Norme ISO 10816-1 et mise en œuvre instrumentale du diagnostic des vibrations à l'aide du système Balanset-1A

Résumé

Ce rapport présente une analyse complète des exigences réglementaires internationales relatives aux conditions de vibration des équipements industriels définies dans la norme ISO 10816-1 et ses normes dérivées. Le document passe en revue l'évolution de la normalisation, de la norme ISO 2372 à la norme ISO 20816 actuelle, explique la signification physique des paramètres mesurés et décrit la méthodologie d'évaluation de la sévérité vibratoire. Une attention particulière est accordée à la mise en œuvre pratique de ces règles à l'aide du système portable d'équilibrage et de diagnostic Balanset-1A. Le rapport contient une description détaillée des caractéristiques techniques de l'instrument, des algorithmes de son fonctionnement en mode vibromètre et en mode équilibrage, ainsi que des directives méthodologiques pour effectuer des mesures afin de garantir le respect des critères de fiabilité et de sécurité des machines tournantes.

Chapitre 1. Fondements théoriques du diagnostic des vibrations et évolution de la normalisation

1.1. Nature physique des vibrations et sélection des paramètres de mesure

La vibration, en tant que paramètre diagnostique, est l'indicateur le plus informatif de l'état dynamique d'un système mécanique. Contrairement à la température ou à la pression, qui sont des indicateurs globaux et réagissent souvent aux défauts avec un certain retard, le signal de vibration transmet en temps réel des informations sur les forces agissant à l'intérieur du mécanisme.

La norme ISO 10816-1, comme ses prédécesseurs, repose sur la mesure de la vitesse de vibration. Ce choix n'est pas fortuit et découle de la nature énergétique des dommages. La vitesse de vibration est directement proportionnelle à l'énergie cinétique de la masse oscillante et donc aux contraintes de fatigue qui apparaissent dans les composants des machines.

Le diagnostic des vibrations utilise trois paramètres principaux, chacun ayant son propre domaine d'application :

Déplacement vibratoire (déplacement): L'amplitude de l'oscillation mesurée en micromètres (µm). Ce paramètre est essentiel pour les machines à faible vitesse (moins de 600 tr/min) et pour l'évaluation des jeux dans les paliers lisses, où il est important d'éviter tout contact entre le rotor et le stator. Dans le contexte de l'ISO 10816-1, le déplacement est d'un usage limité car, à haute fréquence, même de petits déplacements peuvent générer des forces destructrices.

Vitesse de vibration (Vitesse): La vitesse du point de surface mesurée en millimètres par seconde (mm/s). C'est le paramètre universel pour la gamme de fréquences de 10 à 1000 Hz, qui couvre les principaux défauts mécaniques : balourd, désalignement et relâchement. La norme ISO 10816 adopte la vitesse de vibration comme principal critère d'évaluation. La norme spécifie la valeur RMS (root mean square), qui caractérise l'énergie moyenne de la vibration.

Accélération vibratoire (Accélération): Le taux de changement de la vitesse de vibration mesuré en mètres par seconde au carré (m/s²) ou en unités g (1 g = 9,81 m/s²). L'accélération caractérise les forces d'inertie et est plus sensible aux processus à haute fréquence (à partir de 1000 Hz et au-delà), tels que les défauts de roulements à un stade précoce, les problèmes d'engrenage et les défauts électriques dans les moteurs.

1.2. Contexte historique : de la norme ISO 2372 à la norme ISO 20816

Pour comprendre les exigences actuelles, il faut analyser leur évolution historique. L'évolution des normes de vibration s'étend sur plus de cinq décennies :

Ce rapport se concentre sur les normes ISO 10816-1 et ISO 10816-3, car ces documents constituent les principaux outils de travail pour environ 90 % des équipements industriels diagnostiqués à l'aide d'instruments portables tels que Balanset-1A.

Chapitre 2. Analyse détaillée de la méthodologie ISO 10816-1

2.1. Portée et limites

La norme ISO 10816-1 s'applique aux mesures de vibrations effectuées sur les parties non rotatives des machines (paliers, pieds, châssis de support). La norme ne s'applique pas aux vibrations causées par le bruit acoustique et ne couvre pas les machines à mouvement alternatif (elles sont couvertes par la norme ISO 10816-6) qui génèrent des forces d'inertie spécifiques en raison de leur principe de fonctionnement.

Un aspect essentiel est que la norme réglemente les mesures in situ, c'est-à-dire dans des conditions réelles de fonctionnement, et pas seulement sur un banc d'essai. Cela signifie que les limites tiennent compte de l'influence des fondations réelles, des raccordements de tuyauterie et des conditions de charge de fonctionnement.

2.2. Classification des équipements

Un élément clé de la méthodologie consiste à diviser toutes les machines en classes. Appliquer les limites de la classe IV à une machine de classe I peut amener un ingénieur à passer à côté d'une situation dangereuse, tandis que l'inverse peut entraîner des arrêts injustifiés d'équipements en bon état de fonctionnement.

Tableau 2.1. Classification des machines selon la norme ISO 10816-1

Problème d'identification du type de fondation (rigide ou souple)

La norme définit une fondation comme rigide si la première fréquence propre du système "machine-fondation" est supérieure à la fréquence d'excitation principale (fréquence de rotation). Une fondation est souple si sa fréquence propre est inférieure à la fréquence de rotation.

En pratique, cela signifie :

• Une machine boulonnée à un sol d'atelier en béton massif appartient généralement à une classe avec une fondation rigide.
• Une machine montée sur des isolateurs de vibrations (ressorts, patins en caoutchouc) ou sur un châssis métallique léger (par exemple, une structure de niveau supérieur) appartient à une classe à fondation flexible.
• La même machine physique peut changer de classe si elle est déplacée d'une fondation à une autre - il est essentiel de s'en souvenir lors de la relocalisation d'équipements.

2.3. Zones d'évaluation des vibrations

Au lieu d'une évaluation binaire "bon/mauvais", la norme propose une échelle à quatre zones qui soutient la maintenance conditionnelle :

2.4. Valeurs limites de vibration

Le tableau ci-dessous résume les valeurs limites de la vitesse de vibration efficace (mm/s) conformément à l'annexe B de la norme ISO 10816-1. Ces valeurs sont empiriques et servent de lignes directrices si les spécifications du fabricant ne sont pas disponibles.

Tableau 2.2. Valeurs des limites de zones (ISO 10816-1 Annexe B)

Comparaison visuelle : Limites des zones par classe de machines

Interprétation analytique. Considérons la valeur de 4,5 mm/s. Pour les petites machines (classe I), il s'agit de la limite de la condition d'urgence (C/D), qui nécessite un arrêt. Pour les machines de taille moyenne (classe II), il s'agit du milieu de la zone "nécessite une attention particulière". Pour les grandes machines sur une fondation rigide (classe III), il s'agit uniquement de la limite entre les zones "satisfaisant" et "insatisfaisant". Pour les machines sur des fondations souples (classe IV), il s'agit d'un niveau de vibration de fonctionnement normal (zone B). Cette progression démontre le risque d'utiliser des limites universelles sans classification appropriée.

2.5. Deux critères d'évaluation : Valeur absolue et changement relatif

La norme ISO 10816-1 définit deux critères d'évaluation indépendants qui doivent être appliqués simultanément :

Critère I — Ampleur des vibrations : La vitesse de vibration efficace absolue à large bande est comparée aux limites de la zone. Il s'agit du critère principal décrit dans les tableaux ci-dessus.

Critère II — Modification des vibrations : Un changement significatif (augmentation ou diminution) du niveau de vibration par rapport à la ligne de base établie, que le niveau absolu franchisse ou non la limite d'une zone. Une variation soudaine de plus de 25% du niveau de vibration peut indiquer un défaut en cours de développement, même si la machine reste dans la zone B. Inversement, une diminution soudaine peut indiquer qu'un accouplement s'est rompu ou qu'un composant s'est détaché.

Chapitre 3. Aperçu complet de la série ISO 10816 / 20816

La norme ISO 10816 a été publiée sous la forme d'une série de plusieurs parties, dont la partie 1 fournit le cadre général et les parties suivantes définissent les exigences spécifiques pour différents types de machines. Pour une évaluation correcte, il est essentiel de comprendre quelle partie s'applique à votre équipement spécifique.

Tableau 3.0. Liste complète des parties ISO 10816 et de leurs équivalents ISO 20816

3.1. Série ISO 7919 (Vibrations d'arbres) — Fait maintenant partie de l'ISO 20816

Alors que la norme ISO 10816 se concentre exclusivement sur les vibrations du carter de palier, la série parallèle ISO 7919 traite des vibrations de l'arbre mesurées à l'aide de sondes de proximité sans contact (capteurs à courants de Foucault). Pour les machines tournantes critiques telles que les grandes turbines à vapeur, les turbines à gaz et les générateurs, la vibration relative de l'arbre est souvent le paramètre le plus instructif car il mesure directement le mouvement du rotor à l'intérieur des jeux de ses paliers.

L'unification de ces deux séries dans l'ISO 20816 reflète la compréhension moderne du fait que la surveillance complète de l'état des machines critiques nécessite à la fois des vibrations du carter (pour l'évaluation structurelle) et des vibrations de l'arbre (pour l'évaluation dynamique du rotor).

3.2. Normes internationales connexes

La norme ISO 10816 n'existe pas de manière isolée. Plusieurs normes complémentaires définissent les spécifications des capteurs, la qualité de l'équilibrage et la méthodologie de mesure :

3.3. Relation entre la qualité d'équilibrage ISO 1940 et les zones de vibration ISO 10816

L'une des questions les plus fréquentes dans la pratique est de savoir comment le degré de qualité de l'équilibrage (valeur G selon la norme ISO 1940) est lié aux zones de vibration de la norme ISO 10816. Bien qu'aucune formule mathématique exacte ne les relie (la relation dépend de la rigidité des roulements, de la masse de la machine et de la dynamique du support), il existe une corrélation générale :

• La classe de qualité d'équilibrage G2.5 (typique pour les ventilateurs, les pompes, les moteurs) permet généralement d'atteindre la zone A ou B sur des machines correctement installées.
• La classe de qualité d'équilibrage G6.3 (machines générales) correspond généralement à la zone B, mais peut se situer dans la zone C pour les structures rigides et légères.
• La classe de qualité d'équilibrage G16 (matériel agricole, broyeurs) correspond généralement à la zone C ou pire selon la norme ISO 10816.

Le système Balanset-1A permet d'obtenir une qualité d'équilibrage G2.5 ou supérieure, ce qui contribue directement à répondre aux exigences de la norme ISO 10816 Zone A.

Chapitre 4. Spécificités des machines industrielles : ISO 10816-3

Alors que la norme ISO 10816-1 définit le cadre général, dans la pratique, la plupart des unités industrielles (pompes, ventilateurs, compresseurs de plus de 15 kW) sont régies par la partie 3 de la norme (ISO 10816-3), plus spécifique. Il est important de comprendre la différence, car Balanset-1A est souvent utilisé pour équilibrer les ventilateurs et les pompes couverts par cette partie.

4.1. Groupes de machines dans l'ISO 10816-3

Contrairement aux quatre classes de la partie 1, la partie 3 divise les machines en deux groupes principaux :

Groupe 1: Grandes machines dont la puissance nominale est supérieure à 300 kW, ou machines électriques dont la hauteur d'axe est supérieure à 315 mm, fonctionnant à des vitesses comprises entre 120 tr/min et 15 000 tr/min.

Groupe 2: Machines de taille moyenne avec une puissance nominale de 15 kW à 300 kW, ou machines électriques avec une hauteur d'axe de 160 mm à 315 mm, à des vitesses de fonctionnement comprises entre 120 tr/min et 15 000 tr/min.

4.2. Limites de vibration dans la norme ISO 10816-3

Les limites dépendent du type de fondation (rigide / flexible), qui reste la même définition que dans la partie 1.

Tableau 4.1. Limites de vibration selon la norme ISO 10816-3 (RMS, mm/s)

Synthèse des données. La comparaison des tableaux des normes ISO 10816-1 et ISO 10816-3 montre que la norme ISO 10816-3 impose des exigences plus strictes aux machines de moyenne puissance (groupe 2) sur des fondations rigides. La limite de la zone D est fixée à 4,5 mm/s, ce qui coïncide avec la limite de la classe I dans la partie 1. Cela confirme la tendance à des limites plus strictes pour les équipements modernes, plus rapides et plus légers. Lorsque vous utilisez le Balanset-1A pour diagnostiquer un ventilateur de 45 kW sur un sol en béton, vous devez vous concentrer sur la colonne "Groupe 2 / Rigide" de ce tableau, où la transition vers la zone d'urgence se produit à 4,5 mm/s.

4.3. Exigences supplémentaires de la norme ISO 10816-3

La norme ISO 10816-3 ajoute des dispositions importantes au-delà des limites de la zone de base :

• Tests d'acceptation : Pour les machines nouvellement installées ou réparées, les vibrations doivent se situer dans la zone A. Si elles tombent dans la zone B, il est recommandé de mener une enquête pour en déterminer la cause.
• Alarmes opérationnelles : La norme recommande de définir deux niveaux d'alarme : ALERTE (généralement à la limite B/C) et DANGER (à la limite C/D). Ces niveaux peuvent être mis en œuvre dans des systèmes de surveillance continue.
• Conditions transitoires : La norme reconnaît que pendant le démarrage et l'arrêt, les vibrations peuvent temporairement dépasser les limites du régime permanent, en particulier lors du passage par des vitesses critiques (résonances).
• Machines couplées : Pour les équipements couplés (par exemple, les ensembles moteur-pompe), chaque machine doit être évaluée individuellement en utilisant les limites appropriées à sa classification de groupe.

Chapitre 5. Architecture matérielle du système Balanset-1A

Pour mettre en œuvre les exigences des normes ISO 10816/20816, vous avez besoin d'un instrument qui fournit des mesures précises et reproductibles et qui correspond aux plages de fréquences requises. Le système Balanset-1A développé par Vibromera est une solution intégrée qui combine les fonctions d'un analyseur de vibrations à deux canaux et d'un instrument d'équilibrage sur site.

5.1. Voies de mesure et capteurs

Le système Balanset-1A dispose de deux canaux de mesure des vibrations indépendants (X1 et X2), ce qui permet d'effectuer des mesures simultanées en deux points ou dans deux plans.

Type de capteur. Le système utilise des accéléromètres (transducteurs de vibrations qui mesurent l'accélération). Il s'agit de la norme industrielle moderne, car les accéléromètres offrent une grande fiabilité, une large gamme de fréquences et une bonne linéarité.

Intégration des signaux. Comme la norme ISO 10816 exige l'évaluation de la vitesse de vibration (mm/s), le signal provenant des accéléromètres est intégré dans le matériel ou le logiciel. Il s'agit d'une étape critique du traitement du signal, et la qualité du convertisseur analogique-numérique joue un rôle essentiel.

Plage de mesure. L'instrument mesure la vitesse de vibration (RMS) dans une plage allant de 0,05 à 100 mm/s. Cette plage couvre entièrement toutes les zones d'évaluation de la norme ISO 10816 (de la zone A < 0,71 à la zone D > 45 mm/s pour les plus grandes machines).

5.2. Caractéristiques de fréquence et précision

Les caractéristiques métrologiques du Balanset-1A sont entièrement conformes aux exigences de la norme.

Gamme de fréquences. La version de base de l'instrument fonctionne dans la bande 5 Hz - 550 Hz. La limite inférieure de 5 Hz (300 tr/min) dépasse même l'exigence de 10 Hz de la norme ISO 10816 et permet de diagnostiquer les machines à faible vitesse. La limite supérieure de 550 Hz couvre jusqu'à la 11e harmonique pour les machines ayant une fréquence de rotation de 3 000 tr/min (50 Hz), ce qui est suffisant pour détecter un balourd (1×), un désalignement (2×, 3×) et un jeu mécanique. En option, la plage de fréquence peut être étendue à 1 000 Hz, ce qui permet de répondre à toutes les exigences de la norme.

Précision de l'amplitude. L'erreur de mesure de l'amplitude est de ±5% de la pleine échelle. Pour les tâches de surveillance opérationnelle, où les limites des zones diffèrent de plusieurs centaines de pour cent, cette précision est plus que suffisante.

Précision de phase. L'instrument mesure l'angle de phase avec une précision de ±1 degré. Bien que la phase ne soit pas réglementée par la norme ISO 10816, elle est d'une importance capitale pour la procédure d'équilibrage.

5.3. Canal du tachymètre

Le kit comprend un tachymètre laser (capteur optique) qui remplit deux fonctions : il mesure la vitesse du rotor (RPM) de 150 à 60 000 tr/min (dans certaines versions jusqu'à 100 000 tr/min), ce qui permet d'identifier si la vibration est synchrone avec la fréquence de rotation (1×) ou asynchrone ; il génère un signal de phase de référence (marque de phase) pour le calcul de la moyenne synchrone et des angles de masse de correction lors de l'équilibrage.

5.4. Connexions et disposition

Le kit standard comprend des câbles de capteur de 4 mètres de long (10 mètres en option). Cela augmente la sécurité lors des mesures in situ. Les câbles longs permettent à l'opérateur de rester à une distance sûre des pièces rotatives de la machine, ce qui répond aux exigences de sécurité industrielle pour le travail avec des équipements rotatifs.

Tableau 5.1. Spécifications principales du Balanset-1A par rapport aux exigences de la norme ISO 10816

Chapitre 6. Méthodologie de mesure et évaluation ISO 10816 à l'aide du Balanset-1A

6.1. Préparation des mesures

Identifiez la machine. Déterminer la classe ou le groupe de la machine (conformément aux chapitres 2 et 4 du présent rapport). Par exemple, un "ventilateur de 45 kW sur isolateurs de vibrations" appartient au groupe 2 (ISO 10816-3) avec une fondation flexible.

Installation du logiciel. Installez les pilotes et le logiciel du Balanset-1A à partir de la clé USB fournie. Connectez l'unité d'interface au port USB de l'ordinateur portable.

Installez les capteurs. Installez les capteurs sur les logements de paliers — pas sur des couvercles minces, des protections ou des boîtiers en tôle. Utilisez des bases magnétiques et veillez à ce que l'aimant repose fermement sur une surface propre et plane. La peinture ou la rouille sous l'aimant agit comme un amortisseur et réduit les relevés en haute fréquence. Maintenez l'orthogonalité : effectuez des mesures dans les directions verticale (V), horizontale (H) et axiale (A) à chaque palier. Le Balanset-1A possède deux canaux, ce qui permet de mesurer simultanément V et H sur un même support.

6.2. Mode Vibromètre (F5)

Le logiciel Balanset-1A dispose d'un mode dédié à l'évaluation ISO 10816. Lancez le programme, appuyez sur F5 (ou cliquez sur le bouton "F5 - Vibromètre" dans l'interface), puis appuyez sur F9 (Exécuter) pour démarrer l'acquisition des données.

Analyse des indicateurs :

• RMS (total): L'instrument affiche la vitesse de vibration RMS globale (V1s, V2s). C'est cette valeur que vous comparez aux limites tabulées de la norme.
• 1× Vibration: L'instrument extrait l'amplitude de la vibration à la fréquence de rotation (composante synchrone).

Si la valeur efficace est élevée (zone C/D) mais que la composante 1× est faible, le problème n'est pas un déséquilibre. Il peut s'agir d'un défaut de roulement, de cavitation (pour une pompe) ou de problèmes électromagnétiques. Si la valeur RMS est proche de la valeur 1× (par exemple, RMS = 10 mm/s, 1× = 9,8 mm/s), le déséquilibre domine et l'équilibrage réduira les vibrations d'environ 95%.

6.3. Analyse spectrale (FFT)

Si la vibration globale dépasse la limite (zone C ou D), vous devez en identifier la cause. Le mode F5 comprend un onglet Graphiques avec affichage du spectre FFT.

• Un pic dominant à 1× (fréquence de rotation) indique un balourd.
• Les pics à 2×, 3× indiquent un désalignement ou un jeu mécanique.
• Un "bruit" à haute fréquence ou une forêt d'harmoniques indiquent des défauts de roulement.
• La fréquence de passage des pales (nombre de pales × régime) indique des problèmes aérodynamiques dans un ventilateur ou des problèmes hydrauliques dans une pompe.
• 2× la fréquence de ligne (100 Hz ou 120 Hz) indique des défauts électriques dans les moteurs (excentricité du stator, barres de rotor cassées).

Le Balanset-1A fournit ces visualisations, ce qui le transforme d'un simple "mesureur de conformité" en un outil de diagnostic complet.

6.4. Points de mesure et directions

La norme ISO 10816-1 recommande de mesurer les vibrations dans trois directions mutuellement perpendiculaires à chaque palier. Pour une machine typique à deux paliers, cela signifie jusqu'à six points de mesure (3 directions × 2 paliers). Dans la pratique, les mesures les plus importantes sont les suivantes :

• Vertical (V) : Le plus sensible au balourd. Donne généralement les valeurs les plus élevées car les roulements ont moins de rigidité dans le sens vertical.
• Horizontal (H) : Sensible aux défauts d'alignement et au jeu mécanique. Les vibrations horizontales qui dépassent largement les vibrations verticales indiquent souvent un pied mou ou des boulons desserrés.
• Axial (A) : Une vibration axiale élevée (plus de 50% de vibration radiale) suggère un mauvais alignement, un arbre tordu ou un rotor en porte-à-faux déséquilibré.

Le relevé le plus élevé parmi tous les points de mesure et toutes les directions est généralement utilisé pour l'évaluation ISO 10816. Enregistrez toujours toutes les mesures pour l'analyse des tendances.

Chapitre 7. L'équilibrage comme méthode de correction : Utilisation pratique du Balanset-1A

Lorsque les diagnostics (basés sur une dominance de 1× dans le spectre) indiquent que le balourd est la cause principale du dépassement de la limite ISO 10816, l'étape suivante est l'équilibrage. Le Balanset-1A met en œuvre la méthode du coefficient d'influence (méthode des trois passages).

7.1. Théorie de l'équilibrage

Le balourd se produit lorsque le centre de masse du rotor ne coïncide pas avec son axe de rotation. Il en résulte une force centrifuge F = m · r · ω² qui génère des vibrations à la fréquence de rotation. L'équilibrage a pour objectif d'ajouter une masse corrective (poids) qui produit une force égale en amplitude et opposée en direction à la force de balourd.

7.2. Procédure d'équilibrage sur un seul plan

Utilisez cette procédure pour les rotors étroits (ventilateurs, poulies, disques). Sélectionnez le mode F2 dans le programme.

Passe 0 — Initiale : Démarrez le rotor, appuyez sur F9. L'instrument mesure la vibration initiale (amplitude et phase). Exemple : 8,5 mm/s à 120°.

Passe 1 — Masse d'essai : Arrêtez le rotor, montez un poids d'essai de masse connue (par exemple, 10 g) à un endroit arbitraire. Démarrez le rotor, appuyez sur F9. Exemple : 5,2 mm/s à 160°.

Calcul et correction : Le programme calcule automatiquement la masse et l'angle du poids de correction. Par exemple, l'instrument peut indiquer : "Ajoutez 15 g à un angle de 45° par rapport à la position du poids d'essai". Les fonctions Balanset permettent de diviser les poids : si vous ne pouvez pas placer le poids à l'endroit calculé, le programme le divise en deux poids pour le monter, par exemple, sur les pales d'un ventilateur.

Passe 2 — Vérification : Installez le poids de correction calculé (en retirant le poids d'essai si nécessaire). Démarrez le rotor et confirmez que les vibrations résiduelles sont tombées dans la zone A ou B conformément à la norme ISO 10816 (par exemple, en dessous de 2,8 mm/s pour le groupe 2 / Rigide).

7.3. Équilibrage sur deux plans

Les rotors longs (arbres, tambours de broyeur) nécessitent un équilibrage dynamique dans deux plans de correction. La procédure est similaire, mais nécessite deux capteurs de vibrations (X1, X2) et trois passages (initial, poids d'essai dans le plan 1, poids d'essai dans le plan 2). Utilisez le mode F3 pour cette procédure.

Chapitre 8. Scénarios pratiques et interprétation (études de cas)

Chapitre 9. Relation entre les paramètres de vibration : Déplacement, vitesse, accélération

Il est important de comprendre la relation mathématique entre les trois paramètres de vibration pour les convertir et pour comprendre pourquoi la norme ISO 10816 a choisi la vitesse comme mesure principale.

Pour un mouvement harmonique simple à la fréquence f (Hz) :

• Déplacement : D = D₀ · sin(2πft), mesuré en µm (crête ou crête à crête)
• Vitesse: V = 2πf · D₀ · cos(2πft), mesuré en mm/s
• Accélération : A = (2πf)² · D₀ · sin(2πft), mesuré en m/s²

Les relations clés (pour les valeurs maximales à la fréquence f):

• V_{de crête} (mm/s) = π · f · D_c-c (µm) / 1000
• A_{de crête} (m/s²) = 2πf · V_{de crête} (mm/s) / 1 000

Cela explique pourquoi le déplacement est dominant aux basses fréquences et l'accélération aux hautes fréquences, alors que la vitesse fournit une représentation relativement plate (indépendante de la fréquence) de la sévérité des vibrations sur toute la plage de vitesse typique de la machine. Une valeur de vitesse constante représente une contrainte constante dans la structure, quelle que soit la fréquence — c'est la raison fondamentale pour laquelle la norme ISO 10816 utilise la vitesse.

Tableau 9.1. Exemples pratiques de conversion à 50 Hz (3 000 tr/min)

Chapitre 10. Erreurs de mesure courantes et comment les éviter

Même avec un instrument correctement étalonné comme le Balanset-1A, des erreurs de mesure peuvent conduire à des conclusions erronées. Voici les pièges les plus courants :

10.1. Erreurs de montage du capteur

Problème: Capteur monté sur une protection, un couvercle mince ou une structure lâche au lieu du corps de palier. Cela entraîne de fausses lectures élevées dues aux résonances structurelles du couvercle, ce qui conduit à des arrêts inutiles.

Solution : Toujours monter directement sur le boîtier de palier. Utilisez la fixation magnétique sur une surface métallique propre et plane. Pour les surfaces dont la peinture a une épaisseur supérieure à 0,1 mm, grattez une petite surface jusqu'à ce que le métal soit à nu.

10.2. Classification erronée des machines

Problème: L'application des limites de la classe I à un compresseur de 200 kW (qui devrait être du groupe 2 selon la norme ISO 10816-3) entraîne des alarmes prématurées.

Solution : Identifiez toujours la puissance nominale, la vitesse et le type de fondation de la machine avant de sélectionner la norme et le groupe applicables.

10.3. Ignorer les conditions de fonctionnement

Problème: Mesure des vibrations au démarrage ou à charge partielle. Les limites de la norme ISO 10816 s'appliquent au fonctionnement en régime permanent dans des conditions normales d'exploitation.

Solution : Laissez la machine atteindre l'équilibre thermique et la vitesse/charge de fonctionnement normale avant d'enregistrer les mesures. Pour les moteurs électriques, cela signifie généralement au moins 15 minutes de fonctionnement.

10.4. Bruit de câble et bruit électrique

Problème: Le fait de faire passer les câbles des capteurs à côté des câbles d'alimentation introduit des interférences électromagnétiques, ce qui provoque des relevés artificiellement élevés, en particulier à 50/60 Hz et dans les harmoniques.

Solution : Acheminez les câbles des capteurs à l'écart des câbles d'alimentation. Utilisez des câbles blindés dans la mesure du possible. Les câbles du Balanset-1A sont blindés de par leur conception, mais il est important de les acheminer correctement.

10.5. Mesures en un seul point

Problème: Mesurer une seule direction à un palier et conclure que "la machine est en bon état".

Solution : Mesurez dans au moins deux directions (V et H) à chaque palier. Utilisez la valeur la plus élevée pour l'évaluation ISO 10816. Des différences significatives entre les directions peuvent indiquer des défauts spécifiques (par exemple, horizontal > vertical indique souvent un relâchement structurel).

Foire aux questions (FAQ)

Conclusion

La norme ISO 10816-1 et sa partie 3 spécialisée constituent une base fondamentale pour garantir la fiabilité des équipements industriels. Le passage d'une perception subjective à une évaluation quantitative de la vitesse de vibration (RMS, mm/s) permet aux ingénieurs de classer objectivement l'état des machines et de planifier la maintenance sur la base de données réelles plutôt que de calendriers arbitraires.

Le système d'évaluation à quatre zones (A à D) fournit un langage universel pour communiquer l'état des machines entre les équipes de maintenance, la direction et les fournisseurs d'équipement. Combinée à l'analyse spectrale, cette méthodologie permet non seulement de détecter les problèmes, mais aussi d'identifier les causes profondes - balourd, désalignement, usure des roulements, desserrage et défauts électriques.

La mise en oeuvre instrumentale de ces normes à l'aide du système Balanset-1A s'est révélée efficace. L'instrument fournit des mesures métrologiquement précises dans la plage 5-1000 Hz (couvrant entièrement les exigences normatives pour la plupart des machines) et offre les fonctionnalités nécessaires pour identifier les causes de vibrations élevées (analyse spectrale) et les éliminer (équilibrage).

Pour les entreprises d'exploitation, la mise en œuvre d'une surveillance régulière basée sur la méthodologie ISO 10816 et des instruments tels que Balanset-1A constitue un investissement direct dans la réduction des coûts d'exploitation. La capacité à distinguer la zone B de la zone C permet d'éviter à la fois les réparations prématurées de machines en bon état et les pannes catastrophiques causées par le non-respect des niveaux de vibration critiques.

Fin du rapport