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اطية الشعبية ائرية الديمقر الجمهورية الجز ارة التعليم العالي والبحث العلمي وز ج

اطية الشعبية ائرية الديمقر الجمهورية الجز ارة التعليم العالي والبحث العلمي وز جامعة باجي مختار– عنابـــــــــــــــة UNIVERSITÉ BADJI MOKHTAR - ANNABA BADJI MOKHTAR – ANNABA UNIVERSITY Mémoire Présenté en vue de l’obtention du Diplôme de Master Thème: Présenté par : Boughareb Khaled Encadrant :BENLALLI Yacine MCB UBMA Jury de Soutenance : Président UBMA Professeur BOURAS Slimane Encadrant UBMA MCB BENLALLI Yacine Examinateur UBMA MCB DJEMAI Mounira Année Universitaire : 2019/2020 Faculté : science De l’ingéniorat Département : électromécanique Domaine : science et technologie Filière : Electromécanique Spécialité : maintenance industriel Surveillance et diagnostic des machines tournantes par analyse vibratoire. 2 Dédicace A tout unificateur dans le monde ,A mes chers ; parents que je dois toute ma gratitude ; A mes frères et A mes soeurs ; A la ma famille Boughareb ; 3 Remerciement Le grand remerciement revient à Dieu qui m’a donné la force et le courage à réaliser et terminer ce modeste travail, Je tiens à remercier vivement mon encadreur Dr. Yacine BENLALI pour m’avoir encadré encouragé et conseillé durant la période du mémoire, Je remercie tout le personnel Enseignant du département électromécaniques, Par la même occasion, je remercie vivement tous mes amie sans exception, ainsi que tous les personnes qui de près ou de loi, ont contribué à la réalisation de ce travail. 4 Résumé La diagnostique des défauts mécaniques de la machine tournante par l’analyse des vibrations a considérablement évolué ces dernières années grâce aux techniques avancées de traitement du signal. Ces techniques permettent maintenant de détecter à un stade précoce l’existence d’un défaut, d’identifier sa nature, de déterminer sa gravité et de suivre son évolution. Ce travail s’inscrit dans la thématique de la surveillance et diagnostic des défauts mécaniques et plus particulièrement des défauts de roulements. L’étude que nous allons faire se base sur l’application d’une technique de traitement de signal qui est une solution efficace pour le diagnostic des défauts de roulements, cette méthode est l’analyse spectrale, qui s’appuie sur la FFT ( Fast Fourier transformer), et on étudier l’influence des paramètres suscités sur la sensibilité des indicateurs scalaires, qui sont des outils d’aide au diagnostic des défauts simulés sur les roulements, Mots clés : diagnostic ,Vibration, analyse spectrale, roulement, , transformé de Fourier, spectre, défaut. 5 Abstract diagnostics thy defects mechanical of rotating machines by vibration analysis has evolved considerably in recent years thanks to advanced signal processing techniques. These techniques now used to detect at an early stage there is a fault, identify its nature, determine its severity and monitor its evolution. This work is part of the theme of monitoring and diagnostics of mechanical defects and particularly bearing defects. The study we're going to do is based on the application of a signal processing technique is an effective solution for the diagnosis of bearing fault, this method is spectral analysis, which is based on the FFT ( Fast Fourier transform). The aim of this work is to study the influence of above mentioned parameters on the sensitivity of the scalar indicators , which are tools to aid in the implementation of the diagnosis thy defects of bearing Keywords: diagnostics, Vibration ,analysis spectrum, bearing, Fourier transforms, defects. spectrum ملخص تطور تشخيص العيوب الميكانيكية آللة ،الدوران من خالل تحليل االهتزاز بشكل كبير في السنوات األخيرة، بفضل تقنيات معالجة اإلشارات المتقدمة. تتيح هذه التقنيات اآلن اكتشاف وجود عيب في مرحلة مبكرة وتحديد ،طبيعته و تحديد شدته ومتابعة تطوره. هذا العمل جزءا من موضوع مراقبة وتشخيص العيوب الميكانيكية وخاصة عيوب المدحرجات. تعتمد الدراسة التي سنقوم بها،على تطبيق تقنية معالجة اإلشارات التي تعد حال فعاال لتشخيص عيوب ا لمدحرجات ،وهذه الطريقة هي التحليل الطيفي ، والذي يعتمد على )التحويل الفوري السريع( ، و دراسة كذلك تأثير المتغي رات المدروسة على حساسية المؤشرات السلمية ، والتي تعتبر أدوات للمساعدة في تشخيص أخطاء المحاكاة على المدحرجات. الكلمات المفتاحية : , تشخيص ، اهتزاز ,التحويل الفوري السريع ، ، التحليل الطيفي ، المدحرجات ،طيف خلل . 6 Liste des tableaux Chapitre II Tableau (II-1) : les quatre niveaux de maintenance ............................................................. (26) 7 Liste des figures Chapitre I Figure (I-1) : Origine du bruit ................................................................................................ (4) Figure (I-2) : Vibrations périodiques ..................................................................................... (5) Figure (I-3) : Vibrations d'un système "masse ressort" .......................................................... (5) Figure (I-4) : Vibration sinusoïdale ....................................................................................... (6) Figure (I-5) : Logarithme des vibrations ................................................................................ (7) Figure (I-6) : l'amplitude, de la période, de la fréquence ....................................................... (8) Figure (I-7) : les différents types des signaux vibratoires ....................................................... (9) Figure (I-8) : la chaine de mesure analogique....................................................................... (11) Figure (I-9) : la chaine de mesure numérique ...................................................................... (12) Chapitre II Figure (II-1) :les différentes étapes de processus de diagnostic .......................................... (18) Figure (II-2) :Principe de surveillance avec modèle ............................................................ (21) Figure (II-3) :Principe de la surveillance par estimation para métrique .............................. (22) Figure (II-4) :Principe de la surveillance par observateurs ................................................. (22) Figure (II-5) :types de maintenance ..................................................................................... (26) Figure (II-6) :Organisation de la maintenance conditionnelle ............................................ (27) Figure (II-7) : Défaut de balourd .......................................................................................... (29) 8 Figure ( II-8) : Défauts désalignement ................................................................................. (29) Figure (II-9) : Eléments de roulement ................................................................................. (30) Figure (II-10) : Ecaillage sur la bague intérieure ................................................................. (32) Figure (II-11):Ecaillage sur la bague extérieure .................................................................. (33) Figure (II-12) : Ecaillage sur l’élément roulant ................................................................... (33) Sommaire Introduction générale............................................................................................................... (1) Chapitre I:Généralités sur les vibrations Introduction… ......................................................................................................................... (3) Définition d’une vibration… .............................................................................................(3) Approche intuitive ............................................................................................................. (3) Perception subjective des phénomènes ............................................................................ (3) I.2.1.2 Le. bruit ........................................................................................................................ (3) I.2.1.3.Origine du bruit rayonné par une machine .................................................................. (4) Les vibrations… ................................................................................................................ (4) Vibrations d une machine… .............................................................................................. (4) Origine des phénomènes ..................................................................................................... (4) Définition théorique d’une vibration… ................................................................................ (4) Vibrations périodiques… .................................................................................................... (4) Vibrations aléatoires… ........................................................................................................ (5) Vibrations d'un système "masse-ressort" ........................................................................... (5) Vibration sinusoïdale… ....................................................................................................... (6) Description de la vibration… .............................................................................................. (6) Logarithme .......................................................................................................................... (6) 9 Niveau en décibel – DB5… ................................................................................................ (7) Niveau d'accélération .......................................................................................................... (7) I.5.. Niveau de déplacement ...................................................................................................... (7) Amplitude et fréquence ...................................................................................................... (8) Intensité et fréquence .......................................................................................................... (8) Définition de l'amplitude, de la période, de la fréquence ..................................................... (8) Amplitude et période ............................................................................................................ (8) Type des signaux ................................................................................................................. (8) Déterministe ......................................................................................................................... (8) Aléatoire ............................................................................................................................... (9 Caractéristiques d’un signal vibratoire ................................................................................. (9) Chaine de mesure …………………………………………………………………… (10) Capteurs des vibrations ...................................................................................................... (12) Types des capteurs ............................................................................................................. (13) Accéléromètre piézo-électrique .......................................................................................... (13) Capteurs à courant de Foucault .......................................................................................... (13) Le conditionnement du signal ............................................................................................ (13) I .10.Les indicateurs scalaires................................................................................................... (14) I .10.1. Le kurtosis .................................................................................................................... (14) I .10.2. La valeur crête : Vc ..................................................................................................... (14) I .10.3. La valeur efficace ou valeur RMS (Root Mean Square) .............................................. (14) I .10.4. Facteur de crête ......................................................................................................... (15) I.11 .Conclusion ...................................................................................................................... (15) 10 Chapitre II :Diagnostic et maintenances industriel II 1. Introduction .................................................................................................................... (16) Définitions relatives au diagnostic…............................................................................... (16) Le diagnostic ...................................................................................................................(16) La détection… ................................................................................................................ (17) Le défaut… .................................................................................................................... (17) Le défaillance ................................................................................................................. (17) La dégradation… ........................................................................................................... (18) II.2.6 La panne ....................................................................................................................... (18) Les différentes étapes de diagnostic .................................................................................. (18) Etape d’acquisition de données… ............................................................................... (19) Etape d’élaboration d’indicateurs de défauts… ........................................................... (19) Etape de d’élaboration d’indicateurs de défauts. ......................................................... (19) Etape de localisation… ................................................................................................ (19) II.3.5 .Etape de prise de décision… ........................................................................................ (19) Techniques et méthodes de diagnostic. .......................................................................... (20) Classification des méthodes de diagnostic. .................................................................... (20) .Méthodes de diagnostic avec modèles… .......................................................................(20) Les méthodes de diagnostic par modélisation fonctionnelle et matérielle..................... (20) Les méthodes de diagnostic par modélisation physique… ............................................ (20) Méthodes de diagnostic sans modèles… ....................................................................... (22 II.4.2.1.La reconnaissance des formes… .............................................................................. (23) Quelques techniques de diagnostic par approche signal… ............................................ (23) Analyse temporelle ........................................................................................................ (23) Analyse frequentielle .................................................................................................... (24) 11 Maintenance ................................................................................................................... (24) But de la maintenance ..................................................................................................... (24) Objectifs financiers ......................................................................................................... (24) Objectifs opérationnels ................................................................................................... (24) Types de la maintenance ................................................................................................. (24) Maintenance préventive .................................................................................................. (24) Maintenance systématique .............................................................................................. (24) Maintenance conditionnelle ............................................................................................(25) Maintenance corrective ................................................................................................... (26) Niveaux de maintenance ................................................................................................. (26) Organisation de la maintenance conditionnelle .............................................................. (27) 5. Classement des machines ........................................................................................... (27) Vitales ............................................................................................................................ (28) Importante ....................................................................................................................... (28) Secondaire ...................................................................................................................... (28) II.6.6. La cinématique ............................................................................................................. (28) Défauts des machines tournantes .................................................................................... (28) Balourd........................................................................................................................... (28) Désalignement ............................................................................................................... (29) Mauvais serrage mécanique………………………………………………………...(29) Les roulements ................................................................................................................ (29) Eléments de roulements ................................................................................................. (30) défauts des roulements : ................................................................................................. (32) Caractéristiques du signal engendré par le roulement endommagé ................................ (32) 12 Défaut de la bague interne .............................................................................................. (32) Défaut sur la bague externe ............................................................................................ (32) Chapitre I Généralités sur la maintenance 12 Introduction générale L’activité de maintenance des installations industrielles fait appel depuis une vingtaine d’années à des techniques de diagnostic plus en plus sophistiquées. Plusieurs techniques de détection de défauts sont aujourd’hui à la disposition des ingénieurs de maintenance. Pour la détection des défauts d’origine électrique ou mécanique, la détection ultrasonore et l’analyse des vibrations mécaniques. Parmi les outils de la maintenance conditionnelle, l’analyse des vibrations est celui qui connaît aujourd’hui un des développements les plus importants du fait de l’évolution des techniques dans les domaines de l’informatique et du traitement du signal. La finalité de ce type de surveillance est destinée à assurer la sécurité de l’installation en évitant des dégradations importantes par le déclenchement d’alarmes, lorsque le niveau des vibrations atteint des valeurs jugées excessives pour le uploads/Sante/ cours-2 6 .pdf