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Chapitre 3. Méthode de diagnostic des défaillances (Exploitation du courant, de

Chapitre 3. Méthode de diagnostic des défaillances (Exploitation du courant, des Vibrations et des ultrasons) 1i è m e année Maser ELM - AI Chapitre 3 Mr. IMAOUCHEN Y. Département de Génie Electrique 2017-2018 Plan /ff2 tLT–t7 U Composition d’une machine électrique U Analyse des courants statoriques U Analyse vibratoire ••Prise de mesure ••Seuil d’alarme et de danger •• Suivi par niveau global •• Suivi par analyse spectrale Mr Yacine IMAOUCHEN 2 Plan /ff2 tLT–t7 U Composition d’une machine électrique U Analyse des courants statoriques U Analyse vibratoire ••Prise de mesure ••Seuil d’alarme et de danger •• Suivi par niveau global •• Suivi par analyse spectrale Mr Yacine IMAOUCHEN 3 Composition d’une machines électrique q Tasdawit n Bgayet Université de Béjaïa #2 eir- e7 La machine asynchrone Mr Yacine IMAOUCHEN Composition d’une machines électrique lvLti As?-4 Tas dawit n Bgayet Université de Bejaia M2 ELT– EI Rotor r à Roulement le g ubdage assurant en rotation Orateur ri' air Empilage de tôles magnétiques Arbre _________ Anneau de (mat nrcudage des conducteurs noyés dans le circuit magnétique Mr Yacine IMAOUCHEN Composition d’une machines électrique M2 ELT– EI Roulements Mr Yacine IMAOUCHEN 6 Composition d’une machines électrique M2 ELT–EI Mr Yacine IMAOUCHEN 7 Répartition des défauts de la machine asynchrone Plan /ff2 tLT–t7 U Composition d’une machine électrique U Analyse des courants statoriques U Analyse vibratoire ••Prise de mesure ••Seuil d’alarme et de danger •• Suivi par niveau global •• Suivi par analyse spectrale Mr Yacine IMAOUCHEN 8 Analyse des courants statoriques /ff 2 t LT– t7  Les défauts statoriques Mr Yacine IMAOUCHEN 9 Avec fst une fréquence dépendant du nombre de spires court- circuitées au stator Et fs une fréquence du champ tournant Analyse des courants statoriques /ff2 tLT–t7 Spectre du courant statorique, machine saine (gauche), machine avec 10 % de spires d’une phase en court-circuit (droite) Mr Yacine IMAOUCHEN 10 Analyse des courants statoriques /ff 2 t LT– t7  Les défauts roulements Avec les fréquences caractéristiques de vibration Mr Yacine IMAOUCHEN 11 Analyse des courants statoriques /ff2 tLT–t7  Les défauts roulements Mr Yacine IMAOUCHEN 12 Vue des roulements sains et défectueux (billes écorchées) Analyse des courants statoriques  Les défauts roulements /ff2 tLT–t7 Spectre du courant statorique roulement sain (gauche), roulement avec 2 billes écorchées (droite) Mr Yacine IMAOUCHEN 13 Analyse des courants statoriques /ff2 tLT–t7  Les défauts roulements Vue des roulements sains et défectueux (bague cassée) Mr ____________________________________________ Yacine __________________________________________________ IMAOUCHEN _______________________________________________14 Analyse des courants statoriques  Les défauts des M2 ELT–EI Mr Yacine IMAOUCHEN 15 Spectre du courant statorique avec roulement sain (gauche), roulement avec la bague extérieure Analyse des courants statoriques  Les défauts au rotor M2 ELT– EI Mr Yacine IMAOUCHEN 16 Rupture de barre rotorique (perçage d’une barre) Analyse des courants statoriques  Les défauts au rotor /ff2 tLT–t7 Mr Yacine IMAOUCHEN 17 Module du spectre du courant statorique pour un rotor sain Module du spectre du courant statorique pour un rotor avec une barre cassée fréquences caractéristiques de défaut Fréquence de défaut Plan /ff2 tL T – t7 U Composition d’une machine électrique U Analyse des courants statorique U Analyse vibratoire +Prise de mesure + Seuil d’alarme et de danger + Suivi par niveau global + Suivi par analyse spectrale Mr Yacine IMAOUCHEN 18 Analyse des vibrations Prise de mesure /ff 2 tLT–t7 Vibromètre (Mesureur de niveau de vibration) Mr Yacine IMAOUCHEN 19 Analyse des vibrations Prise de mesure /ff 2 tLT–t7 Vibromètre (Mesureur de niveau de vibration) Mr Yacine IMAOUCHEN 20 Analyse des vibrations Définition des seuils d’intervention /ff2 tLT–t7 Mr Yacine IMAOUCHEN 21 Seuil de danger: nécessité de procéder à un diagnostic immédiat de l’état de l’installation. Arrêt suivi d’une action corrective Le tracé des courbes d’évolution des amplitudes vibratoires doit être complété par une comparaison des mesures à des seuils d’alarme et de danger. Seuil d’alarme : déclenche systématiquement une procédure de diagnostic afin de localiser voir de déterminer l’origine exacte de l’anomalie. Selon la nature et la gravité du défaut, les modalités de surveillance seront modifiées pour mieux suivre son évolution ou procéder à un arrêt pour inspection. ili1-J.As›AL qpTasdawit n Bgayet Université de Béjaïa M2 E i T–EI Mr Yacine IMAOUCHEN P r é - A l a r m e e i r a \ e / A b e r e " e l Analyse des vibrations Courbes d’évolution ou de tendance Amplitude vibratoire 1 en.? PMI/ airi gi 14.11i ri? SIM il Temps kr« 0:11 e e 21111 NL~nsAL~ s Tasdawit n Bgayet ‘r Université de Béjaïa CI_003 0-001 . . i Ala 1 1 0_1 o.o — • Analyse des vibrations Courbes d’évolution ou de tendance /0 1 e Dan r • Détérioration intempestive d’un roulement Mr Yacine IMAOUCHEN Analyse des vibrations  Détermination des seuils d’alarme et de danger /ff2 tLT–t7 Mr _______________________ Yacine _______________________________________________________________________ IMAOUCHEN __________________________24 20 CV = 15kW 400 CV = 300 kW Donner les valeurs des seuils d’alarme et de danger pour ces deux machines (selon l’abaque ci-dessous). - un tour de puissance 4 KW posé directement sur le sol. - une scie à ruban de menuiserie de puissance 20 KW lié au sol par des boulons. Analyse des vibrations  Suivi par niveau global /ff2 tLT–t7 Mr Yacine IMAOUCHEN 25 Compte tenu de cette élévation au carré, il est certain que cette valeur de NG est essentiellement sensible à l'évolution de défauts induisant des vibrations d'amplitude élevée et qu'une évolution importante d'un défaut induisant des vibrations d'amplitude moindre (mais pas forcément de gravité moindre) risque d'être complètement masquée. Ce phénomène, nommé l'effet de masque, est l'écueil le plus sérieux de ce type de suivi et en limite considérablement le domaine d'utilisation et la fiabilité. Le niveau global mesuré NG est tel que: avec a, b, c, ...les amplitudes respectives des composantes A, B, C, ... dues aux différents défauts présents dans la machine. Analyse des vibrations  Suivi par niveau global /ff2 tLT–t7 Mr Yacine IMAOUCHEN 26 Exemple Le niveau global initial NG, fourni par un capteur fixé sur l'un des paliers d'une moto- soufflante [figure 3.8], correspond à des vibrations dues à un déséquilibre (5 mm/s), un mauvais serrage (1mm/s), un défaut d'engrènement (1 mm/s) et un défaut de roulement (1 mm/s). Analyse des vibrations  Suivi par niveau global /ff2 tLT–t7 Mr Yacine IMAOUCHEN 27 Questions : 1.Calculer le NG résultant. 2.Calculer le NG pour une variation de 25 % sur le déséquilibre et commenter le résultat. 3.Calculer le NG pour une variation de 200 % sur le roulement du palier. 4.Commenter les résultats. Analyse des vibrations  Suivi par niveau global /ff2 tLT–t7 Mr Yacine IMAOUCHEN 28 Questions : 1.Calculer le NG résultant. 2.Calculer le NG pour une variation de 25 % sur le déséquilibre et commenter le résultat. 3.Calculer le NG pour une variation de 200 % sur le roulement du palier. 4.Commenter les résultats. Réponse : N G = 52 + 12 + 12 + 12 = 5 ,3 m m/s Analyse des vibrations  Suivi par niveau global /ff2 tLT–t7 et le Niveau global devient alors N G2 = ( 6 , 2 5 )2+ 12 + 12 + 12 = 6 , 4 8 5 m m / s Commentaire : Une variation de 25% du_défaut de déséquilibre conduit à une variation du NG d’une valeur de : (6,485-5,3)*100/5,3 = 22,3 % Mr Yacine IMAOUCHEN 29 Questions : 1.Calculer le NG résultant. 2.Calculer le NG pour une variation de 25 % sur le déséquilibre et commenter le résultat. 3.Calculer le NG pour une variation de 200 % sur le roulement du palier. 4.Commenter les résultats. Réponse : La variation de 25% sur le défaut de déséquilibre donne une vitesse de vibration de : 5 + 5*25% = 6,25 mm/s Analyse des vibrations  Suivi par niveau global /ff2 tLT–t7 Mr Yacine IMAOUCHEN 30 Commentaire : Une variation de 25% du_défaut de déséquilibre conduit à une variation du NG d’une valeur de : (6-5,3)*100/5,3 = 13,2 % Questions : 1.Calculer le NG résultant. 2.Calculer le NG pour une variation de 25 % sur le déséquilibre et commenter le résultat. 3.Calculer le NG pour une variation de 200 % sur le roulement du palier. 4.Commenter les résultats. Réponse : La variation de 25% sur le défaut de roulement donne une vitesse de vibration de : 1 + 1*200% = 3 mm/s et le Niveau global devient alors NG2 = 52 + 12 + 12 + 32 = 6 mm/s Analyse des vibrations  Suivi par niveau global f2 tLT-t7 Mr Yacine IMAOUCHEN 31 Commentaire: L'exemple met en évidence le danger de l'effet de masque dans le suivi en mode global «large bande » ; cette technique privilégie le dépistage de défauts induisant des vibrations de grande amplitude au détriment des défauts qui induisent des vibrations d'amplitude plus faible, mais dont la gravité peut être parfois au moins aussi importante. Il montre aussi combien il est difficile avec ce type de suivi déterminer les seuils d'intervention. Si l'on arrêtait la machine uploads/Management/ chapitre-3 14 .pdf