5 technologies de maintenance prédictive industrielle pour améliorer vos machines et installations

Les technologies de maintenance prédictive industrielle améliorent les performances des machines tournantes et peuvent être appliquées d'un point de vue mécanique, comme dans le cas de.. :

• Analyse des vibrations.
• Composition.
• Équilibrage des machines.
• Analyse des lubrifiants.
• Thermographie.

Après avoir défini ces technologies de maintenance prédictive industrielle, examinons chacune d'entre elles en détail et découvrons comment elles peuvent vous aider à améliorer vos machines et vos installations.

1. Analyse des vibrations

La plupart des pannes de machines, qu'elles soient de nature mécanique ou électrique, génèrent des vibrations à une fréquence spécifique. Ces vibrations peuvent correspondre à des défauts tels que le désalignement, la cavitation, des défauts de courroies ou des courroies lâches, un relâchement de la fondation ou de la base, des dommages aux roulements, des dommages aux engrenages et bien d'autres défauts.

Tout comme un médecin examine ses patients, c'est ainsi que le spécialiste des vibrations doit se présenter à la machine lorsque son état s'aggrave. Les premiers symptômes se manifestent par des valeurs caractéristiques de vibration excessives, qui sont enregistrées par la surveillance des conditions. Des analyseurs puissants et des méthodes appropriées permettent de détecter efficacement la cause des valeurs caractéristiques élevées et de résoudre le problème à temps.

Un programme d'analyse vibratoire permet d'inspecter une machine et ses composants, par l'étude et le calcul des fréquences des spectres vibratoires, sans qu'il soit nécessaire de l'arrêter ou de la démonter. Cette analyse permet de détecter tous ces problèmes avant que les défaillances ne se produisent.

Il faut garder à l'esprit que chaque composant vibre d'une manière différente et génère des signaux caractéristiques, laissant une trace typique dans le spectre sous la forme d'une ligne. S'il y a une détérioration, le schéma le montre à partir de la variation des signaux caractéristiques. Cette technologie vous permet de détecter s'il s'agit, par exemple, d'un déséquilibre, d'un défaut d'alignement ou d'une détérioration des roulements. En plus d'un diagnostic précis, vous pouvez également préciser si vous devez agir rapidement ou si vous pouvez attendre la prochaine révision prévue.

2. Alignement

La deuxième technologie de maintenance prédictive industrielle est l'alignement, c'est-à-dire le processus par lequel l'axe de l'arbre d'une machine, par exemple un moteur, est adapté à l'extension de l'axe de l'arbre d'une autre machine qui lui est couplée, par exemple une pompe.

Les arbres rotatifs doivent être alignés pour obtenir des performances optimales de la machine. Il y a désalignement lorsque les centres de rotation de deux (ou plusieurs) arbres ne sont pas colinéaires.

L'objectif de l'alignement des arbres est le suivant :

• Augmenter la disponibilité de la machine tournante, en permettant aux composants d'atteindre la fin de leur durée de vie : roulements, joints, accouplements, arbres.
• Augmenter la disponibilité des machines et le MTBF.
• Réduire les coûts d'exploitation et de maintenance à long terme. Les les technologies d'alignement des machines tournantes réduisent les coûts énergétiques jusqu'à 10%.
• Protéger les actifs, augmenter la qualité des produits et réduire les vibrations.

L'alignement vise à positionner les machines de manière à ce que ces écarts se situent à l'intérieur de certaines valeurs de tolérance.

Vous pouvez reconnaître un désalignement en l'observant :

• Vibrations radiales et axiales excessives.
• Défaillance prématurée des roulements, des joints, des arbres et des accouplements.
• Fuites d'huile au niveau des joints de paliers.
• Températures élevées dans les roulements et les accouplements.
• Arbres fissurés ou cassés.
• Vis desserrées dans la base de la machine.
• Augmentation de la consommation d'énergie, ce qui permet d'éviter la économies d'énergie sur les machines tournantes grâce aux technologies d'alignement.

¿Comment intégrer les systèmes d'alignement des machines dans la culture technique de l'usine ?? Les méthodes de mesure conventionnelles ont une résolution trop faible pour le réglage des machines modernes. Les méthodes d'alignement à la règle ou à la jauge dépendent de la résolution limitée de l'œil humain. La résolution de 1/10 mm qui en résulte est insuffisante pour la plupart des machines.

Les comparateurs à cadran constituent une autre forme d'alignement, généralement avec une résolution de 1/100 mm, mais les calculs sont souvent compliqués, nécessitent des utilisateurs expérimentés et prennent beaucoup de temps. Ces méthodes sont sujettes à des erreurs humaines lors de la lecture des valeurs du comparateur ou du calcul de l'état de l'alignement.

La méthode la plus précise pour obtenir un alignement parfait de l'arbre est celle qui utilise équipement d'alignement laser pour la maintenance prédictiveCette méthode présente de grands avantages par rapport à la méthode conventionnelle d'alignement à l'aide de comparateurs en termes de facilité, de rapidité, d'exactitude, de précision et de flexibilité, car la mesure peut être prise avec le raccord installé et les erreurs d'interprétation ou de lecture qui se produisaient normalement lorsque les mesures étaient prises avec des comparateurs sont complètement éliminées.

3. Equilibrage des machines

L'équilibrage, la troisième des technologies de maintenance prédictive industrielle, définit la détermination et la compensation d'un déséquilibre, c'est-à-dire le centrage des masses d'un corps en rotation de manière à ce que l'axe de rotation coïncide avec l'axe d'inertie, réalisant ainsi une rotation concentrique.

Chaque jour, les machines et les équipements sont construits plus vite, plus légers et plus puissants ; s'ils ne sont pas correctement équilibrés, ils présentent des forces et des moments centrifuges et provoquent des vibrations qui peuvent desserrer des vis, des écrous et des rivets, et exercer une pression sur les paliers, les coussinets et les roulements, ce qui entraîne souvent leur rupture en raison de la fatigue des matériaux. Les vibrations provoquent également des bruits gênants et dérangeants dans l'environnement de travail.

Plus les machines sont rapides, plus l'équilibrage doit être précis, car les forces centrifuges augmentent proportionnellement au carré de la vitesse ; l'équilibrage est particulièrement nécessaire pour éviter les problèmes lors du passage dans la zone de résonance des pièces et des éléments qui composent la machine, tels que l'ancrage de la machine, les carters, les protections, les pinces, etc.

Les balourds sont à l'origine d'une grande partie des dommages subis par les machines tournantes. On les trouve fréquemment dans les refroidisseurs, les ventilateurs, les poulies ou les accouplements. Les énormes forces centrifuges liées à la répartition inégale des masses génèrent de fortes vibrations pendant la rotation, ce qui affecte l'ensemble de la construction de la machine. En conséquence, les roulements, les joints et les accouplements s'usent prématurément, voire tombent en panne.

Dans le spectre des vibrations, il est facile de détecter un déséquilibre, puisqu'il vibre en synchronisation avec la vitesse de rotation de l'arbre. Son énergie est concentrée dans la première ligne spectrale harmonique. Il est possible d'y remédier en équilibrant le rotor à l'état monté, ce que l'on appelle l'équilibrage in situ, à l'aide d'un appareil d'équilibrage mobile.

Les instruments d'équilibrage des fabricants sont parfaitement adaptés pour détecter un déséquilibre et l'éliminer en quelques étapes. Le caractère acceptable ou non d'un déséquilibre vibratoire dépend essentiellement du fait que ses valeurs se situent dans les tolérances de qualité fixées par les normes pour les caractéristiques et les vitesses de rotation du rotor en question.

Le fait de maintenir le déséquilibre dans les limites de la tolérance vous permettra :

• Éviter la rupture par fatigue des structures et des éléments associés à l'élément rotatif.
• Augmenter la durée de vie de la machine.
• Économie d'énergie.
• Prévenir les charges excessives sur les roulements dues à une surcharge.

4. Analyse des lubrifiants

Les techniques d'analyse des lubrifiants constituent la quatrième des technologies de maintenance prédictive industrielle et sont essentielles pour déterminer la détérioration des lubrifiants, l'entrée de contaminants et la présence de particules d'usure.

Ces mesures sont mises en œuvre de manière ponctuelle :

• Analyse de routineElles s'appliquent aux équipements considérés comme critiques ou de grande capacité, pour lesquels une fréquence d'échantillonnage est définie, l'objectif principal de l'analyse étant la détermination de l'état de l'huile, du niveau d'usure et de contamination, entre autres.
• Analyse des situations d'urgenceIls sont effectués pour détecter toute anomalie dans l'équipement et/ou le lubrifiant, selon : 1) contamination par l'eau, 2) solides (filtres et joints défectueux), 3) utilisation d'un lubrifiant inadapté.

Il existe désormais des équipements d'atelier pour l'analyse des huiles qui permettent de mettre en place un mini-laboratoire d'analyse rapide des huiles dans l'installation industrielle, ce qui permet.. :

• Obtenir des résultats d'analyse immédiats.
• Réduire le coût de l'analyse par échantillon.

Parmi les technologies de maintenance prédictive industrielle, celle-ci permet de s'assurer que nous aurons.. :

• Réduction maximale des coûts d'exploitation.
• Durée de vie maximale des composants avec une usure minimale.
• Utilisation maximale du lubrifiant utilisé.
• Génération minimale d'effluents.

Dans chaque échantillon, nous pouvons obtenir ou étudier les facteurs suivants qui affectent les machines :

• Éléments d'usure : fer, chrome, molybdène, aluminium, cuivre, étain, plomb.
• Comptage de particules : détermination de la propreté, ferrographie.
• Contaminants : Silicium, sodium, eau, carburant, suie, oxydation, nitration, sulfates, nitrates.
• Additifs et conditions de lubrification : magnésium, calcium, zinc, phosphore, bore, soufre, viscosité.
• Historique : pour l'évaluation des tendances dans le temps.

5. Thermographes

Les caméras thermiques pour les inspections de maintenance prédictive sont des outils puissants et non invasifs qui permettent de surveiller et de diagnostiquer l'état des composants et des installations électriques et mécaniques. Avec une caméra thermique, vous pouvez identifier les problèmes à un stade précoce, afin de les documenter et de les corriger avant qu'ils ne s'aggravent et ne deviennent coûteux à réparer.

Il s'agit de la cinquième des technologies de maintenance prédictive industrielle :

• Ils sont aussi faciles à utiliser qu'un caméscope ou un appareil photo numérique.
• Ils fournissent une image complète de la situation.
• Ils permettent d'effectuer des inspections pendant que les systèmes sont chargés.
• Ils identifient et trouvent le problème.
• Ils mesurent les températures.
• Ils stockent des informations.
• Ils indiquent exactement ce qui doit être corrigé.
• Ils permettent de détecter les failles avant que de véritables problèmes ne surviennent.
• Ils permettent d'économiser du temps et de l'argent.

L'imagerie thermique, avec ses données de température précises, fournit au responsable de la maintenance des informations importantes sur l'état de l'équipement inspecté. Ces inspections peuvent être effectuées pendant que le processus de production fonctionne à plein régime et, dans de nombreux cas, l'utilisation d'une caméra thermique peut même contribuer à optimiser le processus de production lui-même.

Les caméras thermiques sont un outil tellement précieux et polyvalent qu'il est impossible d'énumérer toutes les applications possibles. De nouvelles méthodes innovantes d'utilisation de la technologie sont développées chaque jour. Dans de nombreuses industries, les systèmes mécaniques constituent l'épine dorsale de toutes les opérations.

Les données thermiques recueillies à l'aide d'une caméra thermique peuvent constituer une source d'information complémentaire très précieuse pour les études de vibration et la surveillance des équipements mécaniques.

Les systèmes mécaniques surchauffent s'il y a des désalignements à certains endroits du système. Les bandes transporteuses en sont un bon exemple. Si un rouleau est usé, il apparaîtra clairement sur l'image thermique, indiquant qu'il doit être remplacé.

Lorsque les composants mécaniques s'usent et perdent de leur efficacité, ils ont tendance à dissiper davantage de chaleur. Par conséquent, les équipements ou systèmes défectueux deviennent rapidement plus chauds avant de tomber en panne.

En comparant régulièrement les relevés d'une caméra thermique avec le profil de température d'une machine dans des conditions de fonctionnement normales, il est possible de détecter un grand nombre de défauts différents.

Les autres systèmes mécaniques surveillés par des caméras thermiques sont les connexions, les transmissions, les roulements, les pompes, les compresseurs, les courroies, les turbines et les bandes transporteuses.

Exemples de défaillances mécaniques pouvant être détectées par thermographie :

• Problèmes de lubrification.
• Erreurs d'alignement.
• Moteurs surchauffés.
• Rouleaux suspects.
• Pompes surchargées.
• Arbres de moteur surchauffés.
• Roulements à chaud.

Ces problèmes, ainsi que d'autres, peuvent être détectés à un stade précoce à l'aide d'une caméra thermique. Cela permet d'éviter des dommages coûteux et d'assurer la continuité de la production.

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