Production Maintenance 75

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TECHNOLOGIES AVIS D’EXPERT Cap vers la fiabilité des moteurs électriques, un enjeu de maintenance conditionnelle Dans le domaine de la maintenance conditionnelle, la maintenance des moteurs électriques et, en amont, la surveillance de leur état de fonctionnement, répondent à des pratiques particulières. Les pannes de moteurs électrique sont très souvent à l’origine de l’indisponibilité des machines et donc de pertes de productions entraînants pertes financières et insatisfactions clients. Par conséquent, les moteurs électriques sont objet d’une attention particulière dans un programme de maintenance conditionnelle afin de prévenir au plus tôt de leur défaillance. La maintenance prédictive se base sur l’analyse et le suivi de descripteurs physiques, les plus couramment déployés étant l’analyse vibratoire, la thermographie infrarouge et l’analyse des lubrifiants. Ces techniques d’investigations permettent d’identifier efficacement les défaillances mécaniques des moteurs tels les défauts d’alignement, les balourds, les dégradations de roulement, un pied bancal, un échauffement anormal… Ces défauts résultants eux-mêmes de causes très différentes. Dans cette stratégie de maintenance conditionnelle, les équipes électriques sont bien souvent limitées à réaliser un diagnostic électrique élémentaire : en effet, avec pour seul outil un multimètre, il est impossible de récolter suffisamment d’informations et de données pour déceler l’existence et surtout l’origine d’un problème d’ordre électrique. Afin de décrire précisément l’état de santé d’un moteur électrique, six zones de défauts doivent être rigoureusement inspectées. 1 – La qualité de l’alimentation L’étude de cette zone, moteur en fonctionnement, permet de contrôler précisément les valeurs de tension et de courant de chaque phase, la distorsion harmonique, les harmoniques, ainsi que le déséquilibre de phase et d’impédance et les facteurs de puissances. 2 – Le circuit d’alimentation Le contrôle de la résistance entre phase et de l’équilibre des résistances, effectué moteur à l’arrêt, puis le contrôle de l’équilibre en tension et en intensité, réalisé moteur en fonctionnement, permettent d’identifier de nombreux défauts tels que : des connecteurs rouillés ou corrodés (démarreur, disjoncteurs, fusibles, bornier de connexion), des déconnexions ou desserrages de câbles, de contacteur ou des condensateurs défectueux. 3 – l’isolation Il s’agit de vérifier que la circulation des courants se fasse bien dans les conducteurs et non entre les conducteurs. Les contrôles, moteur à l’arrêt, des résistances d’isolement, de la capacitance par rapport à la masse, de l’index de polarisation permettent de s’assurer de 16ı PRODUCTION MAINTENANCE • N°75 • octobre - novembre - décembre 2021

TECHNOLOGIES l’intégrité de l’isolation entre le moteur et la terre, entre les enroulements, de la non contamination dans l’isolant et d’une bonne constante diélectrique. 4 – Le stator Le stator, souvent considéré comme le cœur du moteur, fait l’objet lui aussi de mesures, moteur à l’arrêt et en fonctionnement, pour s’assurer de l’équilibre des impédances et des courants. Des mesures, effectuées moteur à l’arrêt permettent de vérifier l’équilibre des inductances et de procéder au test d’influence magnétique du rotor (Test RIC). Les déséquilibres constatés lors de ces mesures mettent en évidence un court-circuit entre spires ou entre phases ou un défaut de connexion dans la bobine du moteur. 5- Le rotor L’inspection du rotor est aussi nécessaire pour détecter des barres de rotor cassées ou fendues, ou une porosité structurale du rotor, ou encore l’usure du rotor. Des mesures d’inductance, moteur à l’arrêt, puis des analyses de courant et d’autres signaux, moteur en fonctionnement, permettent d’identifier des changements précoces dans la signature magnétique du rotor. 6- L’excentricité L’entrefer est l’espace entre le rotor et le stator. Cet espace doit être identique sur toute la circonférence du moteur, sans quoi des champs magnétiques inégaux peuvent se produire et générer un défaut d’enroulement ou des vibrations entrainant une détérioration des roulements. Il est donc important de vérifier, par des mesures d’inductance, le jeu entre rotor et stator, en statique (moteur à l’arrêt) comme en dynamique (moteur en fonctionnement). Programme de fiabilité des moteurs électriques : Faillir à l’analyse de l’une de ces six zones de défaut altèrera le diagnostic et par conséquent fera perdre tous les avantages d’une stratégie de maintenance conditionnelle. Aujourd’hui il existe un outil de mesure permettant de réaliser l’ensemble de ces tests en statique comme ne dynamique, avec un équipement unique. Toutefois, pour qu’un programme de maintenance prédictive intégrant ces contrôles et technologies reste efficace il convient de respecter de quelques prérequis. Tout d’abord il s’agit de définir les équipements critiques nécessitant une qualification et un suivi en fonction de critères tels que les coûts de réparation et d’indisponibilité en cas de défaillance, les conditions de fonctionnement… Ensuite il ne faut pas négliger la mise en place d’un contrôle qualité des moteurs avant même leur mise en service. En effet il n’est pas rare de constater des défauts alors que le moteur est neuf ou issu du magasin. Leur transport ou leurs modalités de stockage a déjà pu générer des défaillances. De plus, ce premier contrôle de caractérisation fournit de précieuses informations sur l’état initial qui permettra de suivre des tendances lors des prochains essais. Une autre étape clé du programme de fiabilité des moteurs électriques est la définition des seuils d’alarme. Ces points doivent être prédéfinis en tenant compte des connaissances existantes et des normes industrielles qui peuvent évolués au fil du temps. La collecte des données doit être périodique et cohérente afin de pouvoir analyser des tendances. En effet une séquence d’essais a pour objectif d’identifier des problèmes potentiels et aussi d’établir un historique détaillé et pertinent des valeurs relevées. Pour cela il est fondamental que les techniciens soient formés à l’analyse des données collectées. Lorsqu’un composant montre des signes de dysfonctionnement ou est en panne, l’analyse des données de contrôle PRODUCTION MAINTENANCE • N°75 • octobre - novembre - décembre 2021ı17