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Faculté : Sciences de L’Ingéniorat Département : Électromécanique MÉMOIRE Prése

Faculté : Sciences de L’Ingéniorat Département : Électromécanique MÉMOIRE Présenté en vue de l’obtention du diplôme de Master EEeeeee Domaine : Sciences et Technologie Filière : Electromécanique Spécialité : Maintenance Industrielle Par :Boughagha Fouzi. DEVANT LE JURY Président : Mr KABOUCHE A. U.B.M. Annaba Directeur de mémoire : Mr BOURAS AK. U.BM. Annaba Examinateur : Mr BENLALLI Y. U.B.M. Annaba Examinateur : Mr BERKANI M. U.B.M. Annaba Année 2019 وزارة التعليــم العالـي والبحـث العلمـي BADJI MOKHTAR- ANNABA UNIVERSITY UNIVERSITÉ BADJI MOKHTAR- ANNABA جامعــــــة باجـــــي مختـــار عنـابــة Thème Diagnostic et détection des défauts mécaniques affectant les systèmes électromécaniques Résumé : Ce travail présente une contribution des techniques de détection au diagnostic des défauts des moteurs asynchrones. Pour cela une étude générale sur les moteurs asynchrone, leur constitution, et les différents défauts des moteurs asynchrones. Nous avons par la suite appliqué la technique vibratoire et par infrarouge afin de détecter les différents défauts des moteurs asynchrones rencontrés lors de notre stage et analysé les résultats obtenus, ces approches peuvent être un moyen très sensible, sélectif et rentable pouvant contribuer à la surveillance des entraînements électromécaniques, et enfin on a assister aux interventions des agents de maintenance. :الملخص يقدم هذا العمل مساهمة في تقنيات الكشف لتشخيص العيوب الحركية غير المتزامنة. لهذا ، دراسة عامة على المحركات غير المتزامنة ، دستورها ، واألخطاء المختلفة للمحركات غير المتزامنة. قمنا بعد ذلك بتطبيق تقنيات اهتزازية وأشعة تحت الحمراء للكشف عن مختلف العيوب الحركية غير المتزامنة التي واجهناها خالل فترة التدريب، وقمنا بتحليل النتائج التي تم الحصول،عليها ويمكن أن تكون هذه األساليب وسيلة حساسة للغاية وانتقائية وفعالة م. حيث التكلفة يمكن أن تسهم في رصد محركات الكهروميكانيكية ، وأخيرا حضرنا تدخالت وكالء الصيانة Abstract This works présents a contribution of detection techniques to the diagnosis of asynchronous motor defects. For this, a general study on asynchronous motors, their constitution, and the various faults of asynchronous motors. We have subsequently applied vibratory and infrared techniques to detect the various asynchronous motor defects encountered during our internship and analyzed the results obtained, these approaches can be a very sensitive, selective and cost-effective means that can contribute to the monitoring of electromechanical drives, and finally we attended the interventions of maintenance agents. 3 Remerciements Je ne peux pas commencer ce travail sans penser à toutes qui on contribué, De prés ou de loin a ce travail Je remercier en premier lieu ALLAH qui lui seul nous a guidé dans le sens durant notre vie et qui nous aide à réaliser ce modeste travail. Je tiens à remercier tout particulièrement mon encadreur Bouras Abdelkarim pour m'avoir permis de réaliser ce travail et Pour son aide, son accueil et sa disponibilité. Je remercie également tous les membres de jury d’avoir accepter de juger mon travail. Je saisie cette occasion pour exprimer ma grande reconnaissance et gratitude à tous ceux qui ont contribué à la réalisation et l’achèvement de ce travail. Je dédie ce modeste travail à : En premier lieu à ma mère et à mon père qui ont consenti beaucoup de sacrifices pour me permettre de réaliser mes objectifs. Qu‘ils trouvent ici toute ma reconnaissance et ma gratitude. A mon frère et mes sœurs. A tous mes camarades et mes amis. A tous mes enseignants de puis le primaire jusqu’ maintenant. Boughagha. F 1 Sommaire REMERCIMENT 3 Introduction Générale 4 CHAPITRE 1 : Etat de l’art des Entraînements Electromécaniques Asynchrones 5 1.1. Introduction 5 1.2. Constitution de la machine 5 1.2.1. Le stator 6 1.2.2. Le rotor 6 1.2.3. Les organes mécaniques 8 1.3. Les Différentes Types Des Défauts d’un Moteur Asynchrone 8 1.3.1. Défauts statoriques 9 1.3.2. Défauts rotoriques 10 1.3.2.1. Ruptures de barres 11 1.3.2.2. Ruptures d’anneaux 11 1.3.2.3. Excentricité statique et dynamique 12 1.3.3. Les défauts mécaniques des principaux organes de liaison dans les entraînements électromécaniques 13 1.3.3.1. Le déséquilibre massique ou « balourd » 13 1.3.3.2. Désalignement 15 1.3.3.3. Mauvais serrage mécanique 16 1.3.3.4. Défaut dans les engrenages 16 1.3.3.4.1. Ecaillage 17 1.3.3.4.2. Grippage 18 1.3.3.4.3. L’usure 18 1.3.3.4.4. La piqûre 19 1.3.3.4.5. La fissure 19 1.3.3.5. Défauts des roulements 20 1.3.3.5.1. Ecaillage 20 1.3.3.5.2. Détérioration indépendante de la fatigue 21 1.3.3.5.2.1. Usure 21 1.3.3.5.2.2. Grippage 22 1.3.3.5.2.2. Avarie de cage 22 1.4. Etude statistique des anomalies affectant le moteur asynchrone 24 Conclusion 25 CHAPITRE 2 : Les déférentes techniques de détection et de diagnostic des défauts. 26 2.1 introduction 26 2.2 Techniques d’analyse 26 2.3 l’analyse Vibratoire 28 2 2.3.1 Définition d’une Vibration 29 2.3.2 les capteurs de vibration 31 2.3.3 modes de fixation 34 2.3.4 la surveillance vibratoire 35 2.4 l’analyse Par Thermographie Infrarouge 37 2.4.1 avantages et inconvénients de la thermographie par infrarouge 38 2.4.2 Domaines d'application Industrielle 38 2.4.3 Principe De l'analyse Thermographique 41 2.5 analyse acoustique ultrasonore 42 2.5.1 présentation de la détection des ultrasons 42 2.5.2 les appareils de contrôles ultrasonores 43 2.5.3 l'inspection Ultrasonore Intégrée Dans Un Programme De Maintenance Conditionnelle 44 2.6 l’analyse Des Huiles 49 2.6.1 contrôle, surveillance des niveaux et des consommations 49 2.6.2 exemple de détection et de suivi des dysfonctionnements industriels 50 2.6.3 Rappel Technologique Et Secteur d'application 52 2.6.4 choix de la méthode de surveillance 53 2.7 analyse de la signature du courant (mcsa) 54 Conclusion 56 CHAPITRE 3 : Application aux défaillances affectant les entraînements électromécaniques. 57 3.1 Présentation des stands industriels : 57 3.2 Résultats de l’analyse vibratoire 58 3.2.1 Défaut de balourd: 58 3.2.2 Défaut d’engrenage : 61 3.3 Résultats de l’analyse thermographique 62 CHAPITRE 5 : Conclusion générale 64 Liste des figures 65 Liste des tableaux 67 Références 68 65 Liste des figures : Chapitre 1 Figure 1.1 Eléments de constitution d'une machine asynchrone à cage d'écureuil. Figure 1.2 Photo du stator d’une machine asynchrone. Figure 1.3 Vue schématique du rotor à cage d’écureuil (conducteurs d’encoches (Barres) et anneaux de court-circuit). Figure 1.4 Circuit magnétique constituant le rotor. Figure 1.5 Causes internes de défauts de la machine asynchrone triphasée à cage. Figure 1.6 Causes externes de défauts de la machine asynchrone triphasée à cage. Figure 1.7 Ouverture dans une phase du stator (a) et court-circuit entre phases (b). Figure 1.8 Déséquilibre de l’alimentation (a) et endommagement dû à la surcharge (b). Figure 1.9 Masse dans l'encoche (a) et Dégradation causée par une surtension (b). Figure 1.10 rupture de barres. Figure 1.11 rupture d'anneau de court-circuit. Figure 1.12 Excentricité statique et dynamique. Figure 1.13 Image Vibratoire théorique d’un balourd. Figure 1.14 Balourd statique. Figure 1.15 Balourd dynamique. Figure 1.16 Image de désalignement parallèle Figure 1.17 Image de désalignement angulaire. Figure 1.18 Désalignement de paliers se traduisant par une flexion de l’arbre. Figure 1.19 Image de mauvais serrage mécanique. Figure 1.20 Différents types d’engrenage. Figure 1.21 Ecaillage d’engrenage. Figure 1.22 Grippage d’engrenage. Figure 1.23 Usure d’engrenage. Figure 1.24 Piqûre d’engrenage. Figure 1.25 Fissure d’engrenage. Figure 1.26 Roulement à billes. Figure 1.27 L’angle de la zone de charge dépend de la précision du roulement. Figure 1.28 Ecaillage de fatigue et Ecaillage superficiel. Figure 1.29 Usure. Figure 1.30 Grippage. Figure 1.31 Répartition des pannes des moteurs de faible et moyenne puissance. 66 Figure 1.32 Répartition des pannes des moteurs de fortes puissances. Chapitre 2 Figure 2.1 Différentes méthodes d‘analyse. Figure 2.2 Nature d’une vibration. Figure 2.3 prosimètres et leur driver. Figure 2.4 prosimètre monte sur un palier. Figure 2.5 schéma de principe d’une vélocimétrie. Figure 2.6 capteur de vélocimétrie. Figure 2.7 Schéma de principe d’un accéléromètre. Figure 2.8 Réponse d’un accéléromètre en fonction de la fréquence selon le mode de fixation. Figure 2.9 Thermogramme: usure de palier. Figure 2.10 Contrôle par TIR des équipements électriques. Figure 2.11 Diagnostic thermographique des équipements mécaniques et électromécaniques. Figure 2.12 Diagnostic thermographique des équipements thermiques. Figure 2.13 Diagnostic thermographique des installations hydrauliques. Figure 2.14 Principe de fonctionnement de la caméra infrarouge. Figure 2.15 Principe du contrôle par ultrasons. Figure 2.16 Présentation du contrôle par ultrasons. Figure 2.17 Structure d’un palpeur pour ondes longitudinales. Figure 2.18 Structure d’un palpeur pour ondes transversales. Figure 2.19 Contrôle ultrasonique d’un moteur. Figure 2.20 Contrôle ultrasonique d’un moteur. Figure 2.21 Graissage d’un roulement Par US. Figure 2.22 Détérioration d’un isolateur de ligne. Figure 2.23 Détection des fuites par US. Figure 2.24 Contrôle d’étanchéité par US. Figure 2.25 Maintenance préventive conditionnelle. Figure 2.26 Détection sur moteur thermique. Figure 2.27 Diagnostic des multiplicateurs, réducteurs et engrenages. Figure 2.28 Compresseur à vis. Figure 2.29 Détection sur système hydraulique. Figure 2.30 Contrôle des transformateurs. Figure 2.31 Surveillance sur site. Figure 2.32 Laboratoire d’analyse. 67 Figure 2.33 détection et diagnostic des defaults d’un système électromécanique Chapitre 3 Figure 3.1 Moteur asynchrone de L’unité centrale 2. Figure 3.2 Matériel de Captage des signaux vibratoire. Figure 3.3 Matériel de détection par TIR. Figure 3.4 Moteur Sain. Figure 3.5 Moteur en présence du défaut de balourd. Figure 3.6 Moteur Sain. Figure 3.7 Moteur en Présence du Défaut d’engrenage. Figure 3.8 Parlier accouplement moteur ventilateur GZ1154A. Figure 3.9 côté roulement du moteur. Figure 3.10 Photo côté roulement du moteur. Liste des tableaux : Tableau 1.1 Les causes des défauts de la machine asynchrone. Tableau 2.1 Reconnaissance des principales anomalies. Tableau.3.1 Caractéristiques du uploads/Management/ boughagha-fouzi.pdf