Production Maintenance n°38

Maintenance des machines Publi-communiqué La maintenance prédictive en très basse vitesse Les contraintes de production liées aux raccourcissements et aux changements de cycles de production obligent les industriels à maintenir une disponibilité machine optimum. Il y 25 ans, les filiales de service Leroy-Somer proposaient déjà Diamis, un concept de maintenance basé sur l’analyse spectrale, comme alternative à la maintenance systématique périodique et leurs opérations onéreuses (immobilisation des machines, remplacement de pièces…). Cette solution nouvelle permettait une surveillance des systèmes d’entrainement des principaux équipements ou process stratégiques et leur suivi en tendance. Aujourd’hui, de nouvelles solutions ont permis d’optimiser les opérations de maintenance, comme en témoigne un cas d’étude réalisé chez un industriel de l’agroalimentaire. Les performances des appareils d’instrumentation tels les collecteurs de données et leurs capteurs ont longtemps limité l’application de la maintenance prédictive aux systèmes d’entraînement dont les vitesses de rotation étaient inférieures à 100 rpm pour les meilleurs d’entre eux. En effet, comme le niveau des signaux émis par les machines lentes, par exemple les motoréducteurs, était inférieur à la résolution du propre instrument et de sa chaine de mesure, la possibilité de détecter un défaut était nulle. L’apparition de nouveaux collecteurs CSI 2130 de chez Emerson, groupe auquel sont affiliées les filiales de service Leroy-Somer, et l’utilisation de procédés de mesures et de traitement de signaux, mesures PeakVue ® , ont permis le cas d’étude suivant : celle-ci a été réalisée chez un utilisateur industriel allemand du secteur agroalimentaire, client de la filiale de service Marbaise à Dortmund, spécialisée dans la maintenance des réducteurs à très forts couples (trains planétaires, engrenages parallèles et roue et vis sans fin). La problématique du client final était de trouver une solution alternative au remplacement systématique, tous les douze mois, du roulement supérieur de son mélangeur vertical, roulement spécial dont le délai de fabrication est de plusieurs mois. Le mélangeur, d’un diamètre d’environ trois mètres et d’une hauteur de quatre mètres, est actionné par six motoréducteurs, liés par pignons chaine et positionnés sur le périmètre du mélangeur, le tout fonctionnant à une vitesse de rotation de quarante tours par heure. L’objectif de la mesure a été de vérifier si, à cette vitesse, les signaux des amplitudes transmises par le roulement sont détectables à un niveau tel que leur exploitation permette de valider la mise en place d’un programme de maintenance prédictive et de suivi. Atouts de la technique de PeakVue ® Les principales difficultés de l’exercice sont dues au fait qu’à cette vitesse de rotation, l’amplitude des signaux émis est tellement faible qu’il faut pouvoir les isoler du bruit de fond pour les rendre exploitables. Les derniers points concernent le choix du mode d’acquisition et celui de la fréquence d’échantillonnage qui sont déterminants pour permettre une acquisition de données fines. Grâce à son scan à 100 KZ, la technique de PeakVue ® , contrairement à celle de la démodulation de signal temporel, a l’avantage de détecter très précisément les amplitudes faibles, de discriminer les différentes fréquences mesurées, leur amplitude, et de mettre en évidence la présence d’un défaut naissant. Par ailleurs, le très faible niveau de bruit de fond du collecteur 2130 d’Emerson (10 -6 g/s) s’est avéré indispensable dès lors que l’on veuille mesurer des signaux d’une telle amplitude. Lors de la mesure, il était crucial de disposer d’une bonne fréquence d’échantillonnage pour obtenir une résolution suffisante. Pour la mesure, il a été choisi de travailler par acquisition de spectre en continu (Tansient) sur une plage de 0 à 100 Hz et avec une fréquence d’échantillonnage de 256 Hz. La durée de la première mesure a été de huit minutes, soit 5,3 tour de roulement. Sur cette période de 480 secondes et à 256 cycles, 122 880 échantillons ont pu être obtenus, permettant une résolution théorique de 0,002 Hz. Le très faible bruit de fond du collecteur 2130 d’Emerson (10 -6 g/s) a rendu possible la détection des signaux d’engrènement pignons, chaîne et leurs multiples, nettement visibles à une fréquence de 0.25 Hz et avec une amplitude de l’ordre de 10 -5 g/s. En outre, il n’a été détecté aucune fréquence, même très faible, liée à un défaut de roulement naissant. Le client a pu bénéficier de nombreux avantages : - Possibilité de mettre en place un programme de suivi par maintenance vibratoire, - Possibilité de planifier son arrêt pour remplacer le ou les roulements défaillants, - Élimination d’un arrêt du mélangeur et son immobilisation d’une semaine pour un remplacement systématique de roulement, - Élimination d’un risque et des contraintes de manutention dus au grutage d’un équipement d’une telle dimension, - Réduction de coût importante correspondant à l’organisation et la réalisation d’une opération lourde et délicate ■ PRODUCTION MAINTENANCE ➤ JUILLET, AOÛT, SEPTEMBRE 2012 ➤ PAGE 48

Maintenance des machines Focus technique Les moto-réducteurs ou comment optimiser le couple d'un moteur Lorsque l’on parle de l’entraînement des machines, c’est aux motoréducteurs que l’on fait communément référence, tant l’association du moteur électrique et du réducteur mécanique en tant qu’unité fonctionnelle est devenue incontournable au cœur des installations industrielles. Et pas seulement à ce niveau… Le moteur livre la force motrice et le réducteur la transforme en un couple exploitable à une vitesse donnée. Si le moteur est généralement de type asynchrone, voire synchrone selon les besoins spécifiques de l’application, le réducteur présentera une sortie co-axiale ou à renvoi d’angle et se distinguera par son mode d’engrènement : trains cylindriques, couple conique, roue et vis ou planétaire pour ne citer que les plus usuels. Pour satisfaire les exigences fonctionnelles d’une machine, pour optimiser ses performances énergétiques, mais aussi pour éviter toute usure prématurée ou casse intempestive, il est primordial que le concepteur de la machine et le constructeur de systèmes d’entraînement analysent ensemble les exigences de la chaîne cinématique qui détermineront le choix du système d’entraînement. nombre croissant, ils ont pour vocation de se faire oublier alors qu’ils sont essentiels pour le bon fonctionnement de l’application qu’ils servent. Tel est du moins l’avis d’Olivier Anacker, responsable du service support client chez SEW- Usocome, constructeur de systèmes d’entraînement et de motion-control. « La multiplication des moto-réducteurs sur une même machine implique une vision globale de la chaîne cinématique et la prise en considération du coût total de possession de la machine. ». Les moto-réducteurs intéressent tant les concepteurs/constructeurs de machines qui les intègrent, que les utilisateurs finaux qui les exploitent au quotidien sur leur outil de production. Si ces derniers possèdent dans leur parc des machines anciennes, ils peuvent aussi décider de mener des opérations de rétrofit en y inté- grant des motoréducteurs de nouvelle génération, pour en améliorer l’efficacité énergétique et/ou en élargir les fonctionnalités. La consommation énergétique : un critère devenu déterminant « Nous constatons que les utilisateurs finaux expriment des besoins différents d’il y a dix ou quinze ans. Aujourd’hui, les économies d’énergie suscitent un intérêt croissant, y compris chez les constructeurs traditionnellement plus enclins à privilégier la performance au meilleur prix. Ainsi, utilisateurs et constructeurs se rejoignent sur l’importance à accorder au coût global, c’està-dire celui de l’installation complète sur toute sa durée de vie. » Cette demande stimulée par les utilisateurs tient pour origine la définition de nouvelles classes de rendement pour les moteurs électriques et leur imposition progressive dans l’espace européen. Ainsi, depuis juin 2011, l’obligation est faite aux constructeurs de mettre en œuvre sur leurs nouvelles installations Pour faire simple, un moto-réducteur peut être défini comme la combinaison d’un moteur électrique et d’un réducteur mécanique. Souvent, le moto-réducteur est associé à un variateur de vitesse électronique pour élargir le champ de ses possibilités en matière d’automatismes. Les moto-réducteurs sont partout, là où il s’agit de mettre en mouvement une machine voire toute une installation, que ce soit au cœur des sites industriels, mais aussi dans le domaine environnemental (traitement et valorisation de l’eau et des déchets) ou encore dans l’espace public (stations de lavage, escalators ou équipements scéniques, etc.). Même s’ils sont omniprésents, ils ne sont souvent pas visibles pour autant ; et malgré leur PRODUCTION MAINTENANCE ➤ JUILLET, AOÛT, SEPTEMBRE 2012 ➤ PAGE 49