FR2605170A1

FR2605170A1 - Method and installation for monitoring the progressive wear of machines

Info

Publication number: FR2605170A1
Application number: FR8614050A
Authority: FR
Original assignee: LETAILLEUR BERNARD
Current assignee: LETAILLEUR BERNARD
Priority date: 1986-10-09
Filing date: 1986-10-09
Publication date: 1988-04-15

Abstract

This installation comprises stationary sensors C1, C2... Cp associated with various units O1, O2... Op and each continuously producing a signal representing physical operating characteristics of a unit. Stationary frequency analysers A are connected to the various sensors so as to sample over time the signals which they produce, to analyse these samples spectrally and to forward the analysed samples in digital form to processing means 16, 19. The processing means, a local computer 16 or server-centre 19, form part of a digital data transmission network to which the frequency analysers A are connected. Application to the predictive maintenance of rotating machines.

Description

La présente invention concerne un procédé et une installation de surveillance de ltévolution de l'usure de machines. The present invention relates to a method and an installation for monitoring the evolution of machine wear.

L'entretien de machines, notamment de machines tournantes, peut revêtir différentes formes. The maintenance of machines, in particular rotating machines, can take different forms.

La première forme, que l'on pourrait appeler "curative", consiste à intervenir sur une machine après qu'une panne se soit produite. Bien entendu, cette solution exige la disponibilité d'un stock de pièces détachées important et d'un personnel d'entretien compétent pouvant intervenir rapidement et en toute circonstance. En outre, les arrêts de machine ne peuvent pas être programmés et se traduisent par des pertes de productivité. Enfin, la rupture d'une pièce bénigne peut entraîner la destruction d'lit système plus important. Pour ces différentes raisons, la solution dite curative est extrêmement coûteuse. The first form, which one could call "curative", consists in intervening on a machine after a breakdown has occurred. Of course, this solution requires the availability of a large stock of spare parts and competent maintenance personnel who can intervene quickly and in all circumstances. In addition, machine stops cannot be programmed and result in lost productivity. Finally, the rupture of a benign part can lead to the destruction of a larger system. For these various reasons, the so-called curative solution is extremely expensive.

L'entretien préventif consiste à prendre des précautions en se fondant sur la durée de vie statistique des différents organes constitutifs d'une machine. En d'autres termes, les arrêts de machines sont planifiés pour le contrôle et le remplacement systématique d'organes. Cette méthode, bien qu'elle soit encore la plus employée, présente deux inconvé- nients
- le premier est le risque d'un démontage inutile de la machine occasionnant une perte de temps et de production, ainsi qu'un gaspillage de main-d'oeuvre et de pièces détachées qui sont chanqées avant d'avoir atteint leur usure maximale;
- le second est que cette méthode n'exclut de panne pas le risque/ entre deux entretiens, la périodicité des opérations étant calculée statistiquement pour une machine dont l'assemblage est correct.Or, la durée de vie des organes d'une machine varie énormément en fonction de ce paramètre. C'est ainsi, par exemple, qu'un défaut d'alignement ou d'équilibrage écourtera de beaucoup cette durée. Preventive maintenance consists of taking precautions based on the statistical life of the various constituent parts of a machine. In other words, machine shutdowns are planned for the control and systematic replacement of organs. This method, although still the most widely used, has two drawbacks
- the first is the risk of an unnecessary dismantling of the machine causing a loss of time and production, as well as a waste of labor and spare parts which are changed before reaching their maximum wear;
- the second is that this method does not exclude the risk of failure between two interviews, the periodicity of operations being statistically calculated for a machine whose assembly is correct. However, the lifetime of the components of a machine varies enormously depending on this setting. Thus, for example, a misalignment or balancing will greatly shorten this period.

Une troisième forme d'entretien consiste à prédire l'évolution de l'usure d'une machine. Cette méthode consiste à déterminer, d'une part, quel organe défaillant devra être remplacé et, d'autre part, la date à laquelle l'intervention s'imposera. Bien entendu, pour faire une telle prédiction, il est nécessaire d'accéder à une bonne compréhension du fonctionnement interne de la machine car il n'est pas possible de prédire l'évolution de son fonctionnement sans connaître son"état de santé" au temps présent. A third form of maintenance consists in predicting the evolution of the wear of a machine. This method consists in determining, on the one hand, which failing organ will have to be replaced and, on the other hand, the date on which the intervention will be necessary. Of course, to make such a prediction, it is necessary to access a good understanding of the internal functioning of the machine because it is not possible to predict the evolution of its functioning without knowing its "state of health" at the time present.

Or, parmi les informations fournies par une machine, les vibrations produites présentent un grand intérêt parce qu'elles sont directement liées aux mouvements de la machine et qu'elles sont localisables. De plus, l'expérience montre que toute modification de la signature vibratoire d'une machine constitue la première manifestation physique d'une anomalie, cause potentielle de dégradations et de pannes, alors que les autres manifestations, telles que des échauffements, des corps étrangers dans les lubrifiants, etc... n apparaissent de manière significative que bien plus tardivement, parfois même juste avant une panne. However, among the information provided by a machine, the vibrations produced are of great interest because they are directly linked to the movements of the machine and because they are localizable. In addition, experience has shown that any modification to the vibratory signature of a machine constitutes the first physical manifestation of an anomaly, a potential cause of damage and breakdown, while other manifestations, such as overheating, foreign bodies in lubricants, etc ... do not appear significantly until much later, sometimes even just before a breakdown.

Les vibrations sont donc le premier indicateur de l'état de fonctionnement d'une machine.Vibrations are therefore the first indicator of the operating status of a machine.

C'est ainsi que des mesures de vibrations régulières en des endroits particuliers, tels que par exemple des paliers, permettent d'identifier des défauts dès leur appa rition. Ceci donne un délai qui est souvent de plusieurs mois avant que le défaut ne devienne dangereux et puisse causer des dommages conséquents. This is how regular vibration measurements in particular places, such as for example bearings, make it possible to identify faults as soon as they appear. This gives a delay which is often several months before the defect becomes dangerous and can cause significant damage.

Lorsqu'un défaut a été décelé et identifié, des vérifications plus fréquentes permettent d'établir la tendance de la détérioration de l'état et donnent au personnel de surveillance des éléments fiables pour diagnostiquer la cause du défaut et pour juger de l'urgence de la réparation. Les pièces de rechange peuvent être commandées longtemps à l'avance et le personnel de maintenance sera prêt à intervenir lors de l'arrêt planifié. When a defect has been detected and identified, more frequent checks make it possible to establish the tendency of the deterioration of the state and give the supervisory personnel reliable elements to diagnose the cause of the defect and to judge the urgency of the repair. Spare parts can be ordered well in advance and maintenance personnel will be ready to intervene during the planned outage.

Bien évidemment, un tel entretien prédictif permet de diminuer les frais de personnel de maintenance et de stocks de pièces de rechange, mais également de réduire considérablement les risques de rupture d'organes en cours d'exploitation, cause de pertes financières importantes. De plus, la mise en place d'une politique de maintenance prédictive peut être prise en considération par les compagnies d'assurances et sensiblement alléger le montant des primes "bris de machines" et "pertes d'exploitation". On notera également que la détection de la signature vibratoire d'un organe est non destructive et ne nécessite pas l'arrêt de la machine. En définitive, l'économie réalisée tient principalement au facteur de disponibilité des machines dont les pertes de production se trouvent considérablement réduites. Obviously, such predictive maintenance makes it possible to reduce the costs of maintenance personnel and stocks of spare parts, but also to considerably reduce the risks of organ rupture during operation, causing significant financial losses. In addition, the implementation of a predictive maintenance policy can be taken into consideration by insurance companies and significantly reduce the amount of "machine breakdown" and "operating loss" premiums. It will also be noted that the detection of the vibratory signature of an organ is non-destructive and does not require stopping the machine. Ultimately, the savings made are mainly due to the availability factor of machines whose production losses are considerably reduced.

Les installations connues à ce jour susceptibles de mettre en oeuvre une maintenance prédictive comprennent généralement des appareils portatifs de détection et d'enregistrement permettant de recueillir la signature vibratoire d'une machine en différents points de mesure déterminés préalablement. Les signaux recueillis peuvent être affichés directement sur un enregistreur portatif en vue de leur observation et de leur exploitation directement par l'utilisateur du matériel mais, de préférence, ces signaux seront mémorisés dans un enregistreur magnétique portatif en vue de procéder ultérieurement, au moyen d'un analyseur de fréquences, à une analyse spectrale de la signature vibratoire de chaque point de mesure.Un calculateur pourra être associé à l'analyseur de fréquence et à l'enregistreur magnétique afin de stocker l'historique desmesures de vibration de chaque point de mesure, de tracer des courbes de tendance et autres paramètres statistiques, de donner automatiquement l'alarme lorsqu'un défaut est décelé, d'en diagnostiquer la cause, de calculer l'évolution de ce défaut pour prédire une date de panne, etc
Par ailleurs, le processus de maintenance au moyen d'une telle installation suppose que l'on ait défini préalablement pour chaque machine les points de mesure où devront être placés les capteurs de vibrations, et que l'on ait, pour tous les points de mesure, mesuré les niveausde vibration, établi le spectre qui constituera la future référence et déterminé les critères sur la base desquels seront effectués les diagnostics de défauts ou de pannes.The installations known to date capable of implementing predictive maintenance generally include portable detection and recording devices making it possible to collect the vibratory signature of a machine at various previously determined measurement points. The signals collected can be displayed directly on a portable recorder for observation and processing directly by the user of the equipment but, preferably, these signals will be stored in a portable magnetic recorder for subsequent processing by means of '' a frequency analyzer, to a spectral analysis of the vibration signature of each measurement point. A computer can be associated with the frequency analyzer and the magnetic recorder in order to store the history of the vibration measurements of each point of measurement, to draw trend curves and other statistical parameters, to automatically give the alarm when a fault is detected, to diagnose the cause, to calculate the evolution of this fault to predict a date of failure, etc.
Furthermore, the maintenance process by means of such an installation assumes that the measurement points where the vibration sensors are to be placed have been defined beforehand, and that for all the measurement, measured the vibration levels, established the spectrum which will constitute the future reference and determined the criteria on the basis of which the diagnoses of faults or breakdowns will be carried out.

On comprend aisément que la mise en oeuvre d'un tel processus et l'exploitation du matériel énuméré ci-dessus nécessitent un personnel hautement qualifié. It is easily understood that the implementation of such a process and the exploitation of the equipment listed above require highly qualified personnel.

De plus, les matériels de ce type existant à ce jour sont d'un coût élevé. Pour ces différentes raisons, les appareils de maintenance prédictive faisant appel à des appareils portatifs servis par un personnel spécialisé ne sont envisageables que si le nombre de machines à entretenir permet de justifier un tel investissement.In addition, materials of this type existing to date are of high cost. For these various reasons, predictive maintenance devices using portable devices served by specialized personnel can only be envisaged if the number of machines to be serviced justifies such an investment.

Il existe également des installations réalisées à base de moniteurs de surveillance installés de façon permanente et adaptés pour balayer constamment un certain nombre de points de mesure et fournir plusieurs niveaux d'alarme à distance. Toutefois, ce type de moniteur n'assure qu'une mesure globale du niveau des vibrations en chaque point. Il s'agit donc là d'une solution relativement rudimentaire qui ne permet pas, comme celle décrite précédemment,d'effectuer un diagnostic de la cause d'un défaut et de prédire une date de remplacement ou de panne de l'organe concerné. There are also installations based on permanently installed surveillance monitors suitable for constantly scanning a certain number of measurement points and providing several remote alarm levels. However, this type of monitor only provides an overall measure of the level of vibration at each point. This is therefore a relatively rudimentary solution which, like that described above, does not make it possible to carry out a diagnosis of the cause of a defect and to predict a date for replacement or failure of the organ concerned.

L'invention vise à fournir une installation de surveillance de l'évolution de l'usure de machines qui permette d'assurer des fonctions de maintenance prédictive élaborée au moyen d'un matériel peu coûteux qui ne nécessite pas la présence d'un personnel qualifié et spécialisé pour son exploitation. The invention aims to provide an installation for monitoring the evolution of machine wear which makes it possible to perform predictive maintenance functions developed using inexpensive equipment which does not require the presence of qualified personnel. and specialized for its operation.

Suivant l'invention, une telle installation comprend des moyens de détection pour produire une première série de signaux électriques représentatifs de caractéristiques physiques de fonctionnement d'organes de machine,des moyens pour analyser spectralement les signaux électriques de manière à obtenir une deuxième série de signaux, et des moyens de traitement pour comparer la deuxième série de signaux à une série de signaux de référence et engendrer une information représentative d'une évolution significative de cette deuxième série de signaux par rapport à la série de référence, ladite installation étant caractérisée en ce que lesdits moyens de détection comprennent des capteurs à poste fixe associés à divers organes de machine et produisant chacun en continu un signal de ladite première série, les moyens d'analyse comprennent des analyseurs de fréquence à poste fixe connectés chacun à au moins un capteur et adaptés pour échantillonner temporellement la première série de signaux, analyser spectralement lesdits échantillons et transmettre sous forme numérique auxmoyensde traitement les échantillons analysés constituant la deuxième série de signaux, et lesdits moyens de traitement font partie d'un réseau de transmission de données numériques
auquel sont connectés lesdits analyseurs de fréquence.According to the invention, such an installation comprises detection means for producing a first series of electrical signals representative of the physical operating characteristics of machine components, means for spectrally analyzing the electrical signals so as to obtain a second series of signals , and processing means for comparing the second series of signals with a series of reference signals and generating information representative of a significant change in this second series of signals compared to the reference series, said installation being characterized in that that said detection means comprise stationary sensors associated with various machine components and each continuously producing a signal from said first series, the analysis means comprise stationary frequency analyzers each connected to at least one sensor and adapted to temporally sample the first series of signals, analyze er spectrally said samples and transmit in digital form to the processing means the analyzed samples constituting the second series of signals, and said processing means are part of a digital data transmission network
to which said frequency analyzers are connected.

Grâce à une telle configuration, les analyseurs de fréquence peuvent revêtir une forme simplifiée conçue autour d'un microprocesseur peu coûteux qui assurera uniquement les fonctions d'échantillonnage et d'analyse spectrale des signaux provenant des capteurs quiisUont associés, tandis que le traitement de ces données sera effectué, soit localement par un micro-ordinateur si l'importance de l'installation le justifie, soit par un ordinateur constituant le centre serveur d'un réseau de transmission de données numériques, soit encore en faisant appel à une combinaison de ces deux moyens. Thanks to such a configuration, the frequency analyzers can take a simplified form designed around an inexpensive microprocessor which will only provide the functions of sampling and spectral analysis of the signals coming from the sensors which are associated, while the processing of these data will be carried out, either locally by a microcomputer if the importance of the installation justifies it, or by a computer constituting the server center of a digital data transmission network, or even by using a combination of these two ways.

L'invention sera maintenant décrite plus en détails en se référant aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemples et sur lesquels
La figure 1 est un schéma-bloc de la configuration de base d'une installation suivant l'invention ;
La figure 2 est un schéma-bloc d'une forme particulière de réalisation d'une installation à plusieurs analyseurs de fréquences connectés en parallèle sur une ligne de transmission série
La figure 3 est un schéma de communication d'un réseau à centre-serveur dont fait partie ladite installation
La figure 4 est un schéma de communication d'une installation selon l'invention organisée sous forme de réseau local.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings given only by way of examples and in which
Figure 1 is a block diagram of the basic configuration of an installation according to the invention;
FIG. 2 is a block diagram of a particular embodiment of an installation with several frequency analyzers connected in parallel on a serial transmission line
FIG. 3 is a communication diagram of a network with a server center of which said installation forms a part.
FIG. 4 is a communication diagram of an installation according to the invention organized in the form of a local network.

En se reportant à la figure 1, l'installation représentée est destinée à assurer la surveillance de l'évolution de l'usure d'un certain nombre d'organes Di, 02 .... 0 d'une machine MA. Referring to Figure 1, the installation shown is intended to monitor the evolution of wear of a number of members Di, 02 .... 0 of a machine MA.

p
Il est évident que compte tenu de la transmission des vibrations et de la technique utilisée, à savoir l'analyse spectrale, on peut associer un ensemble d'organes à un seul capteur. Ceci n'est pas possible lorsqu'on utilise l'analyse globale du signal. A chacun de ces organes, par exemple des paliers d'éléments en rotation, est associé un capteur de vibrations C1, C2 .... C tel qu'un accé
p léromètre. Suivant les phénomènes à surveiller, on peut utiliser d'autres types de capteurs tels que des jauges de contraintes, des capteurs dynamotachymétriques, etc... Ces capteurs fournissent en continu la signature vibratoire de l'organe correspondant à un module d'analyse M à poste fixe associé à la machine MA. Le module d'analyse A
M comprend un analyseur de fréquence proprement dit/réalisé à partir d'un microprocesseur.L'analyse de fréquence A peut être constitué par exemple d'un microprocesseur Z80 assisté d'un co-processeur arithmétique et équipé d'une mémoire RAM de 32 koctects, d'une mémoire EPROM de 16 koctects, d'une horloge et d'une unité de sauvegarde par batterie de la mémoire et de l'horloge. L'analyseur de fréquence A est complété par des systèmes d'acquisition de données analogiques et numériques. Le système d'acquisition de données analogiques comprend un certain nombre de pré-amplificateurs analogiques 10 connectés chacun entre un certain nombre d'entrées analogiques EA1, EA2. . . . EA
n et certains des capteurs C1 Cp.Dans l'exemple
p représenté à la figure 1, quatre préamplificateurs analogiques 10 sont connectés chacun à quatre entrées analogiques permettant de connecter ainsi l'analyseur de fréquence A à un maximum de seize capteurs appartenant ou non à la même machine MA. L'analyseur de fréquence A est complété par des entrées logiques EL1, EL2 ELn lui permettant de recevoir des informan n tions logiques extérieures par l'intermédiaire d'un préamplificateur logique 11. Comme les entrées analogiques, les entrées logiques peuvent être au nombre de seize.p
It is obvious that taking into account the transmission of vibrations and the technique used, namely spectral analysis, it is possible to associate a set of organs with a single sensor. This is not possible when using global signal analysis. Each of these members, for example bearings of rotating elements, is associated with a vibration sensor C1, C2 .... C such as an access
p lerometer. Depending on the phenomena to be monitored, other types of sensors can be used such as strain gauges, dynamo-speed sensors, etc. These sensors continuously supply the vibratory signature of the member corresponding to an analysis module M fixed station associated with the MA machine. Analysis module A
M includes a frequency analyzer proper / produced from a microprocessor. The frequency analysis A can consist for example of a Z80 microprocessor assisted by an arithmetic co-processor and equipped with a RAM memory of 32 koctects, an EPROM memory of 16 koctects, a clock and a battery backup unit of the memory and the clock. The frequency analyzer A is completed by analog and digital data acquisition systems. The analog data acquisition system comprises a number of analog preamplifiers 10 each connected between a number of analog inputs EA1, EA2. . . . EA
n and some of the C1 Cp sensors. In the example
p shown in FIG. 1, four analog preamplifiers 10 are each connected to four analog inputs making it possible to thus connect the frequency analyzer A to a maximum of sixteen sensors whether or not belonging to the same machine MA. The frequency analyzer A is supplemented by logic inputs EL1, EL2 ELn allowing it to receive external logic information via a logic preamplifier 11. Like the analog inputs, the logic inputs can be as many as sixteen.

Les informations logiques reçues aux entrées EL1 ... Logical information received at inputs EL1 ...

EL peuvent provenir de la ou les machines MA et concerner
n certains paramètres de fonctionnement de celles-ci (marche ou arrêt, vitesse de rotation, etc...) ou bien être émises par des moyens extérieurs de pilotage de l'installation.EL can come from the MA machine (s) and concern
n certain operating parameters of these (on or off, rotation speed, etc.) or else be emitted by external means for controlling the installation.

L'analyseur de fréquence A est connecté par une sortie série SS à deux bornes 12 de connexion du module M à une ligne 13 de transmission série en boucle de courant sur laquelle d'autres modules M peuvent être connectés en parallèle comme cela sera expliqué dans la suite. The frequency analyzer A is connected by a serial output SS with two terminals 12 for connection of the module M to a serial transmission line 13 in current loop to which other modules M can be connected in parallel as will be explained in the following.

La sortie série SS est également connectée par l'intermédiaire d'uneinterface de transmission série 14, par exemple une interface RS232, à un connecteur 15 de liaison du module M à un micrcYo#rdinateur 16. The serial output SS is also connected via a serial transmission interface 14, for example an RS232 interface, to a connector 15 for linking the module M to a microcomputer 16.

L'interface de transmission série est elle-même connectée par l'intermédiaire d'un modulateur-démodulateur 17 (MODEM) à un connecteur 18 permettant la liaison du module M avec un centre serveur 19 par l'intermédiaire d'une ligne téléphonique 20.The serial transmission interface is itself connected via a modulator-demodulator 17 (MODEM) to a connector 18 allowing the connection of the module M with a server center 19 via a telephone line 20 .

L'analyseur de fréquence A pourvu de ses systèmes d'acquisition analogiques et logiques constitue l'équipement de base du module M qui vient d'être décrit. The frequency analyzer A provided with its analog and logic acquisition systems constitutes the basic equipment of the module M which has just been described.

L'interface 14 et le MODEM 17 ne sont nécessaires que si le module M doit être en mesure de communiquer avec les moyens de traitement que constituent le micro
ordinateur 16 et le centre-serveur 19. On notera éga
lement que si ces moyens de communication sont consti
tués uniquement par le micro-ordinateur 16, la présence
du MODEM 17 est superflue, seule l'interface de commu
nication série 14 étant alors conservée.The interface 14 and the MODEM 17 are only necessary if the module M must be able to communicate with the processing means that constitute the microphone
computer 16 and the server center 19. We will also note
Lement that if these means of communication are consti
killed only by microcomputer 16, the presence
MODEM 17 is superfluous, only the communication interface
nication series 14 being then preserved.

L'analyseur de fréquence A assure l'échantillon
nage temporel des signaux électriques qu'il reçoit
du capteur C1 à C sur ses entrées analogiques EAA
p
à EA. La date et l'heure du démarrage de cet échantillon
nage suivi de l'analyse spectrale du signal échan
sillonné peuvent être programmées dans la mémoire de
l'analyseur A. Cependant, suivant les applications
envisagées, un tel démarrage peut être également
déclenché par une commande logique provenant de la
machine MA ou des moyens extérieurs de pilotage
mentionnés précédemment. Ceci peut permettre en particulier
à un opérateur de prendre l'initiative d'un cycle
d'échantillonnage et d'analyse sur un ou plusieurs
organes déterminés d'une machine.A l'inverse, d'autres
informations logiques reçues sur les entrées EL1 à EL peuvent être utilisées pour interdire le démarrage
n
d'un tel cycle : par exemple, cela peut être le cas
si l'information logique reçue indique un arrêt de ,la machine, une vitesse de fonctionnement de l'organe
concerné inférieure à une limite prédéterminée, etc..Frequency analyzer A provides the sample
time swim of the electrical signals it receives
of sensor C1 to C on its analog EAA inputs
p
at EA. The date and time of start of this sample
swimming followed by spectral analysis of the signal
furrowed can be programmed in the memory of
analyzer A. However, depending on the applications
envisaged, such a start can also be
triggered by a logic command from the
MA machine or external control means
previously mentioned. This can allow in particular
an operator to take the initiative of a cycle
sampling and analysis on one or more
specific parts of a machine; conversely, others
logic information received on inputs EL1 to EL can be used to prohibit starting
not
of such a cycle: for example, this may be the case
if the logic information received indicates a shutdown of, the machine, an organ operating speed
concerned below a predetermined limit, etc.

Lorsque le démarrage d'un cycle d'échan
tillonnage et d'analyse a éLé validé, l'analyseur déroule
un programme d'acquisition et d'analyse du signal
présent à l'une de ses entrées analogiques. Les mesures
réalisées sont classiques et peuvent consister à effec
tuer des sommes par tiers d'octave, des fonctions d'auto
corrélation, des moyennes spectrales, des spectres
de puissance, des spectres de phase, etc..., cette
énumération n'étant pas exhaustive.When the start of a sample cycle
tillonnage and analysis has been validated, the analyzer runs
a signal acquisition and analysis program
present at one of its analog inputs. Measures
carried out are conventional and may consist of effec
kill sums per third of an octave, auto functions
correlation, spectral means, spectra
power, phase spectra, etc., this
list is not exhaustive.

Le résultat de ces mesures est envoyé par
la sortie série SS suivant les cas au micro-ordinateur
16, au centre-serveur 19, ou à chacun de ces deux
moyens de traitement. Ces derniers assurent le stockage
des mesures effectuées et leur interprétation en vue de l'établissement d'un diagnostic relatif à la cause d'un défaut décelé et au moment où une panne est susceptile de se produire. Pour ce faire, les moyens de traitement comparent les échantillons analysés à des valeurs, signaux ou spectres de référence établis expérimentalement. Ces fonctions de traitement des échantillons analysés peuvent éventuellement être partagées entre un micro-ordinateur et un centre-serveur, le premier se chargeant des calculs nécessitant peu de puissance et le second des calculs les plus complexes.The result of these measurements is sent by
SS serial output depending on the microcomputer
16, host 19, or both
means of treatment. These provide storage
of the measurements carried out and their interpretation with a view to establishing a diagnosis relating to the cause of a detected fault and at the time when a failure is likely to occur. To do this, the processing means compare the samples analyzed with values, signals or reference spectra established experimentally. These functions for processing the analyzed samples can optionally be shared between a microcomputer and a server center, the former taking care of calculations requiring little power and the latter of the most complex calculations.

La figure 2 est un schéma simplifié montrant plusieurs modules d'analyse Mg, MA . . . .M n connectés en parallèle à la ligne de transmission série en boucle de courant 13. Cette configuration permet, par des moyens très simples et peu coûteux, de faire communiquer plusieurs modules d'analyse groupés géographiquement sur un même site avec un même micro-ordinateur 16, ou avec un centre-serveur par l'intermédiaire d'un
MODEM commun 17. Dans ce cas, seul le module Mo est équipé de l'interface 14,et éventuellement du MODEM 17 si une liaison avec un centre-serveur est prévue, les autres modules étant dépourvus de ces deux équipements et se présentant dans la configuration de base décrite précédemment.Les différents modules sont connectés les uns aux autres deux à deux, entre leur borne 12, par la ligne de transmission 13. Une interface 21 de liaison série avec une imprimante 22 peut également être prévue.Figure 2 is a simplified diagram showing several analysis modules Mg, MA. . . .M n connected in parallel to the serial transmission line in current loop 13. This configuration allows, by very simple and inexpensive means, to communicate several analysis modules grouped geographically on the same site with the same micro- computer 16, or with a host through a
Common MODEM 17. In this case, only the Mo module is equipped with the interface 14, and possibly MODEM 17 if a link with a server center is provided, the other modules being devoid of these two pieces of equipment and appearing in the basic configuration described above. The different modules are connected to each other in pairs, between their terminal 12, by the transmission line 13. A serial link interface 21 with a printer 22 can also be provided.

Dans le cas d'une interface de communication série et d'un MODEM fonctionnant sur un code à huit bits, la configuration de la figure 2 permet de grouper jusqu'à 255 modules et une imprimante, ou 256 modules en l'absence d'imprimante, dont chacun possède son propre code d'identification à huit bits. In the case of a serial communication interface and a MODEM operating on an eight-bit code, the configuration in FIG. 2 makes it possible to group up to 255 modules and a printer, or 256 modules in the absence of printer, each of which has its own eight-bit identification code.

La figure 3 montre comment l'installation décrite peut être intégrée à un réseau de transmission de données numériques possédant un centre-serveur 16. FIG. 3 shows how the installation described can be integrated into a digital data transmission network having a server center 16.

Celui-ci est relié aux différents modules M de surveillance de machines par l'intermédiaire du réseau téléphonique commuté. Des terminaux T à écran du type
Minitel ou analogues, éventuellement connectés à une imprimante, peuvent être utilisés pour recevoir et visualiser des résultats des traitements effectués par le centre-serveur.This is connected to the various machine monitoring modules M via the switched telephone network. T-type terminals with screen
Minitel or similar, possibly connected to a printer, can be used to receive and view the results of the treatments carried out by the host.

En variante, les différentes installations de surveillance de machines peuvent être intégrées à un réseau spécialisé de transmission de données numériques à haut débit. As a variant, the various machine monitoring installations can be integrated into a specialized high speed digital data transmission network.

Une autre solution consiste encore à organiser l'installation sous forme d'un réseau local comme représenté à la figure 4. Dans ce cas, chaque machine ou groupe de machines MA est relié, via son module
M pourvu de capacités de transmission et des lignes de communication du réseau local, lignes qui peuvent être également celles du réseau téléphonique commuté, à un micro-ordinateur ou autre calculateur 16 spécialisé ou non appartenant en propre à l'utilisateur et assurant la gestion de l'ensemble de son installation de surveillance de l'évolution d'usure de ses machines.Another solution also consists in organizing the installation in the form of a local network as shown in FIG. 4. In this case, each machine or group of machines MA is connected, via its module
M provided with transmission capacities and communication lines of the local network, lines which can also be those of the switched telephone network, to a microcomputer or other computer 16 specialized or not belonging specifically to the user and ensuring the management of the whole of its installation for monitoring the wear and tear on its machines.

Il résulte de ce qui précède que l'installation décrite, une fois implantée, ne nécessite l'intervention que de peu ou pas de personnel spécialisé, la mesure de la signature vibratoire des machines, son échantillonnage, son analyse, son traitement et le diagnostic étant effectués automatiquement. Bien entendu, dans un certain nombre de cas, les machines pourront être équipées directement par le constructeur des capteurs et modules d'analyse nécessaires qui n'auront plus qu'à être connectés aux moyens de traitement, centre-serveur ou autres, lors de la mise en place de la machine. It follows from the above that the installation described, once installed, requires the intervention of little or no specialized personnel, the measurement of the vibratory signature of the machines, its sampling, its analysis, its treatment and the diagnosis. being done automatically. Of course, in a certain number of cases, the machines may be equipped directly by the manufacturer with the necessary sensors and analysis modules which will only have to be connected to the processing means, data center or other, when setting up the machine.

Il va de soi que les modes de réalisation décrits ne sont que des exemples et l'on pourrait les modifier, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour cela du cadre de l'invent ion. It goes without saying that the embodiments described are only examples and they could be modified, in particular by substitution of technical equivalents, without departing from the scope of the invention.

Claims

1. Installation for monitoring the wear of machines, including

detection means for producing a first series of electrical signals representative of the physical operating characteristics of machine components,

means for spectrally analyzing said electrical signals so as to obtain a second series of signals, and

processing means for comparing the second series of signals with a series of reference signals and generating information representative of a significant change in this second series of signals compared to the reference series,

characterized in that

said detection means comprise sensors (C1, C2 Cp) with a fixed station associated with various organs (01, 02 ~~~~ 0p) of machines and each continuously producing a signal from said first series,

the analysis means (M) comprise stationary frequency analyzers (A) each connected to at least one sensor (C1, C2 Cp) and suitable for temporally sampling the first series of signals, spectrally analyzing said samples, and transmit in digital form, to the processing means, the analyzed samples constituting the second series of signals, and

- said processing means (16, 19) are part of a digital data transmission network to which said frequency analyzers (A) are connected.

2. Installation according to claim 1, characterized in that several frequency analyzers (MoS M1 M1 Mn) M) grouped geographically on the same site are connected in parallel to a serial transmission line (13).

3. Installation according to claim 2, characterized in that said processing means comprise a microcomputer (16) connected to said transmission line (13) via a serial link interface (14).

4. Installation according to any one of claims 1 to 3, characterized in that said processing means (19) comprise a computer constituting a server center of said transmission network.

5. Installation according to claim 4, characterized in that it is organized in the form of a local network.

6. Installation according to any one of claims 4 and 5, characterized in that said frequency analyzers (A) are connected to the cen-t re - server (16) via a modulatordemodulator (17) and d 'a telephone network.

7. Installation according to claim 6 when it depends on claim 2 or 3, characterized in that a serial transmission line (13) is connected to a modulator-demodulator (17) via an interface of serial link (14).

8. Installation according to any one of claims 1 to 7, characterized in that each frequency analyzer (A) comprises a microprocessor comprising parallel analog inputs (EA1, EA2 EAn) for its connection to a group of sensors, inputs parallel logic (EL1, EL2 .. ELn) for its connection to at least one machine under surveillance (MA), and a serial output (SS) for the transmission of said analyzed samples.

9. Installation according to claim 8, characterized in that said microprocessor is programmed to execute at predetermined time intervals cycles of sampling, spectral analysis and transmission of the signal delivered by an associated sensor.

10. Installation according to claim 9, characterized in that the microprocessor receives on its logic inputs logic information representative of operating conditions of the machine (MA) and conditioning the start of said cycles.

11. Installation according to any one of claims 8 to 10, characterized in that the microprocessor is associated with an arithmetic co-processor.

12. Installation according to any one of claims 1 to 11, characterized in that said sensors (C1, C2 C) are accelerometers.

not

13. Method for obtaining a signal representative of the evolution of the wear of a machine, characterized in that - a first series of signals representative of physical characteristics of the operation of the machine is produced continuously, - the first series of signals is sampled temporally, - said samples of the first series are analyzed spectrally so as to obtain a second series of signals, - the second series of signals is compared to a series of reference signals, - a signal representative of a significant change in this second series of signals compared to the reference series.