Capteurs de vibrations

Sélection de capteurs de vibrations pour la surveillance des machines tournantes

Un capteur de vibrations convertit l'oscillation mécanique en un signal électrique qui peut être suivi, sur lequel des alarmes peuvent être déclenchées et qui peut être analysé. Dans une usine industrielle, cette mesure est l'entrée principale de la surveillance d'état des moteurs, pompes, ventilateurs, compresseurs et réducteurs. LOGGON TECH fournit la série LOGGON-401, une famille de capteurs de vibrations triaxiaux avec mesure de température intégrée sur certains modèles, destinés à l'installation permanente sur les machines et à l'utilisation avec le système LOGGON-400 et l'instrument LOGGON-V1. Cette page présente les modèles de la gamme, le contexte technique derrière les spécifications et les points à vérifier lors de la spécification d'un capteur pour une machine donnée.

Aperçu de la catégorie et de ses utilisations

Un capteur de vibrations pour la surveillance d'état permanente combine généralement un élément accéléromètre piézoélectrique ou MEMS, une mise en forme du signal et une interface de communication dans un boîtier scellé. Le capteur est fixé par boulon ou par goujon à la surface de la machine, normalement sur le logement de roulement ou à proximité, afin que le trajet des vibrations entre le défaut et le capteur soit court et rigide. Les données sont transmises périodiquement ou à la demande à une passerelle ou à un instrument portable.

La plage de fréquences du capteur détermine les types de défauts qu'il peut observer. Les défauts de roulements et les problèmes d'engrènement génèrent de l'énergie à hautes fréquences, souvent plusieurs kilohertz, tandis que le déséquilibre, le désalignement et le desserrage apparaissent aux ordres bas de la vitesse de rotation. Un capteur avec une bande utilisable de 10–5000 Hz couvre les deux groupes, ce qui explique pourquoi cette plage est courante pour la surveillance générale des machines. En dessous de 10 Hz, la résonance de montage et la compliance structurelle limitent la mesure utile sur la plupart des machines ; au-dessus de 5 kHz, le capteur doit être monté avec une grande rigidité et un bon contact de surface pour éviter d'atténuer le signal.

La mesure triaxiale signifie que le capteur rapporte les vibrations selon trois axes orthogonaux depuis un seul boîtier. Un seul capteur de vibrations triaxial remplace trois capteurs uniaxiaux et trois chemins de câbles, et comme tous les axes sont mesurés au même point, les données d'axes peuvent être combinées en une valeur globale de vitesse ou d'accélération sans correction géométrique. Pour un acheteur d'usine, cela réduit le coût d'installation par point de mesure et simplifie le câblage sur les machines à accès limité.

Le concept de capteur de maintenance prédictive constitue le contexte de cette catégorie : un capteur installé en permanence sur une machine fournit des mesures répétées dans des conditions comparables, de sorte que les tendances peuvent être suivies sur des mois et la maintenance planifiée avant la défaillance fonctionnelle. La valeur de l'approche dépend d'un montage stable, d'une bande de mesure cohérente et d'un chemin de données qui ne perd pas d'échantillons.

Modèles de cette gamme

La série LOGGON-401 comprend trois modèles. Tous sont triaxiaux avec une plage de ±16 g crête et une bande de fréquences de 10–5000 Hz. Les différences résident dans la capacité de température, les marquages de protection contre les explosions publiés par le fabricant, la sortie de données et l'alimentation électrique.

LOGGON-401

Le LOGGON-401 mesure les vibrations sur 10–5000 Hz à ±16 g crête selon trois axes et mesure également la température de −40 °C à +125 °C. Il possède l'indice de protection IP67 et le marquage de protection contre les explosions publié par le fabricant Exia IICT4Ga, et est alimenté par une batterie d'une durée de vie supérieure à 2 ans. La combinaison de sécurité intrinsèque et de mesure de température le rend apte à l'installation en zones dangereuses et sur les machines où la température des roulements est un paramètre surveillé aux côtés des vibrations.

LOGGON-401B

Le LOGGON-401B fournit une mesure triaxiale de ±16 g sur 10–5000 Hz et produit des types de données d'accélération, de vitesse et de spectre. Il est alimenté par batterie. Ses types de données documentés sont l'accélération, la vitesse et le spectre ; la sortie spectrale permet le diagnostic dans le domaine fréquentiel des défauts de roulements et d'engrenages.

LOGGON-401D

Le LOGGON-401D fournit une mesure triaxiale de ±16 g sur 10–5000 Hz et utilise une batterie rechargeable. Son élément capteur est prévu pour −40 °C à +125 °C. L'alimentation rechargeable convient aux sites où les capteurs sont entretenus à intervalle fixe et où le remplacement de la batterie est géré dans le cadre d'une tournée.

Comment sélectionner

• Statut en zone dangereuse. Si la machine se trouve dans une zone classifiée, le marquage Exia IICT4Ga publié du LOGGON-401 et du LOGGON-401B est le facteur décisif ; ne substituez pas un modèle qui ne porte pas le marquage.
• Surveillance de la température. Lorsqu'une tendance de température des roulements est requise en plus des vibrations, le LOGGON-401 fournit les deux depuis un seul boîtier.
• Sortie de données. Si la passerelle ou le système hôte attend des valeurs de vitesse ou de spectre plutôt que l'accélération brute, le LOGGON-401B les fournit directement.
• Stratégie d'alimentation. Une durée de vie de batterie supérieure à 2 ans sur le LOGGON-401 convient aux points difficiles d'accès. Une alimentation rechargeable sur le LOGGON-401D convient aux tournées de service planifiées avec des intervalles définis.
• Bande de fréquences. Confirmez que la bande de 10–5000 Hz couvre les fréquences de défaut d'intérêt. Pour les machines à très basse vitesse, vérifiez si les ordres les plus bas de la vitesse de rotation tombent dans la bande.
• Montage. Utilisez une surface plane et usinée avec un contact complet sous la base du capteur. Le montage par goujon offre la connexion la plus rigide ; le montage par adhésif n'est acceptable que lorsque le contenu haute fréquence d'intérêt est limité.

Intégration et communication

Les capteurs sont utilisés par le système LOGGON-400 et l'instrument LOGGON-V1. La passerelle gère jusqu'à 64 nœuds, de sorte qu'une seule passerelle couvre un train de machines ou une zone définie de l'usine. Planifiez le chemin radio ou bus afin que chaque nœud dispose d'une liaison fiable ; l'acier structurel et les machines denses peuvent atténuer les signaux, et le placement des nœuds doit être vérifié sur site avant la mise en service. Les données de la passerelle sont transmises en aval pour l'analyse de tendances et l'évaluation des alarmes ; l'interface de liaison montante du LOGGON-410 est confirmée par projet, tandis que le LOGGON-V1 documente Ethernet avec 4G en option. Conservez la correspondance entre les numéros de série des capteurs et les étiquettes des machines et les positions de mesure dans le système hôte ; c'est cet enregistrement qui rend l'analyse de tendances à long terme utilisable lorsque les capteurs sont remplacés.

FAQ

Qu'apporte la mesure triaxiale par rapport à un capteur uniaxial ?

Trois axes orthogonaux à partir d'un seul boîtier. Cela permet de capturer les défauts qui apparaissent principalement dans une direction, tels que le mouvement axial sur un accouplement mal aligné, sans nécessiter trois installations séparées. Cela réduit également le câblage et les points de montage par machine.

Pourquoi la bande de 10–5000 Hz est-elle pertinente pour les défauts de roulements et d'engrenages ?

Les fréquences de défaut des roulements et les fréquences d'engrènement des engrenages produisent généralement de l'énergie dans la région des kilohertz. Une bande de capteur s'étendant jusqu'à 5000 Hz permet de mesurer cette énergie, à condition que le montage soit suffisamment rigide pour la transmettre.

Quel modèle doit être utilisé en zone dangereuse ?

Le LOGGON-401, qui porte le marquage de protection contre les explosions Exia IICT4Ga publié par le fabricant. Confirmez que le marquage publié correspond à la zone et au groupe de gaz de l'installation avant de commander.

Combien de capteurs une passerelle peut-elle gérer ?

La passerelle système LOGGON-400 gère jusqu'à 64 nœuds. Le nombre pratique par passerelle dépend de la disposition physique, de la fréquence de mise à jour et de l'état du chemin de communication.

Pour les demandes de spécification, indiquez le type de machine, la vitesse de fonctionnement, la position de montage, la classification de la zone dangereuse et les types de données requis par le système hôte. Ces cinq éléments déterminent le choix du modèle dans la série LOGGON-401 et l'architecture d'intégration autour du système LOGGON-400 ou de l'instrument LOGGON-V1.