Comprendre les tachymètres laser
A tachymètre laser est un dispositif optique de mesure de vitesse sans contact qui fait rebondir un faisceau laser sur une surface en rotation afin de déterminer la vitesse de rotation (tr/min) et de générer une impulsion de synchronisation par tour. C'est cette impulsion qui permet à un analyseur de vibrations de phase référence — le repère de synchronisation angulaire sans lequel équilibrage et il est impossible de réaliser des diagnostics avancés du rotor. En pratique, une petite bande de bande réfléchissante est fixé à l'arbre ; l'instrument détecte le reflet lumineux une fois par tour, calcule la vitesse à partir de la fréquence d'impulsion et transmet le signal de déclenchement à l'analyseur pour la synchronisation de phase Vibrations measurements.
Les tachymètres laser ont largement supplanté les tachymètres à contact et les capteurs magnétiques dans le domaine de l'analyse des vibrations. Ils sont pratiques (aucune préparation de l'arbre n'est nécessaire, hormis l'application d'une bande adhésive), sûrs (aucun contact avec les pièces en rotation) et précis. Ils constituent le capteur de vitesse et de phase standard pour équilibrage sur place, analyse des commandes, ainsi que toute mesure nécessitant à la fois la vitesse de rotation et la phase. En tant qu'appareil optique fonctionnant à la lumière, le tachymètre laser est un type particulier de la catégorie plus large tachymètre optique famille, qui se distingue par son faisceau étroit et collimaté et sa longue distance de travail.
1. Principe de fonctionnement
Deux méthodes de détection sont couramment utilisées, et la différence entre elles réside principalement dans la qualité de la cible.
Méthode du ruban réfléchissant (la plus courante)
Il s'agit de l'approche fiable et reproductible utilisée pour les travaux de phase sérieux, qui se déroule selon un ordre bien défini :
- Application du ruban réfléchissant : un petit morceau de ruban réfléchissant est apposé sur l'arbre.
- Émission laser : Le tachymètre émet un faisceau laser visible, généralement rouge, d'une longueur d'onde d'environ 650 nm.
- Détection des reflets : un photodétecteur mesure l'intensité de la lumière réfléchie.
- Génération d'impulsions : Lorsque la bande passe devant le faisceau, la forte réflexion génère une impulsion nette.
- Calcul de la vitesse : L'intervalle entre deux impulsions correspond à la période de rotation ; on a donc : RPM = 60 / période (en secondes).
- Référence de phase : Le front montant de l'impulsion marque la position de référence 0° pour le tour.
Car chaque impulsion marque un instant précis t = 0 À chaque tour, chaque échantillon de vibration acquiert une position angulaire connue sur l'arbre — ce qui correspond exactement à la fonction d'un capteur installé de manière permanente phaseur clé fonctionne sur des machines protégées.
Méthode de contraste de surface
- Détecte les caractéristiques naturelles de la surface : rainures de clavette, marques gravées ou changements de couleur.
- Il n'est pas nécessaire d'utiliser du ruban adhésif si le contraste est suffisamment marqué.
- Moins fiable que le ruban réfléchissant, avec un risque accru d'impulsions manquées ou doubles.
- Utile pour effectuer des contrôles rapides de la vitesse plutôt que pour des mesures de phase de précision.
2. Caractéristiques principales et spécifications
Mesure de la vitesse
- Gamme: généralement entre 10 et 250 000 tr/min.
- Précision : ±0,01 à 0,05 % de la valeur affichée.
- Fréquence de mise à jour : affichage en temps réel, actualisé plusieurs fois par seconde.
- Résolution : 0,1 tr/min (valeur typique).
Distance (portée)
- Distance typique : 50 à 500 mm (2 à 20 pouces) de la cible.
- La distance maximale dépend de la puissance du laser et de la qualité du ruban réfléchissant.
- Si le capteur est trop proche, la tache du faisceau devient trop petite pour atteindre le ruban avec précision ; s'il est trop éloigné, la lumière réfléchie est insuffisante pour déclencher le capteur.
Signaux de sortie
- Affichage numérique : Le régime s'affiche directement à l'écran.
- Sortie analogique : une tension proportionnelle à la vitesse (généralement comprise entre 0 et 10 V).
- Pulse output: une impulsion TTL ou logique par tour — c'est le signal que l'analyseur utilise effectivement.
- Direction : Certains modèles détectent le sens de rotation.
3. Applications à l'analyse des vibrations
Équilibrage sur site
- Fournit la référence de phase par tour.
- La position de la bande indique 0° pour chaque phase-angle mesures.
- Vérifie la vitesse à chaque cycle d'équilibrage.
- Indispensable pour le méthode du coefficient d'influence, qui compare l'amplitude et la phase avant et après un poids d'essai.
Analyse des commandes
- Le signal de vitesse permet de suivre la cadence, en normalisant l'axe des fréquences par rapport à des multiples de la vitesse de fonctionnement.
- A filtre de suivi utilise le compte-tours pour la synchronisation.
- C'est le fondement de l'analyse des équipements à vitesse variable et de démarrer et descente en côte test.
Mesure de phase
- L'impulsion du tachymètre déclenche la mesure de phase.
- L'analyseur détermine le moment où le pic de vibration se produit par rapport à cette impulsion.
- C'est essentiel tant pour l'équilibrage que pour le diagnostic : cela permet à l'ingénieur où là où se trouve le point lourd.
- La précision de phase dépend entièrement d'un signal tachymétrique stable et propre.
Vérification de la vitesse
- Contrôles rapides du régime moteur lors des études de vibrations.
- Vérification de la plaque signalétique vitesse de fonctionnement.
- Détection des variations de vitesse.
- Comparaison entre la vitesse réelle et la vitesse synchrone pour glisser calcul dans les moteurs à induction.
4. Bande réfléchissante : choix et pose
Types et sélection
- Bande rétroréfléchissante : renvoie la lumière directement vers la source, ce qui en fait la solution la plus efficace et la plus tolérante en termes d'angle d'orientation.
- Ruban en aluminium : bon reflet et économique.
- White tape: convient à de nombreuses applications.
- Taille: La valeur habituelle se situe entre 10 et 25 mm (0,5 à 1 pouce).
Meilleures pratiques d'application
- Nettoyez la surface avant d'appliquer le ruban adhésif.
- Appliquez-le sur une partie lisse et cylindrique de l'arbre.
- Évitez tout emplacement où le ruban adhésif pourrait entrer en contact avec des pièces fixes.
- N'utilisez qu'un seul morceau par tour : en utiliser plusieurs perturbe le fonctionnement de l'instrument.
- Appuyez sur les bords pour éviter qu'ils ne se décollent à grande vitesse.
- Notez la position angulaire si le ruban doit servir de référence pour l'équilibrage.
5. Le tachymètre laser sur le terrain
Sur un appareil portable, le tachymètre n'est pas un simple accessoire : c'est l'élément qui permet d'effectuer l'équilibrage à un ou deux plans directement sur place. Le Balanset-1A est équipé d'un tachymètre optique à laser qui se déclenche à partir d'une bande de ruban réfléchissant, fonctionnant à une distance de 50 à 500 mm sur une plage de 250 à 90 000 tr/min. Son impulsion, émise une fois par tour, fournit la référence de phase dont le logiciel a besoin pour calculer la poids de correction la masse et l'angle, puis de vérifier que balourd résiduel après correction. Étant donné que cette même impulsion fournit également une vitesse de rotation précise, l'ingénieur peut associer les fréquences mesurées à des composants spécifiques et distinguer, par exemple, la vitesse de fonctionnement harmoniques depuis fréquences de défaut des roulements in one survey.
6. Avantages par rapport aux autres tachymètres
contre le tachymètre à contact
- Laser : Sans contact, plus sûr, aucun dommage à l'arbre, fonctionne à toutes les vitesses
- Contact : nécessite un contact physique, génère des frottements, est limité aux basses vitesses et risque d'endommager la surface de l'arbre.
contre le capteur magnétique
- Laser : fonctionne sur n'importe quel matériau, ne nécessite qu'une simple application de ruban adhésif et permet un positionnement précis du repère.
- Magnétique: nécessite une cible ferreuse, généralement une installation fixe, et offre moins de souplesse en matière de positionnement.
contre la lumière stroboscopique
- Laser : fournit une mesure directe et quantitative ainsi qu'une sortie de référence de phase.
- Stroboscope : un stroboscope ne permet qu'une observation visuelle : il synchronise la fréquence de clignotement sans la mesurer et ne fournit aucun signal de phase.
7. Problèmes courants et solutions
Signal instable ou manquant
- Causes : des optiques encrassées, une distance de mise au point incorrecte, du ruban adhésif de mauvaise qualité ou des interférences dues à la lumière ambiante.
- Solutions : Nettoyez la lentille, réglez la distance, remplacez le ruban adhésif et protégez la cible de la lumière vive. L'exposition directe du capteur au soleil est souvent en cause ; il suffit de le mettre à l'ombre pour résoudre le problème.
Lecture de vitesse incorrecte
- Plusieurs morceaux de ruban adhésif : donner une valeur qui est un multiple de la vitesse réelle (double déclenchement).
- Surface réfléchissante : On peut détecter un faisceau brillant ou un deuxième élément lumineux à la place de la bande, ou en plus de celle-ci.
- Solution : Veillez à ne placer qu'un seul repère par tour et utilisez du ruban adhésif mat en le positionnant avec soin.
Erreurs de mesure de phase
- La position de la bande s'est décalée par rapport à son angle de référence initial.
- Le ruban se décolle ou glisse pendant le fonctionnement.
- Solution : Fixez bien le ruban adhésif, vérifiez son positionnement et réappliquez-le si nécessaire.
Les tachymètres laser sont des outils essentiels pour l'analyse vibratoire et l'équilibrage modernes. Ils permettent des mesures de vitesse et de phase sûres, précises et sans contact. Leur simplicité d'utilisation, leur précision et leur polyvalence en ont fait la référence pour les travaux de mesure des vibrations sur site, remplaçant les anciennes technologies de tachymètres à contact et magnétiques dans la plupart des applications industrielles.
