1. Introduction
Un arrêt d'urgence de l'entraînement hydraulique principal d'une presse lourde s'est produit dans l'une des entreprises d'ingénierie lourde d'Ukraine. Lors d'une vidange d'huile programmée, les opérateurs ont découvert une chute de pression soudaine dans la conduite de commande et des copeaux métalliques dans le réservoir de vidange. L'inspection initiale a montré une destruction complète (assemblage) de l'élément filtrant haute pression. Un risque supplémentaire résultait du blocage des circuits de retour des moteurs d'alimentation avec un ensemble de câbles de type Siemens 6FX8002-2EQ10-1BG0, qui transmettait des données déformées en raison d'interférences électromagnétiques dues à une surchauffe d'urgence des conduites hydrauliques adjacentes. De tels incidents entraînent un arrêt de production pour une durée de 36 à 72 heures et des pertes financières importantes. Le but de cette enquête est d'établir les véritables causes de l'accident sur la base des normes ISO et EN.
2. Présentation du composant
L'élément filtrant haute pression se trouve dans la conduite de pression hydrostatique, avant les pompes sensibles à pistons axiaux et les vannes proportionnelles. Il est conçu pour protéger les assemblages de précision des particules solides selon la classe de pureté ISO 4406 (objectif 14/16/11).
Conditions de fonctionnement standards :
- Pression de service : jusqu'à 320 bars.
- Température du fluide de service : de +15 °C à +65 °C (lubrifiant minéral ISO VG 46).
- Chute de pression maximale admissible ($\Delta P$) : 5,0 bar pour les éléments en microfibre standard.
- Finesse nominale de filtration : 10 microns ($ eta_{10} \ge 75$).
3. Preuve du refus
L'analyse en laboratoire et visuelle de l'élément détruit a révélé les données suivantes :
- Déformation de l'ondulation : La structure en forme d'étoile des plis est complètement détruite à l'intérieur du tube perforé de support. Les ondulations se fondirent en une masse dense et continue.
- Déchirement du matériau filtrant : Le matériau en fibres synthétiques multicouche présente des déchirures longitudinales le long de la ligne de soudure.
- Mesure de la chute de pression : les capteurs SCADA ont enregistré une chute de pression maximale de 8,4 bars deux minutes avant l'arrêt de la station de pompage.
- Contrôle des vibrations : Les capteurs de vibrations sur le boîtier du filtre ont enregistré une augmentation de 350 % du spectre haute fréquence (de 1 à 5 kHz) par rapport au niveau de base, indiquant une cavitation et une pulsation d'écoulement.
4. Etude des causes profondes
Pour déterminer l'enchaînement des événements, la méthode de construction d'un arbre de défaillances (Fault Tree Analysis) et l'analyse des « 5 pourquoi » (5 Whys) ont été utilisées. L'enquête a exclu un défaut d'usine dans le matériau après des tests spectraux et microscopiques selon les normes de la série ISO 2941 (résistance aux chutes de pression).
5. Causes profondes identifiées
Sur la base des résultats de l'examen, trois facteurs clés ont été identifiés, classés par ordre de probabilité :
- Augmentation de la viscosité du fluide lors du démarrage à froid (Probabilité : 55 %). L'équipement a démarré à une température de +5 °C. La viscosité dynamique de l'huile ISO VG 46 dépassait 900 cSt, ce qui créait une résistance au passage à travers le maillage de plus de 6,0 bars.
- Défaillance de la vanne de dérivation (Probabilité : 30 %). Le ressort de la vanne de dérivation est coincé en raison de l'accumulation de dépôts de vernis. La vanne ne s'est pas ouverte à la pression de réglage nominale de 5,0 bars, dirigeant tout le débit à travers l'élément obstrué.
- Décharge soudaine de contaminants du réservoir hydraulique (Probabilité : 15 %). La destruction du revêtement protecteur interne du réservoir a entraîné l'entrée dans le système de particules abrasives d'une taille supérieure à 100 microns, qui ont instantanément bloqué les pores du filtre.
6. Actions correctives
Des mesures à caractère opérationnel et à long terme ont été élaborées pour éliminer les défauts identifiés :
| Les racines du problème | Réparation immédiate (Effet immédiat) | Prévention à long terme |
|---|---|---|
| Démarrage à froid | Régler le bloc de démarrage de la pompe à une température d'huile inférieure à +18 °C. | Installation de réchauffeurs d'huile électriques dans le réservoir hydraulique d'une capacité de 4,5 kW. |
| Contourner le brouillage | Démontage, nettoyage par ultrasons et calibrage de la vanne de dérivation selon ISO 3968. | Optez pour des huiles synthétiques à indice de viscosité élevé pour éviter la formation de vernis. |
| Un bond de la pollution | Rinçage de la conduite hydraulique par méthode de filtration hors ligne (double volume du réservoir). | Inspection des surfaces internes du réservoir hydraulique avec un endoscope tous les 6 mois. |
7. Carte de diagnostic rapide (Pour les techniciens sur tablette)
Utilisez cette checklist directement dans l'atelier à proximité de l'équipement :
- [ ] Vérifiez les lectures du manomètre avant et après le filtre (normal $\Delta P$ < 2,5 bar).
- [ ] Lisez la température actuelle de l'huile sur le panneau de commande (doit être comprise entre +35...+55 °C).
- [ ] Inspectez le boîtier du filtre pour déceler des fuites et des signes de dommages mécaniques.
- [ ] Vérifier l'état de l'indicateur de contamination (signal visuel et électrique sur l'automate).
- [ ] Effectuer une analyse express du lubrifiant avec un compteur de particules laser portable (classe de pureté).
- [ ] Assurez-vous qu'il n'y a pas de bourdonnement inhabituel ou de vibrations élevées dans les corps de pompe.
- [ ] Vérifiez le fonctionnement du système de chauffage avant d'allumer l'entraînement principal en hiver.
- [ ] Vérifiez le numéro d'article de l'élément installé avec les spécifications du fabricant (l'utilisation d'analogues non certifiés est interdite).
8. Stratégie de prévention
Pour garantir un temps moyen entre pannes (MTBF) d'au moins 15 000 heures, les procédures réglementaires suivantes sont mises en œuvre dans l'entreprise :
- Condition Monitoring : Installation de capteurs fixes d'humidité et de teneur en particules en temps réel (compatibilité du protocole IO-Link).
- Règlement de remplacement : Remplacement de l'élément filtrant toutes les 2 500 heures de fonctionnement ou lorsque $\Delta P = 4,0 ext{ bar}$ est atteint, selon la première éventualité.
- Standardisation des pièces détachées : Utilisation de composants exclusivement certifiés répondant aux normes européennes de qualité et de sécurité CE.
9. Conclusion
La destruction des éléments filtrants sous l'influence d'une chute de pression est le résultat de l'effet complexe des basses températures, du dysfonctionnement des raccords de sécurité et de l'accumulation d'impuretés nocives. Le respect des règles de maintenance, le contrôle de la propreté de l'environnement de travail selon les normes ISO, ainsi que le remplacement en temps opportun des consommables garantissent un fonctionnement sans problème des équipements industriels. Utilisez le catalogue électronique UNITEC-D pour sélectionner des composants et des éléments filtrants certifiés de qualité.
10. Liens
Documents réglementaires et littérature technique :
- ISO 2941 : 2009 – Hydraulique liquide. Éléments filtrants. Vérification de la résistance à la destruction en cas de chute de pression.
- ISO 4406 : 2021 — Hydraulique liquide. La méthode de codage du niveau de contamination par des particules solides.
- ISO 3968 : 2017 – Hydraulique liquide. Filtres. Détermination des caractéristiques de la perte de charge à partir du débit.
- EN 60204-1 : 2018 – Sécurité des machines. Équipement électrique des machines industrielles. Partie 1 : Exigences générales.
- DSTU EN ISO 12100:2016 — Sécurité des machines. Principes généraux de conception. Évaluation des risques et réduction des risques.
