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Techniques de Surveillance des Machines Tournantes Tome 1 : Analyse Vibratoire

Techniques de Surveillance des Machines Tournantes Tome 1 : Analyse Vibratoire Première Edition Mme Mehdia Ghozlane Maître Technologue en Génie Mécanique Institut Supérieur des Etudes Technologiques de Radès La surveillance vibratoire est de plus en plus utilisée pour déterminer l’état de machine vue qu’elle permet la détection précoce des défauts mécaniques avant qu’ils deviennent critiques. Les industrielles s’orientent vers les stratégies de maintenance conditionnelle pour leurs machines que ce soient de tailles moyennes ou petites. Une des raisons de ceci est la baisse sensible du coût des équipements actuels de mesure des vibrations. L’analyse des vibrations est l’une des méthodes les plus utilisées en maintenance prédictive. L’évolution des systèmes d’acquisitions et de traitements des signaux permet de plus en plus de diagnostiquer les défauts mécaniques et de suivre leurs évolutions. Ce livre peut servir comme étant un support à la fois théorique et pratique indispensable aux ingénieurs et aux techniciens de maintenance industriel soucieux de mettre en place, au sein de leur Techniques de Surveillance des machines tournantes Tome 2 : Analyse des huiles industrielles Licence Appliquée En Génie Mécanique Fumoto Engineering of America Edition 2013 Préface ii Préface Afin d’optimiser la fiabilité et la disponibilité des machines, les industrielles réserve un budget important, chaque année, pour la maintenance et l’entretien de leurs équipements. Pour les systèmes hydrauliques, la pureté de l’huile joue un rôle important. L’huile usée reste souvent en place durant des années et peut être alors la cause de dommages aux composants, d’usure accrue et de corrosion du système. La vérification des lubrifiants fait partie du programme « Equipment Conditioning Monitoring ». En surveillant l’état des machines, d’éventuels problèmes peuvent être décelés à un stade précoce et il est alors possible d’intervenir avant qu’elles ne tombent en panne. La surveillance des huiles de lubrification va encore plus loin en la matière et a pour but l’identification et l’analyse des causes qui sont généralement à l’origine des pannes. En vérifiant continuellement le niveau de contamination des huiles ainsi que d’autres sources d’usure et de panne des machines, et en maîtrisant le degré de pureté à l’aide de filtres, la machine peut garder son niveau de performance en parfait état de fonctionnement. Cet ouvrage expose la technique de surveillance utilisée fréquemment en maintenance prédictive, analyse des huiles, ainsi que sa mise en œuvre. Préface iii La première partie de cet ouvrage est consacrée à la présentation générale des huiles industrielles. Les caractéristiques que doivent satisfaire pour assurer leur fonction, leurs compositions et leurs désignations selon les normes les plus adoptés tels les normes ISO, SAE et API. La deuxième partie traite les différents indicateurs mesurables des huiles comme la viscosité dynamique et cinématique, avec une présentation des équipements industriellement adopté pour la mesure des caractéristiques physiques des huiles. Elle traite aussi. La troisième partie porte sur les contaminations des huiles et leurs effets néfastes sur les équipements. La quatrième partie présente les différentes méthodes d’analyses des huiles, utilisé dans l’industrie et au laboratoire pour la surveillance de l’état de santé des huiles et des équipements. La cinquième partie est consacré principalement à la méthodologie des prélèvements des échantillons ainsi que le matérielle utilisé. Des recommandations pour les prélèvements normalisées sont proposées pour le bon déroulement de l’analyse. La technique de surveillance par thermographie présente une forte importance et méritent d’être présentées dans un troisième ouvrage qui fera l’objet du tome 3 de ce travail. Les ouvrages d’ordre technologique enrichie . L’auteur Table des matières iv Table des matières PREFACE ................................................................................................................ II LISTE DES FIGURES .............................................................................................. VII LISTE DES TABLEAUX ............................................................................................. IX LISTE DES SYMBOLES ET DES UNITES ..................................................................... X CHAPITRE 1. LES HUILES INDUSTRIELLES ........................................................... 1 A. INTRODUCTION .................................................................................................. 1 B. CARACTERISTIQUES ............................................................................................. 1 C. COMPOSITION DES HUILES .................................................................................... 2 1. Les huiles de base ...................................................................................... 2 2. Les additifs................................................................................................. 3 D. CLASSIFICATION DES HUILES .................................................................................. 7 1. Huile hydraulique Norme ISO-NF ............................................................... 7 2. Huiles moteurs et boîtes de vitesses Normes SAE ..................................... 8 a) Huile mono grade SAE ...................................................................................... 8 b) Huile multigrade ............................................................................................... 8 3. Huiles moteurs et transmission Normes API............................................. 9 a) Classification API Moteur Essence .................................................................... 9 b) Classification API Moteur Diesel ..................................................................... 10 c) Classification API transmission ....................................................................... 12 CHAPITRE 2. CARACTERISATION PHYSICO-CHIMIQUE ..................................... 13 A. LA VISCOSITE.................................................................................................... 13 1. La viscosité dynamique ............................................................................ 14 2. La viscosité cinématique .......................................................................... 15 3. Indice de viscosité (IV) ............................................................................. 15 B. LE POINT D'ECLAIR ET DE CONGELATION ................................................................. 17 C. CONDUCTIVITE ELECTRIQUE ................................................................................ 18 Table des matières v D. MESURE DE LA VISCOSITE ................................................................................... 19 1. Viscosimètre capillaire............................................................................. 19 2. Viscosimètre à coupe ............................................................................... 20 3. Rhéomètre ............................................................................................... 21 4. Viscosimètre à chute de bille ................................................................... 22 5. Viscosimètre à billes ................................................................................ 23 CHAPITRE 3. DEGRADATION DES HUILES......................................................... 25 A. INTRODUCTION ................................................................................................ 25 B. DEGRADATION DES HUILES .................................................................................. 25 1. Oxydation ................................................................................................ 25 1. TAN (indice d’acide) ................................................................................. 28 2. Variation de la viscosité .......................................................................... 29 3. Pouvoir détergeant .................................................................................. 30 C. CONTAMINATION DES LUBRIFIANTS ...................................................................... 30 1. Contamination par des particules solides ............................................... 30 2. Contamination par l’humidité (Teneur en eau) ....................................... 30 D. EFFET DE LA CONTAMINATION ............................................................................. 32 1. Usure par abrasion .................................................................................. 32 2. Usure par fatigue .................................................................................... 32 3. Usure par érosion .................................................................................... 33 4. Usure par adhérence ............................................................................... 33 CHAPITRE 4. METHODES D’ANALYSE............................................................... 34 A. TACHE SUR BUVARD .......................................................................................... 34 B. LE COMPTAGE DE PARTICULES ............................................................................. 34 1. Définition de la taille des particules ........................................................ 35 2. Comptage optique ................................................................................... 35 3. Comptage automatique .......................................................................... 36 a) Occultation de la lumière ............................................................................... 37 Table des matières vi b) Diffusion de la lumière ................................................................................... 37 c) Blocage de tamis ............................................................................................ 38 d) Imagerie numérique ....................................................................................... 39 A. L’ANALYSE GRAVIMETRIQUE ................................................................................ 41 C. LA FERROGRAPHIE ............................................................................................. 42 D. LA SPECTROMETRIE D’EMISSION........................................................................... 43 CHAPITRE 5. PROCEDES DE CONTROLE ........................................................... 45 A. PRELEVEMENT DES ECHANTILLONS ....................................................................... 45 B. MOYENS DE PRELEVEMENT ................................................................................. 46 1. Avec la vanne d'échantillonnage ............................................................. 46 2. Avec la seringue ...................................................................................... 46 3. Avec pompe d'aspiration ......................................................................... 47 C. METHODES DE PRELEVEMENTS ............................................................................ 48 a) Méthode 1 : Petite vanne à boucle avec point de piquetage ......................... 48 b) Méthode 2 : Vanne industrielle standard ....................................................... 48 c) Méthode 3 : Réservoirs et de citernes ‘vrac’ .................................................. 49 d) Méthode 4 : méthode la moins conseillée ..................................................... 50 D. SECURITE ET CONDITION D’UTILISATION ................................................................. 51 E. EVALUATION DE LA POLLUTION ............................................................................ 52 1. Quantification des contaminants ............................................................ 52 2. Types de polluant .................................................................................... 54 ANNEXES ............................................................................................................. 55 BIBLIOGRAPHIE.................................................................................................... 60 Liste des figures vii Liste des figures Figure 1 : Désignation des huiles mono grade SAE ........................................ 8 Figure 2 : Désignation des huiles multigrade SAE .......................................... 9 Figure 3 : Détermination de théorique de la viscosité ................................. 13 Figure 4 : ....................................................................................................... 14 Figure 5 : ....................................................................................................... 16 Figure 6 : Détermination de l’IV ................................................................... 17 Figure 7 : Variation de la conductivité électrique en fonction de la température [1] ............................................................................................ 19 Figure 8 : Viscosimètre capillaire [3] ............................................................ 20 Figure 9 : Viscosimètre à coupe .................................................................... 21 Figure 10 : Rhéomètre .................................................................................. 22 Figure 11 : Viscosimètre à bille ..................................................................... 23 Figure 12 : Augmentation du degré d’oxydation en fonction de la température ................................................................................................. 26 Figure 13 : Principe de Fourier Transform Infrared Spectroscopy ............... 27 Figure 14 : Un spectre infrarouge typique ................................................... 28 Figure 15 : Evolution du (Total Acid Number) .............................................. 28 Figure 16 : Variation de la viscosité en fonction de la température ............ 29 Figure 17 : ..................................................................................................... 32 Figure 18 ....................................................................................................... 32 Figure 19 ....................................................................................................... 33 Figure 20 ....................................................................................................... 33 Figure 21 ....................................................................................................... 34 Liste des figures viii Figure 22 : Définition de la taille des particules ........................................... 35 Figure 23 : Comptage optique Norme NF E 48-651 et ISO 4407 / ISO 408 .. 36 Figure 24 : Occultation de la lumière [4] ...................................................... 37 Figure 25 : Diffusion de lumière [4] .............................................................. 38 Figure 26 : Obstruction du débit .................................................................. 39 Figure 27 : Diminution du débit, et augmentation de la pression en fonction de la grandeur des particules [5] .................................................................. 39 Figure 28 : Imagerie numérique ................................................................... 40 Figure 29 : Signal de réception [2] ................................................................ 40 Figure 30 : Analyse par gravimétrie .............................................................. 41 Figure 31 : Exemple de membrane filtré par gravimétrie ............................ 42 Figure 32 : Principe de la ferrographie ......................................................... 43 Figure 33 ....................................................................................................... 44 Figure 34 : Pompe Vampire .......................................................................... 47 Figure 35 : Prélèvement dynamique en ligne Norme NF E 48-650 et ISO 4021 .............................................................................................................. 49 Figure 36 : Prélèvement statique dans le réservoir...................................... 51 Liste des tableaux ix Liste des tableaux Tableau 1 : Additifs et leurs fonctions ............................................................ 6 Tableau 2: Grade selon ISO NF ....................................................................... 7 Tableau 3 : Résultat de contamination d’une pompe hydraulique .............. 52 Tableau 4 : Classe de propreté typique selon ISO 4406 : 1999 .................... 55 Tableau 5 : Conductivité des fluides et huiles synthétiques à 23 ° C ........... 57 Tableau 6 : Principale normes associées à la filtration et au contrôle de pollution ....................................................................................................... 58 Tableau 7 : Code de pollution ISO 4406 uploads/Industriel/ techniques-de-surveillance-des-machines-tournantes-tome-2-analyse-des-huiles-industrielles1.pdf