Brevet FR3021109A1 — publié le 20151120

DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0001] L'invention a trait à la surveillance d'organes de machines tournantes, et notamment de paliers à roulement, notamment dans une installation industrielle fixe. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE [0002] La surveillance et la maintenance préventive des installations industrielles nécessitent la mise en place de campagnes régulières de mesures et de diagnostic des machines constituant ces installations. On peut procéder à ces mesures à l'aide d'instruments de mesure fixés à demeure sur les machines à surveiller et reliés par des moyens de télécommunication filaires ou sans fils à une centrale de surveillance. Mais ce type de solution semble mal adapté, car les instruments de mesure, par nature onéreux, ne sont utilisés que rarement, par exemple une fois par semaine ou une fois par mois, et nécessitent eux-mêmes une maintenance (par exemple pour changer des batteries). [0003] Dans un contexte différent a été étudiée la faisabilité de l'utilisation d'un ordiphone pourvu d'un accéléromètre comme instrument de mesure de l'état de santé d'une machine. Dans un article scientifique intitulé "Smart phone machinery vibration measurement" par Ginart, A et al. publié dans Aerospace Conference, 2011 IEEE, pages 1-7, ISBN: 978-1-4244-7350-2, est rapportée une expérience réalisée en laboratoire, consistant à fixer un ordiphone une plateforme elle-même fixée à un pot vibrant. Un logiciel a été développé pour le traitement des signaux d'accéléromètres intégrés à l'ordiphone. La plateforme était en outre équipée d'un accéléromètre monodirectionnel assurant une boucle de rétroaction pour la commande du pot vibrant. Les résultats de l'expérience se sont révélés probants en laboratoire. Mais cet article ne discute pas la transposition industrielle de ce type de méthode. EXPOSÉ DE L'INVENTION [0004] L'invention vise à remédier aux inconvénients de l'état de la technique et à proposer des moyens simples permettant des campagnes de mesure sur des installations comportant des machines tournantes. [0005] Pour ce faire est proposé, suivant un premier aspect de l'invention, un procédé de surveillance d'une installation industrielle comportant plusieurs organes à surveiller, notamment des paliers, appartenant à une ou plusieurs machines tournantes, le procédé comportant les étapes suivantes: on solidarise à chacun des organes à surveiller une platine d'instrumentation constituant une partie fixe d'une interface d'instrumentation, puis on procède à au moins une campagne de mesure à l'aide d'un instrument de mesure communicant nomade comportant au moins un accéléromètre et/ou un microphone, un processeur, une interface homme-machine et un module de télécommunication, l'instrument de mesure étant de préférence un assistant personnel ou un ordiphone, la campagne incluant, pour au moins un organe surveillé parmi les organes à surveiller, une séquence de mesure comportant un montage temporaire de l'instrument de mesure à la platine d'instrumentation solidarisée à l'organe surveillé, puis une mesure vibratoire et/ou acoustique de l'organe surveillé à l'aide de l'accéléromètre et/ou du microphone de l'instrument de mesure, puis le démontage de l'instrument de mesure, la campagne comportant au moins deux itérations de la séquence de mesure en prenant comme organe surveillé successivement au moins un premier organe puis au moins un deuxième organe parmi les organes à surveiller. [0006] La méthode proposée offre l'avantage de limiter l'investissement en matériel d'instrumentation sophistiqué. L'opérateur effectuant la campagne de mesure peut, suivant un plan de surveillance ou de maintenance prédéterminé, faire une inspection de différents organes tournants de l'installation, cette inspection pouvant naturellement inclure une inspection visuelle et des opérations de maintenance, par exemple de graissage, ainsi que la séquence de mesure réalisée à l'aide de l'instrument de mesure nomade transporté avec lui par l'opérateur. [0007] En pratique, on réitérera la campagne de mesure suivant un plan de surveillance ou de maintenance prédéterminé, par exemple à intervalles réguliers. [0008] L'instrument de mesure nomade comporte de préférence une application résidente en mémoire, adaptée à la campagne de mesure. Cette application permet notamment de guider l'opérateur et d'exécuter les mesures proprement dites. Des caractéristiques de l'installation industrielle peuvent être mémorisées par l'instrument de mesure, notamment concernant les organes tournants de machines à surveiller. [0009] La séquence de mesure comporte de préférence une étape de saisie d'un identifiant de l'organe surveillé, qui peut inclure une lecture optique d'un code optique d'identification porté par l'organe surveillé ou l'interface d'instrumentation associée, à partir d'une caméra intégrée à l'instrument, ou une saisie d'un code alphanumérique sur une l'interface homme-machine de l'instrument de mesure. [0010] L'instrument de mesure ayant un processeur, celui-ci peut être mis à profit pour exécuter au cours de la séquence de mesure un traitement numérique de signaux vibratoires de l'accéléromètre et/ou acoustiques du microphone. [0011] Le résultat de la mesure peut être utilisé de différentes manières, localement et/ou à distance. En particulier, on peut prévoir une lecture locale du résultat des mesures ou d'un diagnostic de l'organe de machine déduit de ce résultat. On peut également prévoir une visualisation à l'écran d'un graphe temporelle ou fréquentiel de la grandeur mesurée. Dans le cas d'une mesure acoustique, on peut également prévoir une écoute du signal filtré à l'écouteur. [0012] Dans la mesure où l'instrument de mesure nomade intègre un module de télécommunication, par exemple un modem de communication dans une zone d'accès sans fil (WiFi) ou un module de téléphonie cellulaire (GSM, 4G...), la campagne de mesure peut comporter au moins une communication à distance, entre l'instrument de mesure et un central, une base de donnée ou un serveur distant, de résultats fonction de la mesure de la séquence de mesure pour au moins un organe surveillé parmi les organes à surveiller. On peut également envoyer l'intégralité de la mesure, le cas échéant après prétraitement par l'ordiphone, en vue d'une exploitation ultérieure ou d'un archivage, les mesures pouvant être horodatées et géolocalisées parle GPS. Cette communication peut avoir lieu lors de chaque séquence de mesure ou de manière groupée pour plusieurs séquences de mesure. [0013] De préférence, le montage temporaire de l'instrument de mesure à la platine d'instrumentation solidarisée à l'organe surveillé comporte le positionnement d'au moins une première face de référence de l'instrument de mesure en appui contre une première paroi d'appui de la platine d'instrumentation, et de préférence d'au moins une deuxième face de référence de l'instrument de mesure perpendiculaire à la première face de référence contre une deuxième paroi d'appui de la platine d'instrumentation perpendiculaire à la première paroi d'appui, et de préférence d'au moins une troisième face de référence de l'instrument de mesure perpendiculaire à la première face de référence et à la deuxième face de référence, contre une troisième paroi d'appui de la platine d'instrumentation perpendiculaire à la première paroi d'appui et à la deuxième paroi d'appui. L'objectif est ici d'obtenir par des moyens très simples un positionnement précis et reproductible de l'instrument de mesure par rapport à la platine d'instrumentation. [0014] Pour un positionnement encore plus précis et reproductible, on peut également faire en sorte que le montage temporaire de l'instrument de mesure à la platine d'instrumentation solidarisée à l'organe surveillé comporte le positionnement de l'instrument de mesure en appui contre trois protubérances d'appui non alignées d'une première paroi d'appui de la platine d'instrumentation, et de préférence contre deux protubérances d'appui d'une deuxième paroi d'appui de la platine d'instrumentation perpendiculaire à la première paroi d'appui, et de préférence contre une protubérance d'appui d'une troisième paroi d'appui de la platine d'instrumentation perpendiculaire à la première paroi d'appui et à la deuxième paroi d'appui. [0015] De préférence, le montage temporaire de l'instrument de mesure à la platine d'instrumentation solidarisée à l'organe surveillé comporte un pincement élastique de l'instrument de mesure au moins contre la première paroi d'appui, et de préférence contre la deuxième paroi d'appui, et de préférence contre la troisième paroi d'appui, par déformation d'au moins une partie élastiquement deformable de l'interface d'instrumentation. On fera en sorte que la partie élastiquement deformable de l'interface d'instrumentation n'induise pas de mode de résonnance de l'instrument de mesure dans la plage utile de mesure. [0016] Naturellement, si l'on constate dans des conditions données, du fait de la masse de l'ordiphone, des fréquences vibratoires de l'organe de machine et de l'élasticité de la partie élastiquement deformable, qu'un mode de résonnance du système de fixation de l'instrument de mesure risque d'être excité, on peut également prévoir une fixation par attache à serrage à friction largable, vis, ventouse, ou autre dispositif de fixation à largage rapide. [0017] Suivant un autre aspect de l'invention, celle-ci a trait à une interface d'instrumentation pour la mise en oeuvre du procédé précédemment décrit, qui comporte une platine d'instrumentation présentant au moins une première paroi d'appui, et de préférence au moins une deuxième paroi d'appui perpendiculaire à la première paroi d'appui et de préférence au moins une troisième paroi d'appui perpendiculaire à la première paroi d'appui et à la deuxième paroi d'appui, pour recevoir et loger l'instrument de mesure, la platine d'instrumentation comportant en outre des trous de fixation à un organe tournant. [0018] De préférence, la première paroi d'appui présente trois protubérances d'appui (et trois seulement). Le cas échéant, la deuxième paroi d'appui présente deux protubérances d'appui (et deux seulement). Le cas échéant la troisième surface d'appui présente une protubérance d'appui (et une seulement). [0019] De préférence, l'interface d'instrumentation comporte un élément élastiquement deformable pour pincer élastiquement l'instrument de mesure au moins contre la première paroi d'appui, et de préférence contre la deuxième paroi d'appui, et de préférence contre la troisième paroi d'appui. Cet élément élastiquement deformable peut être un capot guidé par rapport à la platine, par exemple en translation ou en rotation, entre une position ouverte permettant le positionnement de l'instrument de mesure et une position fermée de pincement de l'instrument de mesure. Il peut notamment s'agir d'un capot coulissant entre ces deux positions. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES [0020] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent : la figure 1, une vue isométrique d'un organe de machine, en l'occurrence un palier, équipé d'une interface d'instrumentation selon un mode de réalisation de l'invention; - la figure 2, une vue isométrique éclatée de l'interface d'instrumentation de la figure 1, dans une position ouverte; la figure 3, une vue isométrique de l'interface d'instrumentation de la figure 1, dans la position ouverte, après positionnement d'un instrument de mesure; la figure 4, une vue de côté en coupe de l'interface d'instrumentation de la figure 1, dans une position fermée permettant de loger l'instrument de mesure; - la figure 5, une vue isométrique en coupe de l'interface d'instrumentation dans le même état que sur la figure 4; - figure 6, une vue isométrique d'une variante de réalisation d'une platine de l'interface d'instrumentation. [0021] Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l'ensemble des figures. DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE MODES DE RÉALISATION [0022] Sur la figure 1 est illustré un palier 10 de machine tournante, pour le guidage d'un arbre (non représenté). Le palier 10 comporte un corps de palier 12 en deux parties, dans lequel est logé un roulement 14 comportant une ou plusieurs bagues extérieures, une ou plusieurs bagues intérieures et des corps roulants circulant sur des chemins de roulement réalisés sur les bagues. Le corps de palier 12 est constitué d'une semelle de fixation 12.1 à un point fixe tel qu'un bâti ou un socle de machine, et d'une bride 12.2 fixée à la semelle par deux vis latérales 12.3. [0023] Le corps du palier 12 est équipé d'une interface d'instrumentation 16, illustrée en détail sur les figures 2 à 5, comportant une platine d'instrumentation 18 solidarisée au corps du palier 12 de façon permanente par tout moyen approprié, par exemple par des vis 19, et un capot 20 coulissant dans des glissières 22 réalisées sur la platine 18. [0024] La platine comporte trois parois 18.1, 18.2, 18.3 délimitant trois côtés d'un logement de forme globalement parallélépipédique dont les autres côtés sont délimités par des parois intérieures 20.1, 20.2, 20.3 du capot coulissant. Les parois ont des dimensions adaptées à celle de l'ordiphone. La paroi 18.1 est percée de trous 18.4 pour le passage des vis 19, ces trous 18.4 présentant un épaulement intérieur pour retenir les têtes des vis 19. [0025] Les glissières 22 permettent, après avoir positionné un ordiphone 24 sur la platine 18, au contact des trois parois d'appui 18.1, 18.2, 18.3 dans la position de la figure 3, de faire coulisser le capot 20 en matière plastique depuis la position ouverte de la figure 3 jusque dans la position fermée illustrée sur les figures 4 et 5, en appliquant à la paroi supérieure 24.1 de l'ordiphone une force d'appui correspondant à une légère déformation élastique du capot 20. Des rampes 22.1, réalisées sur les glissières et sur le capot, permettent en position fermée d'éviter une ouverture intempestive du capot. Une marche 26 permet de sécuriser le positionnement du capot en position fermée. Le capot est équipé d'une fenêtre 20.4 au travers de laquelle il est possible à un opérateur d'accéder à un écran tactile 24.2 constituant une interface homme-machine de l'ordiphone. [0026] On comprend que l'interface d'instrumentation peut être réalisée à peu de frais et peut donc équiper à demeure le corps de palier 12. Un opérateur de surveillance, équipé d'un ordiphone peut alors, de manière régulière suivant un plan d'intervention prédéterminé, par exemple une fois par semaine ou une fois par mois, venir inspecter le palier, et doubler son inspection visuelle et auditive d'une séquence de mesure consistant à ouvrir le capot, positionner l'ordiphone sur la platine d'instrumentation, refermer le capot, initier une séquence de mesure avec l'ordiphone par des commandes sur l'écran tactile, puis, lorsque la séquence de mesure est achevée, ouvrir le capot et récupérer l'ordiphone. [0027] La séquence de mesure tire parti notamment d'un accéléromètre tridirectionnel intégré à l'ordiphone, qui fournit des mesures dans trois directions des vibrations transmises par le corps de palier à la platine d'instrumentation 18. Suivant les domaines fréquentiels surveillés et la précision recherchée, la platine d'instrumentation 18 peut être métallique ou en matière plastique rigide. [0028] Alternativement ou de manière additionnelle, on peut effectuer des mesures acoustiques à l'aide d'un ou plusieurs microphones intégrés à l'ordiphone, après positionnement de l'ordiphone sur la platine et fermeture du capot. Dans cette hypothèse, il est nécessaire que le capot et la platine ne recouvrent pas le ou les 10 microphones. [0029] Dans une installation industrielle, par exemple un atelier de fabrication ou une salle de machines, comportant de nombreux organes tournants à surveiller, et notamment de nombreux paliers 10, chacun des organes tournants à surveiller est équipé d'une interface d'instrumentation 16, et l'opérateur de surveillance circule 15 dans l'installation avec son ordiphone 24 pour, devant chaque organe tournant à surveiller 10, procéder à une inspection visuelle et le cas échéant à une séquence de mesure à l'aide de l'ordiphone 24 comme décrit précédemment. [0030] On peut avantageusement prévoir sur la platine d'instrumentation 18 ou sur l'organe tournant 10 lui-même des moyens d'identification, et notamment des 20 moyens d'identification visuelle lus par l'opérateur et saisis sur l'écran tactile de l'ordiphone, ou des moyens d'identification optique lus par une caméra incorporée à l'ordiphone, par exemple un code-barre bidimensionnel de type QR ou Datamatrix. On peut notamment prévoir qu'une application exécutée par le processeur de l'ordiphone, à la lecture du code-barre bidimensionnel, présente des informations ou 25 des instructions sur l'écran tactile, ou bien déclenche une séquence de mesure spécifique à l'organe tournant identifié. On peut également prévoir que les capacités communicantes de l'ordiphone, par réseau GSM ou WiFi, soient mises à profit pour accéder à un site intranet ou Internet à partir du code-barre bidimensionnel afin d'aller y chercher des données de paramétrage de la séquence de mesure. [0031] Le cas échéant, les organes tournants 10 à surveiller peuvent n'être équipés que de leurs platines d'instrumentation 18 respectives, l'opérateur circulant alors avec l'ordiphone 24 et avec le capot 20. [0032] Il est à noter que la platine d'instrumentation 18 peut être universelle au sens où elle permet de loger des ordiphones parallélépipédiques de modèles divers, le capot étant dans ce cas adapté à des dimensions particulières d'ordiphone, donc à des modèles particuliers. [0033] Sur la figure 6 est illustrée une variante de réalisation de la platine, dont la première paroi 18.1 est pourvue de trois protubérances d'appui non alignées, 18.11, 18.12, 18.13, la deuxième paroi 18.2 est pourvue de deux protubérances d'appui 18.21, 18.22 et la troisième paroi 18.3 est pourvue d'une protubérance d'appui 18.31. De façon analogue, on peut prévoir trois protubérances sur le capot, une première située en face de la première paroi, une deuxième en face de la deuxième paroi et une troisième en face de la troisième paroi. On obtient ainsi un positionnement précis de l'ordiphone même si celui-ci est bombé ou présente des défauts d'orthogonalité. [0034] Les moyens décrits permettent à peu de frais d'équiper non seulement une nouvelle installation, mais également une installation existante. [0035] L'ordiphone peut être remplacé par un assistant personnel, si la fonction de téléphonie n'est pas mise en oeuvre.20 REVENDICATIONS1. Procédé de surveillance d'une installation industrielle comportant plusieurs organes à surveiller (10), notamment des paliers, appartenant à une ou plusieurs machines tournantes, le procédé comportant les étapes suivantes: - on solidarise à chacun des organes à surveiller (10) une platine d'instrumentation (18) constituant une partie fixe d'une interface d'instrumentation (16), puis - on procède à au moins une campagne de mesure à l'aide d'un instrument de mesure communicant nomade (24) comportant au moins un accéléromètre et/ou un microphone, un processeur, une interface homme-machine et un module de télécommunication, l'instrument de mesure (24) étant de préférence un assistant personnel ou un ordiphone, la campagne incluant, pour au moins un organe surveillé parmi les organes à surveiller (10), une séquence de mesure comportant un montage temporaire de l'instrument de mesure (24) à la platine d'instrumentation (18) solidarisée à l'organe surveillé, puis une mesure vibratoire et/ou acoustique de l'organe surveillé à l'aide de l'accéléromètre et/ou du microphone de l'instrument de mesure, puis le démontage de l'instrument de mesure (24), la campagne comportant au moins deux itérations de la séquence de mesure en prenant comme organe surveillé successivement au moins un premier organe puis au moins un deuxième organe parmi les organes à surveiller (10). 2. Procédé de surveillance selon la revendication 1, caractérisé en ce que la séquence de mesure comporte en outre une étape de saisie d'un identifiant de l'organe surveillé. 3. Procédé de surveillance selon la revendication 2, caractérisé en que la saisie de l'identifiant de l'organe surveillé inclut une lecture optique d'un code optique d'identification porté par l'organe surveillé (10) ou l'interface d'instrumentation (16) associée, à partir d'une caméra intégrée à l'instrument. 4. Procédé de surveillance selon la revendication 2, caractérisé en ce que la saisie de l'identifiant inclut une saisie d'un code alphanumérique sur une l'interface homme-machine (24.2) de l'instrument de mesure (24). 5. Procédé de surveillance selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la séquence de mesure comporte un traitement numérique de signaux vibratoires de l'accéléromètre et/ou acoustiques du microphone par le processeur de l'instrument de mesure (24). 6. Procédé de surveillance selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la campagne de mesure comporte au moins une communication à distance, entre l'instrument de mesure et un central distant, de résultats fonction de la mesure de la séquence de mesure pour au moins un organe surveillé parmi les organes à surveiller (10). 7. Procédé de surveillance selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le montage temporaire de l'instrument de mesure (24) à la platine d'instrumentation (18) solidarisée à l'organe surveillé comporte le positionnement de l'instrument de mesure en appui contre une première paroi d'appui (18.1) de la platine d'instrumentation, et de préférence contre une deuxième paroi d'appui (18.2) de la platine d'instrumentation perpendiculaire à la première paroi d'appui (18.1), et de préférence contre une troisième paroi d'appui (18.3) de la platine d'instrumentation perpendiculaire à la première paroi d'appui (18.1) et à la deuxième paroi d'appui (18.2). 8. Procédé de surveillance selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le montage temporaire de l'instrument de mesure (24) à la platine d'instrumentation (18) solidarisée à l'organe surveillé comporte le positionnement de l'instrument de mesure en appui contre trois protubérances d'appui non alignées (18.11, 18.12, 18.13) d'une première paroi d'appui (18.1) de la platine d'instrumentation, et de préférence contre deux protubérancesd'appui (18.21, 18.22) d'une deuxième paroi d'appui (18.2) de la platine d'instrumentation perpendiculaire à la première paroi d'appui (18.1), et de préférence contre une protubérance d'appui (18.31) d'une troisième paroi d'appui (18.3) de la platine d'instrumentation perpendiculaire à la première paroi d'appui (18.1) et à la deuxième paroi d'appui (18.2). 9. Procédé de surveillance selon la revendication 7 ou la revendication 8, caractérisé en ce que le montage temporaire de l'instrument de mesure (24) à la platine d'instrumentation (18) solidarisée à l'organe surveillé (10) comporte un pincement élastique de l'instrument de mesure (24) au moins contre la première paroi d'appui (18.1), et de préférence contre la deuxième paroi d'appui (18.2), et de préférence contre la troisième paroi d'appui (18.3), par déformation d'au moins une partie élastiquement deformable (20) de l'interface d'instrumentation (16). 10. Interface d'instrumentation (16) pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'elle comporte une platine d'instrumentation (18) présentant au moins une première paroi d'appui (18.1), et de préférence au moins une deuxième paroi d'appui (18.2) perpendiculaire à la première paroi d'appui (18.1) et de préférence au moins une troisième paroi d'appui (18.3) perpendiculaire à la première paroi d'appui (18.1) et à la deuxième paroi d'appui (18.2), pour recevoir et loger l'instrument de mesure (24), la platine d'instrumentation (18) comportant en outre des trous de fixation (18.4) à un organe tournant. 11. Interface d'instrumentation selon la revendication 10, caractérisé en ce que la première paroi d'appui (18.1) présente trois protubérances d'appui (18.11, 18.12, 18.13), et de préférence en ce que la deuxième paroi d'appui (18.2) présente deux protubérances d'appui (18.21, 18.22), et de préférence en ce que la troisième surface d'appui (18.3) présente une protubérance d'appui (18.31). 12. Interface d'instrumentation selon la revendication 10 ou la revendication 11, caractérisé en ce qu'elle comporte un élément élastiquement deformable (20) pour pincer élastiquement l'instrument de mesure (24) au moins contre la première paroi d'appui (18.1), et de préférence contre la deuxième paroi d'appui (18.2), et de préférence contre la troisième paroi d'appui (18.3).