Surveillance des machines tournantes par analyse vibratoire

en rgime variable

Directeur de thse : Philippe Ravier

Equipe d'accueil : Laboratoire PRISME, axe SIGNAL, Universit dOrlans

Expos du sujet (en langage vulgaris) :

Contexte de la thse

Lanalyse vibratoire est depuis longtemps utilise dans lindustrie pour le diagnostic des machines. Toute dtrioration dun organe de la machine altre les vibrations produites par cette machine en fonctionnement. Dtecter ces modifications permet donc de surveiller la machine sans avoir la mettre larrt. Bien que des mthodes de dtection et de diagnostic dj prouves existent pour certains composants, comme les

roulements ou les engrenages, de nombreux problmes nont pas encore t rsolus et restent des sujets de recherche dactualit. On peut citer les problmes poss par le mlange des vibrations de plusieurs organes, la dtection prcoce, lvaluation de la gravit des dfauts, le pronostic et la surveillance en rgime variable.

Ce dernier problme est crucial pour ce qui concerne la surveillance des lments tournants sur les

oliennes, dans les vhicules automobiles (bote de vitesse, moteur), en aronautique (turboracteur) Lquipe a initi des travaux sur ce sujet depuis plusieurs annes, qui ont donn lieu aux publications [1, 2, 3, 5, 6].

Sujet

La plupart des mthodes de surveillance et de diagnostic ont t dveloppes pour des machines tournantes

en rgime stationnaire. Ces conditions dexprimentation particulires assurent en effet que les vibrations sont soit stationnaires, soit cyclostationnaires. On peut ainsi appliquer les techniques classiques de

traitement du signal dveloppes dans lun de ces deux cadres thoriques [4, 7, 8, 9]. Or, la stationnarit nest pas toujours satisfaite, en particulier sur les vhicules, et par ailleurs en ignorant le rgime variable, on pourrait se priver dinformations pertinentes pour le diagnostic. En effet, la plupart des organes mcaniques produisent des vibrations dont les caractristiques sont lies au

rgime par des paramtres dpendant de leur gomtrie. Cette relation peut tre complexe et il arrive quelle soit mise en vidence par une variation de rgime plutt que par un fonctionnement en rgime stable. On

peut citer par exemple le cas dun roulement inter arbre assurant linterface entre deux parties qui tournent des rgimes diffrents. Un autre phnomne intressant est quen rgime variable, les vibrations des diffrents organes viennent tour tour exciter la frquence de rsonance de la machine qui, elle, reste fixe.

Ainsi, chaque organe est mis en vidence un rgime particulier.

Le sujet portera sur les possibilits dextension au rgime variable de techniques classiques en rgime stable aussi bien que sur la possibilit de dvelopper des outils spcifiques au rgime variable.

Lquipe signal dispose dun banc dessai de roulements qui a t rnov dans la perspective deffectuer des mesures en rgime variable. Une application labview permet denvoyer un scnario de commande prdfini quelconque, variations de rgime linaires ou autres, et de dclencher lacquisition des vibrations au moment opportun.

Encadrement : Ccile Capdessus, Michel Haritopoulos, Edgard Sekko.

Financement prvu pour le fonctionnement de la thse : allocation ministrielle

Thmatique : Traitement du signal, analyse vibratoire, machines tournantes

2

Niveau requis : master 2 recherche en traitement du signal et des images ou en mcanique vibratoire.

Comptences demandes : bon niveau thorique et bonnes connaissances sur la chane de mesure. Des

connaissances en mcanique seraient apprcies.

Candidatures : Prire denvoyer aux contacts ci-dessous avant le 15 mai 2015 un dossier de candidature sous la forme dun fichier pdf comprenant les lments suivants :

CV,

Copie des diplmes et notes de master,

lettre de motivation,

lettre(s) de recommandation,

et sil y a lieu, liste de publications.

Contacts :

cecile.capdessus@univ-orleans.fr

Michel.haritopoulos@univ-orleans.fr

Edgard.sekko@univ-orleans.fr

Philippe.ravier@univ-orleans.fr

Bibliographie

[1] J. ROUSSEL, M. HARITOPOULOS, E. SEKKO, C. CAPDESSUS, AND J. ANTONI, Application of Speed Transform to the diagnosis of a roller bearing in variable speed, Surveillance 7, Chartres, France, October 29-30, 2013.

[1] C. CAPDESSUS, E. SEKKO, J. ANTONI, Speed Transform, a New Time-Varying Frequency Analysis Technique, Invited keynote lecture, Proceedings of the third International Conference on Condition Monitoring of Machinery in

Non-Stationary Operations CMMNO 2013, Ferrara, Italy, 2013, Springer-Verlag,pp. 23-35.

[3] E. SEKKO, C. CAPDESSUS, Y. SIDIBE, H Filtering Order Tracking, in Proc International Conference on Surveillance 6, Compigne, France, November 2011.

[4] C. CAPDESSUS, A. K. NANDI, Extraction of a cyclostationary source using a new cost function without pre-whitening, in Signal Processing, (2011) 91(11) 2497-2505.

[5] Z. DAHER, E. SEKKO, J. ANTONI, C. CAPDESSUS, L. ALLAM, Estimation of the synchronous average under varying rotating speed condition for vibration monitoring, in Proc International Conference on Noise and Vibration

Engineering(ISMA2010), September 2010, pp 2779-2736.

[6] Z. DAHER, E. SEKKO, Diagnosis of rolling element bearings under unknown varying rotating speed, in Proc 16th International Congress on Sound and Vibration 2009, Krakow, Poland, July 2009.

[7] E. SEKKO, Z. DAHER, Estimation of the envelope modulating signal for gearbox failure diagnosis using H estimation ", in Proc 16th International Congress on Sound and Vibration 2009 (ICSV 16), Krakow, Poland, July

2009, Paper 630.

[8] E. SEKKO, RB. RANDALL, C. CAPDESSUS, Gear tooth crack detection by a state space model approach, in Proc COMADEM 2007, Faro, Portugal.

[9] C. CAPDESSUS, M. SIDAHMED, J. L. LACOUME, Cyclostationary processes : application in gear faults early diagnosis, in Mechanical Systems and Signal Processing (2000) 14(3), 371-385.