ISO 13373-1 : Surveillance et diagnostic de l'état des machines – Surveillance des vibrations – Partie 1 : Procédures générales

Résumé

La norme ISO 13373-1 établit une procédure systématique et reproductible pour la réalisation de mesures et d'analyses des vibrations dans le cadre d'un programme de surveillance d'état. Elle constitue un guide pratique fondamental pour la mise en place d'un programme de surveillance, détaillant toutes les étapes, de la sélection des points de mesure et des paramètres à la collecte et à l'analyse des données. L'objectif est de garantir que les données vibratoires collectées sont cohérentes, fiables et permettent de détecter les variations de l'état d'une machine au fil du temps. Cette norme formalise essentiellement les bonnes pratiques en la matière. collecte de données basée sur les itinéraires.

Table des matières (structure conceptuelle)

La norme fournit un guide étape par étape pour établir une routine de surveillance des vibrations robuste :

1. 1. Portée et objectifs :

   Ce chapitre fondamental définit explicitement l'objectif de la norme, qui est d'établir un ensemble de procédures génériques, systématiques et reproductibles pour l'ensemble du processus de surveillance vibratoire. L'objectif principal est de garantir que les données vibratoires sont acquises de manière cohérente et fiable, afin de les rendre adaptées à leur finalité : détecter les variations du comportement dynamique d'une machine au fil du temps. La norme se veut le fondement procédural de la mise en place d'un nouveau programme de surveillance vibratoire ou de l'audit d'un programme existant. Elle souligne qu'en suivant ces procédures, une organisation peut créer une base de données de haute qualité sur l'historique des vibrations des machines, condition essentielle à une détection efficace des défauts, à une analyse des tendances et à un diagnostic. Elle précise que cette partie de la norme couvre la méthodologie générale, tandis que les parties suivantes (par exemple, ISO 13373-2) fournissent des techniques de diagnostic plus détaillées.

2. 2. Mesure et sélection du capteur :

   Ce chapitre examine les décisions critiques qui constituent le fondement de toute mesure vibratoire. Il impose une approche structurée pour le choix des points de mesure, en insistant sur leur proximité maximale avec les roulements de la machine afin de capturer avec précision les forces transmises par le rotor. Il fournit des conseils détaillés sur l'orientation des mesures (horizontale, verticale, axiale) afin d'obtenir une image tridimensionnelle complète du mouvement de la machine. Une partie importante de cette section est consacrée au choix des capteurs, expliquant les compromis entre les différents types de transducteurs. Il souligne que accéléromètre est le choix le plus courant en raison de sa large gamme de fréquences et de sa robustesse, mais discute également de l'utilisation de sondes de vitesse et sans contact sondes de proximité pour des applications spécifiques. Il souligne notamment que la qualité des données dépend directement de la méthode de montage du capteur, recommandant fortement l'utilisation de supports à goujon permanents pour des données de la plus haute qualité et plus reproductibles, et faisant référence aux directives détaillées de ISO 5348.

3. 3. Paramètres de mesure :

   Cette section est sans doute la plus technique, car elle définit les paramètres du collecteur de données qui déterminent la qualité et l'utilité des données spectrales et de forme d'onde. Elle fournit une méthodologie détaillée pour sélectionner ces paramètres en fonction de la machine et des défauts potentiels surveillés. Les principaux paramètres abordés sont les suivants :

   • Gamme de fréquences (Fmax) : La norme explique comment sélectionner la fréquence maximale pour la mesure. Celle-ci doit être suffisamment élevée pour capturer les signatures d'intérêt, telles que les tonalités haute fréquence provenant défauts de roulement ou engrenage, sans être si élevé qu'il introduise du bruit inutile.
   • Résolution : Cela fait référence au nombre de lignes dans le FFT Spectre. La norme fournit des conseils sur le choix d'une résolution suffisante pour séparer les composantes de fréquence rapprochées, ce qui est essentiel pour identifier les bandes latérales autour d'une fréquence d'engrènement ou distinguer les vitesses de fonctionnement rapprochées dans une machine à plusieurs arbres.
   • Moyenne : La norme explique l'utilisation du moyennage du signal pour améliorer le rapport signal/bruit et assurer une mesure plus stable et répétable. Elle décrit différents types de moyennage, tels que le moyennage RMS et le maintien de crête, et leur application.
   • Fenêtrage : Ceci explique la nécessité d’appliquer une fonction de fenêtrage (comme une fenêtre de Hanning) aux données temporelles avant d'effectuer la FFT pour minimiser une erreur connue sous le nom de fuite spectrale.
4. 4. Procédures d’acquisition de données :

   Ce chapitre passe de la configuration à l'exécution, en fournissant une procédure rigoureuse pour la collecte de données elle-même. L'objectif principal est de garantir que chaque mesure prise est comparable à toutes les mesures passées et futures. Il met l'accent sur la documentation des conditions de fonctionnement de la machine au moment de l'essai, notamment sa vitesse de rotation, sa charge, sa température et toute autre variable de processus pertinente. Ceci est essentiel car une modification de ces conditions peut altérer significativement la signature vibratoire d'une machine. Sans ce contexte, une variation de vibration pourrait être interprétée à tort comme un défaut en développement. La norme fournit également une liste de contrôle pour vérifier l'intégrité de la chaîne de mesure avant la collecte de données, en s'assurant que le capteur est correctement monté, le câble en bon état et les paramètres du collecteur de données sont corrects.

5. 5. Analyse et évaluation des données :

   Une fois les données de qualité collectées, ce chapitre fournit le cadre de leur interprétation. Il formalise l'approche d'évaluation à deux volets, initialement introduite dans des normes comme ISO 10816-1La première méthode est la **comparaison des limites absolues**, où la valeur de vibration à large bande mesurée est comparée à des graphiques de gravité prédéfinis (par exemple, de la série ISO 10816) afin de déterminer si la machine est dans un état « bon », « satisfaisant » ou « insatisfaisant ». La seconde méthode, plus performante, est l'**analyse de tendance**. Elle consiste à tracer les valeurs mesurées au fil du temps afin d'établir une base de référence stable, puis à rechercher les écarts significatifs par rapport à cette base. La norme souligne que la détection d'un changement est souvent plus importante que la valeur absolue. Elle fournit la méthodologie pour définir des niveaux d'alarme « Alerte » et « Déclenchement » basés sur les données ; par exemple, définir une Alerte si la vibration double (augmentation de 1 001 TP3T) et un Déclenchement si elle quintuple (augmentation de 4 001 TP3T) par rapport à sa base de référence normale, même si les valeurs absolues restent dans une zone acceptable.

6. 6. Identification des défauts de base :

   Ce dernier chapitre sert d'introduction au processus de diagnostic. Si la première partie se concentre principalement sur l'acquisition et la détection des données, cette section fait le lien avec le diagnostic en expliquant le principe fondamental selon lequel différents défauts mécaniques et électriques génèrent des schémas uniques et reconnaissables dans les données vibratoires. Elle introduit le concept de corrélation de fréquences spécifiques dans le Spectre FFT à leurs sources physiques sur la machine. Par exemple, il explique qu'un pic élevé à exactement une fois la vitesse de fonctionnement (1X) indique généralement déséquilibrer, tandis qu'un pic élevé à une vitesse de course 2X indique souvent désalignement. Il décrit également comment les pics non synchrones à haute fréquence peuvent être associés à défauts de roulementCe chapitre fournit les connaissances fondamentales nécessaires à un analyste pour commencer le processus d’analyse des causes profondes, qui fait l’objet de normes plus avancées dans la série ISO 13373.

Concepts clés

• Cohérence et répétabilité : Le thème central de la norme : un programme de surveillance est inutile si les données ne sont pas collectées de manière cohérente. La norme ISO 13373-1 fournit les règles pour y parvenir.
• Qualité des données : La norme met fortement l'accent sur les facteurs qui influencent la qualité des données, en particulier le montage du transducteur et la sélection des paramètres de mesure appropriés (par exemple, la plage de fréquences, la résolution).
• Fondation pour un programme : Cette norme n'est pas un guide de diagnostic expliquant comment identifier des défauts spécifiques. Il s'agit plutôt d'une première étape essentielle pour collecter correctement les données nécessaires au diagnostic (traitées dans d'autres normes, comme ISO 13373-2 et ISO 13373-3).

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