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COURS DE TECHNIQUES DE SURVEILLANCE Landolsi Foued Page 72 PARTIE III CONTROLE

COURS DE TECHNIQUES DE SURVEILLANCE Landolsi Foued Page 72 PARTIE III CONTROLE ULTRASONORE COURS DE TECHNIQUES DE SURVEILLANCE Landolsi Foued Page 73 LE CONTROLE ULTRASONORE I. Définition et principe Les ultrasons sont des vibrations mécaniques de la matière (comme tous les sons) à des fréquences inaudibles pour l'oreille humaine (>20 000 Hz). La plage de fréquences type utilisée par les systèmes à ultrasons de maintenance préventive est généralement de l’ordre de 30-40 kHz. Le tableau 8.1 présente une comparaison entre les sons audibles et les ultrasons. Loin du contrôle par ultrasons utilisé dans les essais non destructifs pour détecter les défauts internes des matériaux, le contrôle ultrasonore utilisé en maintenance préventive consiste à « écouter », avec un appareil appelé contrôleur ou détecteur ultrasonore, les ultrasons émis par les machines en fonctionnement. L’appareil de contrôle détecte les ondes ultrasonores de fréquence supérieure à 20 kHz, et ils les convertissent en sons audibles (de 50 Hz à quelques kHz). Le bruit que l’on entend révèle alors la présence d’éventuels dysfonctionnements. Le défaut est d’autant plus fort que l’on se rapproche de la source. Dans le domaine des machines tournantes, la méthode permet de détecter les ultrasons induits par le frottement de pièces mécaniques (au niveau des roulements, des engrenages, des paliers, etc.). Elle détecte tous types de défauts, pourvu qu’ils se manifestent à haute fréquence. C’est le cas par exemple des défauts spécifiques aux roulements (usure, roulement défectueux, mauvais graissage, etc.). La technique offre de multiples applications dans le contrôle d’équipements hydrauliques et pneumatiques (détection de fuites, contrôle d’étanchéité) et permet aussi de détecter les ultrasons émis par des défauts d’origine électrique (mauvais contacts, effets corona, effets d’arc, etc.). Ultrasons Audible Fréquence haute basse Niveau d’énergie bas haut Longueur d’onde courte longue Diffusion directionnelle omnidirectionnelle Figure 8.1 : Contrôle d’un groupe motopompe par ultrasons Tableau 8.1 : Comparaison Audible et Ultrasons COURS DE TECHNIQUES DE SURVEILLANCE Landolsi Foued Page 74 II. Appareillage utilisé L’appareil ultrasonore détecte les ondes ultrasonores et son circuit électronique les transforme en fréquences audibles qui seront restituées dans un casque d’écoute. Ce casque isole l’intervenant des bruits audibles et génère un signal audible proportionnel aux ultrasons détectés. Tout en assurant le confort d’écoute des bruits les plus forts, le réglage d’amplification contribue à la précision désirée. La figure 8.2 présente des exemples de contrôleur avec casque d’écoute Un capteur à aiguille est une sonde de contact indispensable dans toutes les applications mécaniques. Des capteurs flexibles sont spécialement adaptés à détecter des signaux ultrasonores dans des zones difficiles d'accès Le cône d’extension de sensibilité fonctionne comme un amplificateur de signaux ultrasonores. Dans les applications de détection de fuite et de détection de défauts électriques il permet une détection efficace jusqu’à huit mètres de distances. Le capteur parabolique est un puissant amplificateur de signaux ultrasonores. Il permet de détecter des signaux jusqu'à 15 mètres de distance. Equipé d'un pointeur laser il permet de localiser avec précision l'origine des émissions ultrasonores. Sur la figure 8.6 sont présentés des exemples de capteurs ultrasonores. D’autres exemples d’appareils ultrasonores de différents constructeurs sont illustrés en annexe 13 et 14. Les détecteurs ultrasonores actuels sont capables de mesurer, enregistrer les signaux et les transférer vers un PC. L’unité de mesure de ces signaux est le microvolt associé à une échelle logarithmique d’où le dBμV. III. Applications du contrôle ultrasonore 1. Monitoring de Vibration Acoustique Le monitoring de vibration acoustique est l'opération qui consiste à suivre le niveau ultrasonore d'un équipement et de le comparer avec celui que l’on a obtenu sur le même équipement lors des inspections précédentes, ou en le comparant avec celui que l’on obtient généralement sur un équipement similaire. La figure 8.4 Montre un exemple de suivi du niveau ultrasonore sur un moteur. Le monitoring de vibration nous renseigne sur les intervalles de lubrification et permet de prédire les pannes mécaniques. Figure 8.3 : Exemples de capteurs utilisés en contrôle ultrasonore Figure 8.2 : Exemples de Contrôleur avec casque d’écoute COURS DE TECHNIQUES DE SURVEILLANCE Landolsi Foued Page 75 Figure 8.4 : Contrôle ultrasonique d’un moteur 2. Contrôle de graissage La quantité de graisse nécessaire au bon fonctionnement d’un roulement doit occuper un volume égal a environ 20 a 30% du volume libre interne de celui-ci. Le surplus de graisse provoque une augmentation de la température, la consistance de la graisse baisse, et il peut se produire des fuites au niveau des étanchéités [figure 8. 5]. Cette élévation de température peut à son tour engendrer des modifications de certaines propriétés telles que la résistance a l’oxydation et cela conduit à la diminution de la qualité de la graisse. L’opération de graissage peut être assistée par un contrôleur ultrasonique avec une sonde. On « écoute » le bruit émis par le roulement au fur et à mesure du graissage ; le niveau sonore diminue régulièrement jusqu’à un seuil, qui correspond à la valeur optimale de graissage [figure 8.6]. Une règle est couramment utilisée : une élévation du niveau sonore de 10 dBμV par rapport à la normale indique un manque de graisse. En pratique, le son produit par un roulement en bon état est caractérisé par un ronronnement régulier, plaisant et constant. Un exemple de contrôle sonore de roulement téléchargeable sur le lien http://www.technologuepro.com/Mecanique/Maintenance/video/Comparaison- roulements-ultrasons.html 3. Inspections électriques Le contrôle ultrasonore permet de détecter les ultrasons émis par des défauts d’origine électrique (mauvais contacts, effets corona, effets d’arc, etc.). On peut ainsi surveiller un grand Figure 8.6 : Graissage contrôlé d’un roulement Figure 8.5 : roulement « trop » COURS DE TECHNIQUES DE SURVEILLANCE Landolsi Foued nombre d’équipements : lignes de transmission et de distribution, transformateurs, isolateurs, disjoncteurs. L'effet corona, aussi appelé «effet couronne» est une décharge électrique entraînée par l'ionisation de l’air séparant deux électrodes portées à un haut potentiel lorsque celui dépasse une valeur critique. Les micro effets corona engendrent des détériorations sur les isolants, de sérieuses avaries, des arrêts de production qui présente les conséquences de l téléchargeable sur le lien http://www.technologuepro.com/Mecanique CORONA.html 4. La detection de fuites Le principe de la détection de fuite réside dans le fait que la différence de pression entre l'intérieur de la conduite du réseau et le milieu exté agitation désordonnée des molécules dans le milieu extérieur. augmentation de la température, et des mouvements et chocs moléculaire générant des ultrasons qui ont la particularité d’être très directif. La mesure consiste à mesurer l’activité des molécules. Le principe de la détection de fuite s’applique aussi bien sur les réseaux sous pression que les réseaux sous vide [figure 8.9]. Deux vidéos qui présente détection de fuite sont téléchargeables sur les liens : http://www.technologuepro.com/Mecanique/ Maintenance/video/Detection-de-fuites ultrasons1.html et http://www.technologuepro.com/Mecanique/Maintenance/video/Detection Figure 8.8 : Contrôle d’une ligne aérienne COURS DE TECHNIQUES DE SURVEILLANCE Landolsi Foued nombre d’équipements : lignes de transmission et de distribution, transformateurs, isolateurs, 'effet corona, aussi appelé «effet couronne» est une ée par l'ionisation de l’air séparant électrodes portées à un haut potentiel lorsque celui-ci Les micro-amorçages générés par les effets corona engendrent des détériorations sur les isolants, de ts de production [figure 8.7]. Une vidéo qui présente les conséquences de l'effet corona est téléchargeable sur le lien http://www.technologuepro.com/Mecanique/Maintenance/video/EFFET- Les arcs électriques et les effets corona produisent des ultrasons. Dans ce cas, on recherche les ultrasons qui se propagent dans l’air. Le contrôle peut donc s’effectuer à une distance importante (jusqu’à une dizaine de mètres), en balayant l’ensemble des équipements [figure 8 Le principe de la détection de fuite réside dans le fait que la différence de pression entre l'intérieur de la conduite du réseau et le milieu extérieur se traduit par une turbulence, soit une agitation désordonnée des molécules dans le milieu extérieur. Cette turbulence entraîne une augmentation de la température, et des mouvements et chocs moléculaire générant des ultrasons d’être très La mesure consiste à mesurer l’activité des molécules. Le principe de la détection de fuite s’applique aussi bien sur les réseaux sous pression que les [figure 8.9]. qui présentent la http://www.technologuepro.com/Mecanique/ fuites- http://www.technologuepro.com/Mecanique/Maintenance/video/Detection-de-fuites-ultrasons2.html Contrôle d’une Figure 8.9 : Recherche de fuite sur un circuit pneumatique d’un isolateur de ligne Page 76 nombre d’équipements : lignes de transmission et de distribution, transformateurs, isolateurs, Les arcs électriques et les effets corona produisent des Dans ce cas, on recherche les ultrasons qui se propagent dans l’air. Le contrôle peut donc s’effectuer à une dizaine de mètres), en [figure 8.8]. Le principe de la détection de fuite réside dans le fait que la différence de pression entre rieur se traduit par une turbulence, soit une Cette turbulence entraîne une augmentation de la température, et des mouvements et chocs moléculaire générant des ultrasons ultrasons2.html : Recherche de fuite sur un circuit pneumatique Figure 8.7 : Détérioration d’un isolateur de ligne COURS DE TECHNIQUES DE SURVEILLANCE Landolsi Foued Page 77 5. Contrôle d’étanchéité Le contrôle d’étanchéité est en fait un cas particulier de la détection de fuite. En effet, si la cuve est sous pression, un défaut d’étanchéité sera détecté de la manière qu’une simple fuite d’air comprimé. Si celle-ci n’est pas sous pression, la détection de fuite sera uploads/Management/ le-controle-ultrasonore-pdf.pdf