prédictive, et sont présentées en quatre parties : l’analyse vibratoire et thermographie infrarouge. La vibration est considérée comme le meilleur paramètre de fonctionnement pour juger les conditions dynamiques telles que déséquilibre, défauts de roulements… Beaucoup de problèmes de machines se montrent comme des vibrations excessives. Déséquilibre du rotor, désalignement, le relâchement mécanique, la résonance structurelle, défauts de fondation non rigide, et défaut d’engrenage sont quelques défauts qui peuvent être mesurés par analyse vibratoire. La mesure de la vibration "globale" d'une machine, d'un rotor par rapport à une machine ou la structure d'une machine, et la comparaison de la mesure à sa valeur normale (norme) indique l'état de santé actuel de la machine. L’analyse thermographique est un outil de maintenance prédictive efficace à utiliser en conjonction avec d'autres types de procédés de « condition monitoring ». Le plus grand avantage de la thermographie est qu’elle est utilisée pour identifier une série de problèmes possibles sur la base de l'état des divers types de machines. Cette partie explique le processus de la thermographie et discute les avantages et les inconvénients de ce type d'analyse. Pour utiliser l'appareil photo thermique et créer des rapports efficaces, on a besoin d'acquérir une compréhension générale de la science derrière la thermographie infrarouge. Cette partie va exposer la terminologie et les compétences nécessaires pour commencer à utiliser une caméra infrarouge. Cet ouvrage constitue un support pratique pour la mise en place d’une politique de maintenance prévisionnelle basée sur les deux techniques. A la fin de chaque partie, un nombre des problèmes et exercices est présenté permettant aux étudiants de mieux assimilés les phénomènes étudiés. Ce travail est une modeste contribution à l’enrichissement de la bibliothèque mécanique qui est pourvue d’ouvrages spécialisés en techniques de maintenance prédictive. Diagnostic des défauts Ahmed Ghorbel AU : 2018 – 2019 3 La surveillance par analyse vibratoire fait appel à plusieurs disciplines mathématiques, traitement de signal, et informatique. Cette partie qui contient quatre chapitres a été consacrée pour la mise en situation de la maintenance prédictive, sa position par rapport à d’autres formes de maintenance ainsi qu’à sa contribution à la réduction des coûts de maintenance. Une présentation générale des techniques de surveillance pratiquées dans la maintenance prédictive, les conditions de choix des méthodes et des indicateurs de surveillance. Le deuxième chapitre est une introduction aux vibrations mécaniques, nature et paramètres caractéristiques. Elle traite aussi les indicateurs utilisés pour la surveillance et le diagnostic des machines avec indication des seuils d’admissibilités. Le troisième Chapitre décrit les stratégies surveillance vibratoire. Le quatrième chapitre porte sur le matériel d’acquisition, ses caractéristiques techniques et les outils d’analyse et de traitement des signaux. Le cinquième chapitre présente les signatures vibratoires, de la majorité des défauts mécaniques, permettant de faire le diagnostic des machines. PARTIE I : SURVEILLANCE DES MACHINES PAR ANALYSE VIBRATOIRE Diagnostic des défauts Ahmed Ghorbel AU : 2018 – 2019 4 Chapitre 1 Maintenance et techniques de Surveillance 1. Enjeux de la maintenance 1.1. Méthodes de maintenance 1.2. Coût de maintenance 2. Surveillance des équipements 2.1. Méthodes de surveillance 2.2. Indicateurs de surveillance 2.3. Notion de seuils 3. Techniques de surveillance 3.1. Analyse vibratoire 3.2. Thermographie infrarouge 3.3. Mesure ultrasonore 3.4. Analyse des huiles 3.5. Analyse du bruit 3.6. Conclusion Diagnostic des défauts Ahmed Ghorbel AU : 2018 – 2019 5 1. Enjeux de la maintenance Dans des conditions normales, le fonctionnement d’une installation entraîne un vieillissement plus ou moins accentués du matériel, et parfois même des incidents ou accidents. Pour en assurer une exploitation correcte, Il est nécessaire de maintenir cette installation en bon état. En fait le comportement d’une installation en service pendant son cycle de vie est représenté par une courbe en baignoire qui se divise en trois périodes distinctes (Figure 1.1) :  Une période de rodage : pendant cette période l’installation est en garantie, et le taux de défaillance est décroissant. La probabilité de défaillance est élevée vue les défaillances précoces dues aux défauts de conception, de fabrication, de montage ou de mise en place. Aucune intervention n’est préconisée durant cette période.  Une période de maturité : c’est la période de vie utile, la défaillance dans ce cas est accidentelle. Une politique de maintenance corrective est souhaitable.  Une période de vieillissement : l’usure des composants devient remarquable et la probabilité de défaillance augmente sous l’effet du vieillissement. Le suivi des dégradations devient de plus en plus nécessaire. Figure 1.1. Courbe en baignoire 1.1. Méthodes de maintenance «La maintenance est l’ensemble des actions techniques, administratives et de management durant le cycle de vie d’un bien, destinées à le maintenir ou à le rétablir dans un état dans lequel il peut accomplir la fonction requise » (norme NF EN 13306). Trois méthodes principales de maintenance sont utilisées dans l'industrie (Figure 1.2). a. Maintenance corrective Elle consiste à laisser tourner la machine jusqu'à la défaillance totale, puis effectuer les réparations nécessaires. Ce type de stratégie peut entraîner des pertes de production et des frais de réparations plus importants. De plus, une réparation non planifiée entraînera des coûts élevés. Taux de défaillance Précoce Vie utile Usure Durée de vie Rodage Maturité Vieillissement Diagnostic des défauts Ahmed Ghorbel AU : 2018 – 2019 6 Figure 1.2. Méthodes de maintenance b. Maintenance préventive systématique Comme la maintenance corrective entraîne des surcoûts non négligeables, les industriels ont été amenés à remplacer les éléments de machines après un temps de fonctionnement déterminé, c’est la maintenance systématique. C’est une forme de maintenance préventive qui est effectuée selon un calendrier prédéterminé en fonction du temps ou du nombre d'unités d'usage tel que le nombre d'heures de fonctionnement. Ce type de maintenance n'évite pas la panne et en plus coûte cher, puisque les organes montrant un début d'usure sont jetés alors qu’ils peuvent encore rendre service. De plus, les machines qui sont souvent démontées, sont moins fiables du fait des erreurs humaines lors du remontage. Cette maintenance montre son intérêt par rapport à la maintenance corrective mais reste d'un coût très élevé quant au stock de pièces de rechange qu'il est nécessaire de gérer. Cette méthode de maintenance comporte des inconvénients à savoir :  Des éléments de machines seront remplacés alors qu'ils n'ont pas atteint leur durée de vie optimale.  Certaines pièces de machines peuvent casser de manière précoce suite à un mauvais montage ou à des défauts de fabrication. Donc, le risque de panne reste présent. c. La maintenance préventive prédictive C’est une autre forme de maintenance préventive. Elle optimise les actions d'intervention et de réparation en se basant sur l’analyse de l’évolution dans le temps de paramètres pertinents. Les industriels se dirigent vers la maintenance prédictive, qui est basée uploads/Industriel/ analyse-diagnosticdesdfautscoursettd-pdf.pdf