Analyse vibratoire des machines sur un banc d'essai - cas d'un disque tournant

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RÉPUBLIQUE ALGÉRIENNE DÉMOCRATIQUE ET POPULAIRE

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MINISTÈRE DE L'ENSEIGNEMENT SUPÉRIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE

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UNIVERSITÉ AMAR TELIDJI LAGHOUAT

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FACULTÉ DE TECHNOLOGIE

DEPARTEMENT D'ELECTROTECHNIQUE

MÉMOIRE DE FIN D'ÉTUDES

Présentée en vue de l'obtention du diplôme de
Master Académique En Électrotechnique
Spécialité : Machines électriques

THÈME

Analyse Vibratoire des Machines sur un Banc d'Essai - Cas d'un Disque Tournant -
Présenté par : Said KOUIDRI Kouider GHRIS	Proposé par : M. SAROUTE Dirigé par : M. SAROUTE & M. HAMIDAT Suivi pratique par : K. HACHANI

Soutenue le : 05/06/ 2022
Devant le Jury composé de :

Président Prof. M. BIRAME Université de AMAR TELIDJI

Examinateur Prof. S. BESSEDDIK Université de AMAR TELIDJI

Encadreur Prof. M. SAROUTE Université de AMAR TELIDJI

Co-Encadreur M. HAMIDAT Université de AMAR TELIDJI

Année universitaire 2021 / 2022

I

REMERCIEMENTS

Nous remercions Allah de nous avoir donné la force et le courage pour réaliser ce modeste travail.

Nous tenons à remercier en premier lieu, mon directeur de thèse, Monsieur Mohammed SAROUT pour la confiance dont il nous a gratifié, pour ses conseils, sa disponibilité ainsi que son soutien, quand tout allait bien, mais surtout quand ça allait moins bien, qui au-delà d'être un excellent mentor, auprès de qui nous avons fait nos premiers pas en vibration. Merci de nous offrir la possibilité d'orienter nos recherches avec une grande liberté. C'est pour cela que nous avons eu la motivation de faire une recherche dans les vibrations.

Nous tenons à remercier Monsieur M. HAMIDAT le Co-encadreur.

Nous remercions également les membres du jury pour avoir accepté d'y siéger et d'examiner ce mémoire.

Nous remercions Monsieur Khaled HACHANI l'ingénieur pour son dévouement, ses conseils et son soutien moral et les informations utiles et le suivi pratique tout le long de l'élaboration de ce travail.

Nous remercions l'équipe de service mécanique (cellule de vibration) à DML pour leur accueil et leur disponibilité pendant la durée de notre stage.

Toutes ces personnes ont contribué, par leur disponibilité et leur bonne humeur, à rendre notre stage enrichissant et motivant.

Enfin, nous tenons à exprimer notre reconnaissance à Monsieur Mohamed KHADROUNE et le bureau de formation au DML et l'équipe d'administration commun PFE (Université - Société DML SONATRACH).

II

DEDICACES

A tous les étudiants de sciences et les ingénieurs musulmans dans le monde islamique ...

Nous dédions ce travail à tous les centres de traduction en arabe ...

III

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IV

Abstract

The asynchronous motor is the most used in the various industrial fields. For its excellent robustness quality, it requires a little maintenance comparaed to other motors, but can present failures of various natures that could be electrical or mechanical. thus, the need imposes several research projects to study the control, the detection of the defects and the maintenance of this machine. To avoid these breakdowns as well as heavy and expensive maintenance actions, we will study in this research the concept of preventive maintenance by using the vibration analysis.

Vibrations are physical phenomena where vibration analysis is used to highlight the defects of the operation or degradation of a rotating machine and give a better measure of its condition.

This work has been dedicated to the diagnosis of a defect of the rotor by the exploitation of vibratory signals and balancing of this latter. The imbalance in the dynamic behavior of the rotor has generated a vibratory response, and through our practical results we have proven the effectiveness of vibration analysis in the diagnosis of defects and also the balancing technique.

Keywords

Asynchronous motor, Preventive maintenance, Diagnosis and fault detection, Unbalance, Vibration analysis, Balancing, Standards.

V

RÉSUMÉ

Le moteur asynchrone est le plus utilisé dans les différents domaines industriels, car bien considéré par ses qualités de robustesse, il nécessite peu de maintenance comparable à d'autres moteurs, mais peut présenter des pannes de diverses natures, électriques ou mécaniques. Pour cela, la nécessité impose plusieurs projets de recherche pour l'étude de la commande, la détection des défauts et la maintenance de cette machine. Pour éviter ces pannes ainsi que des actions de maintenance lourdes et coûteuses, nous étudierons dans cette recherche le concept de maintenance préventive en utilisant l'analyse vibratoire.

Les vibrations sont des phénomènes physiques,l'analyse vibratoire est utilise pour mettre en évidence les défauts de fonctionnement ou de dégradation d'une machine tournante et donnent une meilleure mesure de son état.

Ce travail a été dédié au diagnostic d'un défaut du rotor par l'exploitation de signaux vibratoires et l'équilibrage de ce dernier . Le déséquilibre dans le comportement dynamique du rotor a généré une réponse vibratoire, et grâce à nos résultats pratiques nous avons prouvé l'efficacité de l'analyse vibratoire dans le diagnostic des défauts et aussi la technique d'équilibrage.

Mots-clés

Moteur asynchrone, Maintenance préventive, Diagnostic et détection de défaut, Balourd, Analyse vibratoire, Équilibrage, Normes.

VI

LISTE DES FIGURES

CHAPITRE I : Principaux Défauts de la Machine Asynchrone, Causes et Conséquences

Fig.I.1. Les composants d'un moteur asynchrone 5

Fig.I.2. Le stator 6

Fig.I.3. Structure d'un rotor bobiné 8

Fig.I.4. Structure d'un rotor à cage d'écureuil 8

Fig.I.5. Types de maintenance 10

Fig.I.6. Seuil de maintenance 11

Fig.I.7. Répartition des défauts rencontrés dans les entrainements asynchrones 14

Fig.I.8. Répartition des défauts rencontrés dans les applications entrainées par les moteurs asynchrones de la gamme Leroy Somer selon l'enquête menée auprès d'une filiale de

maintenance. 14

Fig.I.9. Exemple de roulement. (a) Défauts localisés. (b) Défauts distribués. 16

Fig.I.10. Différents types de défauts statorique 17

Fig.I.11. Rupture d'un anneau. 18

Fig.I.12. Positions du rotor et du stator dans une machine parfaite. 18

Fig.I.13. Types d'excentricités statiques (a), dynamique (b) et mixte (c) 19

Fig.I.14. Alignement parfait. 19

Fig.I.15. Désalignement angulaire (pas de décalage) 20

Fig.I.16. Désalignement parallèle. 20

Fig.I.17. Désalignement combiné. 21

Fig.I.18. Flexion d'arbre due à un défaut d'alignement ou de concentricité des paliers. 21

Fig.I.19. Modes élastiques d'un rotor flexible. 21

Fig.I.20. Déséquilibre du rotor. 22

Fig.I.21. Le déséquilibre, la vélocité de vibration et la force centrifuge en fonction de la

vitesse de rotation 23

Fig.I.22. Sources de déséquilibre 24

Fig.I.23. Déséquilibrage statique. 25

Fig.I.24. Déséquilibre de couple 25

Fig.I.25. Équilibre statique, déséquilibre du couple 26

Fig.I.26. Déséquilibre dynamique 26