Maintenance prédictive des systèmes de vibrateur

Contrairement à la maintenance réactive, les méthodologies d’essais prévisionnelles offrent des données intéressantes pour déterminer si votre agitateur est susceptible de rencontrer des problèmes dans un avenir proche. En cas de programme d’essais serré, la mise en œuvre d’un plan d’essais de maintenance prédictive vous permet de planifier les maintenances et de réduire le risque d’arrêts imprévus et de pannes d’équipements. Mais pour cela, il est indispensable d’enregistrer une série de diagrammes de référence. Ces derniers vous permettent du reste de voir, parmi les nombreux essais réalisés, ceux qui exercent la plus grande contrainte sur votre système de vibrateur. 

Chaque agitateur présente des tracés de caractérisation différents. Il importe de conserver un ensemble de référence ainsi que des copies des résultats obtenus tout au long du cycle de vie de l’agitateur, pour vous assurer que votre système délivre les meilleures performances possible dans vos conditions de fonctionnement. Le fait de comparer les derniers tracés obtenus aux diagrammes de référence permet d’identifier les éventuelles différences et d’en saisir les implications.

Enregistrement de la caractérisation d’un vibrateur

Afin d’évaluer la performance d’un système de vibrateur, il faut tenir compte de plusieurs aspects afin de constituer correctement l’ensemble des diagrammes de caractérisation.

• Configuration d’essai : Utilisez toujours la même configuration d’équipement. Si des changements doivent être opérés, effectuez le même essai dans l’ancienne puis dans la nouvelle configuration, en notant les différences dues à l’équipement de contrôle. 
  • Actionnez le vibrateur selon l’axe vertical,
  • en veillant à ce qu’il démarre à froid.
  • Fixez un accéléromètre triaxial sur l’insert central de l’armature du vibrateur.
• Profil de vibration : Configurez, dans le contrôleur, un profil visant un déplacement constant de 5 mm de sommet à sommet traversant un balayage sinusoïdal constant de 2 gn de l’accélération sur toute la plage de fréquences de l’agitateur. Pour le contrôle de crête, appliquez une vitesse de balayage d’une octave par minute.

• Enregistrement : Enregistrez la stimulation, la commande et l’axe transversal dans les deux sens.
  • Déterminez la fréquence la plus élevée qui peut être activée avec cette position de contrôle en examinant la stimulation. Vérifiez que la stimulation ne dépasse pas la valeur nominale observée à 200 Hz.
  • Effectuez un balayage de niveau élevé à 20 % de déplacement, de vélocité et d’accélération, sur la plage de fréquences précédemment définie. Enregistrez la stimulation, le contrôle, l’axe transversal dans les deux sens et la distorsion harmonique totale qui se dessine sur toute la plage de fréquences. Appliquez la même méthode de mesure pour analyser la distorsion.

Une fois ces tracés relevés, conservez-les dans un dossier et répétez l’opération à intervalles réguliers tout au long de la vie du système d’essai aux vibrations. Pour déterminer les intervalles, fondez-vous sur l’utilisation de l’agitateur et sur le niveau concret des tests qui peut être appliqué. À titre indicatif, Hottinger Brüel & Kjær LDS recommande de relever ces tracés chaque mois, ou après l’exécution d’un essai important impliquant une force élevée.

Ces tracés peuvent révéler plusieurs choses, concernant principalement l’état de l’armature et de la suspension. Les problèmes d’armature peuvent trahir une défaillance soit de la bobine, soit à l’intérieur du châssis. Tout changement de ces tracés au fil du temps indique que ces pièces vieillissent ou s’usent. Cela ne signifie toutefois pas forcément qu’elles doivent être remplacées. 

Un changement des tracés indique qu’il faut surveiller ces pièces, voire peut-être les inspecter visuellement. La vitesse du changement signale si une panne est imminente ou non. Un changement a tendance à s’initier lentement, puis à s’accélérer juste avant la panne. 

Que rechercher dans les diagrammes d’un vibrateur ?

Tracé de contrôle

Idéalement, le tracé doit être plat. Dans le cas contraire, cela pourrait indiquer un problème de contrôle. Toutefois, on ne peut déterminer que très peu de choses avec le tracé de contrôle seul.

Tracé de stimulation

Ce diagramme devrait être identique au tracé de stimulation 2 g précité au niveau de la forme, de la hauteur et des fréquences de résonance.

La donnée la plus importante est la première fréquence de résonance qui est observée sur ce tracé. Le tracé de cette fréquence devrait être relevé à plusieurs reprises au fil du temps afin de déceler aisément tout changement. En théorie, sur une armature non usée, on observe un changement initial, à savoir une baisse de 2 à 5 % de la fréquence. Ensuite, elle se stabilise en présentant d’autres changements mineurs, jusqu’à ce que l’armature s’affaiblisse. Un changement important peut indiquer une défaillance imminente de l’armature.

La forme du tracé de stimulation devrait cependant être la même qu’avant. Si la courbe présente plus de « bosses » ou de « creux » qu’auparavant, c’est l’indication d’un problème. Un grand changement associé à une baisse de la fréquence de résonance est le signe d’une défaillance imminente de l’armature.

Le niveau de base devrait cependant être le même qu’avant. Si ce n’est pas le cas, cela peut indiquer soit un problème de contrôle, soit une perte de champ.

Tracé de l’axe transversal

C’est le diagramme le plus difficile à interpréter, car il varie en fonction de la température du vibrateur en suspension. Pour l’interpréter, il faut regarder le niveau de base de l’axe transversal et voir s’il demeure approximativement inchangé. 

Toute crête remarquée doit être consignée au niveau de la fréquence et de la hauteur et relevée à plusieurs reprises au fil du temps. Hottinger Brüel & Kjær LDS recommande de suivre le tracé de 4 crêtes pour chaque agitateur, en théorie les plus élevées, mais réparties sur toute la plage de fréquences, ce qui peut signifier de prendre des sommets plus bas dans les fréquences plus basses.

Un grand changement indique que la suspension s’use et devrait faire l’objet d’une inspection visuelle.

Tracé de distorsion

Bien qu’il ne s’agisse pas de la même mesure que celle de l’axe transversal, la même méthode d’analyse s’applique. Prenez les tracés antérieurs et examinez la forme du niveau de base de la courbe. 

Assurez-vous que le nouveau tracé suit cette forme, et vérifiez aussi que les crêtes ne changent fondamentalement ni de niveau, ni de fréquence. Tout changement du niveau de base ou toute hausse d’une crête peut être le signe d’un problème au niveau soit de l’armature, soit de la suspension. Examinez les autres diagrammes afin d’identifier le problème.

Autres facteurs

Parmi les autres facteurs susceptibles de poser des problèmes ressemblant à une armature défaillante, citons :

• Câbles d’accéléromètre mal fixés
• Découplage sous l’insert ou sous l’accéléromètre
• Pièce détachée sur l’armature, l’insert, une vis, etc.
• Bruit excessif
• Comme c’est le cas pour toutes les procédures d’essai à long terme, la régularité, soit veiller à ce que le plus d’éléments possible demeurent les mêmes, est primordiale.

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