1. Introduction
Pendant l'exploitation du convoyeur à bande sur le complexe minier de traitement, la relève de la troisième équipe a constaté un déplacement critique de la bande vers la droite sur la branche d'alimentation. Le décalage de l'axe de la bande a dépassé 75 mm par rapport à la position nominale sur une largeur de bande de 1200 mm. Cela a entraîné un important dommage au bord de la bande contre la structure métallique de la rampe fixe ainsi qu'une arrêt d'urgence de la ligne. Les inspections précédentes indiquaient un niveau accru de vibration sur le tambour moteur ainsi qu'un bruit spécifique dans la zone du nœud de surcharge. En tant que chef ingénieur UNITEC-D GmbH, j'ai mené une expertise technique approfondie pour identifier les causes profondes de la déstabilisation de la trajectoire de la bande.
2. Aperçu du composant et des conditions d'exploitation
Le système de convoyeur fonctionne en mode 24/7, transportant une mine de fer abrasive à une densité volumique de 1,8 t/m³. Dans l'unité de tension et de motorisation, des unités de précision élevée sont installées conformément à la spécification Parker PCG/10/SI/G5x0,4-PCG, assurant une tension stable et la transmission du moment de torsion. Paramètres de fonctionnement de l'unité :
- Vitesse de la bande : 2,5 m/s.
- Tension nominale de la bande : 45 kN.
- Température ambiante de fonctionnement : de -20 °C à +40 °C (démarrages hivernaux à -15 °C).
- Angle de déviation des paliers supérieurs : 35°.
- Ressource normative des unités à roulements (L10h) : 40 000 heures.
Les conditions d'exploitation sont classées selon ISO 50102 comme sévères : humidité élevée, présence de poussière fine de minerai et charges dynamiques variables constantes.
3. Preuves de défaillance
Un examen visuel et instrumental a révélé les anomalies suivantes :
- L'épaisseur de la bordure droite de la bande sur une longueur de 42 mètres a atteint jusqu'à 35 % de l'épaisseur initiale.
- Mesure du débattement radial du tambour moteur à l'aide d'un indicateur de type horloger a montré une déviation de 1,8 mm (avec une tolérance de ISO 10816-3 ne dépassant pas 0,5 mm).
- Analyse de la vibration dans les plans vertical et horizontal sur les carcasses des roulements a montré des valeurs de vitesse de vibration de pointe de 11,2 mm/s (catégorie d'état de l'équipement selon ISO 10816-3 : "Inacceptable").
- L'inégalité de tension des branches droite et gauche des hydrocylindres de la station de tension était de 14 %, alors que la différence autorisée était de 3 %.
- La température du noeud d'articulation Parker PCG/10/SI/G5x0,4-PCG a atteint 78 °C, ce qui dépasse de 30 °C le mode stationnaire.
4. Étude des causes premières
Pour déterminer la chaîne d'événements ayant conduit à l'incident, la méthode de la diagramme d'Ishikawa (Ishikawa diagram) et l'analyse des cinq pourquoi (5 Whys) ont été utilisées. Les hypothèses principales se concentraient sur la déformation mécanique des cadres, l'usure des roulements et la perturbation de la symétrie du chargement.
- Pourquoi la bande s'est-elle déplacée vers la droite ? En raison d'un répartition inégale des forces latérales de tension et du déplacement latéral du centre de gravité du chargement.
- Pourquoi un déséquilibre latéral s'est-il produit ? En raison du décalage de l'axe de rotation de la série de roulements à rouleaux et de l'excentricité de la poulie de tension.
- Pourquoi l'éccentricité du tambour s'est-elle produite ? En raison de la fixation du roulement dans le corps Parker PCG/10/SI/G5x0,4-PCG, en raison de l'expansion thermique et de l'entrée de poussière abrasive.
- Pourquoi la poussière est-elle entrée dans le roulement ? En raison de la destruction des joints d'étanchéité en contact pendant la période hivernale en cas de variation de température.
- Pourquoi l'étanchéité s'est-elle dégradée ? En raison de l'absence de graissage réglementé avec du graisse plastique conformément au planning d'entretien et à la résonance vibratoire.
5. Causes premières définies
| Cause principale | Probabilité (%) | Preuves de conformité |
|---|---|---|
| Immobilisation de l'axe de rouleau (angle d'attaque perturbé) | 40% | Trace de frottement sur les supports, déviation des axes de 2,5° |
| Défaillance du bloc à roulements Parker PCG/10/SI/G5x0,4-PCG | 30% | Surpassement de température (78 °C), vibration 11,2 mm/s |
| Éccentricité et usure du revêtement du tambour | 20 % | Déport radial 1,8 mm, trace de contact inégale avec la bande |
| Chargement excentrique du minerai via un bac décalé | 10 % | Vue visuelle du matériau sur la bande : sur le côté droit, 30 % de masse supplémentaire |
6. Actions correctives
Pour la restauration de la fiabilité du convoyeur et la prévention des récidives d'incidents, un complexe de mesures thermiques et constructives a été développé :
- Réparation urgente : Remplacer le roulement usé par un nouveau kit original Parker PCG/10/SI/G5x0,4-PCG conformément à l'instruction du fabricant. Effectuer l'équilibrage et l'ajustement de la position des tambours moteur et de tension avec une précision d'alignement des arbres ne dépassant pas 0,2 mm sur 1 m de longueur.
- Prophylaxie à long terme : Installer des rouleaux de centrage automatiques à intervalles de 50 mètres sur les branches de charge et de vide. Ajuster la géométrie de la buse de chargement pour assurer un répartition symétrique du matériau. Passer la système de graissage au mode automatique de dosage de graisse conformément aux normes ISO 6743-9.
7. Carte de diagnostic rapide (pour tablette mécanicien)
Використовуйте цей чек-лист під час щотижневого обходу конвеєрної лінії.
- [ ] Vérifier l'état visuel des bords de la bande (absence de déchirures et de décollements).
- [ ] Mesurer la température des carcasses des roulements avec un pyromètre (les valeurs ne doivent pas dépasser 65 °C).
- [ ] Mesurer rapidement le niveau général de vibration sur le bloc moteur (seuil d'alarme : 4,5 mm/s).
- [ ] Évaluer l'état des joints des unités à roulements en ce qui concerne la fuite de graisse ou la contamination par la poussière minérale.
- [ ] Vérifier la liberté de rotation des rouleaux-support vides manuellement (absence de blocage et de bruits parasites).
- [ ] Mesurer le niveau de tension de la bande selon l'échelle de la pompe hydraulique (déviation de pression < 3 %).
- [ ] Vérifier la verticalité et l'horizontalité des axes des roulements à l'aide d'un niveau laser.
- [ ] Nettoyer l'adhésif du matériau sur la surface des tambours moteur et de tension.
8. Stratégie de prévention
Pour atteindre un indicateur MTBF au niveau supérieur à 15 000 heures, il est nécessaire d'appliquer les suivants standards d'entretien :
- Surveillance de l'état (Condition Monitoring) : Installer des capteurs de vibration continus et des balises thermiques sur les unités Parker PCG/10/SI/G5x0,4-PCG, avec transmission des données vers le système de gestion de l'atelier (ASTPZ).
- Intervalle d'entretien : Effectuer un nivellement géodésique complet des structures métalliques du convoyeur toutes les 6 mois. Les opérations de graissage doivent être effectuées toutes les 500 heures de fonctionnement avec un graisse à haute température conformément à DIN 51825 (KP2N-20).
- Stockage de pièces critiques : Maintenir un stock de pièces critiques (paliers, joints, roulements) sur le dépôt régional pour un accès opérationnel.
9. Conclusion
L'analyse a montré que le déplacement de la bande était dû à une combinaison de facteurs : perte de précision de rotation due à la dégradation du roulement Parker PCG/10/SI/G5x0,4-PCG et à la déformation de la géométrie de l'appui à rouleaux. Le respect du programme d'alignement et le remplacement ponctuel des composants usés garantissent un fonctionnement sans interruption de l'équipement. Pour le choix des pièces d'origine et des composants certifiés, rendez-vous sur UNITEC-D E-Catalog.
10. Références
- ISO 10816-3: Vibrations mécaniques — Évaluation des vibrations de la machine par mesure sur les parties non tournantes.
- ISO 50102 : Équipement mécanique de manutention continue — Exigences de sécurité et de compatibilité électromagnétique.
- DSTU EN 620:2019: Conveyeurs à action continue. Exigences de sécurité et de compatibilité électromagnétique pour les systèmes de transport de matières granulaires.
- Parker Hannifin : Manuel technique pour les composants de mouvement linéaire et de transmission PCG Série.
- Manuel de maintenance SKF : Bonnes pratiques pour la lubrification et l'alignement des roulements des convoyeurs.
