L'assistance technique d'IMI Sensors est inégalée. Des années d'expérience en ingénierie d'application ont donné lieu à des conseils techniques pour aider les équipes de maintenance à protéger leurs machines critiques contre les temps d'arrêt imprévus. Consultez-les !

Capteurs IMI Capteur de déplacement pour les applications à très basse fréquence

Un ajout révolutionnaire dans le domaine de la surveillance des vibrations 4-20 mA

La différence entre les machines industrielles à vitesse lente et à vitesse élevée n'est pas de savoir si elles doivent être surveillées pour les vibrations, mais comment elles doivent l'être, car tous les équipements industriels peuvent être victimes de défaillances catastrophiques.
Les vibrations sont généralement quantifiées à l'aide de l'une des trois unités de mesure suivantes :

  • Déplacement - Le déplacement mesure la longueur du chemin le plus court entre le point final et le point initial d'un objet et est le plus souvent mesuré en mils (0,001 pouce) ou en millimètres.
  • Vélocité - La vélocité est la variation du déplacement dans un laps de temps donné et se mesure le plus souvent en pouces par seconde (ips) ou en millimètres par seconde (mm/s).
  • Accélération - L'accélération est le changement de vitesse dans un laps de temps donné et se mesure le plus souvent en g ou en mètres par seconde au carré (m/s2).


L'unité de mesure la plus appropriée dépend généralement de la fréquence de la vibration. Les vibrations à basse fréquence produites par des machines industrielles à vitesse lente ne produisent qu'une petite quantité de vibrations en termes d'accélération, une vibration modérée en termes de vitesse, mais une vibration substantielle en termes de déplacement en raison de la faible vitesse de vibration. Inversement, les vibrations à haute fréquence ne produisent qu'une faible quantité de vibrations en termes de déplacement, des vibrations modérées en termes de vitesse, mais des vibrations importantes en termes d'accélération en raison de leurs vibrations à grande vitesse. La figure 1 indique quand la vibration doit être mesurée en termes d'accélération, de vitesse ou de déplacement.

Lorsqu'il s'agit de surveiller les vibrations en termes de déplacement sur des machines à faible vitesse, le capteur de déplacement modèle 653A01 d'IMI Sensors, doté d'un accéléromètre intégré, constitue une solution idéale (voir la figure 2). (Le capteur a une plage de mesure de 2 à 40 mils crête à crête et une plage de fréquence de 1,5 à 300 Hz. Il offre une gamme de fréquences et d'amplitudes plus large, une plus grande robustesse et une installation plus facile que d'autres solutions telles qu'une sonde de proximité.Comme l'accéléromètre embarqué mesure la vibration en accélération puis l'intègre doublement en déplacement par l'électronique interne, le bruit est un problème important qu'il faut gérer. Comme les machines à faible vitesse produisent très peu de vibrations en termes d'accélération, la situation peut être comparée à la chute d'une épingle : le son de l'épingle peut être perceptible dans une pièce silencieuse, mais ne pourra probablement pas être entendu dans une pièce bruyante. Jusqu'à quel point l'accélération est-elle perceptible ? À la fréquence minimale et à la mesure de déplacement minimale du modèle 653A01 (1,5 Hz et 2 mils), l'accélération n'est que de 0,0002 g. Même lorsque la fréquence est augmentée à 10 Hz (fréquence maximale à laquelle les mesures sont suggérées en déplacement) et que la valeur de déplacement est augmentée à 40 mils (valeur de déplacement maximale du modèle 653A01), l'accélération n'est toujours que de 0,2 g.

Avec des valeurs d'accélération aussi faibles, le signal peut facilement se perdre dans le bruit de fond si le capteur n'est pas capable de produire un signal de sortie fort en mV/g sans utiliser le gain de l'amplificateur. Lorsque le gain est nécessaire pour renforcer le signal, il augmente aussi involontairement les niveaux de bruit. Dans le cas du modèle 653A01, un signal de sortie fort est assuré par l'utilisation d'un élément en flexion (voir figure 3). (Voir figure 3.) Dans la conception en flexion, l'élément piézoélectrique est fixé à la masse sismique sous la forme d'une double poutre en porte-à-faux. En raison de leur rendement très élevé (jusqu'à 100 V/g), les conceptions en flexion excellent dans les applications à faible niveau et à faible fréquence.
Non seulement le signal de sortie plus fort de la conception flexurale réduit la nécessité d'un gain de signal global, mais il contribue également à compenser le bruit introduit dans le signal lors de la double intégration du signal de l'accélération au déplacement. Au cours du processus de double intégration, l'électronique du capteur amplifie la partie basse fréquence du signal et filtre la partie haute fréquence du signal. Le gain de basse fréquence amplifie et accentue également le bruit de basse fréquence de l'accéléromètre et de l'instrument. Comme pour le gain global du signal, le gain de la partie basse fréquence du signal amplifie également par inadvertance le bruit associé à ce signal basse fréquence.
Une fois que le signal est doublement intégré de l'accélération au déplacement, le signal est converti de haute impédance à basse impédance et est ensuite émis sous la forme d'un signal 4-20 mA, fournissant une surveillance continue et des capacités de suivi des vibrations, ainsi qu'une intégration facile avec un PLC, un DCS et/ou un système SCADA.

Le capteur de déplacement est conçu pour les applications exigeantes de surveillance des vibrations 24/7, avec un boîtier en acier inoxydable hermétiquement scellé et un connecteur supérieur MIL-C-5015 à 2 broches. Lorsqu'il est alimenté par une boucle de courant standard, le capteur se branche simplement sur un canal ouvert du système de contrôle de l'usine. Le capteur peut également être alimenté par une alimentation en courant continu. La protection contre l'inversion de câblage permet de réaliser les installations électriques les plus simples.