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Diagnostic vibratoire · méthode de recherche

Comment déterminer la cause d'une vibration sur un équipement : une méthode, pas une liste de causes

Un ventilateur s'est mis à vibrer après le nettoyage de la roue. Vous avez posé un capteur, relevé 7 mm/s, et vous vous êtes arrêté là : vous avez un chiffre, pas une cause. Une liste de causes possibles n'aide guère ici, car presque chacune d'elles peut faire monter le même chiffre. Ce qui aide, c'est un ordre de travail qui élimine les hypothèses une par une.

Mis à jour le 27 août 2026 · par AXILINE · Vila Nova de Gaia

En bref : On ne trouve pas la cause à partir d'un seul spectre (la décomposition de la vibration par fréquences), mais à partir d'un ensemble de signes : le contexte (ce qui a changé et quand cela a commencé), la fiabilité de la mesure, le rapport entre les vibrations sur tous les paliers dans les trois directions, l'ordre des fréquences par rapport au régime, la forme du signal temporel, la répétabilité et la phase — l'angle indiquant à quel point du tour la vibration atteint son maximum. Vous rassemblez d'abord ces données, puis vous formulez une seule hypothèse et la vérifiez par une seule action contrôlée. Ce n'est pas l'appareil qui pose le diagnostic, mais la combinaison des signes, du comportement de la machine et d'une vérification qui confirme.

Étape 1. Rassemblez le contexte avant même de sortir la mallette de l'appareil

La moitié du diagnostic se trouve dans le cahier de maintenance et dans la mémoire de l'opérateur. L'appareil répond à la question « combien ». C'est le contexte qui répond à la question « pourquoi ».

Une vibration apparue le jour même du remplacement d'un roulement, et une vibration qui a augmenté sur trois mois, appellent des hypothèses différentes. La première oriente vers le montage. La seconde vers l'usure, les dépôts ou un tassement de la fondation.

Après le nettoyage d'une roue, une machine peut se mettre à vibrer pour deux raisons à la fois : le dépôt a été retiré de façon inégale, ce qui a créé un balourd, et la fixation du carter a été desserrée en même temps. Le contexte réduit le champ des hypothèses, mais ne remplace pas la mesure.

Étape 2. Assurez-vous que la mesure reflète la machine, pas votre fixation

Avant d'expliquer un chiffre, vérifiez sa fiabilité. Des relevés erronés sont à l'origine de près de la moitié des cas « mystérieux », et ensuite on cherche ces artefacts comme un défaut pendant des semaines.

Le mode de fixation du capteur détermine la bande de fréquence dans laquelle vous voyez quoi que ce soit. Une pointe de touche tenue à la main coupe tout au-delà d'environ 500 à 1000 Hz. Un aimant sur une surface propre et plane fonctionne sur une bande plus large. Un goujon donne le maximum de bande passante et de répétabilité. Un aimant posé sur une couche de peinture ou sur de la rouille se transforme en ressort avec sa propre résonance.

Sur le Balanset-1A, la mesure RMS de la vitesse vibratoire se fait dans la bande 5 à 200 Hz, alors que les zones de l'ISO 20816 sont établies pour la bande 10 à 1000 Hz. Tenez-en compte : une telle mesure ne montrera pas la partie haute fréquence liée aux roulements, qu'on recherche séparément — par l'accélération et le spectre d'enveloppe, une méthode qui fait ressortir les chocs faibles d'un roulement.

Étape 3. Établissez une carte de base : tous les paliers, trois directions

Un seul point ne fait pas un diagnostic. Parcourez chaque palier dans trois directions : horizontale (H), verticale (V) et axiale (A). Notez-les selon l'usage : 1H, 1V, 1A, 2H, etc., en comptant les paliers à partir du côté entraînement. Un appareil à deux voies prend deux points à la fois et vous économise la moitié des démarrages.

L'information diagnostique ne vient pas du chiffre absolu, mais du rapport entre les directions. Voici comment lire cette carte.

H à peu près égal à V, axiale faible

Le profil classique du balourd. Le rotor tire le palier en cercle, donc les directions radiales sont comparables. L'axiale reste faible, sauf pour les rotors en porte-à-faux et les roues présentant un faux-rond frontal.

H de 3 à 5 fois supérieur à V

Une directionnalité marquée. C'est le comportement d'une résonance du palier ou du châssis dans une direction, ou d'un desserrage de la fixation. Un balourd seul ne produit généralement pas un tel écart.

V supérieur à H

Un profil rare et très révélateur. Examinez la fixation à la fondation : une patte molle (un appui qui ne porte pas complètement sur le châssis et déforme le corps de la machine quand on serre son boulon), une patte fissurée, un scellement friable, des boulons desserrés. Sur une machine normalement fixée, la rigidité verticale est supérieure à l'horizontale ; si V passe devant, c'est que vous avez perdu cette rigidité.

Axiale comparable à la radiale

Cherchez un désalignement, surtout angulaire, mais aussi une flexion de l'arbre, une inclinaison du roulement, un problème de palier de butée. L'équilibrage n'aidera pas ici : il réduit le 1x radial.

Un palier hurle, le voisin reste silencieux

La cause est locale : ce palier lui-même, sa fixation, ou une résonance propre à ce seul appui. Le balourd du rotor se voit presque toujours sur les deux paliers.

Établissez la carte dans un seul régime de fonctionnement et notez-la immédiatement dans un tableau, avec le régime, la charge et la température des paliers. Deux heures plus tard, vous ne vous souviendrez plus à quel débit vous avez relevé le point 2A.

Étape 4. Convertissez les hertz en ordres du régime

Le spectre affiche des hertz. Le diagnostic, lui, vit dans les ordres. Divisez la fréquence du pic par la fréquence de rotation, vous obtenez un ordre : 1x, 2x, 0,5x, 3,7x. L'ordre indique de lui-même la classe de cause.

Le calcul tient en une ligne. 1480 tr/min, c'est 1480/60 = 24,67 Hz. Un pic à 49,3 Hz donne exactement 2,00x. Un pic à 100 Hz, pour le même régime, donne 4,05x, et ce n'est plus une harmonique, mais le double de la fréquence du réseau. La différence est essentielle : l'un se répare côté mécanique, l'autre côté électrique.

Sur un entraînement à variateur de fréquence et à vitesse flottante, un spectre ordinaire étale les raies. On y travaille alors par analyse d'ordres : l'axe est calé sur la marque de rotation, et les composantes liées au régime restent fixes indépendamment de la vitesse. La construction du spectre lui-même est détaillée dans un article séparé sur la lecture du spectre de vibration.

Étape 5. Ouvrez le signal temporel, vérifiez la répétabilité et la phase

Le spectre fait une moyenne, et masque donc les événements isolés. Un roulement à un stade précoce donne un choc une fois tous les quelques tours de l'arbre. Dans le spectre, ce choc se dilue dans le bruit ; dans le signal temporel, vous voyez des impulsions distinctes. Regardez toujours les deux images.

Prenez une durée d'enregistrement d'au moins 4 à 6 tours de l'arbre. À 1500 tr/min, cela fait 0,2 s ; en pratique on enregistre 1 à 2 s. Sur un cylindre lent à 60 tr/min, il faut environ 6 s, sinon un événement rare n'entrera tout simplement pas dans l'échantillon.

La phase, prise seule, ne montre pas où se trouve le point lourd. Elle montre une différence : entre les directions, entre les paliers, entre les démarrages. C'est cette différence qui est utile.

Étape 6. Rassemblez les signes en une hypothèse à l'aide du tableau

Fréquence dominanteDirection et comportementHypothèseVérification
1x, spectre propreH à peu près égal à V, axiale faible, phase stable, amplitude croissant à peu près comme le carré du régimeBalourd du rotorMasse d'essai de masse connue à un rayon connu. Un essai valable modifie 1x de 20 à 30 % ou la phase de 20 à 30°
1x, spectre proprePic marqué sur une plage étroite de régime, la vibration chute après le pic, la phase bascule d'environ 180°Résonance du palier, du châssis ou du rotorMontée en régime et ralentissement libre avec enregistrement de l'amplitude et de la phase de 1x. Test au choc sur machine arrêtée
1x et 2x sont comparablesL'axiale a nettement augmenté, la phase de 1x diffère d'environ 180° de part et d'autre de l'accouplementDésalignement des arbresD'abord la patte molle, puis l'alignement des arbres au comparateur ou au système laser, sur une machine chaude
Peigne 1x, 2x, 3x plus 0,5x et 1,5xDirectionnalité marquée, la phase ne se reproduit pas d'un démarrage à l'autreFixation desserrée ou frottementSerrage selon un schéma avec mesure de contrôle après chaque patte. Le desserrage se trahira par un saut du chiffre sur un boulon précis
Double fréquence du réseau, 100 Hz sur un réseau à 50 HzRadialement, faible dépendance à la charge mécaniqueCause électromagnétique : excentricité de l'entrefer, stator desserréCoupez l'alimentation au ralentissement libre. La raie à 100 Hz disparaît instantanément, la raie mécanique décroît progressivement avec le régime
Fréquences élevées, non multiples du régime, floues, plancher de bruit qui monteLocalement sur un palier, dont la température est plus élevée que celle du voisinDéfauts de roulementsSpectre d'enveloppe de l'accélération dans la bande 2 à 10 kHz, nouvelle mesure dans une semaine, contrôle du graissage
Raie subsynchrone de 0,4 à 0,5xMachine à paliers lisses, raie instable en fréquenceInstabilité du film d'huile (oil whirl)Les capteurs posés sur le carter ne fonctionnent pas ici. Il faut des proximètres (capteurs sans contact de la position de l'arbre) et les orbites construites à partir d'eux. Vérifiez la viscosité, la température et la pression de l'huile
Fréquence de passage des pales et bruit large bande 1 à 10 kHzAugmente en s'écartant du point de fonctionnement, à l'oreille « du gravier dans le tuyau »Cavitation ou décrochage de l'écoulementRamenez le régime au point de fonctionnement, augmentez la pression à l'aspiration. La cause est dans le procédé, pas dans le rotor
Deux raies proches, la vibration pulse à l'oreillePulsation d'une période d'environ une seconde, les deux raies sont stablesBattement entre deux sources indépendantes, par exemple deux ventilateurs sur un même conduitArrêtez la seconde machine. La pulsation disparaîtra, la machine est saine

Ce tableau donne une hypothèse, pas une conclusion. La même image peut avoir deux causes, et inversement : un jeu mécanique peut faire monter 1x, et un désalignement peut ajouter des harmoniques. C'est la colonne de droite qui transforme l'hypothèse en diagnostic.

Sources : ISO 13373-3:2015 · ISO 13373-5:2020

Étape 7. Changez un seul paramètre à la fois et observez la réaction

Ici, vous cessez d'observer et commencez à expérimenter. Une seule règle : à chaque démarrage, vous ne changez qu'une seule chose. Sinon, le chiffre change, mais vous ne saurez pas à quoi attribuer ce changement.

  1. 01

    Le régime

    Sur le variateur, parcourez la plage par paliers de 5 à 10 % et notez 1x et la phase à chaque palier. Le balourd croît de façon régulière, à peu près comme le carré du régime. La résonance donne un pic étroit et un basculement de phase. La fréquence propre de la structure reste fixe en hertz, pendant que la raie liée au régime se déplace en fréquence.

  2. 02

    La charge

    Gardez le régime constant, faites varier le débit ou l'alimentation. L'hydraulique et l'aérodynamique réagissent immédiatement. Le balourd est presque indifférent à la charge. Le désalignement augmente souvent avec la charge, à cause de la réaction de l'accouplement.

  3. 03

    La température

    Faites une mesure sur machine froide, puis après 40 à 60 minutes de fonctionnement. Une dérive de la vibration avec l'échauffement indique soit une dilatation thermique et un désalignement induit, soit une flexion thermique du rotor. Sur une telle machine, on aligne les arbres avec des décalages à froid prédéfinis, pas « à zéro ».

  4. 04

    L'alimentation

    Coupez le moteur du réseau et observez la raie suspecte au moment du ralentissement libre. La composante électromagnétique disparaît instantanément, la composante mécanique décroît avec le régime. Un test gratuit et sans ambiguïté.

  5. 05

    La fixation

    Serrez les boulons selon un schéma et mesurez après chacun. Vous trouvez ainsi une patte précise, et non un « desserrage en général ». L'ordre compte : d'abord la boulonnerie et la patte molle, ensuite l'alignement des arbres, et seulement après l'équilibrage.

Notez tout dans un seul tableau : régime, charge, température des paliers, vibration globale (le niveau total sur toutes les fréquences), 1x, 2x, phase. Après une demi-journée de travail, ce tableau deviendra votre conclusion.

Trois niveaux de seuils, et pourquoi la tendance compte plus qu'une valeur unique

Une seule mesure renseigne sur un état. Deux mesures espacées dans le temps renseignent sur une tendance, et c'est la tendance qui guide la décision. Une machine stable à 4,0 mm/s depuis trois mois est plus rassurante qu'une machine passée de 1,5 à 3,0 mm/s en un mois, même si la seconde est formellement « meilleure ».

C'est pourquoi on ne fixe pas un seuil unique, mais trois niveaux. Vous gagnez ainsi du temps pour vous préparer, au lieu d'un arrêt d'urgence pendant l'équipe de nuit.

Avertissement

Noter et surveiller plus souvent. Vous n'arrêtez rien, vous ajoutez un point au graphique et réduisez l'intervalle entre les mesures. Repère de travail : la limite entre les zones B et C selon la partie applicable de l'ISO 20816, ou un seuil statistique fondé sur l'historique de la machine elle-même.

Alarme

Analyser et planifier une intervention. Vous cherchez la cause selon l'ordre décrit plus haut, vous préparez les pièces et une fenêtre dans le planning. Repère selon l'ISO 20816 : la limite entre les zones C et D, mais pour une machine précise, il est plus honnête de calculer à partir de sa propre ligne de base.

Arrêt

Arrêter selon le règlement du site. Ce niveau se justifie séparément et se valide avec l'exploitation, car un arrêt intempestif coûte lui aussi de l'argent.

Prenez les chiffres des zones A, B, C, D comme repère de travail, et vérifiez la partie et l'édition applicables de la norme pour votre machine précise : la puissance, le régime, le type de paliers et les exceptions par type de machine y sont précisés séparément. Le détail des trois « tolérances » différentes fait l'objet d'un article séparé.

Sources : ISO 20816-1:2016 · ISO 13373-3:2015

Une hypothèse, une vérification, et les limites honnêtes de la méthode

Formulez une seule hypothèse avec les mots de la machine, pas ceux de l'appareil. Pas « 1x élevé », mais « balourd de la roue après un nettoyage inégal ». Choisissez ensuite une seule action qui distingue cette hypothèse de la plus proche concurrente, et faites uniquement celle-là.

On ne pose pas de diagnostic à partir d'un seul spectre, et c'est une propriété de la méthode, pas de la prudence excessive. Le spectre montre la composition fréquentielle en moyenne, et ne distingue pas la cause de la conséquence. Un desserrage de fixation fait monter 1x et se fait passer pour un balourd. Une patte molle déforme le corps de la machine et crée un vrai désalignement, que vous trouverez et corrigerez honnêtement, mais qui reviendra une semaine plus tard. La résonance amplifie toute excitation, si bien qu'en résonance, presque tout ressemble à un balourd.

Il y a aussi ce que des capteurs posés sur le carter ne peuvent tout simplement pas voir. La position de l'arbre dans le jeu et l'instabilité du film d'huile demandent des proximètres et des orbites. Les défauts précoces de roulements demandent l'accélération et l'enveloppe jusqu'à 10 kHz. Les barres cassées du rotor d'un moteur demandent une résolution fine en fréquence plus une analyse du courant statorique. Si votre cas tombe dans l'une de ces catégories, il faut un autre outil et un autre spécialiste, pas une masse d'essai de plus.

Ce que fait AXILINE quand le tableau ne colle pas

Nous venons sur le site et parcourons cet itinéraire dans son intégralité : mesure sur tous les paliers dans les trois directions, vibration globale et 1x avec la phase, spectre FFT et signal temporel sur deux voies simultanément, contrôle de résonance par montée en régime et ralentissement libre. Si le tableau converge vers un balourd, nous équilibrons en un ou deux plans de correction directement sur les paliers propres à la machine, sans démontage ni dépose du rotor. Si ce n'est pas le cas, vous recevez une conclusion claire sur ce qu'il faut faire à la place de l'équilibrage, et vous ne payez pas pour des masses qui n'auraient servi à rien.

L'appareil peut être acheté pour un usage autonome. Le kit Balanset-1A comprend deux accéléromètres, un capteur laser de phase, un module USB à deux voies avec préamplificateurs, intégrateurs et CAN, et un logiciel pour Windows. La plage de mesure de 1x en vitesse vibratoire est de 0,02 à 80 mm/s, le régime de 100 à 100 000 tr/min, la précision de mesure de phase de ±1°. Le logiciel affiche la vibration globale et 1x, le spectre et le signal temporel, tient une archive et calcule la tolérance selon les classes G (les classes de précision de l'équilibrage). Vous construisez la tendance à partir de vos propres données enregistrées, pas de votre mémoire.

L'accompagnement-conseil est assuré par les ingénieurs qui conçoivent et fabriquent les appareils Balanset, et qui les utilisent eux-mêmes pour équilibrer sur site. Envoyez-nous vos mesures, vos spectres et la description de votre machine, nous les analyserons ensemble.

Sources : Spécifications fabricant Balanset-1A · Manuel d’utilisation Balanset-1A

Questions fréquentes

Par quoi commencer si un ventilateur s'est mis à vibrer juste après le nettoyage de la roue ?

Pas par des masses. D'abord le contexte : ce qui a été fait précisément sur la roue et le carter. Ensuite une mesure sur les deux paliers dans trois directions, et une comparaison de la vibration globale avec 1x. Si 1x représente l'essentiel de la globale, si le spectre est propre, si H et V sont comparables et l'axiale faible, c'est un balourd dû à un dépôt retiré de façon inégale. Si un peigne d'harmoniques et l'axiale ont augmenté, vérifiez d'abord la fixation du carter et des pattes que vous avez touchées pendant le nettoyage.

Peut-on déterminer la cause d'une vibration à partir d'un seul spectre ?

Non. Le spectre montre la composition fréquentielle en moyenne, et ne distingue pas la cause de la conséquence. Un desserrage de fixation fait monter 1x et ressemble à un balourd, une résonance amplifie toute excitation, et une patte molle crée un vrai désalignement qui reviendra après correction. L'ensemble minimal pour un diagnostic, c'est le spectre plus le signal temporel plus la phase plus le rapport entre les directions sur tous les paliers plus la réaction au changement d'un seul paramètre.

Pourquoi mesurer trois directions si l'horizontale suffit généralement ?

Parce que ce qui est diagnostique, ce n'est pas la valeur, mais le rapport. Une vibration axiale comparable à la radiale vous oriente de l'équilibrage vers l'alignement des arbres et vers un contrôle de la flexion de l'arbre. Une verticale supérieure à l'horizontale signale une perte de rigidité de la fixation à la fondation. Une horizontale de 3 à 5 fois supérieure à la verticale signale une résonance ou un desserrage dans une direction. Avec une seule mesure horizontale, ces trois cas se ressemblent tous.

Comment convertir un pic de hertz en ordre du régime ?

Divisez la fréquence du pic par la fréquence de rotation en hertz. La fréquence de rotation est égale au régime en tours par minute divisé par 60. À 1480 tr/min, cela fait 24,67 Hz, donc un pic à 49,3 Hz donne 2,00x, et un pic à 100 Hz donne 4,05x et se révèle être le double de la fréquence du réseau, pas une harmonique. Les ordres entiers indiquent des phénomènes liés au régime, les demi-ordres un jeu mécanique ou un frottement, les ordres fractionnaires des roulements ou des courroies.

Quels seuils fixer s'il n'existe pas d'historique de mesures pour la machine ?

Commencez par un repère tiré de la partie applicable de l'ISO 20816 : prenez la limite entre les zones B et C comme avertissement, celle entre C et D comme alarme, et validez le niveau d'arrêt séparément avec l'exploitation. En parallèle, relevez une ligne de base sur une machine saine et chaude, et après 3 à 5 tournées, recalculez les seuils statistiquement à partir de cette ligne. Ensuite, les chiffres normatifs resteront en arrière-plan, et c'est la tendance de la machine précise qui guidera les décisions.

Que faire si les signes pointent vers deux causes à la fois ?

C'est une situation normale, pas une impasse. Corrigez selon l'ordre de dépendance : d'abord ce qui fausse tout le reste. La boulonnerie et la patte molle, puis l'alignement des arbres, puis l'équilibrage. Après chaque étape, faites une mesure de contrôle et consignez-la. Si, après correction de la première cause, la seconde a diminué d'elle-même, c'était une conséquence, pas un défaut distinct.

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