Comprendre la phase dans l'analyse des vibrations

Définition : Qu'est-ce que la phase de vibration ?

Phase Il s'agit d'une mesure décrivant la relation temporelle entre deux signaux ou, plus communément, la synchronisation d'un signal vibratoire par rapport à un point de référence précis sur un arbre en rotation. Il s'agit d'une mesure de l'endroit où se produit la vibration par rapport à la rotation de l'arbre. La phase est généralement mesurée en degrés, de 0° à 360°, représentant une révolution complète de l'arbre.

Alors que l'amplitude nous indique « à quel point » une machine vibre et que la fréquence nous indique « à quelle vitesse », la phase nous indique « comment elle se déplace ». Cela fait de la phase un outil puissant pour distinguer les différents défauts pouvant survenir à la même fréquence.

Comment la phase est-elle mesurée ?

Pour mesurer la phase, deux signaux sont nécessaires :

1. Un signal vibratoire : Il s'agit du signal principal provenant d'un accéléromètre ou d'une sonde de proximité mesurant les vibrations de la machine.
2. Un signal de référence : Il s'agit d'une impulsion de synchronisation une fois par tour fournie par un tachymètreLe tachymètre est dirigé vers un morceau de ruban réfléchissant ou une rainure de clavette sur l'arbre, générant une impulsion précise à chaque fois que cette marque de référence passe devant le capteur.

L'analyseur de vibrations mesure ensuite le délai entre l'impulsion du tachymètre et le premier pic positif du signal vibratoire à une fréquence spécifique (généralement une fois la vitesse de rotation). Il convertit ce délai en un angle, qui correspond à la mesure de phase. Une mesure de phase de 90° signifie que le pic vibratoire se produit un quart de tour après le passage du repère de référence sur le tachymètre.

Le pouvoir diagnostique de l'analyse de phase

La phase n'est pas seulement un nombre ; elle fournit des informations cruciales sur la nature du mouvement. En effectuant des mesures de phase à différents endroits d'une machine, un analyste peut confirmer ou infirmer des diagnostics spécifiques.

Confirmation du déséquilibre

Un cas classique de déséquilibre simple présente des valeurs de phase similaires (généralement à ±30° près) mesurées dans la même direction radiale (par exemple, horizontale) sur les deux paliers d'un rotor. Cela indique que l'ensemble du rotor se déplace simultanément, « tiré » dans la même direction et au même moment par le point lourd.

Diagnostic du désalignement

La phase est l'un des moyens les plus sûrs pour diagnostiquer un désalignement d'arbre. Lorsque des mesures de phase axiale sont prises de chaque côté d'un accouplement, une déphasage de 180° (±30°) est un indicateur classique de désalignement angulaire. Cette mesure indique que lorsqu'un arbre se déplace vers l'intérieur (axe positif), l'autre arbre se déplace vers l'extérieur (axe négatif), signe évident d'un mouvement de pivotement de l'accouplement.

Distinguer un balourd d'un arbre tordu

Un arbre déséquilibré ou courbé peut provoquer des vibrations élevées (1x tr/min). L'analyse de phase permet de les distinguer. En mesurant la phase axiale aux deux extrémités d'un même arbre de moteur ou de pompe, une différence de phase de 180° indique que l'arbre est courbé. Les extrémités se déplacent en sens inverse lors de la rotation de l'arbre.

Identification des relâchements structurels ou des fondations fissurées

Des lectures de phase irrégulières, instables ou non reproductibles suggèrent souvent un desserrage mécanique. Une variation significative des lectures de phase entre le pied de la machine et sa plaque de base indique un boulon d'ancrage desserré ou une fondation fissurée.

Confirmation de la résonance

Lorsque la vitesse d'une machine traverse une résonance (vitesse critique), la phase de la vibration 1x subit un décalage caractéristique de 90° exactement au pic de résonance, puis un décalage complet de 180° lors du passage dans toute la zone de résonance. C'est une façon définitive de confirmer une condition de résonance.

Un outil essentiel pour l'équilibrage

La phase est également indispensable pour équilibrage du rotorLa lecture de phase indique directement la position angulaire du point lourd du rotor par rapport au repère de référence. Cela indique au technicien où placer précisément le poids de correction pour compenser le balourd.

En résumé, sans mesure de phase, un analyste vibratoire ne travaille qu'avec une partie de l'image. L'analyse de phase fournit le contexte crucial sur le mouvement d'une machine, permettant un niveau de confiance diagnostique bien plus élevé.

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