Exercices corrigés en maintenance conditionnelle et prédictive

Vibrations, thermographie, analyse d’huile avec schémas et dessins

La maintenance conditionnelle et la maintenance predictive s’appuient sur un principe simple et exigeant : mesurer, comparer, interpréter, puis décider avec méthode. Les trois briques les plus enseignées et les plus utilisées sur le terrain sont les vibrations (machines tournantes), la thermographie infrarouge (échauffements anormaux) et l’analyse d’huile (usure et contamination).
L’ensemble ci-dessous propose une série d’exercices complets, avec schémas et corrigés structurés, afin de reproduire les raisonnements attendus en production, en maintenance et en fiabilisation.

Schémas et dessins à utiliser pendant les exercices

Schéma 1 Signal vibratoire temporel

Schéma 2 Spectre FFT

Schéma 3 Peaks typiques harmonique et bandes latérales

Schéma 4 Carte thermique schématique isothermes

Schéma 5 Tendance analyse d’huile

Schéma 6 Arbre de décision

Partie 1 Exercices vibrations machines tournantes

Exercice 1 Lecture du signal temporel

Énoncé
On observe le signal vibratoire du Schéma 1.

Décrire la signature dominante du signal.
Repérer l’indice principal d’un défaut de roulement.
Proposer deux actions de confirmation à réaliser avant toute intervention.

Corrigé guidé

La forme d’onde présente une composante périodique relativement stable (liée à la rotation), sur laquelle se superposent des événements brefs de type chocs.
Les chocs sont caractéristiques d’un phénomène impulsionnel (contact non régulier) compatible avec un défaut de roulement (pitting, écaillage, défaut de piste, lubrification dégradée). Sur un signal “propre”, la rotation se voit, mais les impulsions répétées donnent l’alerte fiabiliste.
Deux confirmations cohérentes :

Mesurer à nouveau avec la même configuration (capteur, point, serrage, charge), puis comparer la répétabilité.
Passer sur une analyse fréquentielle et/ou enveloppe (spectre, bandes latérales, fréquences caractéristiques) afin de relier le défaut à une famille (roulement, désalignement, balourd, engrenage).

Exercice 2 Interprétation d’un spectre FFT

Énoncé
Le Schéma 2 présente un spectre FFT (0–600 Hz). On sait que la vitesse de rotation de l’arbre est 1 800 tr/min.

Calculer la fréquence de rotation ( f_r ).
Citer deux indices typiques qui orientent vers un défaut mécanique simple (balourd/désalignement).
Citer deux indices qui orientent vers un défaut plus “modulé” (roulement/jeu/engrenage).

Corrigé

Calcul de la fréquence de rotation

Indices orientant vers un défaut mécanique simple

Un pic dominant à 1×fr (≈ 30 Hz) évoque souvent un balourd.
Une présence marquée de 2×fr (≈ 60 Hz) et parfois suggère un désalignement ou une contrainte de montage.

Indices orientant vers un défaut modulé

Des bandes latérales autour d’un pic (pics voisins espacés de (f_r)) indiquent une modulation liée à la rotation (jeu, desserrage, défaut d’engrenage, phénomène impulsionnel).
Une énergie plus large, associée à des harmoniques et une excitation haute fréquence, renforce l’hypothèse roulement (souvent confirmée par enveloppe ou spectre d’accélération haute fréquence).

Exercice 3 Bande latérale et diagnostic probable

Énoncé
On observe le Schéma 3 (représentation simplifiée des pics). La machine tourne à 30 Hz.

Identifier la logique des pics à 30, 60, 90 Hz.
Interpréter un pic principal autour de 120 Hz accompagné de pics voisins espacés de 30 Hz.
Donner un diagnostic prioritaire et une action de maintenance planifiée.

Corrigé

Les pics à 30, 60, 90 Hz sont des harmoniques de rotation 1×,2×,3×fr.
Un pic autour de 120 Hz accompagné de pics latéraux espacés de 30 Hz correspond à une modulation par la rotation. Cette signature est fréquente lorsque la source (défaut) produit une excitation répétitive, ensuite “portée” par la rotation (jeu, roulement, engrenage, défaut local).
Diagnostic prioritaire plausible

Défaut de roulement ou jeu mécanique sur l’ensemble palier, à confirmer.
Action planifiée
Programmer une inspection ciblée (jeu, serrage, alignement, lubrification), puis une mesure complémentaire type enveloppe ou haute fréquence. Si la dérive se confirme, planifier le remplacement roulement sur arrêt opportun.

Partie 2 Exercices thermographie infrarouge

Exercice 4 Lecture d’une carte thermique schématique

Énoncé
Le Schéma 4 représente une carte thermique (isothermes) d’un carter de palier et de son environnement.

Définir ce que signifie un point chaud en maintenance conditionnelle.
Proposer trois causes probables d’un échauffement local sur palier.
Donner une séquence de vérifications à réaliser avant démontage.

Corrigé

Un point chaud correspond à une élévation anormale de température localisée, comparée à une référence (symétrie, historique, équipements similaires, conditions de charge). C’est un indicateur de perte d’énergie (frottement, résistance électrique, défaut de contact) ou de dissipation perturbée.
Causes probables sur palier

Lubrification insuffisante ou lubrifiant inadéquat (viscosité, contamination).
Désalignement provoquant surcharge et échauffement.
Dégradation roulement (défaut de piste, grippage naissant) ou jeu anormal.

Séquence de vérifications

Comparaison avec un palier “jumeau” (si disponible) et prise en compte de la charge/vitesse.
Contrôle du graissage (quantité, fréquence, type, contamination), écoute/ultrasons si disponibles.
Corrélation avec vibrations et tendance huile si la machine est critique.

Exercice 5 Diagnostic thermographique sur armoire électrique

Énoncé
Une thermographie révèle un échauffement sur un point de connexion d’un disjoncteur. La charge est stable, ambiance normale.

Citer l’hypothèse la plus probable.
Indiquer la mesure corrective immédiate la plus pertinente.
Indiquer une action préventive à intégrer au plan.

Corrigé

Hypothèse la plus probable

Mauvais contact (serrage insuffisant, oxydation, vieillissement, défaut de connexion) entraînant une résistance de contact plus élevée et un échauffement local.

Mesure corrective immédiate

Mise en sécurité selon procédure, puis resserrage au couple prescrit et contrôle de l’état du conducteur/borne.

Action préventive

Introduire une routine périodique thermographie sur équipements critiques, et un contrôle de serrage (si recommandé) lors des arrêts planifiés.

Partie 3 Exercices analyse d’huile et tribologie

Exercice 6 Analyse d’huile interprétation de tendance

Énoncé
Le Schéma 5 présente une tendance sur 180 jours d’une machine lubrifiée. On suit Fe (fer), Si (silicium) et une viscosité (indicateur).

Décrire la tendance du Fe et son sens probable.
Interpréter une montée progressive du Si.
Proposer une décision maintenance en trois niveaux (surveillance, intervention planifiée, arrêt).

Corrigé

Le Fe augmente de manière régulière puis accélérée. Cette signature est typique d’une usure métallique croissante. L’accélération finale signale souvent un changement de régime : lubrification dégradée, défaut mécanique qui s’aggrave, ou contamination.
Le Si augmente progressivement. Le silicium est fréquemment associé à une contamination particulaire (poussière, environnement, étanchéité dégradée, filtration insuffisante). Si le Si monte en même temps que l’usure, la causalité contamination → abrasion devient crédible.
Décision en trois niveaux

Surveillance rapprochée si la hausse est faible et stable, avec re-mesure courte.
Intervention planifiée si tendance confirmée : contrôle étanchéité, filtration, renforcement filtration, vidange ciblée, inspection organes.
Arrêt immédiat si des seuils critiques sont dépassés ou si un risque sécurité apparaît (échauffement, bruit, vibration forte, perte de fonction).

Exercice 7 Diagnostic croisé huile et vibrations

Énoncé
Une pompe présente :

Vibrations impulsionnelles en hausse sur deux campagnes de mesure.
Fe en hausse et viscosité en baisse.
Température de palier légèrement supérieure à l’historique.

Construire l’hypothèse causale la plus cohérente.
Citer deux tests complémentaires rapides.
Proposer une action planifiée réaliste.

Corrigé

Hypothèse causale cohérente

Une lubrification dégradée (viscosité en baisse) favorise le contact métal-métal, accélère l’usure (Fe), et provoque des excitations impulsionnelles (roulement/palier), avec échauffement progressif.

Tests complémentaires rapides

Contrôle du système de lubrification (type, quantité, fréquence, contamination, filtration).
Mesure vibratoire complémentaire (enveloppe, haute fréquence) et écoute/ultrasons si disponibles.

Action planifiée

Planifier un arrêt court : vidange ou remplacement lubrifiant selon procédure, contrôle filtration/étanchéité, inspection palier/roulement, réalignement si nécessaire, puis nouvelle base de référence après remise en service.

Méthode de résolution réutilisable sur le terrain

Une pratique robuste s’appuie sur quatre règles opérationnelles

Une alerte devient décision après confirmation (tendance, répétabilité, contexte de charge).
Une mesure isolée se lit toujours avec une référence (historique, jumeau, seuil, norme interne).
Une cause probable se consolide par croisement (vibrations + IR + huile).
Une action se choisit selon risque (sécurité, criticité, fenêtre d’arrêt, coût d’indisponibilité).