Perception sonore au service de l’optimisation du diagnostic des défauts mécaniques de machines tournantes

Abstract

La surveillance et le diagnostic des défauts de machines tournantes qui sont basés à 75% sur l'analyse des vibrations appartiennent aux programmes de la maintenance conditionnelle. Plusieurs chercheurs travaillent toujours sur l'amélioration et le développement de nouveaux indicateurs résultant des signaux vibratoires ou acoustiques. Dans cette étude, nous avons employé une approche acoustique par perception sonore afin d’optimiser les indicateurs de surveillance des machines tournantes permettant d’améliorer la détection des défauts. La perception sonore peut être vue comme un moyen d’évaluation des techniques de détection existantes surtout pour établir des corrélations entre les défauts mécaniques et quelques indicateurs de surveillance et de diagnostic tels que le Kurtosis, le facteur de crête, la valeur RMS, le centre de gravité spectral, l’analyse spectrale,…. etc. La difficulté d’utilisation de cet ensemble d’indicateurs est liée à la présence de bruits secondaires (vibrations non dangereuses, présence de plusieurs défauts, …) qui perturbent les analyses. L’objectif principal de ce travail est de chercher les indicateurs scalaires les mieux corrélés avec la perception des sons issus des défauts simples et combinés de roulements et d’engrenages. Le résultat attendu de cette confrontation contribue à l’identification des indicateurs optimaux de détection des défauts. Trois séries d’expériences ont été réalisées dans ce contexte : La première concerne l’étude des défauts réels d’engrenages où les résultats des tests de perception sonore permettent un bon classement des sons selon la gravité des défauts. La corrélation entre l’aspect objectif et subjectif a permis de mettre en évidence la relation importante qui existe entre les indicateurs vibratoires et les distances entre les sons générés par les engrenages dans l’espace de proximité. Dans la deuxième série, nous avons visé l’étude de la capacité des auditeurs à identifier différents types de défauts. Pour cela, nous avons simulé plusieurs défauts avec différents degrés de gravité. Les résultats obtenus ont permis d'obtenir des modèles mathématiques applicables à d’autres sons qui ne font pas partie des tests d’écoute. Ces modèles peuvent être employés comme outil de suivi de l'évolution de la gravité des défauts d’engrenages sans avoir recours à refaire les tests de perception. Résumé vi La troisième série est consacrée à l’étude des défauts simples et combinés de natures différentes, tels que les défauts de roulements et d’engrenages. D’après l’étude des indicateurs vibratoires et celle du test d’écoute, les résultats obtenus représentent parfaitement l’évolution de différentes gravités de défauts. Par contre et vue la complexité des interactions de plusieurs défauts, L’application de l’approche perceptive a montré son efficacité dans les deux cas étudiés dans les précédemment, défauts réels et simulés d’engrenage, mais son application dans le cas de plusieurs défauts de type et de nature peut être encore utile en élargissant à d’autres indicateurs.