Organisation d'un Programme de Surveillance Vibratoire
Module 5 / 5
Complementarite des Techniques de Maintenance Conditionnelle
L'analyse vibratoire est la technique de reference pour les machines tournantes, mais elle ne voit pas tout. Chaque technique de maintenance conditionnelle a son domaine de predilection. Les combiner permet de detecter plus tot, avec plus de certitude, et de diagnostiquer des defauts inaccessibles a l'analyse vibratoire seule.
Vue d'ensemble : le tableau de complementarite
Chaque technique de maintenance conditionnelle a des forces specifiques et des angles morts. Le tableau ci-dessous permet de choisir la bonne technique selon le type de defaut a detecter.
| Type de defaut | Analyse vibratoire | Thermographie IR | Analyse d'huile | Ultrasons | Mesures electriques |
|---|---|---|---|---|---|
| Roulement (debut) | Moyen | Tardif | Moyen | Excellent | Non |
| Roulement (avance) | Excellent | Visible | Bon | Excellent | Non |
| Balourd / desalignement | Excellent | Non | Non | Non | Non |
| Usure engrenage | Excellent | Non | Excellent | Possible | Non |
| Lubrification insuffisante | Tardif | Visible | Excellent | Excellent | Non |
| Defaut electrique moteur | Indirect | Bon | Non | Non | Excellent |
| Connexion electrique lache | Non | Excellent | Non | Excellent | Possible |
| Contamination huile | Non | Non | Excellent | Non | Non |
| Fuite ou cavitation | Partiel | Non | Non | Excellent | Non |
Ultrasons : le complement naturel de la vibration
Les ultrasons (40-400 kHz) detectent des phenomenes que l'analyse vibratoire standard (0-20 kHz) ne voit pas ou voit trop tard : frottement a sec de roulement naissant, lubrification insuffisante, fuites pressurisees et decharges partielles electriques.
Ultrasons et roulements : detection au stade 0
Avant meme que le premier BPFO apparaisse en spectre d'acceleration, le frottement microscopique entre les surfaces de contact genere des emissions ultrasonores. L'indicateur dBuV (decibel microvolts) mesure le niveau energetique de ces emissions.
| Niveau dBuV | Etat | Action |
|---|---|---|
| Baseline ± 8 dBuV | Normal | Surveillance periodique |
| Baseline + 8 a 16 dBuV | Lubrification insuffisante ou debut defaut | Greasser et remesurer ; si persiste : spectre vibratoire |
| Baseline + 16 a 35 dBuV | Defaut confirme | Spectre vibratoire + enveloppe ; planifier remplacement |
| Baseline + 35 dBuV | Degradation severe | Remplacement urgent ; verifier les autres roulements |
Ultrasons et lubrification predictive
L'application la plus rentable des ultrasons en industrie est souvent le graissage predictif : on ecoute le roulement pendant le graissage et on arrete d'ajouter de la graisse quand le niveau ultrasonore descend au plus bas. Cette methode evite deux problemes frequents :
Sous-graissage
Frottement metal/metal, echauffement, fatigue acceleree de la piste. Le dBuV reste eleve meme apres ajout de graisse.
Sur-graissage
Surpression dans le palier, echauffement, dommages joints, contamination. Le dBuV augmente si on continue d'ajouter de la graisse apres le minimum.
Thermographie IR : l'oeil thermique
La thermographie infrarouge detecte les anomalies thermiques par rayonnement, sans contact. Elle est complementaire de la vibration sur trois domaines principaux.
Electricite
Connexions laches, disjoncteurs surcharges, desequilibre de phases, mauvais contacts : la vibration ne voit rien, la thermographie detecte le point chaud.
Roulements stade 3-4
A ce stade, la friction genere une hausse de temperature visible en IR. La thermographie confirme le stade avance detecte par vibration.
Isolation thermique
Fuites sur echangeurs, defauts d'isolation tuyauteries, points froids sur cuves : domaine exclusif de la thermographie.
Limite principale de la thermographie sur roulements
La thermographie ne detecte les roulements qu'aux stades 3-4, quand la friction est suffisante pour produire une hausse de temperature mesurable. Un roulement en stade 1-2 (chocs energetiquement faibles) n'a pas de signature thermique detectale en IR. La vibration et les ultrasons sont donc plus precoces pour les roulements. La thermographie reste indispensable pour l'electricite et la confirmation des stades avances.
Analyse d'huile et mesures electriques
Analyse d'huile : le bilan sanguin de la machine
L'analyse d'huile de lubrification detecte la degradation chimique du lubrifiant et les particules d'usure en suspension. Elle est complementaire de la vibration pour les reducteurs, boites de vitesses et paliers lisses (qui ne generent pas de BPFO/BPFI).
| Technique | Ce qu'elle detecte | Ce qu'elle ne voit pas |
|---|---|---|
| Ferrographie / ICP | Particules metalliques par element (Fe, Cr, Al, Cu...) = identifie le composant qui s'use | Balourd, desalignement, defaut electrique |
| Viscosimetrie | Degradation chimique (oxydation, contamination eau, carburant) | Tout defaut mecanique naissant |
| Granulometrie | Taille des particules : <5 µm = usure normale, >20 µm = usure abrasive | Defauts sans usure (balourd, jeu) |
| Ferrographie analytique | Morphologie des particules : fatigue, abrasion, adhesion, corrosion | Defauts sur machines non lubrifiees a l'huile |
Mesures electriques : l'analyse moteur
Pour les moteurs electriques, les mesures electriques (analyse du courant de phase, MCSA) permettent de detecter des defauts que l'analyse vibratoire voit indirectement : defaut de barre de rotor, desalignement de l'entrefer, probleme de stator.
| Defaut moteur | Signature vibratoire | Signature MCSA (courant) |
|---|---|---|
| Barre de rotor cassee | 2x fglissement autour de 2x Fr (difficile a voir) | Raies a fl ± 2×fglissement clairement visibles |
| Excentricite de l'entrefer | Vibration a fr reseau (50 Hz) + harmoniques | Sidebands autour de la frequence reseau |
| Desequilibre de phases | Vibrations a 100 Hz (2 x reseau) | Courants de phases differents mesures directement |
Strategie combinee : le programme CBM optimal
Recommandation par type de machine
| Machine | Techniques recommandees |
|---|---|
| Pompe centrifuge | Vibration (principal) + Ultrasons roulement + Thermographie IR electrique |
| Reducteur / boite de vitesses | Vibration (GMF, BPFO) + Analyse huile (usure engrenage) |
| Moteur electrique | Vibration + MCSA (barres rotor) + Thermographie IR (connexions) |
| Compresseur alternatif | Vibration (chocs soupage) + Analyse huile + Thermographie IR |
| Tableau electrique / transformateur | Thermographie IR (principal) + Ultrasons (decharges partielles) |
L'analyste vibratoire dans l'equipe CBM
Dans les grandes organisations, le programme CBM (Condition Based Maintenance) reunit des specialistes de chaque technique sous la coordination d'un ingenieur fiabilite. L'analyste vibratoire contribue a la decision collegiale et sait reconnaitre quand les autres techniques doivent prendre le relais. Cette polyvalence est la competence qui distingue l'analyste confirmee de l'operateur de collecteur.