Comprendre l'analyse des commandes pour les machines à vitesse variable

Définition : Qu'est-ce que l'analyse des commandes ?

Analyse des commandes est une technique d'analyse vibratoire spécialisée utilisée pour les machines fonctionnant à des vitesses variables. Au lieu de représenter l'amplitude des vibrations par rapport à un axe de fréquence fixe (en Hz ou en CPM), elle la représente par rapport aux « ordres ». commande est un multiple de la vitesse de rotation primaire de la machine. Par exemple, le premier ordre correspond aux vibrations qui se produisent exactement à la vitesse de rotation (1x), le second ordre correspond au double de la vitesse de rotation (2x), et ainsi de suite.

Pourquoi la FFT standard est-elle un problème pour les machines à vitesse variable ?

Une analyse standard par transformée de Fourier rapide (FFT) consiste à échantillonner les données sur une période fixe. Cette méthode est parfaitement adaptée aux machines à vitesse constante. Cependant, si la vitesse de la machine varie pendant l'acquisition des données, le spectre FFT obtenu devient flou. Une composante vibratoire directement liée à la vitesse de rotation (comme un balourd à 1x) verra son énergie se répartir sur plusieurs intervalles de fréquence à mesure que la vitesse change, ce qui produit un pic large et de faible amplitude, difficile à lire et à suivre avec précision. L'analyse d'ordre a été développée pour résoudre ce problème spécifique.

La solution : le suivi des commandes

L'analyse des commandes repose sur une technique appelée suivi de commande. Cela nécessite un deuxième capteur, un tachymètre (ou « tachymétrique »), qui fournit une impulsion par tour à partir de l'arbre en rotation. L'analyseur de vibrations utilise ce signal tachymétrique comme base de temps dynamique. Au lieu d'échantillonner les données selon une horloge interne fixe (par exemple, toutes les millisecondes), il les échantillonne en fonction de l'angle de rotation de l'arbre (par exemple, chaque degré de rotation). Ce processus est également appelé rééchantillonnage dans le domaine angulaire.

En synchronisant l'acquisition des données avec le mouvement réel de l'arbre, le spectre obtenu est exprimé en ordres, et non en fréquence. Ainsi, si la machine accélère ou ralentit, le pic de balourd 1x restera net et précis dans le bac de 1er ordre, éliminant ainsi complètement l'effet de traînée.

Principales applications de l'analyse des commandes

L'analyse des commandes est essentielle pour toute machine ne fonctionnant pas à une vitesse constante. Les applications courantes incluent :

• Essais de véhicules et de moteurs : Analyse des vibrations du moteur, de la transmission et de la transmission sur toute la plage de régimes.
• Éoliennes : La vitesse du rotor varie constamment avec la vitesse du vent, ce qui rend l'analyse des commandes essentielle.

– Analyse du démarrage et du ralentissement de la machine : L'analyse des données vibratoires au démarrage ou à l'arrêt d'une machine est un moyen efficace d'identifier les vitesses et résonances critiques. L'analyse d'ordre rend ces tracés (comme les diagrammes de Bode et en cascade) clairs et faciles à lire.

• Machines à mouvement alternatif : Analyse des compresseurs et des moteurs où la vitesse instantanée peut fluctuer.
• Machinerie lourde : Engins de terrassement, véhicules miniers et autres machines à entraînement à vitesse variable.

Comment les données d’analyse des commandes sont-elles affichées ?

Les résultats de l’analyse des commandes sont généralement visualisés de plusieurs manières :

• Ordre du spectre : Un graphique de l'amplitude par rapport aux ordres, similaire à une FFT standard mais avec les ordres sur l'axe des x.
• Parcelle en cascade : Un graphique 3D montrant une série de spectres d'ordres superposés à mesure que la vitesse de la machine varie. Cela montre clairement comment l'amplitude de chaque ordre varie avec la vitesse de rotation.
• Intrigue de Bode : Un tracé utilisé dans les tests de montée/descente qui montre l'amplitude et la phase d'un ordre spécifique (généralement 1x et 2x) en fonction de la vitesse de la machine.
• Diagramme de Campbell : Un tracé spécialisé qui superpose les lignes d'ordre sur les fréquences naturelles du système pour identifier clairement les points de résonance potentiels (où une ligne d'ordre croise une ligne de fréquence naturelle).

L'analyse des commandes est un outil puissant et indispensable pour diagnostiquer avec précision la santé de toute machine fonctionnant sur une plage de vitesses.

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