Lorsque les machines rotatives fonctionnent mal, cela peut être rien de moins que catastrophique. À tout le moins, lorsqu’il y a un désalignement, il en résulte une chaleur, un bruit et des vibrations indésirables, ainsi qu’une augmentation de la consommation de carburant, une réduction de la durée de vie des composants et potentiellement la nécessité d’arrêter les opérations et de remplacer ou de réparer les principaux mécanismes.
À titre d’exemple, les machines rotatives ayant besoin d’un alignement précis afin de fonctionner de manière optimale comprennent les vilebrequins et les arbres à cames des moteurs à combustion interne, les pompes, les compresseurs et les centrifugeuses dans l’industrie des procédés, les éoliennes dans l’industrie des énergies renouvelables et une grande variété de machines dans les secteurs de l’automobile, de la marine et de la fabrication.
L’analyse de rentabilisation permettant de garantir des niveaux opérationnels optimaux est claire comme de l’eau de roche, mais même les entreprises ayant de nombreuses années d’expérience dans l’utilisation de machines rotatives font parfois des économies, et presque toujours à leurs dépens.
Prioriser la productivité
Compte tenu du haut niveau d’ingénierie intégré dans l’équipement industriel moderne, les gains de productivité ont eu tendance à devenir de plus en plus progressifs, avec beaucoup moins de possibilités d’innovations.
Dans cette optique, les méthodologies opérationnelles font désormais l’objet d’un examen plus minutieux, les meilleures pratiques étant au cœur des efforts visant à allonger les intervalles d’entretien et à optimiser le temps de fonctionnement des machines.
Roman Megela est l’ingénieur principal en fiabilité d’Easy-Laser, une entreprise qui produit des solutions d’alignement laser pour les machines rotatives dans une variété d’industries.
Il est très clair (pour ne pas dire évangélique) sur l’importance de maintenir l’alignement au sein de ces machines.
« Dans le cas de l’installation d’une machine », dit-il, « il est important que la machine soit installée sur une fondation plane et nivelée. Il est indispensable de mesurer et de vérifier la fondation afin d’éviter la distorsion du carter de la machine. »
« Si ce point important n’est pas résolu lors de la phase de mise en service, la durée de vie opérationnelle de la machine sera réduite, peut-être jusqu’à 50 %, dès le départ. Qui plus est, à un moment donné, un désalignement entraînera une défaillance de la machine et elle devra être réparée, ce qui entraînera des dépenses supplémentaires pour les techniciens qui devront la réinstaller. »
Précision en compression
Les systèmes de gaz comprimé sont un domaine dans lequel M. Megela constate un besoin croissant d’améliorer les performances et d’augmenter la durée de vie des machines, notamment les compresseurs à pistons.
Lorsqu’il s’agit d’optimiser leurs performances, il déclare : « La précision est essentielle, surtout lors de la phase de configuration. »
En général, les fabricants fournissent des directives strictes sur la façon dont les compresseurs à pistons doivent être alignés et vérifiés, et M. Megela dit que c’est là que les outils de mesure laser ont réellement leur rôle à jouer, car ils sont mesure de prendre en charge peut-être 90 % des contrôles requis.
Vérification de la poussée du vilebrequin.
« Cela comprend tout : veiller à ce que les fondations et les plaques de base soient plates et de niveau, vérifier la stabilité au sol, aligner l’arbre entre le pilote et le compresseur et vérifier l’alignement interne comme les jeux de roulement et les réglages de poussée », dit-il.
La cerise sur le gâteau, dit-il, des contrôles dynamiques peuvent être effectués avec des tests de dilatation thermique et de déformation des tuyaux, « car au fil du temps, ceux-ci peuvent affecter considérablement les performances. »
« Idéalement, tout doit se faire avec un seul système, ce qui assure la cohérence du processus. Et cela ne se fait pas qu’une seule fois. Après l’installation, vous devez tout recontrôler régulièrement afin de vous assurer que la machine continue de fonctionner correctement. »
Mesure du jeu de roulement principal.
La stabilité est synonyme de durabilité
M. Megela croit fermement qu’il vaut mieux prévenir que guérir et il parcourt le monde, expliquant aux ingénieurs et aux techniciens que le bon alignement des machines pourrait littéralement ajouter des années à leur durée de vie, ce qui profiterait non seulement aux résultats de l’entreprise, mais potentiellement aussi à la planète.
Il explique qu’au cours des cinq dernières années, l’industrie a radicalement changé face à un certain nombre de défis différents, « de la Covid à la pénurie de composants, en passant par la flambée des prix de l’énergie. Si l’on ajoute le coût des temps d’arrêt, qui comprend les pertes de production, ainsi que les coûts de maintenance, il est très difficile pour une entreprise de disposer des fonds nécessaires afin d’investir dans de nouveaux actifs. Toutes les organisations avec lesquelles je parle essaient de devenir plus rentables et durables, en utilisant leurs ressources disponibles. »
« Il est vrai que chaque machine doit être révisée à un moment donné, mais cela doit autant que possible être un événement planifié, et non dû à une défaillance. Si vous y parvenez, vous pouvez potentiellement multiplier par dix la durée de vie de votre machine. vous avez alors ouvert la porte à une durabilité considérable. »
En fait, M. Megela considère que son rôle consiste essentiellement à sensibiliser les professionnels de l’industrie aux avantages d’un fonctionnement plus écologique.
« Les pratiques durables permettront de réduire les coûts de maintenance et maintenir les machines en état de marche », explique-t-il. « Cela se traduit par un fonctionnement fiable, ce qui peut également avoir une importante incidence sur le retour sur investissement d’une entreprise. »
Cela semble relever du bon sens, mais M. Megela dit qu’il a visité des entreprises pour lesquelles des composants qui devraient durer plusieurs années sont régulièrement remplacés dans les 12 mois, le plus souvent en raison d’une absence de contrôle de l’alignement.
Il en résulte des temps d’arrêt imprévus pour les machines et potentiellement la nécessité de faire appel à des techniciens afin d’effectuer une maintenance non planifiée. Si la machine se trouve sur un navire ou une plate-forme pétrolière offshore, les coûts de transport et de déplacement peuvent augmenter de façon exponentielle.
Un enjeu multisectoriel
Sur la complexité de certains processus de maintenance et de réparation, M. Megela dit : « Il est toujours fastidieux d’arrêter la production, de vidanger et de purger les systèmes, de verrouiller et d’étiqueter les machines. »
Il ajoute qu’en raison de la complexité de leurs processus, les entreprises des secteurs du raffinage, de la chimie, de la pétrochimie et de la production d’énergie sont susceptibles de souffrir le plus en cas de désalignement.
« Il faut comprendre que l’alignement est un « état », pas une tâche », dit-il. « Maintenir l’état d’alignement dans les tolérances est la clé pour maximiser votre temps de fonctionnement global. « Et les avantages de l’alignement sont énormes. Les roulements fonctionneront sous les charges prévues, la lubrification restera inchangée, aucune contrainte ne sera ajoutée aux arbres, aux garnitures mécaniques et aux accouplements. »
La technologie laser permet également de vérifier la circularité des alésages.
Selon M. Megela, certaines des entreprises qu’il visite sont surprises de voir à quel point les contrôles d’alignement sont nécessaires.
Il déclare : « Nous devrions contrôler l’alignement après l’installation tous les trois mois. Ce n’est qu’après neuf mois de répétition de valeurs solides que nous devrions commencer à prolonger les périodes de vérification jusqu’à deux ans. De cette façon, la durée de vie d’une machine peut être significativement prolongée, avec le potentiel d’énormes avantages financiers à long terme. »
Des inspections régulières de l’équipement permettront presque certainement d’identifier un problème, car les machines rotatives réagiront immédiatement au désalignement, avec une augmentation des vibrations, de la température, de la consommation d’énergie et du bruit, ainsi que d’éventuelles fuites des joints et une baisse de la capacité de compression.
« Lorsqu’un désalignement est identifié, un plan de correction doit être présenté et mis en œuvre, avant qu’il n’y ait potentiellement une défaillance catastrophique de l’actif. Faire des économies à ce stade est toujours désastreux ; il n’y a rien de plus économique qu’une machine parfaitement alignée. Il en résulte une longue durée de vie et une usure minimale des composants, ce qui se traduit par des économies sur les pièces de rechange, une préservation des ressources naturelles et une réduction de la consommation d’énergie. C’est l’une des façons dont nous contribuons à rendre l’industrie plus durable. »
Cet article a été publié à l'origine dans le magazine COMPRESSORtech2.
