Pour la surveillance et le contrôle des machines tournantes (pompes, moteurs, ventilateurs, réducteurs), vous souhaitez naturellement utiliser des systèmes de surveillance des vibrations fiables et de haute qualité. Dans cet article, nous abordons 11 points clés à prendre en compte lors du choix de l’accéléromètre adapté aux applications industrielles.
N° 1 : Plage de mesure de l’accélération
La plupart des applications industrielles utilisent une plage de mesure d’accélération de 80 g ou 50 g.
- Les capteurs de 80 g offrent une plage de mesure dynamique plus large.
- Les capteurs de 50 g peuvent écrêter le signal, ce qui entraîne une surcharge du capteur si l’amplitude des vibrations dépasse la plage de mesure. Ce phénomène est appelé « clipping » en anglais.
#2 Fiabilité du signal de mesure tout au long de la durée de vie du capteur
- Un capteur peut être affecté par de nombreux facteurs externes, qui ont un impact sur sa précision à long terme :
- La stabilisation piézoélectrique du cristal PZT minimise la dérive du signal sur une longue période (plusieurs années).
- Une étanchéité hermétique (de préférence vérifiée par des tests de fuite à l’hélium) protège les composants internes contre la contamination externe et l’oxydation.
- Vérifiez si le fabricant fournit des données de fiabilité, telles que le temps moyen entre deux pannes (MTBF), qui indique l’intervalle moyen pendant lequel le capteur fonctionne sans défaillance.
#3 Tolérance à la sensibilité
Les accéléromètres industriels présentent généralement une plage de tolérance de sensibilité comprise entre 5 % et 20 %. Une bande de tolérance de 5 % offre la plus grande précision et la meilleure reproductibilité, tandis qu’une tolérance plus large, de 10 à 20 %, peut être utilisée lorsque la valeur exacte de la sensibilité peut être programmée dans l’équipement d’acquisition de données.
Les tolérances sont particulièrement importantes si votre collecteur de données ou votre système en ligne ne peut pas gérer efficacement les variations de sensibilité des accéléromètres individuels. Une tendance de mesure peut présenter des écarts significatifs lors du remplacement de capteurs ayant une tolérance de 20 %.
#4 Accélération vs. vitesse
Les capteurs d’accélération et de vitesse détectent différents types de défaillances des machines :
- Dans la plupart des applications, on utilise des capteurs de vitesse, car un signal de vitesse est généralement le meilleur indicateur pour surveiller l’état de la machine ; il convient aussi bien aux machines et composants à rotation lente qu’à ceux à rotation rapide.
- Le signal provenant des accéléromètres peut être converti en vitesse par intégration lorsque la sensibilité et la qualité appropriées sont choisies.
- La mesure de l’accélération est plus adaptée à la surveillance des fréquences des engrenages et à la détection précoce des problèmes de roulements.
- Le signal provenant des accéléromètres peut être converti en vitesse par intégration, ce qui permet d’enregistrer les deux types de mesures à l’aide d’un seul capteur.
- Pour les deux solutions, il existe diverses options concernant le signal de sortie : sortie par le haut ou par le côté, une gamme de sensibilités et de tolérances, un câblage intégré et des certifications pour les zones dangereuses.
N° 5 : Certifications pour les zones dangereuses
Les capteurs de vibrations sont disponibles avec des certifications pour pratiquement tous les types de zones à risque rencontrées dans les environnements industriels (ATEX). Lors du choix de l’accéléromètre, assurez-vous qu’il est adapté à la zone dans laquelle il sera installé.
#6 Fréquence de résonance du capteur
Les fréquences de mesure proches de la fréquence de résonance du capteur peuvent entraîner des lectures erronées. Le signal peut être écrêté, ce qui génère des signaux fantômes à basse fréquence. Les fréquences de résonance du capteur doivent être environ deux fois plus élevées que la fréquence de mesure la plus élevée prévue.
#7 Plage de température
Déterminez à l’avance quelle sera la température à l’endroit où l’accéléromètre sera installé. La température ambiante influence grandement le choix du type d’accéléromètre adapté à l’application.
- Les accéléromètres industriels standard dotés d’une électronique intégrée sont limités à 120 °C.
- Des composants de haute qualité permettent à certains capteurs de fonctionner à des températures pouvant atteindre 150 °C.
- Les accéléromètres piézoélectriques, qui ne contiennent pas de circuits électroniques internes, fonctionnent généralement jusqu’à 260 °C.
- Des éléments de capteurs spéciaux résistants aux hautes températures permettent un fonctionnement à des températures allant jusqu’à 760 °C, mais ces capteurs nécessitent également d’autres prises en compte, ce qui rend important de trouver un équilibre entre les exigences de température et des facteurs tels que le coût et la robustesse.
#8 Câblage
Il existe de nombreuses options de câblage pour les accéléromètres ; il est donc important de prendre en compte les points suivants :
- Des traversées en céramique/métal séparent les composants internes du capteur du câble afin d’empêcher toute infiltration d’humidité et toute contamination à l’intérieur du capteur.
- Tester les capteurs uniquement au niveau de pression spécifié dans les spécifications peut ne pas permettre de détecter une fracture. Pour les applications sous-marines, les capteurs doivent également être testés à plusieurs niveaux de pression afin de détecter d’éventuels problèmes.
- Pour les applications en eaux profondes, il convient d’utiliser un câble doté d’une isolation empêchant tout endommagement en cas d’infiltration d’eau.
N° 9 – Isolation et habitation
La conception du capteur et des câbles doit protéger le signal contre les facteurs environnementaux susceptibles d’affecter les données :
- Il est nécessaire d’utiliser un câble blindé dont le blindage se prolonge jusqu’à la boîte de jonction (et pas seulement jusqu’au capteur) afin d’éviter les boucles de masse et les charges statiques.
- Les capteurs doivent être conçus pour résister à des décharges électrostatiques (ESD) pouvant atteindre 20 000 volts, mais cette spécification n’est généralement pas mentionnée dans les fiches techniques et doit être demandée au fabricant.
- Les patins de montage peuvent assurer une isolation (jusqu’à 1 500 volts) dans des environnements présentant des différences de potentiel à haute tension, une forte accumulation de charge statique ou des conditions de mise à la terre incertaines.
N° 10 – Plage de mesure
Les capteurs de 100 mV/g sont les plus couramment utilisés pour la surveillance des équipements rotatifs industriels, mais il existe des exceptions :
- Capteurs de 10 mV/g pour les applications à forte accélération, telles que les turbines à grande vitesse ou la surveillance des deuxième et troisième harmoniques des fréquences d’engrenages.
- Capteurs de 500 mV/g pour les applications à basse fréquence, telles que la surveillance des pales d’éoliennes ou des machines à rotation lente dans les tours de refroidissement.
N° 11 – Assistance technique
Compte tenu du nombre de critères importants à prendre en compte lors du choix d’un accéléromètre, l’assistance technique du fabricant et une équipe commerciale compétente sont essentielles pour sélectionner l’accéléromètre adapté à votre application. Istec peut vous guider à travers la vaste gamme d’accéléromètres et vous aider à choisir le capteur adapté à diverses applications industrielles. Nos spécialistes, forts de nombreuses années d’expérience dans le domaine des mesures de vibrations et des capteurs, peuvent également se charger de l’installation ou vous accompagner dans ce processus.
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