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Surveillance et détection des défauts de roulement des machines tournant à basses vitesses

Melki, Oussama (2015). Surveillance et détection des défauts de roulement des machines tournant à basses vitesses. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Les machines tournant à basses vitesses peuvent être considérées comme des éléments essentiels dans la chaîne de production. Elles sont généralement de grandes tailles avec de hautes inerties de rotation. Les roulements dans ces machines subissent des charges lourdes et des conditions de travail sévères. Un arrêt non planifié pour cause de bris d’un de ces roulements peut causer un temps d'arrêt et des coûts de remplacement énormes, ce qui peut conduire à une perte de production massive. À basses vitesses, les défauts de roulements sont généralement noyés dans le bruit. Les superviseurs ont donc tendance lors de la surveillance des machines tournant à basses vitesses, à surveiller l'état général de la machine plutôt que de rechercher les fréquences spécifiques des défauts. Cela rend le diagnostic difficile pour la détection précoce de défauts de roulements.

Le présent mémoire s'intègre dans le cadre du programme Mitacs d’une maitrise en génie mécanique, en collaboration avec la compagnie Betavib Inc. et entamée à l’été 2013. L’objectif de recherche est de concevoir un système de surveillance permanente dédié aux machines à basses vitesses. Ce travail présente une étude critique des différents systèmes de surveillance permanents existants et des outils de diagnostics de défauts de roulements. Cette étude a permis de mettre en place l’architecture générale d’un système de surveillance adapté pour les machines tournant à basses vitesses. On y retrouve l'instrumentation et les technologies à utiliser soit les capteurs et les instrumentations nécessaires à l'application, les protocoles de communication et les différentes plateformes de développement. Ces derniers seront détaillés dans les annexes de ce document. Une méthode a été aussi étudiée pour une détection précoce des roulements. On retrouve dans le deuxième chapitre de ce document les détails théoriques et la démarche suivie pour pouvoir effectuer une détection précoce des défauts de roulements. Cette méthode a été validée avec des signaux simulés, des signaux réels provenant du banc de roulement de l’ETS et des signaux réels provenant d’une usine.

Titre traduit

Monitoring and fault detection of bearings operating at low speeds

Résumé anglais

Low speed machines are considered as critical assets in production lines, which are generally large and have high rotating inertias. The bearings operate in these machines under heavy loads and hard working conditions. An unplanned shutdown due to bearing failures may cause downtime and huge replacement costs, which can lead to massive losses of production. At low speeds, the bearing faults are usually drowned into the noise. When monitoring lowspeed machines, the supervisors tend to monitor the global condition of the machine rather than seeking specific frequencies defects. This makes diagnosis difficult for an early detection of bearing faults.

This research work, started in summer 2013, is integrated as part of a Micas program of master's degree in mechanical engineering, conducted in collaboration with the company Betavib Inc. The main research goal is to design a permanent monitoring system dedicated to low-speed machinery. This work presents first a critical review of the existing permanent monitoring systems and diagnosis tools for bearing faults. The review of existing systems helps to establish the general architecture of a new monitoring system suitable for low-speed machines. It presents instrumentation and technologies that will be used to develop such a system like the sensors, the acquisition hardware, communication protocols and different development platforms. These will be detailed in the appendices of this document.

A method has been studied for early detection of bearings. The details of the theoretical development and the approach used to perform early detection of bearing faults may be found in the second chapter of this document. This method has been validated with simulated signals, real signals from the ETS working bench and with real signals from a factory.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie mécanique". Bibliographie : pages 147-152.
Mots-clés libres: Machines tournantes Paliers et coussinets. Machines tournantes Défauts. Détection de défaut (Ingénierie) Traitement du signal Techniques numériques. basse, vitesse, défauts de roulement, compression du signal, Peak Hold Down Sampling(PHDS), Minimum Entropy Deconvolution (MED), système de surveillance en ligne.
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Thomas, Marc
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt: 21 déc. 2015 20:47
Dernière modification: 21 déc. 2015 20:47
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1583

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