Comment l'industrie du ciment peut détecter rapidement les défaillances de roulements

L'enveloppage par accélération, une technique de traitement du signal, est largement utilisé dans l'industrie cimentière où les roulements sont vulnérables aux défaillances prématurées en raison d'environnements de travail agressifs. La raison en est évidente : il permet de surmonter les limites des techniques conventionnelles de surveillance de l'état des machines, telles que les mesures de spectre de vitesse, pour détecter les défaillances de roulements au stade le plus précoce possible.

Pour ce faire, il distingue les signatures vibratoires d'un roulement défectueux des vibrations de fond répétitives et de faible niveau de la machine. Cela permet de surveiller le taux d'usure du composant et de planifier les travaux de maintenance en conséquence.

La forme d'onde non filtrée d'un roulement défectueux est un mélange de basses et hautes fréquences et ne présente aucun motif évident. L'enveloppement de l'accélération surmonte cela en appliquant d'abord un filtre passe-bande, qui est soigneusement sélectionné pour isoler uniquement les fréquences contenant le signal d'intérêt.

La sortie filtrée, qui identifie des signaux répétitifs à haute fréquence, est ensuite redressée et démodulée pour produire une ‘ enveloppe ’ de signaux régulièrement espacés qui sont susceptibles de se produire lorsque des éléments roulants passent sur un défaut de chemin de roulement, par exemple. D'autres causes de bruit, telles que le frottement de l'arbre, sont aléatoires et ne produiront pas ces pics régulièrement espacés.

L'enveloppement d'accélération présente toutefois des limites. Comme cette technique détecte les défauts de roulement se manifestant par des impacts répétés de métal sur métal, tout élément masquant ces impacts — tels que des joints ou des amortisseurs — rendra une machine impropre à son utilisation. De plus, l'interprétation des résultats peut nécessiter un certain niveau de compétence et d'expérience acquis grâce à une période prolongée de surveillance.

Si une application se prête à l'enveloppe d'accélération et que du personnel qualifié est disponible pour interpréter les signaux, il est important de sélectionner des capteurs de vibration dotés d'une réponse en fréquence appropriée. Ceux-ci doivent être montés solidement à proximité du composant surveillé et positionnés de manière à mesurer les mouvements horizontaux, verticaux ou axiaux, selon les besoins.

Dans un moteur de concasseur typique, par exemple, des accéléromètres sont montés radialement sur l'extrémité d'entraînement et l'extrémité non motrice pour surveiller l'état des paliers du moteur. Par ailleurs, au sein d'une boîte de vitesses, un accéléromètre axial sur l'arbre d'entrée peut donner une bonne indication de la poussée qui s'exerce sur celui-ci.

Les conditions extrêmes de la production de ciment mettent les roulements à rude épreuve. L'enveloppement d'accélération, intégré dans le cadre d'un vaste régime de maintenance prédictive, permettra de détecter les problèmes à un stade précoce et de garantir une plus longue durée de vie des équipements avant toute panne, maximisant ainsi le temps de bon fonctionnement des machines et améliorant l'efficacité de l'usine.