| Titre : | Contribution au Diagnostic des Défauts dans les Machines Asynchrones : Comparaison entre l'Analyse Vibratoire et l'Analyse du Courant d'Alimentation |
| Auteurs : | Noureddine BESSOUS, Auteur ; Salah Eddine Zouzou, Auteur |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Année de publication : | 2017 |
| Langues: | Français |
| Mots-clés: | MOTS-CLES : Machines tournantes,machines asynchrones à cage d’écureuil,diagnostic,transformée de Fourier,spectre,transformée en ondelettes discrètes,cassure de barres,excentricité,roulement,analyse vibratoire. |
| Résumé : |
RESUME :
Il est impossible d'imaginer notre vie d'aujourd'hui sans machines électriques (tournantes), ces dernières qui ont un impact significatif pour la plupart des produits et des œuvres, d'être présentés dans de nombreux domaines. Le processus de la surveillance des machines tournantes menant à un bénéfice en temps et en argent, donc le processus de diagnostic a pour objectif de détecter les défauts d’une manière précoce, est devenu un impératif. Le diagnostic des défauts avant ses conversions à un dysfonctionnement s’effectue de diverses techniques, et le plus largement utilisé pratiquement, aujourd'hui, est la technique d'analyse des signaux vibratoires, car elle se base principalement sur l'analyse spectrale (FFT) des images de vibration. Cependant, les chercheurs, aujourd'hui, sont en concurrence et accélèrent afin de trouver un moyen plus efficace pour détecter les défauts dans les machines tournantes, et parmi ces techniques on cite, mais sans s'y limiter: l'analyse des signatures du courant statorique par la transformée de Fourier rapide (ASCS ou MCSA en Anglais) et l’analyse du même courant, mais par la transformée en ondelettes discrètes (ASCS-TOD ou MCSA-DWT en Anglais). L'objectif de cette étude est de faire une comparaison entre les méthodes d’analyses du courant : MCSA-FFT, MCSA-DWT et la méthode d’analyse vibratoire afin d'accéder à une décision précieuse. Cette étude a d'abord porté sur le développement d'un nouveau modèle dédié au défaut de roulement. Ce dernier nous a permis de faire la simulation numérique. Dans l'appréciation d’accomplir et justifier les résultats théorique, nous avons présenté des résultats expérimentaux pour faire la comparaison avec l’étude analytique (MCSA-FFT). Concernant la méthode de la MCSA-DWT, nous avons proposé un nouvel indicateur qui aide aux analyses des signaux d'une manière plus précise. Nous avons diagnostiqué le défaut de la cassure de barres, l’excentricité rotorique et le défaut de roulement par différentes techniques mentionnées plus haut, et aussi, notre étude pour différents défauts a été exploitée expérimentalement. ABSTRACT : It is impossible to imagine our lives today without electrical machines (rotating), they have a significant impact for most products and works, to be present in many areas. The process of monitoring of rotating machinery leading to a profit in time and money, so the diagnostic process is to detect the faults at an early date, has become an imperative. Fault diagnosis before its conversion to a malfunction is carried out in various techniques, and the most widely used practically today is the technical of analysis of vibration signals, because it is mainly based on the spectral analysis (FFT) of vibration images. However, researchers today are in competition and accelerate in order to find a more effective way to detect the faults in rotating machinery, and among these techniques, we mention, but not limited to: the motor current signature analysis (MCSA) by the fast Fourier transform and analysis of the same current, but by the discrete wavelet transform (MCSA-DWT). The objective of this study is to make a comparison between the current analysis methods (MCSA-FFT and MCSA-DWT) and the vibration analysis method to access a valuable decision. This study initially focused on the development of a new model dedicated to rolling element bearing faults; this allowed us to make a numerical simulation. In appreciation, we have presented the experimental results. In this study, and regarding to the MCSA-DWT method, we have proposed a new indicator which helps to analyze the signals by a more precise manner. We have studied the broken rotor bars, the rotor eccentricity and rolling bearing faults by various techniques mentioned above, and also, our study of different faults was performed experimentally. |
| Sommaire : |
Liste des figures
Liste des tableaux Liste des symboles et abréviations iv ix xi INTRODUCTION GENERALE 1 CHAPITRE – I - Contexte et état de l’art de la surveillance des machines asynchrones I.1 INTRODUCTION 6 I.2 ETUDE STATISTIQUE 6 1) Rotor 8 1) Roulements à billes 2) Stator 8 8 I.3 LES DEFAILLANCES DE LA MACHINE ASYNCHRONE 9 I.3.1 Défauts statoriques 10 I.3.1.1 Les courts-circuits 10 I.3.1.1.1 Exemple : (Les décharges partielles) 10 I.3.1.1.2 Court-circuit entre phases 11 I.3.1.1.3 Court-circuit entre spire 12 I.3.1.1.4 Circuit ouvert sur une phase 13 I.3.1.1.5 Court-circuit avec le bâti (la carcasse) 13 I.3.1.2 Les défauts combinés : CC-encoches 13 I.3.2 Défauts rotoriques 14 I.3.2.1 Défauts de barres 14 I.3.2.2 Ruptures d’anneaux 16 I.3.2.3 Dissymétrie du rotor (excentricité) 17 I.3.3 Défauts de roulement 20 I.3.3.1 L’usure 22 I.3.3.2 Le piquetage 22 I.3.3.3 Le grippage 22 I.3.3.4 Jeu de roulement 23 I.3.3.5 La corrosion 23 I.3.3.6 Les contraintes mécaniques 23 I.3.3.7 La lubrification 24 I.4 SYNTHESE DES DEFAUTS DE ROULEMENT 24 I.4.1 Analyse de fréquences des défauts de roulements 24 I.4.1.1 Equation théorique (analytique) 24 I.4.1.2 Modulation de la fréquence du signal 26 I.4.1.3 Règles empiriques 26 Table des matières I.4.1.4 Equations réelles déduites de l’expérimentation 27 I.4.2 Confirmation des règles et équations des fréquences 27 I.4.2.1 Confirmation des règles empiriques 28 I.4.2.2 Confirmation des équations expérimentales 28 I.5 LA SELECTION DES DEFAUTS 31 I.6 LE CHOIX DES METHODES DE DIAGNOSTIC 31 I.7 CONCLSION 32 CHAPITRE – II - Analyse des défauts rotoriques par la méthode de la MCSA II.1 INTRODUCTION 34 II.2 LA METHODE DE MCSA 34 II.3 PRESENTATION ET REALISATION DU BANC D'ESSAI 35 II.3.1 Schéma synoptique général de l’ensemble 36 II.3.2 Premier banc d’essais 37 II.3.3 Deuxième banc d’essais 37 II.4 RESULTATS EXPERIMENTAUX DE RUPTURE DE BARRES 38 II.5 ANALYSE DU DEFAUT D’EXCENTRICITE ROTORIQUE 51 II.5.1 Résultats expérimentaux dédiés à l’excentricité statique 52 II.5.2 Analyse spectrale du courant statorique avec excentricité statique 53 II.5.3 Analyse spectrale du courant statorique avec excentricité dynamique 61 II.6 CONCLUSION 71 CHAPITRE – III - Analyse des défauts de roulements par la méthode de la MCSA III.1 INTRODUCTION 73 III.2 ANALYSE DU DEFAUT DE ROULEMENT ANALYTIQUEMENT 73 III.2.1 Simulation numérique de défauts des roulements 74 III.2.2 Contraintes de charges avec un défaut dans la bague externe 75 III.2.3 Développement de la fonction de la perméance 76 III.2.4 Discussion des études antérieures 79 III.2.5 Calcul de l’inductance mutuelle stator-rotor 80 III.2.6 Simulation da MAS en présence de DBE 83 III.3 ANALYSE DU DEFAUT DE ROULEMENT EXPERIMENTALEMENT 88 III.3.1 Résultats expérimentaux dédiés au défaut de la bague extérieure du roulement 88 III.3.2 Résultats expérimentaux dédiés au défaut de la bague intérieure du roulement 95 III.4 CONCLUSION 99 Table des matières CHAPITRE – IV - Analyse des défauts par la méthode de la TOD IV.1 INTRODUCTION 101 IV.2 LA METHODE DE MCSA-DWT 102 IV.2.1 Théorie de la TOD (DWT) 102 IV.2.2 Energies et bandes fréquentielles pour DWT 106 IV.2.3 Erreur quadratique moyenne (EQM ou MSE) pour le diagnostic 107 IV.4 TECHNIQUE D’ONDELETTES POUR LA DETECTION DU DEFAUT DE LA CASSURE DE BARRES 108 IV.4 TECHNIQUE D’ONDELETTES POUR LE DEFAUT D’EXCENTRICITE ROTORIQUE 117 IV.4.1 Défaut d’excentricité statique 117 IV.4.2 Défaut d’excentricité dynamique 121 IV.5 LA TECHNIQUE D’ONDELETTES POUR LES DEFAUTS DE ROULEMENT 125 IV.5.1 Détection du défaut de la bague extérieure (BE) 125 IV.5.2 Détection du défaut de la bague intérieure (BI) 129 IV.7 CONCLUSION 133 CHAPITRE – V - Analyses vibratoires des défauts de la MAS V.1 INTRODUCTION 136 V.2 DEFINITIONS 136 V.2.1 Mesure de la vibration 137 V.2.1 Mesure de la vibration 137 V.2.3 Type de détection 139 V.2.4 Analyse fréquentielle 139 V.2.5 Fixation de l’accéléromètre sur le palier 140 V.2.6 Les points de mesure 140 V.3 LES SOURCES DES VIBRATIONS ET DES BRUITS 141 V.4 REDUCTION DE BRUIT ET LES VIBRATIONS D'EXCITATION 142 V.5 RESULTATS EXPERIMENTAUX DE SIGNAUX VIBRATOIRES 143 V.5.1 Détection du défaut de la cassure des barres par la méthode de MVSA 143 V.5.2 Détection du défaut d’excentricité statique et dynamique par la méthode de MVSA 153 V.5.2.1 MVSA pour un défaut d’excentricité statique 153 V.5.2.2 MVSA pour un défaut d’excentricité dynamique 162 V.5.3 Détection du défaut de roulement par la méthode de MVSA 168 V.5.3.1 Mesure de vibration pour un défaut dans la bague externe 168 V.5.3.2 Mesure de vibration pour un défaut dans la bague interne 176 V.6 BILAN D’ETUDE 181 V.7 ETUDE COMPARATIVE ENTRE LA MCSA ET LA MVSA 182 Table des matières V.7.1 Interprétation et discussion des résultats 183 V.7.2 Description de chaque défaut 183 Premièrement : la cassure de barres 183 Deuxièmement : l’excentration du rotor 184 Troisièmement : le roulement 184 V.7.3 Remarques importantes 185 V.8 BILAN DE LA COMPARAISON 187 V.9 CONCLUSION 189 CONCLUSION GENERALE 191 ANNEXES 195 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 217 |
| Type de document : | Thése doctorat |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut | Emplacement | |
|---|---|---|---|---|---|
| TH/0820 | Thèse de doctorat | BIB.FAC.ST. | Sorti jusqu'au 23/03/2021 | Salle de mémoires et de théses |
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