Surveillance des systèmes mécaniques non stationnaires à vitesses et charges variables

Laribi, Iyed (2016). Surveillance des systèmes mécaniques non stationnaires à vitesses et charges variables. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Face aux fortes cadences de production, un arrêt non planifié d'un équipement critique peu paralyser une partie considérable d'une usine causant des pertes financières énormes pour celle-ci. Dans le cadre d'une maintenance conditionnelle efficace, le suivi de l'état de dégradation des installations à chaine cinématique complexe comme les machines non stationnaires nécessite une surveillance permanente qui procure sans doute une meilleure fiabilité et une réduction du coût de collecte et d'exploitation par rapport à une surveillance périodique classique, permettant ainsi d'éliminer tout risque de non-détection de l'apparition d'une anomalie entre deux collectes et de détecter un changement du comportement vibratoire à un stade précoce. La surveillance permanente des machines opérant en régime variable nécessite une attention particulière. En effet, la variation des conditions de fonctionnement a un impact sur la réponse vibratoire et par conséquent peut masquer un éventuel défaut. De plus, un état transitoire peut engendrer une amplification de la vibration sans que la machine ne soit pour autant en état grave. Cet effet pourrait faire des ravages sur un système de surveillance permanente, si ce dernier n'a pas été conçu pour tenir compte de ces conditions d'opération. Vient s'ajouter à ces contraintes, l'absence de normes pour l'établissement des seuils de sévérité pour ce type d'installation à chaine cinématique complexe.

L'objectif principal de ce mémoire est la conception et la réalisation d'un système de surveillance permanente pour le suivi en temps réel du comportement vibratoire des laminoirs à barres de l’usine ArcelorMittal opérant à vitesses et charges variables. Les développements réalisés permettent une meilleure compréhension de la dynamique des laminoirs de nature fortement transitoire et une surveillance plus fiable par l'intégration des conditions de fonctionnement dans le processus de décision. De plus, un outil de génération automatique d'alarmes en fonction des états d'opération sera présenté, l'idée étant de transformer la complexité du système de non stationnaire à pseudo-permanent. Dans ce sens, le présent mémoire présente un système original de surveillance permanente déployé et testé en usine. Ce dernier intègre la mesure des vibrations, les paramètres de fonctionnement et des algorithmes embarqués pour le suivi du comportement vibratoire des laminoirs opérant en régime variable.

Titre traduit

Online monitoring of non stationary mechanical systems under varying speeds and loads

Résumé traduit

Given the high production rates, an unplanned dysfunction of critical equipment may halt a considerable part of a factory resulting in huge financial losses of the latter. In the frame of a conditional efficient maintenance, the degradation state tracking of kinematic complex chain installations, such as non-stationary machines, requires an online condition monitoring which certainly allows for a better reliability and cost reduction of exploitation and data acquisition compared to a periodic classical monitoring. Thus eliminating any risk of non-detectability when an anomaly appears between two different data acquisition asks for an early stage detection of any vibratory behaviour changeover. The online monitoring of machines operating under variable states requires a special attention. Hence, variation in operating conditions has impacts upon the vibratory response given by accelerometers. As a result, this could hide an eventual fault. Moreover, a transitory state could engender an important amplification of the vibration despite the non-critical state of the machine. In fact, this effect could be very harmful for an online monitoring system if the latter haven’t been designed to meet operating conditions. Along with these constraints, there is the absence of standards used for severity levels establishment of the kinematic complex chain installations.

The main goal of this thesis is to outline the engineering and the realization of an online monitoring system ensuring real time supervision of vibratory behaviour of ArcelorMittal bar mills operating under variable speed and load. The developments carried out, allow for a better understanding of the bar mills dynamics which have a high transitory nature along with an efficient supervision via the integration of operating conditions in the decision process. Furthermore, an automatic alarm generation tool which is operating according to operating conditions will be highlighted. The idea is to reduce the system complexity from nonstationary to pseudo-permanent. Thus, the actual thesis underlines the development of an innovative online monitoring system deployed and tested in plant. The latter includes several functionalities such as vibrations measurement, operating conditions integration and embedded algorithms in order to ensure the vibratory behaviour tracking of bar mills operating under varying states.

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 avec mémoire en génie mécanique". Bibliographie : pages 119-123.
Mots-clés libres:	Machines Surveillance Informatique. Machines Cinématique. Vibration. Laminoirs Vibrations. Entretien prédictif. charge, stationnaire, variable, vitesse, surveillance permanente, régime variable, seuils de sévérité, classification, segmentation, test de comparaison de moyennes, nuées dynamiques
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Thomas, Marc
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt:	20 juill. 2016 13:46
Dernière modification:	20 juill. 2016 13:46
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1689

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