Comprendre la vitesse dans l'analyse des vibrations
Vitesse est le taux de variation de déplacement par rapport au temps — en d'autres termes, une mesure de à quelle vitesse un composant vibrant est en mouvement. Parmi les trois principaux Vibrations les paramètres - déplacement, vitesse et accélération — la vitesse est la plus utilisée pour juger de l'état général et sévérité de vibration des machines tournantes générales dans la gamme de fréquences de diagnostic la plus courante. Elle se situe au milieu du trio, à la fois littéralement et pratiquement : à un pas mathématique du déplacement et à un pas de l'accélération.
1. Pourquoi la vitesse est la référence pour la sévérité vibratoire
La vitesse est devenue le paramètre par défaut pour la surveillance générale des vibrations, et ce pour plusieurs raisons liées entre elles :
- Meilleur indicateur de l'énergie destructrice : l'énergie qui fatigue une machine est le plus directement liée à la vitesse. Un niveau de vitesse donné correspond à un niveau de sévérité vibratoire relativement cohérent pour un large éventail de vitesses et de types de machines, ce qui explique pourquoi les limites peuvent être fixées une seule fois et appliquées de manière générale.
- “Plate” réponse en fréquence : Dans la bande la plus critique pour le diagnostic des machines — environ 10 Hz à 1 000 Hz, ou 600 à 60 000 CPM — la vitesse de vibration donne la vue d'ensemble la plus équilibrée. Elle est presque aussi sensible aux défauts à basse fréquence tels que déséquilibrer et aux défauts à plus haute fréquence tels que désalignement, ce qui en fait un excellent indicateur scalaire unique et polyvalent.
- Base des normes internationales : les normes mondiales relatives aux vibrations des machines - principalement ISO 20816, qui a remplacé la norme ISO 10816, en vigueur depuis longtemps — RMS la vitesse comme principale mesure pour les limites d'acceptation et les niveaux d'alarme dans les différentes catégories de machines. Les limites familières des zones A/B/C/D en ISO 20816-3 sont exprimés en mm/s RMS.
2. Unités et mesures
Unités communes
La vitesse de vibration est normalement exprimée dans l'une des deux unités suivantes :
- mm/s (millimètres par seconde) : l'unité SI, utilisée dans la plupart des pays du monde.
- in/s (pouces par seconde) : l'unité impériale, courante aux États-Unis.
La vélocité est presque toujours mesurée et suivie comme une RMS car c'est la valeur efficace qui représente le mieux le contenu énergétique du signal. Lorsqu'une valeur de crête est citée à la place, elle doit être clairement indiquée, car la conversion entre les deux suppose l'existence d'une sinusoïde ; un Convertisseur d'unités de vibration se charge de l'arithmétique et maintient la cohérence entre mm/s, in/s et dB.
Comment est-elle mesurée ?
La vitesse peut être obtenue de deux manières principales :
- Directement, à l'aide d'un capteur de vitesse : un électrodynamique capteur de vitesse génère une tension directement proportionnelle à la vitesse de vibration. Ces robustes capteurs à bobine mobile étaient autrefois très répandus, mais ils ont été largement remplacés par des accéléromètres.
- En intégrant le signal d'un accéléromètre : la méthode dominante aujourd'hui. Un robuste accéléromètre mesure l'accélération, et le collecteur de données ou le système de surveillance effectue électroniquement la l'intégration qui le convertit en vitesse. Cela permet de combiner la large gamme de fréquences et la durabilité d'un accéléromètre avec les avantages diagnostiques du paramètre de vitesse.
3. Le rôle de la vitesse vibratoire dans le diagnostic
Un niveau élevé de vitesse vibratoire globale indique qu'une machine a un problème, mais pas lequel. L'étape de diagnostic consiste à examiner le spectre de vitesse vibratoire et voir quelles sont les fréquences qui alimentent la valeur globale élevée :
- Vitesse élevée à 1× tr/min (vitesse de fonctionnement) pointe vers déséquilibrer.
- Vitesse élevée à 2× tr/min pointe vers désalignement.
- Une série de pics de vitesse à la vitesse de rotation harmoniques indique le caractère mécanique relâchement.
C'est précisément le flux de travail d'un instrument de terrain. Un analyseur portable à deux canaux tel que le Balanset-1A mesure la vitesse globale à chaque palier, puis la décompose en un spectre permettant à l'ingénieur de lire le contenu 1×, 2× et harmonique - et, lorsque le coupable est un déséquilibre, de procéder directement à sa correction dans les paliers de la machine.
4. La vitesse comparée au déplacement et à l'accélération
Aucun paramètre n'est le meilleur partout ; chacun domine une partie différente de la gamme de fréquences :
- Déplacement est la meilleure solution pour les mouvements à très basse fréquence — orbites d'arbres, mouvements structurels et jeux — et constitue le choix naturel pour sonde de proximité les mesures sur les paliers lisses.
- Vitesse possède la large bande moyenne où se situent la plupart des défauts des machines tournantes, ce qui en fait le paramètre courant pour la sévérité vibratoire globale.
- Accélération est le plus adapté aux très hautes fréquences, où il met en évidence les premiers palier et engrenage défauts que la vitesse pourrait sous-pondérer.
Vous pouvez passer de l'un à l'autre en l'intégration (accélération → vitesse → déplacement) et différenciation dans l'autre sens. Malgré tout, pour avoir une vue d'ensemble de la santé dynamique d'une machine dans sa plage de fonctionnement normale, la vitesse reste le paramètre le plus précieux — et un moyen rapide de comparer une mesure aux zones ISO est le Tableau de sévérité des vibrations.
