Comment tenir des données de capteurs de vibrations sans fil

La précision des données collectées par les capteurs de vibrations sans fil est directement liée à la méthode utilisée pour les fixer au composant à surveiller.

Il est essentiel qu’il y ait un couplage rigide pour assurer une indication fiable de la santé de l’actif surveillé.

Chaque méthode de fixation peut interférer avec la qualité du résultat obtenu.

Par conséquent, il est bon de connaître les différentes formes de fixation et de comprendre leur importance et leurs limites en termes de spectres de vibrations.

De plus, la sélection correcte du type de capteur pour les vibrations à surveiller et la définition correcte de l’emplacement d’installation sur la machine ou le composant sont importantes.

Les capteurs de vibration sans fil mesurent les vibrations principalement en fonction de l’axe de surveillance, il est donc important que le capteur soit installé dans une position idéale sur la machine.

Un ancrage ferme est également essentiel, car une mauvaise adhérence produira des données incohérentes sur l’état de la machine et de ses composants.

Ensuite, l’installation des capteurs sera abordée à la fois par rapport à la méthode et au lieu de fixation.

CHOIX DE LA MÉTHODE DE FIXATION

Les capteurs peuvent être installés de différentes manières. La bande passante de fréquence du capteur est particulièrement sensible à la manière dont il est couplé à l’équipement.

La méthode de fixation du capteur au point de mesure est l’un des facteurs les plus critiques pour obtenir des résultats précis, basés sur des mesures pratiques de vibration.

Ainsi, la fixation contre-indiquée se traduit par l’apparition de résonances non pertinentes, ce qui peut limiter sévèrement la plage de fréquence utile de l’accéléromètre.

Chaque installation de capteur a des caractéristiques dynamiques telles que la rigidité, la masse ajoutée et l’amortissement.

De cette manière, ce système dynamique contamine la bande de fréquence du capteur en cas de mauvaise fixation. Idéalement, l’objectif est de maximiser la rigidité, en se concentrant sur l’augmentation de la fréquence de résonance de l’installation.

Il existe cinq méthodes couramment utilisées pour installer des capteurs, et chacune a une fréquence de fonctionnement maximale qui peut être surveillée.

La figure 1 illustre les cinq méthodes de serrage les plus courantes pour mesurer les vibrations des machines.

Parmi ces cinq méthodes de fixation, nous nous concentrerons sur les méthodes les plus courantes appliquées à la surveillance de l’état des machines, à savoir: (5) fixation par vis, (4) par adhésif et (2) par aimant.

• FIXATION À VIS

Le serrage par vis est normalement utilisé pour les applications de capteurs fixés en permanence.

En général, l’utilisation de vis pour la fixation est plus efficace.

Parfois, une colle adhésive peut être utilisée en combinaison avec une fixation par vis pour éviter la perte de fixation dans des conditions de vibrations latérales ou de torsion.

De plus, dans des installations irrégulières, avec un capteurs mal supporté ou basculant, l’utilisation de résines ou d’adhésifs métalliques en combinaison avec la vis peut aider à augmenter l’adhérence du capteurs.

La méthode de serrage par vis n’est pas toujours la plus pratique, mais c’est la méthode préférée pour les capteurs de vibrations.

En raison des niveaux de fiabilité de ce type de fixation, on s’attend à ce qu’il produise la meilleure répétabilité de toutes les méthodes.

Pour ces cas de fixation, le capteur Dynamox Solution ou DynaLogger possède une vis M6-1 à travers sa broche métallique et se connecte au trou à la surface du point de surveillance.

La figure 2 illustre la fixation standard à la surface de la machine.

Figure 2 – Installation standard du capteur (DynaLogger) pour la solution Dynamox

Parmi les principales directives de connexion par vissage, on distingue les suivantes:

• Utilisation d’un nettoyeur haute pression ou autobloquant pour garantir le couple de serrage initial, évitant le desserrage de la fixation avec le temps. Le couple de serrage spécifié est de 11 Nm ou 1,12 kg.m;

• Le trou de fixation doit avoir au moins 15 mm de profondeur pour assurer une connexion solide entre le capteur et la surface de la machine;

• Lors du perçage de nouveaux trous pour l’installation de la vis, il faut veiller à ce que le trou soit percé perpendiculairement à la surface de la machine;

• Lorsque la fixation par vis se fait sur une surface courbe ou inégale, l’utilisation de colle métallique ou d’époxy est recommandée pour permettre au capteur d’être complètement rigide, sans être affecté par des irrégularités de la base;

• Le capteurs doit être serré avec une clé Allen spécifiée dans les directives d’utilisation du produit; N’UTILISEZ PAS de pinces ou d’autres clés pour serrer le capteur plus que nécessaire.

Évitez les pièges et suivez les bonnes pratiques illustrées dans la figure ci-dessous:

Figure 3 – Bonnes et mauvaises pratiques pour l’installation d’un capteur à vis.

FIXATION ADHÉSIVE CAPTEURS

La fixation adhésive doit être utilisée comme alternative au montage par vis standard, c’est-à-dire dans les cas où la fixation sur une surface plane n’est pas possible ou lorsque la surface ne peut pas être percée pour fixer le capteurs.

Un exemple serait un boîtier de moteur en aluminium à paroi mince. Dans ce cas, l’épaisseur du boîtier peut être très fine pour accueillir des perforations et des filetages pour une vis.

Un autre exemple serait les parois minces des roulements, où la surface ne peut pas être percée. En plus de ces exemples, lorsqu’il y a un espace ou une petite zone de contact, une fixation adhésive peut être plus appropriée.

Il faut faire très attention lors de la préparation de la surface à utiliser un adhésif, afin de garantir une adhérence permanente, car un joint défectueux peut entraîner des erreurs de mesure importantes.

D’autre part, une alternative pour les ensembles portables est de coller une équerre de fixation à la surface de la machine.

Le type d’adhésif doit être adapté aux matériaux et à l’environnement dans lequel il sera appliqué.

L’adhésif doit également fournir une base rigide.

Un adhésif “mou” provoquera l’absorption des fréquences plus élevées, en raison de son degré élevé d’amortissement.

Pour fixer le capteur de la solution Dynamox, il est recommandé d’utiliser un mastic époxy à deux composants ou une colle métallique d’une quantité d’environ 2 cm³, selon les instructions indiquées par le fabricant.

La masse époxy doit être répartie sur la surface inférieure du DynaLogger, conformément à la figure 4, en maintenant un jeu d’environ 2 mm par rapport à la broche métallique, afin de ne pas interférer avec la mesure de la température.

Appuyez sur le DynaLogger au point de mesure, en suivant l’orientation des axes (dessinés sur l’étiquette du produit) de la manière la plus appropriée.

Enfin, appuyez le reste de la masse époxy contre les parois du Dynalogger, pour un meilleur ancrage.

Figure 4 – Application de mastic époxy à deux composants sur le capteur. Notez qu’un excès d’époxy, avec une couche épaisse entre le capteur et la surface de la machine, entraîne une perte de rigidité et un amortissement accru à haute fréquence, par conséquent, son utilisation doit être faite avec prudence.

FIXATION MAGNÉTIQUE CAPTEURS

La fixation magnétique est généralement utilisée pour les applications installées par capteur pour un retrait facile.

En général, lorsque l’ensemble est perpendiculaire à la surface régulière de la machine, les capteurs à base magnétique peuvent résister à un poids de 20 à 25 kg.

Il existe des bases de support ou des patins, de toutes tailles et formes pour capteurs magnétiques.

Y compris ceux qui s’adaptent aux zones courbes. Les coussinets aident à augmenter la fiabilité.

Pourtant, il existe une forte probabilité de déplacement du capteur, ce qui affecte la lecture sur les trois axes (vertical, horizontal et axial). A noter que les surfaces d’adhérence doivent être véritablement magnétiques (acier allié avec fer, nickel, cobalt, etc.).

De plus, ces surfaces doivent être exemptes d’irrégularités qui entraînent l’inclinaison du capteur et peuvent donc modifier son orientation et sa rigidité de fixation, altérant le résultat de la mesure.

Afin d’éviter la perte de magnétisme et d’obtenir les meilleurs résultats, les recommandations, également illustrées ci-dessous, doivent être suivies:

Figure 5 – Situations courantes conduisant à une perte d’adhérence de la base magnétique: montage sur des surfaces avec débris ou non magnétiques, montage sur des surfaces très chaudes et chutes (engendrent une perte de magnétisme).

CHOIX DU LIEU DE FIXATION CAPTEURS

Le choix de l’emplacement de fixation du capteur est important car les emplacements flexibles ou en porte-à-faux sur une machine peuvent influencer la mesure du capteur.

Le montage flexible sur les ailettes ou protections du moteur ne communique généralement pas fidèlement avec les principales sources de capteurs de vibrations.

A noter que l’emplacement de la fixation ne dépend pas du type d’adhérence, puisque, si le capteur est fixé sur une surface flexible, aucun des types d’installation renseignés ne sera efficace.

Le capteurs de vibrations ne doit jamais être utilisé sur des structures légères (peu robustes) car le poids du capteur peut fausser le comportement vibratoire de la structure.

En général, le poids combiné du capteur (avec vis, base magnétique, etc.) doit être inférieur à 10% du poids de la structure vibrante.

Pour mesurer correctement les sources de vibrations d’une machine, le capteur doit toujours être fixé le plus près possible des points les plus rigides de la machine, tels que les roulements et les carters.

Les raisons sont:

● Les niveaux de vibration sont plus faibles et moins bruyants, évitant ainsi la surcharge du signal collecté et le masquage des composants de vibration;

● Tous les efforts dynamiques de la machine sont transmis directement aux supports, toutes les sources de vibrations seront donc plus facilement détectables.

Plus précisément, il doit être fixé le plus près possible de la source de vibration d’intérêt, afin d’éviter de capturers des signaux déformés provenant de sources autres que celles qui comptent vraiment.

Des exemples de choix d’emplacement de montage inadéquats et de l’influence sur la réponse en fréquence de l’accéléromètre sont illustrés à la Figure 6.

Figure 6 – Réponse en fréquence typique des emplacements flexibles (écrans et plaques minces) ou rigides (palier et cadre).

LA SOLUTION DYNAMOX

Pour de meilleurs résultats avec la solution Dynamox, il est essentiel de fixer correctement les DynaLoggers aux points de mesure.

En suivant toutes les recommandations listées dans ce texte, pour chaque type de fixation, et en choisissant les meilleurs emplacements pour la surveillance, toutes les sources de vibrations peuvent être facilement détectées dans les trois directions par les capteurs de la solution Dynamox.

De plus, notre DynaLogger dispose d’un capteur de température, qui peut être utilisé pour la corrélation avec l’augmentation des vibrations. Toutes les données sont collectées sans utiliser de câbles.

Transmis via Bluetooth à l’Application Mobile ou à la Passerelle et, de ceux-ci à la Plateforme Web, permettant ainsi l’analyse de l’historique des données et la définition des actions nécessaires.