Surveillance vibratoire des parties tournantes des machines par sondes optiques

par Marc Blusseau

Thèse de doctorat en Sûreté des systèmes

Sous la direction de Régis Lengellé.

Soutenue en 2002

à Troyes , dans le cadre de Ecole doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Troyes, Aube) .


  • Résumé

    Les turbomachines en fonctionnement sont soumises à des vibrations qui réduisent leur durée de vie. Ceci explique la nécessité de la surveillance vibratoire. Parmi les capteurs utilisés pour celle-ci, les sondes optiques sont peu chères et d'installation aisée. En revanche, elles fournissent par construction un signal dont l'échantillonnage dépend de leur position. Pour cette raison, il faut traiter des signaux sous-échantillonnés, voire échantillonnés irrégulièrement, sans information a priori sur la nature des phénomène vibratoire étudiés. Les méthodes issues de la littérature montrent leurs limitations : nécessité d'informations de conception, simplification excessives des hypothèses, ou difficulté d'interprétation des résultats en raison de l'ambigui͏̈té de la mesure de fréquence. Par ailleurs, nous avons montré l'intérêt d'une disposition régulière des sondes par rapport à une disposition quelconque. Nous avons alors développé de nouvelles méthodes, en distinguant les signaux selon leur contenu spectral : une seule ou plusieurs composantes. Les méthodes de traitement des signaux monocomposantes reposent sur les propriétés de leurs représentations graphiques. Pour les signaux multicomposantes, nous avons montré que, dans un souci d'économie des sondes, il est préférable de chercher à repousser les ambigui͏̈tés plutôt que de les lever totalement. Nous avons alors mis au point deux formes d'instrumentation. Complémentaires, elles peuvent avantageusement être exploitées simultanément. La première, dite " multicadence ", utilise des groupes composés de nombre différents de sondes optiques. Cela équivaut à échantillonner le signal vibratoire à différentes fréquences. L'analyse consiste alors à comparer les spectres ainsi obtenus. La deuxième, dite des " duos ", exploite des groupes composés d'un même nombre de sondes, mais décalées sur me carter. L'analyse consiste alors à exploiter la phase relative des composantes apparentes des signaux. Ces méthodes ont été caractérisées sur des signaux représentatifs de phénomènes réels

  • Titre traduit

    Optical probes vibratory monitoring of rotating parts of turbomachines


  • Résumé

    Running turbomachines experience vibrations which reduce their operational lifetime. This is why vibratory monitoring is so important. Among the possible sensors, optical probes are cheap and easy to install. Moreover, they provide a signal whose sampling depends on their relative positions. So we have to deal with undersampled signals, or occasionnaly irregular sampling, without any conception information. A literature survey has allowed us to examine methods that present severe limitations : the need of conception information, excessive simplification of the model, or difficult interpretation of the results because of frequency uncertainties. Futhermore, we showed the advantage of regular over irregular probe disposition. Then we developed new methods, and distinguished the signals by their contents : one single or several frequency components. The methods of monocomponent signal processing rely on properties of graphical representations. In the case of multicomponents signals, we showed that, for the sake of saving probes, it is better to try to tolerate several ambiguities rather than to try to eliminate them. Then we proposed two kinds of instrumentation. One complementary to the other, they can be profitably exploited simultaneously. The first one, called "multirate", uses different groups made of different numbers of probes. This is equivalent to sampling the vibratory signal at several rates. The following analysis consists in a comparison of the resulting spectra. The second one, called "duos", exploits different groups made of the same number of probes, but shifted around the casing. The corresponding analysis utilises the relative phase of the apparent signal components. We tested those methods with signals wich are representative of real phenomena

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Informations

  • Détails : 136 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 131-134

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  • Bibliothèque : Université de Technologie. Service commun de la documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : THE 02 BLU
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