Équipement d’analyse des vibrations du moteur : Surveillance des vibrations et ASE

De nombreuses personnes ne remarquent les problèmes des moteurs que lorsque le moteur tremble physiquement, vibre, surchauffe ou émet un son audible, avant de prendre les mesures qui s’imposent pour résoudre le problème. Les capteurs de surveillance des vibrations sont de plus en plus utilisés, mais il arrive qu’ils ne détectent pas le véritable problème à l’intérieur du moteur à temps, avant que des dommages plus importants ne se produisent.

L’analyse de la signature électrique (ESA), une technologie qui évalue les circuits des composants de l’ensemble du système du moteur (centre de commande du moteur (MCC) ou entraînement à fréquence variable (VFD)), des câbles et des moteurs, est utilisée dans d’autres types d’équipements d’analyse des vibrations du moteur, tels que l’ALL-TEST PRO On-Line II™ (ATPOL II), un appareil portatif. L’ESA identifie les défauts du moteur à un stade précoce, souvent avant qu’ils ne soient plus facilement détectables.

Cette étude de cas examine les forces et les faiblesses de deux types différents d’équipement d’analyse des vibrations du moteur pour évaluer et diagnostiquer les dommages subis par le rotor d’un moteur.

L’histoire

Easy Tool est un fournisseur de solutions de maintenance conditionnelle avec des représentants de service et d’assistance en Italie. Situé dans la ville de Fabriano, dans la province d’Ancône, Easy Tool représente les instruments ALL-TEST Pro et assure des services réguliers de maintenance conditionnelle pour un fabricant de papier local.

Tous les trois mois, un ingénieur de terrain se rend sur le site de fabrication du papier pour tester son équipement, notamment les ventilateurs, les moteurs, les rouleaux et les boîtes d’engrenage. Les données sont collectées quatre fois au cours de l’année pour établir des tendances et des analyses prédictives afin de soutenir les programmes de sécurité et de fiabilité des équipements du fabricant de papier.

En septembre 2016, Ettore Di Pasquale, ingénieur de terrain, a utilisé une approche multi-technologique pour diagnostiquer correctement un problème avec un moteur à induction.

La configuration du moteur

Un moteur à induction de 15 kilowatts entraîné par un variateur de fréquence a été utilisé pour entraîner un ventilateur industriel sur la hotte d’une section de séchage d’une machine à papier.

Pendant que la machine produit du papier, ce ventilateur industriel extrait les fumées de la machine et les fait passer à travers un filtre avant de rejeter les gaz d’échappement dans l’atmosphère.

L’analyse des vibrations suggère un déséquilibre du moteur (mais l’analyse de la signature électrique montre le contraire).

L’analyse initiale des vibrations a montré des valeurs de vibration élevées et un spectre qui aurait pu être interprété comme un déséquilibre du moteur. Même si la première partie du spectre ressemblait à un schéma de déséquilibre, l’ingénieur de terrain savait qu’il devait continuer à enquêter.

La vitesse a été mesurée à l’aide d’un stroboscope et a montré que le nombre de tours par minute (RPM) changeait très rapidement, bien que le VFD ait été réglé pour faire tourner le moteur à une vitesse fixe de 1 470 RPM. Une variation rapide de la vitesse du moteur à induction est le signe d’une rupture des barres du rotor.

À ce stade, l’ingénieur de terrain a poursuivi son approche multi-technologique et a effectué une analyse de la signature électrique avec l’instrument portable ALL-TEST PRO On-Line II™ pour tester les moteurs sous tension afin d’étudier l’état des barres du rotor du moteur.

L’analyse de la signature électrique confirme la rupture des barres de rotor

L’analyse de la signature électrique (ESA) est une technologie de diagnostic des moteurs qui utilise la tension d’alimentation et le courant de fonctionnement des moteurs pour identifier les défauts existants et en cours de développement dans l’ensemble du système du moteur.

En mode ESA, l’ATPOL II™ évalue l’état de l’alimentation entrante, du circuit de commande, du moteur lui-même et de la charge entraînée.

Le SEEE de ce moteur à induction a montré des variations significatives du courant : lorsque le moteur accélère, il consomme plus de courant ; lorsqu’il ralentit, il consomme moins de courant. Les fluctuations importantes du courant variaient d’environ 30 % parce que le moteur changeait de charge en raison des variations de vitesse.

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Résoudre le problème pour prévenir les pannes de moteur et assurer la sécurité des employés

L’ingénieur de terrain a passé en revue son analyse complète avec le responsable de la maintenance prédictive et de la fiabilité du fabricant de papier, et il a été suggéré de remplacer le moteur. Un nouveau moteur a été rapidement installé au cours d’un arrêt planifié, et une autre analyse des vibrations a été effectuée sur le nouveau moteur pour s’assurer qu’il fonctionnait comme prévu.

L’analyse des vibrations du nouveau moteur a montré que les vibrations avaient considérablement diminué. Alors que le moteur endommagé d’origine présentait des valeurs de vibration élevées, de l’ordre de 11 mm/sec, l’analyse des vibrations du nouveau moteur a montré des valeurs de l’ordre de 0,35 (30x moins de vibrations).

Plus important encore, le nouveau moteur fonctionnait à une vitesse constante, ce qui permettait au ventilateur industriel d’évacuer les fumées de la machine de production de papier avec un débit d’air constant. Le maintien de la vitesse et du débit d’air pour l’aspiration des fumées a permis de créer un environnement de travail sain et sûr pour les employés du fabricant.

Conclusion sur l’équipement d’analyse des vibrations du moteur

Enseignements tirés :

1. Si les barres de rotor brisées n’avaient pas été détectées, le moteur serait tombé en panne. La défaillance du moteur aurait entraîné des conditions de travail dangereuses à l’intérieur de l’usine de fabrication. Les programmes de maintenance conditionnelle et prédictive (PdM) sont des initiatives très importantes que tout fabricant devrait mettre en œuvre.

2. Les équipements d’analyse des vibrations du moteur, tels que les capteurs de surveillance des vibrations, bien que très instructifs et importants, ne permettent pas toujours d’identifier clairement les défauts du moteur. Les essais de vibration doivent être effectués en même temps que l’analyse de la signature électrique. Il est essentiel d’adopter une approche multitechnologique pour vérifier l’état de vos moteurs, car une seule technologie ne suffit généralement pas pour diagnostiquer correctement l’état d’un moteur.

3. Il existe des instruments portables faciles à utiliser, comme le ALL-TEST PRO On-Line II™ (désormais ALL-TEST PRO On-Line III™), instrument de test des moteurs sous tension, qui peuvent vous aider à vérifier l’état de santé de vos moteurs. L’ATPOL II™ est un outil de surveillance et de diagnostic inestimable qui peut vous aider à voir ce qui se passe réellement avec votre équipement. Assurez-vous que vous disposez des outils appropriés pour soutenir votre programme de surveillance des conditions.

A propos de All-TEST Pro, LLC.

ALL-TEST Pro tient la promesse d’une véritable maintenance et d’un dépannage des moteurs, avec des outils de diagnostic innovants, un logiciel et une assistance qui vous permettent de continuer à faire fonctionner votre entreprise.

À propos de SPM Instrument

SPM Instrument a plus de 40 ans d’expérience dans le domaine de la surveillance de l’état des machines et travaille avec plusieurs industries dans plus de 50 pays pour fournir un service technique, une assistance et une formation aux pratiques de surveillance de l’état des machines.