Vibromètres portables

Les vibromètres portatifs sont des instruments de mesure des vibrations sur les machines tournantes (moteurs, ventilateurs, pompes, compresseurs, réducteurs, turbines) et sur les structures mécaniques. Ils servent à la maintenance prédictive, au diagnostic préventif, aux contrôles de sécurité, à la réception de machines neuves et aux vérifications d’équilibrage. Ils mesurent simultanément l’accélération (m/s² ou g), la vitesse (mm/s) et le déplacement (µm) de la vibration, avec analyses statistiques et affichage à l’écran. Ils sont équipés de capteurs (accéléromètres piézoélectriques) fixés à la machine par contact magnétique, par vis ou au moyen d’une sonde tenue à la main.

Accéléromètres piézoélectriques

L’accéléromètre piézoélectrique se compose d’une masse sismique posée sur un cristal piézoélectrique (quartz, céramique PZT, matériaux synthétiques) : l’accélération de la structure sur laquelle il est monté exerce une force sur la masse, que le cristal convertit en une charge électrique proportionnelle. Le signal est amplifié et affiché. Les caractéristiques typiques sont : sensibilité de 100 mV/g (modèles standard) ou de 500 à 1000 mV/g (modèles à haute sensibilité pour les faibles niveaux de vibration) ; étendue de 0,5 à 10 000 g ; bande passante de 0,5 à 10 000 Hz ; température de service -40 °C / +120 °C (versions standard), jusqu’à +250 °C pour les applications haute température.

Paramètres de vibration

Les paramètres normalisés d’évaluation de la vibration sont : l’accélération RMS (pour l’analyse en haute fréquence, indicateur de dommages aux roulements et aux engrenages) ; la vitesse RMS en mm/s (paramètre de sévérité vibratoire des machines tournantes, normalisé par l’ISO 10816) ; le déplacement crête à crête en µm (pour les machines à basse vitesse et les problèmes de balourd) ; le facteur de crête (rapport crête/RMS – indicateur de chocs tels que les impacts d’un roulement défectueux) ; l’analyse spectrale FFT (décomposition du signal en fréquences pour le diagnostic de défauts précis). Les modèles évolués mesurent simultanément selon plusieurs directions (3 axes) et moyennent sur une durée prolongée pour réduire le bruit.

Diagnostic des défauts

L’analyse spectrale FFT permet de diagnostiquer des défauts précis : balourd (pic à 1× la fréquence de rotation) ; désalignement (pics à 1× et 2× la fréquence de rotation, éventuellement accompagnés de composantes axiales) ; jeux mécaniques (composantes à des multiples de 1× avec bandes latérales) ; défauts de roulements (fréquences caractéristiques BPFO/BPFI/BSF/FTF calculées à partir de la géométrie du roulement) ; défauts d’engrenages (fréquences d’engrènement GMF = nombre de dents × vitesse de l’arbre) ; cavitation de pompes (bruit aléatoire à large bande). Une bonne connaissance des fréquences caractéristiques est indispensable au diagnostic.

Applications

Les applications industrielles sont : la maintenance prédictive des machines tournantes (réduction des arrêts imprévus, planification des interventions avant la panne) ; les contrôles de réception des machines neuves (vérification de la conformité aux spécifications du constructeur) ; les campagnes périodiques sur parc (collecte de données sur toutes les machines de l’usine pour l’analyse historique et la détection de dérives) ; l’équilibrage dynamique de rotors (en liaison avec les équilibreuses) ; les contrôles de sécurité des grues, ascenseurs et équipements industriels ; la vérification des amortisseurs et des plots antivibratoires ; l’analyse des vibrations structurelles de bâtiments, ponts et infrastructures.

Normes de référence

Les normes principales sont : ISO 10816 (Mechanical vibration – Evaluation of machine vibration by measurements on non-rotating parts, parties 1 à 7 propres aux types de machines) ; ISO 7919 (vibration des arbres tournants) ; ISO 13373 (maintenance conditionnelle par analyse vibratoire) ; ISO 18434 (thermographie pour la maintenance) ; ISO 1940-1 (qualité d’équilibrage des rotors rigides). L’étalonnage périodique des accéléromètres s’effectue sur des pots vibrants étalonnés ISO 17025, généralement une fois par an.

Critères de choix

Le choix du vibromètre dépend de : l’application (contrôle périodique simple → modèles monoaxe affichant les grandeurs de base ; diagnostic avancé → modèles à FFT intégrée et analyse spectrale) ; l’étendue de fréquence requise (variable selon le type de machine) ; la sensibilité du capteur (haute sensibilité pour les faibles niveaux sur les grosses machines) ; les fonctions d’enregistrement et d’archivage pour l’analyse historique ; l’intégration à un logiciel PC pour l’analyse avancée et la gestion de parc ; la conformité aux normes ISO applicables.