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Quatre pratiques de mesure qu'une équipe de maintenance doit absolument mettre en application

Serait-ce une provocation de dire que les moteurs fonctionnent parfaitement la plupart du temps ? En tant que professionnels de la maintenance, nous connaissons les performances attendues de nos systèmes mécaniques. Nous les vérifions donc pour différentes raisons de manière plutôt régulière, nous sommes plus ou moins conscients des charges dont ils s'occupent et nous sommes attentifs à leur cycle de vie, soit en le gardant en tête soit de manière plus formelle à l'aide d'un programme de gestion de la maintenance.

Mais si c'est tellement facile, pourquoi avons-nous toujours un emploi ? Bien souvent, ce sont les changements effectués sur le système qui sèment la pagaille parmi les anciens composants. Ensuite, il y a la casse. Contrairement au ton désinvolte utilisé ici, la plupart d'entre nous sont très fiers de participer au bon fonctionnement des appareils, et nous n'aimons pas les surprises, surtout celles qui font sonner notre téléphone à des heures tardives.

D'où l'importance d'effectuer des mesures. Si nous faisons notre travail comme décrit plus haut, nous maîtrisons bien la santé de nos équipements mécaniques, il ne reste alors plus que les données physiques pour confirmer ce que nous pensons savoir ou pour nous surprendre en soulignant des conditions que nous ne soupçonnions pas.

« Elles peuvent vous aider à résoudre la cause première de n'importe quel problème de moteur. »

Les mesures de vibration, de résistance d'isolement, thermiques et électriques sont toutes plutôt faciles et rapides à obtenir à l'aide d'outils portables, et elles en disent long sur la performance d'un système. Ce qui est intéressant, c'est que ces quatre tests donnent tous des informations concernant différents aspects du système. Les mesures se chevauchent et s'associent de telle façon que, mises en parallèle, elles peuvent vous aider à résoudre la cause première de n'importe quel problème de moteur.

De plus, les mesures peuvent être enregistrées et stockées de manière centralisée pour que chaque membre d'une équipe puisse y accéder, ce qui permet à différentes personnes (et pas uniquement vous) de répondre à cet appel tardif.

Ne partez jamais sans

Utilisation d'un système sans fil pour effectuer une mesure électrique triphasée sous tension, avec lecture des mesures à travers les portes de panneau fermées.

Sans quoi ? Sans votre bon sens et vos connaissances en matière de mesure électrique en toute sécurité ! Si possible, mettez-le hors tension, puis verrouillez et étiquetez-le. Multimètres sans fil vous permettent maintenant de mettre le système hors tension, de procéder au verrouillage, de brancher un multimètre, de fermer la porte du panneau, de réengager le système et de commencer à surveiller les mesures. Mais tout ne peut pas être mis hors tension.

Si une situation nécessitant d'effectuer une intervention survient sur un système sous tension, assurez-vous de suivre ces mesures de sécurité essentielles. D'abord, vous devez connaître le niveau de protection contre les arcs électriques de votre environnement électrique. Ensuite, assurez-vous de porter un équipement de protection individuelle (EPI) adapté à cet environnement. Puis utilisez un instrument de test dont le niveau de sécurité est homologué pour l'environnement en question. Enfin, utilisez un appareil pour vérifier si le système est sous ou hors tension, puis utilisez la méthode de test en 3 points pour vérifier que votre instrument fonctionne correctement : testez un circuit sous tension de référence ; testez le circuit cible ; puis mesurez de nouveau le circuit sous tension.

1. Thermique

L'inspection thermique des composants électriques et mécaniques du moteur avec la Caméra infrarouge Fluke Ti125.

À propos de sécurité, lorsque vous vous occupez d'équipements opérationnels, commencez par une inspection thermique. Vous devrez tout de même porter votre EPI (consultez la référence 70E pour connaître l'équipement spécifique requis pour les inspections sans contact) mais il est moins dangereux de se tenir à plusieurs mètres, et l'image thermique vous permet de visualiser en un coup d'œil quel type de signature thermique le système dégage. Est-ce normal ? Comparez le résultat à un système identique ou à une image antérieure pour le déterminer. Les différences de température vous aideront à dresser une liste rapide des mesures à effectuer en premier à l'aide de vos autres outils de mesure.

Des températures élevées à elles seules ne signifient pas nécessairement quelque chose. Mais un composant qui présente une température plus élevée que celle des composants similaires, ou une hausse de température, peut être le signe d'une défaillance. Par exemple, la surchauffe d'un couplage peut être le signe d'un mauvais alignement. La signature thermique d'un moteur fournit de nombreuses informations sur sa qualité et son état. Lorsqu'un moteur surchauffe, les enroulements se détériorent rapidement. En réalité, une augmentation de 10 °C par rapport à la température de fonctionnement normale au niveau des enroulements du moteur réduit de moitié la durée de vie de l'isolement des enroulements, et ce, même si cette surchauffe n'est que temporaire.

Du côté électrique, repérez les phases déséquilibrées, les mauvaises connexions et toute chaleur anormale au niveau de l'alimentation. Du côté mécanique, les infrarouges permettent souvent de détecter des problèmes de roulements d'arbres ; les roulements ont tendance à chauffer pendant plusieurs jours avant de tomber en panne complètement. La température du corps du moteur peut également être un point à surveiller. Cependant, pour interpréter correctement la température du corps du moteur, vous devez d'abord connaître la norme en ce qui le concerne. Prenez l'habitude de mesurer la température de vos moteurs lorsqu'ils fonctionnent correctement, vous aurez ainsi des mesures de référence pour une comparaison ultérieure.

Même si une caméra infrarouge est idéale pour les travaux d'inspection, puisqu'elle permet d'obtenir une image infrarouge de l'ensemble du système électromécanique, un thermomètre infrarouge fera également l'affaire pour effectuer des comparaisons rapides et faciles de températures ciblées, il est également plus facile à transporter. Appuyez simplement sur la gâchette pour effectuer la première mesure, enregistrez-la, visez à nouveau, effectuez une deuxième mesure, puis comparez. Un thermomètre infrarouge visuel fournit une image numérique dotée d'une cartographie de chaleur infrarouge en surimpression pour vous aider à identifier l'emplacement exact de la chaleur supplémentaire.

2. Vibrations

L'analyse des vibrations sur un moteur de ventilateur, avec le testeur de vibrations portable Fluke 810.

Dans le domaine de la maintenance, c'est un fait connu que la majorité des pannes mécaniques de machines rotatives sont provoquées par quatre failles : un déséquilibre, un mauvais alignement, des problèmes de roulements à rouleaux et un desserrage.

  • Les roulements à rouleaux peuvent être responsables de 60 % des pannes de machines
  • Un déséquilibre peut être responsable de 50 % des pannes de machines
  • Un mauvais alignement peut être responsable de 45 % des pannes de machines

Pourquoi la somme de ces nombres est supérieure à 100 % ? C'est parce qu'un déséquilibre et un mauvais alignement peuvent tous deux provoquer une usure et une panne prématurée des enroulements à rouleaux.

Tout le monde ne sait pas que les vibrations demeurent un des premiers indicateurs de l'état d'une machine. Certes, les images thermiques vous indiqueront lorsqu'un problème s'est aggravé au point de provoquer une surchauffe. Mais les vibrations sont beaucoup plus sensibles et permettent de détecter un problème bien avant une inspection thermique, et ce bien avant que les composants ne se détériorent. À l'heure actuelle, beaucoup de gens pensent également à l'efficacité des machines. Lorsque les machines sont mal alignées, la friction commence à épuiser non seulement le matériel, mais consomme également davantage d'énergie, une autre bonne raison d'effectuer des mesures de temps en temps.

Lorsque des défauts mécaniques se produisent, au lieu de simplement remplacer les enroulements, prenez le temps de déterminer la cause du défaut. Une fois que la machine est alignée correctement et les arbres équilibrés, les enroulements seront moins sollicités et dureront plusieurs années.

Les appareils de mesure et testeurs de vibrations portables rendent ces tâches plus faciles et rapides qu'auparavant. Les outils portables bénéficient d'une base de données de bonnes/mauvaises mesures, comparent les signaux de vibrations de façon dynamique et peuvent même, selon le degré de sophistication de l'outil, vous fournir un diagnostic sur place. Avant, seuls les spécialistes de la maintenance ou de la fiabilité effectuaient des analyses de vibrations. Maintenant, les techniciens peuvent emporter un testeur de vibrations avec eux sur le terrain pour effectuer des contrôles ponctuels et les techniciens seniors peuvent facilement se former pour utiliser le module destiné aux diagnostics. Cela permet à l'équipe de maintenance de comprendre beaucoup mieux l'état général d'une machine et des roulements ; là encore, les données peuvent être partagées et stockées.

3. Isolement

Tests de résistance d'isolement.

Les problèmes d'isolement des moteurs et des variateurs sont généralement dus à une chaleur excessive, à une installation incorrecte, à une contamination liée à l'environnement, à des contraintes mécaniques ou à un matériel vieillissant. Les tests d'isolement peuvent être aisément combinés à une maintenance régulière du moteur (dans le but d'identifier toute dégradation avant qu'une panne ne se produise) et à des procédures d'installation (pour vérifier la sécurité et les performances du système). En cas de dépannage, les tests de résistance d'isolement peuvent vous permettre de repérer le moyen le plus simple pour remettre un moteur en état de marche, par exemple en remplaçant un câble.

Un multimètre d'isolement, comme le Fluke 1587 combine la fonction de test de résistance d'isolement aux principales fonctions du multimètre numérique. C'est devenu l'outil de prédilection des techniciens qui ont de nombreux moteurs dans leur secteur pour effectuer les tests nécessaires à leur dépannage et entretien. Lorsqu'un moteur rencontre des problèmes, vérifiez la tension d'alimentation puis utilisez la fonction de résistance ohmique pour mesurer la résistance d'enroulement moteur entre deux phases. Utilisez ensuite la fonction de résistance d'isolement de l'instrument pour mesurer les conducteurs de ligne et de charge vers la terre et les enroulements de moteur vers la terre.

En mesurant la résistance d'isoement des enroulements moteur, vous pouvez détecter l'éventuelle détérioration causée par la chaleur, l'usure, la corrosion, la saleté, l'humidité et les vibrations excessives, avant que le moteur ne tombe en panne. Parce que la résistance d'isolement varie en fonction de la température et de l'humidité, vous devrez peut-être effectuer plusieurs mesures de la résistance sur un laps de temps donné pour obtenir un résultat précis. Les mesures périodiques de la résistance d'isolement vous indiqueront la santé de vos moteurs, et quand les remplacer ou les rebobiner.

4. Électrique

Le déséquilibre de courant est une cause courante de surchauffe du moteur. Un déséquilibre de courant électrique peut avoir plusieurs causes : problèmes de distribution d'énergie, faible tension sur une colonne ou claquage de la résistance d'isolement dans les enroulements moteur. Le pire des cas lors d'un déséquilibre de courant en fonctionnement monophasé est lorsque toute une phase est perdue et qu'un fusible saute.

Pour détecter un déséquilibre de courant, utilisez une pince multimètre pour contrôler l'appel de courant sur chacune des trois colonnes. Pour déterminer le courant moyen, faites la somme du courant des trois phases, puis divisez-la par trois. Soustrayez ensuite la moyenne du courant de la mesure la plus élevée pour obtenir la déviation du courant. Utilisez la formule suivante pour déterminer le déséquilibre du courant. Le déséquilibre du courant ne devrait pas être supérieur à 10 %.

(Iu = déséquilibre du courant en % ; Id = déviation du courant en ampères ; Ia = moyenne du courant en ampères)

Iu = (Id / Ia)*100

Le meilleur outil de mesure pour détecter un fonctionnement en monophasé est la pince multimètre : une mesure de tension de zéro en monophasé est une indication claire d'une perte d'énergie. Cependant, une mesure de tension sur la même phase peut induire en erreur à cause du courant d'induction provenant des deux autres phases sous tension. Mesurer une « tension fantôme » sur deux circuits sous tension n'est pas rare.

Pour vérifier si le fusible a sauté, retirez le fusible du circuit et utilisez la fonction de résistance du multimètre numérique (DMM) ou de la pince multimètre pour vérifier le fusible. Une fois que le fusible a été retiré du circuit, sélectionnez la fonction de résistance ohmique (Ω) du multimètre ou de la pince multimètre. Placez les sondes de test à chaque extrémité du fusible. Un bon fusible aura une résistance très basse (inférieure à 10 ohms). Si le fusible est ouvert, l'indication « OL » s'affichera sur le multimètre. Vérifiez vos mesures une première puis une seconde fois : de nombreux dépanneurs se sont trompés en pensant connaître la source d'un problème. Ne tirez pas de conclusions avant d'avoir testé tous les éléments du circuit.

Pourquoi les mesures sont comme un éléphant

Associer des tests de vibration, d'isolation, thermiques et électriques, c'est un peu comme la parabole des aveugles et de l'éléphant. (Chaque aveugle comparait l'éléphant à un objet différent en fonction de la partie de l'éléphant qu'il avait touchée.) Vous avez besoin d'une image complète. Avec quatre types de tests utilisés conjointement, vous disposez non seulement de tout ce dont vous avez besoin à l'heure actuelle, mais vous, votre équipe et votre équipement possédez également toutes les données proactives pour fonctionner de manière plus efficace dans les mois qui viennent. Conservez ces mesures électriques, images thermiques, mesures de résistance d'isolement et ces résultats des tests de vibration pour qu'ils soient accessibles et qu'ils servent de référence pour les maintenances ou dépannages à venir ; commencer une intervention avec ces données raccourcit énormément le temps de cette dernière.

De nombreux facteurs entrent en compte lors de la prise de décision de réparer ou de remplacer un moteur : coût de la réparation, coût du nouveau moteur, durée de vie programmée, disponibilité d'un nouveau moteur et efficacité du moteur actuel. Si le coût de la réparation du moteur s'élève à plus de 50 % du coût de son remplacement, le moteur sera remplacé. Grâce aux données mesurées, vous avez entre vos mains les parties de l'équation liées à l'efficacité et au cycle de vie.

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