badji-mokhtar-annaba univercity ةبانع - راتخم...
TRANSCRIPT
وزارة التعليم العالي والبحث العلمي
Année: 2009
Faculté des Sciences de l’Ingéniorat
Département de Génie Mécanique
Mémoire
Présenté en vue de l’obtention du diplôme de Master
DOMAINE : SCIENCES ET TECHNIQUE
FILIERE :GENIE MECANIQUE
SPECIALITE :MAINTENANCE INDUSTRIELLE ET FIABILITEMECANIQUE
PRESENTE PAR :BERREHAIL ILYES
DIRECTEUR DU MEMOIRE : Prof. BOULANOUAR LAKHDAR
DEVANT LE JURY
PRÉSIDENT : Prof. ZEGHIB Nasreddine
EXAMINATEURS : Prof. CHAOUI Kamel
Prof. AMIRAT Abdelaziz
Mr. LAISSAOUI Rachid
Année : 2016/2017
عنابة- جامعة باجي مختار BADJI-MOKHTAR-ANNABA UNIVERCITY
UNIVERSITE BADJI-MOKHTAR-ANNABA
Analyse FMD de la pompe centrifuge
"FLOWSERVE ME300/450 «T07»"
Remerciements
Avant tout, je remercie Dieu de m’avoir donné la force pour accomplir
ce travail. Ensuite, je remercie mon encadreur
Prof.BOULANOUAR LAKHDAR pour ses conseils et ses directives.
Ainsi tous les enseignants et enseignantes du Département de
Génie Mécanique.
Je remercie également toute l’équipe de service maintenance de l’unité
Laminoir àChaud du Complexe Sidérurgique d’El-Hadjar.
Enfin un grand remerciement à mes parents pour leur participation à
la réalisation de ce Mémoire de Fin d'Etudes, et sans oublier toutes les
personnes, qui ont contribué de près ou de loin à l'accomplissement de
ce travail.
Dédicaces
Je dédie ce modeste travail avant tout auxpersonnes les plus chères au
monde: ma chère mère et mon père
A tous mes amis pour leur soutien
A tous mes enseignants et mes collègues de ma promotion.
B.ILYES
Sommaire
Résumé ....................................................................................................................................... 1
Introduction générale .................................................................................................................. 2
CHAPITRE I : présentation de l’entreprise et choix de sujet ......................................... 3
I.1.Introduction ........................................................................................................................... 3
I.2.Description de l’entreprise .................................................................................................... 3
I.2.1.Situation géographique ...................................................................................................... 3
I.2.2.Historique de l’entreprise (IMITAL SIDER D’El-Hadjar)................................................ 4
I.2.3.Unités de l’entreprise ......................................................................................................... 5
I.2.4.Produits du complexe......................................................................................................... 6
I.2.5.Marché de Production.........................................................................................................7
I.2.6.Organisme de l’entreprise...................................................................................................8
I.2.7.Nouvelle organisation de l’entreprise ................................................................................ 9
I.2.8.REPRESENTATION DE L’UNITE LAMINOIR A CHOUD (LAC) ............................ 10
I.3.Choix de sujet ..................................................................................................................... 15
CHAPITRE II : état de l’art [Maintenance, FMD] ............................................................. 16
II.1.Introduction........................................................................................................................16
II.2.Maintenance ....................................................................................................................... 16
II.3.Types et organisation de la maintenance ........................................................................... 16
II.3.1.Maintenance préventive .................................................................................................. 16
II.3.2.Maintenance corrective ................................................................................................... 17
II.3.3.Organigramme de différentes formes de la Maintenance ............................................... 17
II.4.Différents niveaux de la maintenance ............................................................................... 18
II.5.Opérations de la maintenance ............................................................................................ 19
II.5.1.Opérations de la maintenance préventive ....................................................................... 19
II.5.2.Opérations de maintenance corrective ............................................................................ 19
II.5.3.Activités connexes .......................................................................................................... 19
II.6.Objectifs de la maintenance ............................................................................................... 21
II.7.Choix de type de maintenance ........................................................................................... 21
II.7.1.Maintenance corrective ................................................................................................... 21
II.7.2.Maintenance systématique .............................................................................................. 21
II.7.3.Maintenance conditionnelle ............................................................................................ 21
II.7.4.Algorithme du choix de type de maintenance ................................................................ 22
II.8.Maintenance préventive conditionnelle ............................................................................. 23
II.8.1.Pratique de la maintenance conditionnelle ..................................................................... 23
II.8.2.Surveillance des équipements ......................................................................................... 24
II.8.3.Outils de la maintenance préventive conditionnelle ....................................................... 27
II.8.4.Objectifs visés par la maintenance conditionnelle.......................................................... 30
II.8.5.Points forts de la maintenance conditionnelle (Avantages) ............................................ 30
II.8.6.Inconvénient de la maintenance conditionnelle .............................................................. 31
II.9.Loi de Pareto et la courbe ABC ......................................................................................... 32
II.9.1.Diagramme de Pareto ..................................................................................................... 32
II.9.2.Définition de la méthode ABC ....................................................................................... 32
II.9.3.But de la méthode ABC .................................................................................................. 32
II.10.Etude de la FMD (Fiabilité, Maintenabilité, Disponibilité) ............................................ 32
II.10.1.Fiabilité ......................................................................................................................... 32
II.10.2.Maintenabilité ............................................................................................................... 37
II.10.3.Disponibilité ................................................................................................................. 38
II.10.4.Indicateurs opérationnels de la FMD ............................................................................ 39
II.10.5.Relation entre les notions FMD .................................................................................... 40
II.11.Conclusion ....................................................................................................................... 40
CHAPITRE III : analyse FMD de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 » .................... 41
III.1.Introduction ...................................................................................................................... 41
III.2.Généralités sur les pompes ............................................................................................... 41
III.2.1.Définition ...................................................................................................................... 41
III.2.2.Différents types de pompes ........................................................................................... 41
III.2.3.Moteurs asynchrones ..................................................................................................... 43
III.2.4.Accouplement ................................................................................................................ 44
III.3.Etude technique de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 » ................................ 44
III.3.1.Introduction ................................................................................................................... 44
III.3.2.Caractéristiques de la pompe ......................................................................................... 45
III.3.3.Principaux défauts possibles: (causes et remèdes) ........................................................ 46
III.3.4.Caractéristiques techniques du moteur .......................................................................... 47
III.3.5.Principe de fonctionnement ........................................................................................... 48
III.4.Historique de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 » ......................................... 48
III.5.Exploitation de l'historique ............................................................................................... 50
III.6.Application Pratique des méthodes d'analyse .................................................................. 51
III.6.1.Méthodes d’analyse prévisionnelle « ABC (Pareto)» ................................................... 51
III.7.Calculs les paramètres de WEIBULL .............................................................................. 53
III.7.1.Test (KOLOMOGROV-SMIRNOV) ............................................................................ 57
III.7.2.Exploitation les paramètres de WEIBULL ................................................................... 58
III.8.Étude et analyse du modèle de WEIBULL ...................................................................... 60
III.9.Calcul la maintenabilité de la pompe ............................................................................... 63
III.10.Calcul la disponibilité de la pompe ................................................................................ 64
III.11.Conclusion ...................................................................................................................... 67
CHAPITRE IV : analyse vibratoire de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 » .......... 68
IV.1.Introduction ...................................................................................................................... 68
IV.2.Qu’est-ce qu’une vibration ............................................................................................... 68
IV.3.Caractéristique d’une vibration ........................................................................................ 69
IV.3.1.La fréquence .................................................................................................................. 69
IV.3.2.Amplitudes .................................................................................................................... 70
IV.3.3.Grandeurs de mesure ..................................................................................................... 72
IV.3.4.Nature d’une vibration .................................................................................................. 73
IV.4.Modes de mesure ............................................................................................................. 74
IV.4.1.Mesure en mode déplacement ....................................................................................... 74
IV.4.2.Mesure en mode vitesse ................................................................................................ 74
IV.4.3.Mesure en mode accélération ........................................................................................ 74
IV.5.Seuil d’un indicateur ........................................................................................................ 74
IV.5.1.Méthode du relevé global .............................................................................................. 75
IV.6.Diagnostic ........................................................................................................................ 77
IV.6.1.Principal outil de diagnostic .......................................................................................... 77
IV.7.Principaux défauts probables ........................................................................................... 78
IV.7.1.Défaut de balourd .......................................................................................................... 78
IV.7.2.Desserrage ..................................................................................................................... 81
IV.7.3.Défauts de roulement .................................................................................................... 81
IV.7.4.Désalignement ............................................................................................................... 88
IV.8.Conclusion ....................................................................................................................... 89
IV.9.Analyse vibratoire de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 » ............................ 90
IV.9.1.Mesure vibratoire en niveau global ............................................................................... 91
IV.9.2.Classement catégorique ................................................................................................. 93
IV.9.3.Mesure des niveaux globaux de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 » ......... 93
IV.9.4.Etude de cas .................................................................................................................. 95
IV.10.Conclusion ................................................................................................................... 101
Conclusion générale ............................................................................................................... 102
Liste des figures
CHAPITRE I : présentation de l’entreprise et choix de sujet ......................................... 3
Figure I.1 : Situation géographique du Complexe ..................................................................... 3
Figure I.2 : Train de laminage .................................................................................................. 12
Figure I.3 : Système de refroidissement ................................................................................... 13
Figure I.4 :Pompe FLOWSERVE ME 300/450 «T07 » .......................................................... 15
CHAPITRE II :état de l’art [Maintenance, FMD] .............................................................. 16
Figure II.1 :Organigramme de différentes formes demaintenance .......................................... 17
Figure II.2 : Algorithme du choix de type de maintenance ...................................................... 22
Figure II.3:Installation "On-line" ............................................................................................. 25
Figure II.4:Installation "Off-line" ............................................................................................. 26
Figure II.5 : Analyse vibratoire ................................................................................................ 27
Figure II.6 : Analyse d’huile .................................................................................................... 28
Figure II.7 : Thermographie infrarouge ................................................................................... 29
Figure II.8 : Analyse ultrasonique ............................................................................................ 29
Figure II.9 : Courbe en baignoire. ............................................................................................ 35
Figure II.10 : Vie d’un système, évolution dans le temps ........................................................ 39
Figure II.11 : Relation entre les notions FMD ......................................................................... 40
CHAPITRE III : analyse FMD de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 » .................... 41
Figure III.1 : Domaine d’utilisation des pompes ...................................................................... 41
Figure III.2 : Eléments de constitution d'une machine asynchrone.......................................... 43
Figure III.3 : Pompe FLOWSERVE ME 300/450 «T07» et moteur ...................................... 48
Figure III.4 : Courbe ABC ....................................................................................................... 52
Figure III.5 : WEIBULL .......................................................................................................... 54
Figure III.6 : Courbe du paramètre de forme β ........................................................................ 56
Figure III.7 : Evolution de la fiabilité en fonction du temps d'intervention systématique ....... 59
Figure III.8 : Evolution de la densité de probabilité en fonction du TBF ................................ 60
Figure III.9 : Evolution de la fonction de répartition F(t) en fonction du TBF ........................ 61
Figure III.10 : Evolution de la fiabilité R(t) en fonction du TBF ............................................. 61
Figure III.11 : Evolution du taux de défaillance en fonction du TBF ...................................... 62
Figure III.12 : Evolution de la maintenabilité en fonction du TTR ......................................... 63
Figure III.13 : Evolution de la disponibilité en fonction du TBF............................................. 64
CHAPITRE IV : analyse vibratoire de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 » .......... 68
Figure IV.1 : Mouvement d’une masselotte suspendue à un ressort ........................................ 68
Figure IV.2 : Représentation d’amplitude ................................................................................ 71
Figure IV.3 :Méthode du relevé global .................................................................................... 75
Figure IV.4 : Ensemble des défauts ......................................................................................... 76
Figure IV.5 : Analyse spectrale ................................................................................................ 77
Figure IV.6 : Force centrifuge d’un balourd ............................................................................ 78
Figure IV.7 : Défaut de balourd ............................................................................................... 79
Figure IV.8 : Balourd statique .................................................................................................. 80
Figure IV.9 : Couple de Balourd .............................................................................................. 80
Figure IV.10 : Balourd dynamique .......................................................................................... 80
Figure IV.11 : Spectre d’un défaut de balourd ......................................................................... 81
Figure IV.12 : Desserrage au niveau du bati ............................................................................ 81
Figure IV.13 : Spectre d’un desserrage .................................................................................... 81
Figure IV.14 : Constitution d’un roulement ............................................................................. 82
Figure IV.15 :Dimensions d’une Roulement ........................................................................... 85
Figure IV.16 : Spectre théorique d’un défaut de type écaillage sur bague extérieure ............. 86
Figure IV.17 : Spectre théorique d’un défaut de type écaillage sur bague intérieure .............. 86
Figure IV.18 : Spectre théorique d’un défaut de type écaillage sur un élément roulant .......... 87
Figure IV.19 : Défauts de type déversement de bague............................................................. 87
Figure IV.20 : Désalignement angulaire .................................................................................. 88
Figure IV.21 : Désalignement axial ......................................................................................... 88
Figure IV.22 : Spectre d’un désalignement .............................................................................. 89
Figure IV.23 :Pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 » .................................................. 90
Figure IV.24 :VIBROTEST 60 ................................................................................................ 91
Figure IV.25 : Classement catégorique de la norme ISO 2372 ................................................ 93
Figure IV.26 : Courbe de tendancedu palier n°3 horizontal-vitesse ........................................ 94
Figure IV.27 : Illustration de la courbe de tendance ................................................................ 94
Figure IV.28 : Spectre du palier n°3 horizontal-vitesse ........................................................... 98
Figure IV.29 : Composants de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 «T07» ....................... 99
Figure IV.30 : Spectre du palier n°3 horizontal-vitesse après intervention ........................... 100
Liste des tableaux
CHAPITRE I : présentation de l’entreprise et choix de sujet ......................................... 3
Tableau I.1 :Unités de l’entreprise ............................................................................................. 5
Tableau I.2 : Produits du complexe ............................................................................................ 6
Tableau I.3 :Dimension des produits fabriqués ........................................................................ 11
CHAPITRE II :état de l’art [Maintenance, FMD] .............................................................. 16
Tableau II.1 :Les cinq niveaux de la maintenance (Nome AFNOR X 60-015) ....................... 18
CHAPITRE III : analyse FMD de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 » .................... 41
Tableau III.1: Roulements de lapompe .................................................................................... 45
Tableau III.2 : Principaux défauts (causes et remèdes) ............................................................ 46
Tableau III.3 :Roulements moteur ........................................................................................... 47
Tableau III.4 : Historique de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 » ......................... 49
Tableau III.5 : Temps de Bon Fonctionnement (TBF) et Temps d'Arrêt (TA) ........................ 50
Tableau III.6 : Analyse ABC (Pareto) ...................................................................................... 51
Tableau III.7 : TBF etF(ti) théorique ....................................................................................... 53
Tableau III.8 : Xβ et Yβ ........................................................................................................... 55
Tableau III.9:Test deKOLOMOGROV-SMIRNOV ................................................................ 57
Tableau III.10 : Intervention systématique .............................................................................. 59
Tableau III.11:Fiabilité R(t) et Disponibilité D(t) en fonction du TBF ................................... 65
Tableau III.12 :Maintenabilité M(t) en fonction du TTR ......................................................... 66
CHAPITRE IV : analyse vibratoire de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 » .......... 68
Tableau IV.1 : Nature d’une vibration ..................................................................................... 73
Tableau IV.2 : Coefficient des roulements ............................................................................... 97
Tableau IV.3 : Fréquences caractéristiques des roulements d’moteur ..................................... 97
Tableau IV.4 : Fréquences caractéristiques des roulements d’pompe ..................................... 98
Nomenclature
FMD: Fiabilité, Maintenabilité, Disponibilité.
TBF: Temps de bon fonctionnement.
MTBF: Temps moyen jusqu’à défaillance (ou moyenne des temps de bon fonctionnement).
β : Paramètre de forme.
η : Paramètre d’échelle.
γ : Paramètre de localisation.
: Seuil de confiance.
N :Valeurs de durées de bon fonctionnement TBF.
TA : Temps d’arrêt.
TTR: (TIME TO REPAIR), ou temps technique de réparation.
MTTR : Moyenne des temps techniques de réparation (MEAN TIME TO REPAIR).
λ(t):Taux de défaillance.
μ : Taux de réparation.
f :Fréquenceexprimée en hertz (Hz).
T :Période (s).
X(t) :Déplacement.
V(t) :Vitesse.
γ (t) : Accélération.
𝛚 : Pulsation.
A : Amplitude.
NG : Niveau global.
F : Force centrifuge.
G : Centre de gravité.
∆ : Axe principal d’inertie.
Lh :Durée de vie d’un roulement.
Page 1
Résumé
La maintenance est une nécessité évidente pour l’exploitation totale des machines, afin deles
rendre plus fiables et plus rentables. Danscette présente étude, la maintenance conditionnelle,
s'est avérée la plus appropriée pourl’exploitation de la pompe FLOWSERVE ME 300/450
«T07».Cette maintenance est plus efficace du point de vue économique et détection de toute
anomalie avant sa manifestation et permet de suivreson évolution avec le temps.
Par conséquent, le but de mon travail est d'étudier et analyserla FMD de cet équipement
stratégique, afin de donner des solutions précoces et éviter l'endommagement et l'arrêt
fréquent de la pompe qui a des répercussions néfastes sur la production de l'entreprise.
Mots clés : Motopompe, maintenance, fiabilité, maintenabilité, disponibilité.
ممخص
.الصيانة وبكل وضوح ىي حاجة ضرورية في استعمال اآلالت حيث تجعميا أكثر فاعمية وأكثر ربحا .300/450فالوسارففي ىذه الدراسة المقَدمة، الصيانة الشرطية وبكل تأكيد ىي األكثر تناسباالستعمال المضخة
ىذه الصيانة ىي األكثرفعالية من الناحية االقتصادية ومن ناحية الكشف عن أي خمل قبل حدوثو وتسمح بمتابعة .تطورىخالل الزمن
ىو دراسة وتحميل فاعمية وقابمية صيانة ووفرة و جاىزية (المتواضع)من جية أخرى اليدف من ىذا العمل ىذاالجياز االستراتيجي حتى يتسنى لنا تقديم الحمول المناسبة لتجنب األضراروالتوقفالمتكرر ليذه المضخة التي
.تعود بالضررعمى انتاج المؤسسة
. محرك مضخة، صيانة، الفاعمية، قابمية الصيانة، الوفرة:الكمماتالداللية
Abstract
Maintenance is an obvious necessity for the total operation of the machines, in order to make
them more reliable and more profitable. In this study, conditional maintenance proved to be
the most appropriate for the operation of the FLOWSERVE ME 300/450 "T07" pump. This
maintenance is more economically efficient and detects any anomaly before its manifestation
and allows to follow its evolution over time.
Therefore, the purpose of this work is to study and analyzethe (Reliability, Maintainability,
Availability) of this strategic equipment, in order to give early solutions and avoid the damage
and frequent shutdown of the pump which has negative repercussions on the production of the
company.
Key words:Motor pump, maintenance, reliability, maintainability, availability.
Page 2
Introduction générale
Dans le but d’augmenter la disponibilité des équipements de production d’une façon générale,
il est tout à fait claire de suivre et analyser les indicateurs FMD pour connaitre plus leursétats
durant leur cycle de vie. Ces analyses ont pour objectif de déterminer les pannes qui sont les
plus influençantes sur l’état d’un équipement, et mettre en œuvre une politique de
maintenance qui suit avec le temps ces pannes en réduisant les heures d’arrêt afin d’organiser
les interventions et augmenter bien entendu les heures de marche. Dans ce cas en protège et
en améliore notre installation de production.
La pompe FLOWSERVE ME 300/450 «T07», comme elle est plus stratégique au niveau de
l’unité laminoir à chaud du complexe sidérurgique d’El-Hadjar et exactement dans la salle des
pompes, elle nécessite une attention et des analyses particulières.
Les mainteniciens de cette unité utilisent beaucoup plus l’analyse vibratoire (VIBROTEST60)
comme outil de surveillance et de détection des pannes de la pompe, car cette dernière dans le
cas d’une anomalie, elle génère généralement des vibrations proportionnelles à celle-ci.
Ce travail a été ventilé en quatre chapitres ;
Premier chapitre est consacré à la description générale du complexe sidérurgiqued’El-Hadjar
et particulièrement à la description de l’unité laminoir à chaud (LAC).
Deuxième chapitre est consacré à l’identification des indicateurs FMD afin de voir les
déférents types de maintenances industrielles et en particulier les outils de surveillance
indispensables, et les avantages de la maintenance conditionnelle.
Troisième chapitre présente une étude et une analyse FMD de la pompe FLOWSERVE
ME300/450 «T07» en utilisant la méthode de WEIBULL.
Chapitre quatre est consacré à la théorie de l’analyse vibratoire ainsi que l'étude de cas,de la
pompe FLOWSERVE ME 300/450 «T07».
CHAPITRE I : présentation de l’entreprise et choix de sujet
Page 3
I.1.Introduction :
Dans ce chapitre on expose la description du complexe d’El-Hadjar. A cet effet, une
présentation générale du complexe met en exergue la lumière sur les grandes unités de
production et les grandes structures de soutien. Enfin, un aperçu plus précis sur le laminoir à
chaud (LAC) et la chaine de production des bobines est développé.
I.2.Description de l’entreprise :
D’après la référence [1] :
I.2.1.Situation géographique :
Le complexe sidérurgique IMITAL SIDER d’El-Hadjar est situé à 15km au sud de la ville
d’Annaba en ALGERIE, Il occupe une superficie de 800 hectares dont :
300H pour les ateliers de production ;
300H pour le stockage ;
200H de service.
A l’intérieur il y a près de 60 KM de voie ferrée permettant la libre circulation des matières
premières et près de 60 KM de voie permettant la circulation des engins (auto bus, camions,
véhicules légers…etc.).
Figure I.1 :Situation géographique du Complexe.
CHAPITRE I : présentation de l’entreprise et choix de sujet
Page 4
I.2.2.Historique de l’entreprise : (IMITAL SIDER D’El-Hadjar)
I.2.2.1.Période coloniale :
Le projet de construction d’une usine sidérurgique Annaba a été inscrit
en 1958 dans le plan de Constantine. Ce projet a vu la Création de la
Société Bônoise de Sidérurgie (SBS) qui a été chargée de réaliser un
haut fourneau et ses annexes.
I.2.2.2.1964, création de SNS :
Après l’indépendance, l’état algérien a créé, Le 03 Septembre 1964, le complexe sidérurgique
d’El-Hadjar : Société Nationale de Sidérurgie(SNS).
Première coulée: le complexe est entré en production (mise en service du haut fourneau N°1
et des installations annexes) après son inauguration le 19 juin1969 par le Président d’état
Houari Boumediene.
Le complexe sidérurgique d’El-Hadjar a vu la création des :
1972 : Aciérie à oxygène 1 et le laminoir à chaud ;
1974 : Laminoir à froid ;
1975 : Aciérie électrique ;
1977 à 1980 : Extension du complexe, pour augmenter ses
capacités de production et création d’autres unités :
Aciérie à oxygène 2 ;
Haut fourneau 2 ;
Secteur d’agglomération ;
Centrale thermique.
I.2.2.3.Différentes étapes après SNS :
En 1983, après restructuration l’entreprise SNS est devenue SIDER (nouvelle nomination) ;
En 1999, après le plan de redressement interne (PRI) de l’ensemble de SIDER un recentrage
a donné 24 filiales dont 14 qui existaient déjà dont ALFASID(ALGERIENNE DE
FABRICATION SIDERURGIOQUES).
Le 18/10/2001 le groupe SIDER représenté par holding DIDMINE a signé un contrat avec
ISPAT, quidonne naissance à ISPAT ANNABA ;
Décembre 2004, ISPAT, après fusion avec le groupe LNM donneMITTAL STEELANNABA,
qui est une entreprise mondiale ;
Juin 2007, après fusion entre MITTAL STEEL et ARCELOR (entreprise française)
ARCELOR MITTAL ANNABA est créé ;
Décembre 2016, ARCELOR MITTAL ANNABA est enfin devenu IMITTAL SIDER D’EL-HADJAR.
CHAPITRE I : présentation de l’entreprise et choix de sujet
Page 5
I.2.3.Unités de l’entreprise :
N0
Libellé complet Libellé réduit
1 Laminoir à chaud LAC
2 Laminoir à froid LAF
3 Haut fourneau N02 HF1
4 Préparation matière AC 01
5 Haut fourneau N01 COK
6 Aciérie à oxygène N01 AOK
7 Cokerie COK
8 Agglomération AGL
9 Revêtement parachèvement RPA
10 Aciérie à oxygène N02 AC02
11 Laminoir à fil et ronds LFR
12 Laminoir à rond à béton LRB
13 Aciéries électrique ACE
14 Laminage tubes sans soudures LAT
15 Parachèvement TSS PAT
16 Maintenance centrale mécanique MCM
17 Climatisation, électrique et bâtiments CEB
18 Maintenance et régulation électrique MRE
19 Entretien matériel roulant EMR
20 Maintenance AMM / ATCX MAINT
21 Production et distribution électrique PDE
22 Production et distribution oxygène PDO
23 Fluides FLUID
24 Usine à chaux USAC
25 Centrale ferraille FERSID
26 Unité logistique LOG
27 IMAPORT PORT
Tableau I.1 :Unités de l’entreprise.
CHAPITRE I : présentation de l’entreprise et choix de sujet
Page 6
I.2.4.Produits du complexe :
Installation Produit Principaux utilisateurs
Cokerie Coke Métallurgie
HF01 et HF02 Fonte Métallurgie
AC01 Brames Industrie de transformation
AC02 Billettes Industrie de transformation
LAC Tôles fortes, tôles Construction métallique chantiers navals
tube bouteilles à gaz
LAF Tôles fines Electroménager mobilier métallique
industrie de transformation
Etamage Fer blanc Emballage métallique divers pour les
industries alimentaires et chimiques
Galvanisation Tôles galvanisées Bâtiment pour l’agronomie industrie et
levage
ACE Lingots Recherche et production pétrolière transport
des hydrocarbures
LFR Fil rond à béton Bâtiment et travaux publics hydraulique
LRB Rond à béton Bâtiment et travaux publics hydraulique
Tableau I.2 : Produits du complexe.
CHAPITRE I : présentation de l’entreprise et choix de sujet
Page 7
I.2.5.Marché de Production :
IMITTAL SIDER D’El-Hadjar reçoit la matière première de la mine D’El-Ouenza par voie
ferroviaire sur une distance de 150 KM.
Le minerai arrivant au complexe est déchargé, stocké ; ensuite il est concassé, criblé et
mélangé avec des fines de coke. Ce mélange subit un traitement thermique pour devenir une
pâte que nous appelons aggloméré directement acheminé vers les hauts fourneaux (HF),
mélangé avec le coke en roche, pour fusion et donc obtention d’une fonte liquide. Cette fonte
liquide produite est soit solidifiée en gueuses de fonte brute, soit transformée en acier au
niveau des aciéries à oxygène à l’aide des convertisseurs (Système LD).
L’acier obtenu est coulé sous forme de brames d’une longueur allant jusqu’à 6000 mm Les
brames sont destinées à l’atelier de laminage à chaud (LAC) pour l’obtention des bobines de
tôles fortes.
Les bobines de tôle ainsi produites sont destinées soit à l’atelier Tuberie (TUS) pour
l’élaboration des tubes nécessaires aux hydrocarbures (pipe-line et gazoduc) ou encore
élaborée au niveau du laminoir à froid (LAF) pour la production des tôles galvanisées, étamées
et autres.
Enfin, une aciérie électrique (ACE) équipée d’un four à arc, produit des lingots coulés en
source et des billettes à partir d’une coulée continue d’acier. L’aciérie électrique utilise une
charge constituée de ferraille de récupération et de fonte en gueuse. Le lingot d’acier ainsi
produit est transformé en tubes sans soudure à la (TSS).
Il existe encore une deuxième aciérie à oxygène (ACOII) identique à la première (ACOI) mais
produisant des billettes (et non des brames) qui sont destinées aux laminoirs à fil et rond
(LFR) et laminoir de rond a béton (LRB).
Les billettes de longueurs 12000 mm destinées soit à l’atelier LFR ou LRB pour l’élaboration
du rond a béton de plusieurs diamètres de 6 mm à 50mm.
La capacité de production nominale depuis 2007 est de 1,8 million de tonnes /an de produit
sidérurgique.
CHAPITRE I : présentation de l’entreprise et choix de sujet
Page 8
I.2.6.Organisme de l’entreprise :
L’effectif de cette société est plus de 5000 employés, qui sont répartis sur différentes sous
directions (il est à noter qu’une direction comprend plusieurs unités de production et de
gestion).
Direction opérationnelle de production :
D matière première et fonte (MPF) ;
D produits longs (PLG) ;
D produits plats (PPL) ;
D tuberie sans soudure (TSS).
Direction opérationnelle prestation de services :
D service technique (STC) ;
D moyens généraux (MGX).
Direction fonctionnement centrale :
D Finance (FIN) ;
D relations professionnelles du personnel (PRO/PER) ;
D planification et organisation (PLO).
CHAPITRE I : présentation de l’entreprise et choix de sujet
Page 9
I.2.7.Nouvelle organisation de l’entreprise :
CHAPITRE I : présentation de l’entreprise et choix de sujet
Page 10
I.2.8.REPRESENTATION DE L’UNITE LAMINOIR A CHOUD (LAC)
Laminoir à chaud est situé à l’aval de l’aciérie à oxygène ACO (1)et a l’amont du laminoir
à froid (LAF).
LAC présente l’une des plus importantes unités de production au sein du complexe.
ORGANIGRAMME LAC
SCE PROGRAMMATION
SCE MAINTENANCE
SCE EXPLOITATION
SCE PAREX
SECRETAIRE
DIRECTION UNITE
SCE GESTION
PERSONNEL
SCE CONTROLE
QUALITE
SCE SECURITE
CHAPITRE I : présentation de l’entreprise et choix de sujet
Page 11
I.2.8.1.Rôle du laminoir à chaud (LAC) :
Laminoir à chaud de IMITTAL SIDER d’El-Hadjar, est un train de laminage du type semi
continu capable de réduire l’épaisseur des brames d’acier provenant de l’aciérie à oxygène
AC0 (1) et de les transformer en tôles fortes et en bobines.
Laminoir à chaud fonctionne (3×8) continu avec un périodique de quinze jours, et arrêt
systématique annuel, sauf des imprévisibles.
I.2.8.2.Description de l’installation :
Un ensemble de plusieurs installations forment la chaine du laminage.
Le Réchauffage des brames se fait à la température de 1260 C0 – 1300 C
0, donc le LAC est un
atelier qui transforme à chaud des brames d’acier en bandes et tôles fortes. Les bandes sont
présentées comme produit fini dans des bobines.
Les caractéristiques principales des produits sont les suivantes :
Produits
Dimensions
Epaisseur Largeur Poids
Plaques 8 : 80 mm 1250 : 1650mm 4T
Bobines 1.5 : 15mm 600 : 1350mm 21T
Tableau I.3 :Dimension des produits fabriqués.
Bobines
Tôles fortes
Brames (matière première)
CHAPITRE I : présentation de l’entreprise et choix de sujet
Page 12
I.2.8.3.Train de laminage :
Le train de laminage comprend les installations suivantes :
Figure I.2 : Train de laminage.
CHAPITRE I : présentation de l’entreprise et choix de sujet
Page 13
I.2.8.3.1.Fonctionnement de laminage d’une bande :
Le laminoir à chaud (LAC) est destiné à la production des bobines et tôles fortes en acier.
La brame est chauffée au Four (Four 2 ou Four 3 qui travaillent en permutation) à une
température de 1300°C, pour permettre d`appliquer sur elle des traitements qui sont les
suivants :
Après son enfournement, elle passe à la laveuse via la voie à rouleaux pour éliminer la
calamine qui existe sur elle (Brame), par une pression d’eau de 140 bars.
En suite elle (brame) passe au niveau de la brise oxyde pour éliminer encore la couche de
calamine (oxyde de fer) qui s’est formée sur sa surface et entre-temps pour effectuer une
réduction sur son épaisseur(faible réduction), après cette opération la brame doit subir une
diminution d´épaisseur par quarto à plusieurs passes, [de 5 à 7], pour obtenir une bande. Cette
dernière doit être cisaillée au niveau de la tête et la queue. Une décalaminisation générale est
effectuée pour éliminer toute calamine, ensuite la transférer au train finisseur pour avoir une
épaisseur et une largeur demandées.
La bande passe dans une unité de mesure appelée « jauge de mesure » pour vérifier son
épaisseur, son profil, sa largeur et sa planéité, en suite elle passe dans une douche pour
diminuer sa température, enfin elle est embobinée par une des 3 bobineuses pour obtenir une
bobine selon les besoins.
I.2.8.3.2.Système de refroidissement :
Figure I.3 : Système de refroidissement.
CHAPITRE I : présentation de l’entreprise et choix de sujet
Page 14
Pendant la production, les pompes (18 bars), font l’opération de refroidissement des cylindres
de travail avec une pression de 4 à 18 bars pour éviter tout risque d’abimer les surfaces des
cylindres.
Les pompes (18 bars), absorbent l’eau (voir schéma d’installation (1) [circuit semi fermé
d’eau]) et la refoule aux cylindres, ensuite cette eau fait le retour pour être filtrée et répéter la
même opération.
Les pompes (5bars), absorbent l’eau voir schéma d’installation (1) [circuit semi fermé d’eau])
et la refoule aux SKIDS (2) du Four 2 et du Four 3 par une pression de 5 bars.
Dans l’opération d’échauffement des brames à 1300°c, l’eau passe à l’intérieur des SKIDS qui
portent ces brames pour leur refroidissements afin d’éviter leurs déformations, chaque SKID
est protégé par une couche de béton spécial qui résiste à la haute température.
La pompe (140 bars) pour décalaminisation de la bande.
Remarque
Dans le cas de panne électrique ces pompes sont alimentées par un groupe électrogène
diesel.
Dans le cas où ce groupe électrogène est en panne, le circuit de refroidissement est effectué
directement du château d’eau qui peut dépanner pendant trois heures au maximum.
Tout cela est pour protéger contre l’usure et la déformation des SKIDS.
Dans le cas où une défaillance est survenue dans l’une des motopompes on doit fermer les
deux vannes clapet (5) avant d’effectuer une éventuelle intervention de réparation.
I.2.8.4.Conclusion :
Le stage effectué au sein d’IMITTAL SIDER d’El-Hadjar"Unité du laminoir"à chaud m’a
permis de mettre en pratique mes connaissances théoriques que j’ai appris pendant la durée
des études dans le domaine de la maintenance industrielle au niveau de l’université Badji
Mokhtar d’Annaba. Ainsi ce stage m’a facilité l’intégration dans le monde professionnel, et
m’a permis d’accomplir le rôle d’exécution.
Ce stage m’a été bénéfique du point de vue expérience, au courslequelj’ai pu avoir une vision
réelle sur l’environnement du travail.
Après avoir achevé la période du stage, on a eu une bonne vision sur la production des
bobines dans la zone de LAC.
CHAPITRE I : présentation de l’entreprise et choix de sujet
Page 15
I.3.Choix de sujet :
Après avoir bien assimilé le déroulement du processus de production et ses équipements qui
participent à cette production c’est-à-dire de l’état brut de la brame jusqu’au produit fini qui
est la bobine.
Mon rôle à moi est de veiller au bon fonctionnement de la pompe FLOWSERVE ME 300/450
« T07 » qui fait partie des trois pompes stratégiquesFLOWSERVE ME 300/450 « T05, T06, T07 »
qui assurent le refroidissement des SKIDSdes four1, et 2. A cet effet une analyse FMD est
nécessaire pour connaitre son état et détecter les défauts probables et leurs impactssur sa
fiabilité et par la suiteproposer des solutions adéquates.
Avant de donner des solutions, on doit tout d’abord diagnostiquer et détecter par analyse
vibratoireles défautsprobables. Parmi les défauts proposés, on peut citer comme exemple celui
qui a été détecté le 14/10/2012 à cause d’un désalignement. Il est à noter également qu’il est
nécessaire de définir le type de maintenance à utiliser pour rendre à la machine sa bonne
fiabilité.
Figure I.4 :Pompe FLOWSERVE ME 300/450 «T07 ».
CHAPITRE II : état de l’art [Maintenance, FMD]
Page 16
II.1.Introduction :
Aujourd’hui notre but est de ne pas réparer seulement, mais de prévenir et empêcher toutes
éventuelles pannes.
Plus qu’une simple technique d’intervention efficace sur le fonctionnement, la maintenance
est devenue une technique d’anticipation, d’organisation et de gestion.
II.2.Maintenance :
Selon la norme FD X 60-000 :
Ensemble de toutes les actions techniques, administratives et de management durant le cycle
de vie d’un bien, destinées à le maintenir ou à le rétablir dans un état dans lequel il peut
accomplir la fonction requise [2].
II.3.Types et organisation de la maintenance :
II.3.1.Maintenance préventive :
Maintenance exécutée à des intervalles prédéterminés ou selon des critères prescrits et destinés
à réduire la probabilité de défaillance ou la dégradation du fonctionnement d’un bien.
Objectifs visés par la maintenance préventive [3] :
Améliorer la fiabilité du matériel ;
Garantir la qualité des produits ;
Améliorer l’ordonnancement des travaux ;
Assurer la sécurité humaine ;
Améliorer la gestion des stocks ;
Amélioré le climat de relation humaine.
II.3.1.1.Différents types de maintenance préventive :
II.3.1.1.1.Maintenance systématique :
Maintenance préventive exécutée à des intervalles de temps préétablis ou selon un nombre
défini d'unités d'usage mais sans contrôle préalable de l'état du bien [2].
II.3.1.1.2.Maintenance conditionnelle :
Maintenance préventive basée sur une surveillance du fonctionnement du bien et/ou des
paramètres significatifs de ce fonctionnement et intégrant les actions qui en découlent.
II.3.1.1.3.Maintenance prévisionnelle :
Maintenance conditionnelle exécutée en suivant les prévisions extrapolées de l’analyse et de
l’évaluation de paramètres significatifs de la dégradation du bien.
CHAPITRE II : état de l’art [Maintenance, FMD]
Page 17
II.3.2.Maintenance corrective :
Maintenance exécutée après détection d’une panne et destinée à remettre un bien dans un état
dans lequel il peut accomplir une fonction requise.
II.3.2.1.Maintenance corrective «palliative» :
Action de maintenance corrective destinée à permettre à un bien d’accomplir provisoirement
tout ou partie d’une fonction requise.
II.3.2.2.Maintenance corrective «curative» :
Action de maintenance corrective ayant pour objet de rétablir un bien dans un état spécifié
pour lui permettre d’accomplir une fonction requise.
Le résultat des actions réalisées doit présenter un caractère permanent.
II.3.3.Organigramme de différentes formes de la Maintenance :
Figure II.1 :Organigramme de différentes formes demaintenance[2].
Exécutée à des
intervalles de
temps préétablis
ou selon un
nombre défini
d'unités d'usage.
Basée sur une
surveillancedu
fonctionnement
du bien et/ou des
paramètres
significatifs de ce
fonctionnement.
MPCExécutée
en suivant les
prévisions
extrapolées de
l’analyse et de
l’évaluation de
paramètres
significatifs de
la dégradation
du bien.
Action de
maintenance
corrective
destinée à
permettre à un
bien
d’accomplir
provisoiremen
t tout ou partie
d’une fonction
requise.
C’est une action
de réparer un
bien et qui pour
objet de le
rétablir afin de
permettre
d’accomplir une
fonction requise.
CHAPITRE II : état de l’art [Maintenance, FMD]
Page 18
II.4.Différents niveaux de la maintenance :
TableauII.1 :Les cinq niveaux de la maintenance (Nome AFNOR X 60-015) [4].
Niveau Personnel
d’intervention
Nature de
l’intervention
Moyens requis
1 Exploitant, sur place
Réglage simple
d’organes accessibles
sans aucun
démontage, ou
échanges d’éléments
accessibles dans les
consignes de toute
sécurité conduite.
Outillage léger
défini dans les
consignes de
conduite
2 Technicien habilité
(dépanneur) sur place
Dépannage par
échange standard
d’éléments prévu à
cet effet, ou
opérations mineures
de maintenance
préventive
Outillage
standard et
rechanges situés
à proximité
3
Technicien
spécialisé, sur place
ou en atelier de
maintenance
Identification et
diagnostic de pannes,
réparations par
échange de
composants
fonctionnels,
réparations
mécaniques mineures
Outillage prévu
plus appareils de
mesure, banc
d’essai, de
contrôle
4
Equipe encadrée par
un technicien
spécialisé, en atelier
central
Travaux importants
de maintenance
corrective ou
préventive. Révisions
Outillage général
et spécialisé
5
Equipe complète
polyvalente, en
atelier central
Travaux de
rénovation, de
reconstruction,
réparations
importantes confiées
à un atelier central
souvent externalisés
Moyens proches
de ceux
de la fabrication
par le
constructeur
CHAPITRE II : état de l’art [Maintenance, FMD]
Page 19
II.5.Opérations de la maintenance :
Selon la norme NF X 60-010 :
II.5.1.Opérations de la maintenance préventive :
a-Inspection :
Activités de surveillance consistant à relever périodiquement des anomalies et exécuter des
réglages simples ne nécessitant pas d’outillage spécifique, ni d’arrêt de l’outil de production
ou des équipements [5].
b-Contrôle :
Vérifications de conformité par rapport à des données préétablies suivies d’un jugement.
c-Visite:
Opérations de surveillance qui, dans le cadre de la maintenance préventive systématique,
s’opèrent selon une périodicité déterminée. Ces interventions correspondent à une liste
d’opérations définies préalablement qui peuvent entraîner des démontages d’organes et une
immobilisation du matériel.
II.5.2.Opérations de maintenance corrective :
a-Dépannage :
Action sur un bien en panne, en vue de le remettre en état de fonctionnement. Compte tenu de
l’objectif, une action de dépannage peut s’accommoder de résultats provisoires (maintenance
palliative) avec des conditions de réalisation hors règles de procédures, de coûts et de qualité,
et dans ce cas sera suivie de la réparation.
b-Réparation :
Intervention définitive et limitée de maintenance corrective après panne ou défaillance.
L’application de la réparation peut être décidée soit immédiatement à la suite d’un incident ou
d’une défaillance, soit après un dépannage, soit après une visite de maintenance préventive
conditionnelle ou systématique.
Remarque :
La réparation correspond à une action définitive. L’équipement réparé doit assurer les
performances pour lesquelles il a été conçu.Tous les équipements sont concernés.
II.5.3.Activités connexes :
Ces activités complètent les actions de maintenance citées précédemment et participent pour
une part non négligeable à l’optimisation des coûts d’exploitation.
CHAPITRE II : état de l’art [Maintenance, FMD]
Page 20
a-Maintenance d’amélioration :
L’amélioration des biens d’équipements consiste à procéder à des modifications, des
changements, des transformations sur un matériel. Dans ce domaine, beaucoup de choses
restent à faire. Il suffit de se référer à l’adage suivant : « on peut toujours améliorer ».
C'est un état d'esprit qui nécessite une attitude créative. Cependant, pour toute maintenance
d'amélioration une étude économique sérieuse s'impose pour s'assurer de la rentabilité du
projet.
Les améliorations à apporter peuvent avoir comme objectifs:
Augmentation des performances de production du matériel ;
Augmentation de la fiabilité (diminuer les fréquences d'interventions) ;
Amélioration de la maintenabilité (amélioration de l'accessibilité des sous-systèmes et des
éléments à haut risque de défaillance) ;
Augmentation de la sécurité du personnel et des conditions de travail ;
Augmentation de la qualité des prestations ou produits finis.
b-Rénovation :
Inspection complète de tous les organes, reprise dimensionnelle complète ou remplacement
des pièces déformées, vérification des caractéristiques et éventuellement réparation des pièces
et sous-ensembles défaillants, conservation des pièces bonnes.
La rénovation apparaît donc comme l'une des suites possibles d'une révision générale au sens
strict de sa définition.
c-Reconstruction :
Remise en l'état défini par le cahier des charges initial, qui impose le remplacement de pièces
vitales par des pièces d'origine ou des pièces neuves équivalentes.
d-Modernisation :
Remplacement d'équipements, accessoires et appareils ou éventuellement de logiciel
apportant, grâce à des perfectionnements techniques n'existant pas sur le bien d'origine, une
amélioration de l'aptitude à l'emploi du bien.
e-Sécurité :
La sécurité est l'ensemble des méthodes ayant pour objet, sinon de supprimer, du moins de
minimiser les conséquences des défaillances ou des incidents dont un dispositif ou une
installation peuvent être l'objet, conséquences qui ont un effet destructif sur le personnel, le
matériel ou l'environnement de l'un et de l'autre.
CHAPITRE II : état de l’art [Maintenance, FMD]
Page 21
II.6.Objectifs de la maintenance :
Ses différentes actions doivent assurer la rentabilité des investissements sur les matériels
del'unité de production ou de l'entreprise en maintenant le potentiel d'activité ;
C'est un moyen de consolider la compétitivité de l'entreprise. C'est ainsi que le responsable
de la maintenance doit aussi être un bon gestionnaire, afin qu'il puisse minimiser les coûts
de maintenance et planifier ces opérations dans le temps [6];
La maintenance est aussi concernée par la maitrise de qualité symbolisée par l'objectif des
Cinq zéros[6]:
a-Zéro pannes :objectifs naturels de la maintenance ;
b-Zéro défaut : outil de production en parfait état (tout défaut entraine un arrêt de production
d'où augmentation des coûts et des délais) ;
c-Zéro stocks,zéro délai : un outil de fabrication fiable permet une fabrication sans stock
(flux tendu) et une livraison sans délai ;
d-Zéro papier :il faut comprendre « zéro papier inutile », c'est à dire les papiers engendrés
par les erreurs, les défauts, les défaillances, les retards qui viennent alourdir le travail et
l'organisation.
II.7.Choix de type de maintenance :
II.7.1.Maintenance corrective :
Sera généralement réservée aux appareils dont l’indisponibilité a peu d’incidence sur la
production et dont le cout annuel supposé des réparations reste acceptable, ainsi évidemment
qu’aux pannes brutales ou imprévisibles [7].
II.7.2.Maintenance systématique :
Sera généralement employée :
- Pour les opérations de graissage ;
- Pour les vérifications obligatoires périodiques ;
- Pour le remplacement des pièces d’usure de faible cout (joints, garnitures, fusibles….)[7].
II.7.3.Maintenance conditionnelle :
Sera généralement employée :
- Aux machines vitales pour la production ;
- Aux appareils dont la panne compromettrait la sécurité ;
- Aux machines critiques dont les pannes sont fréquentes et onéreuses[7].
CHAPITRE II : état de l’art [Maintenance, FMD]
Page 22
II.7.4.Algorithme du choix de type de maintenance :
Non Oui
Non
Oui
Non
Oui
Non
Oui
Figure II.2 : Algorithme du choix de type de maintenance[7].
La panne sur
cette machine
A-t-elle une
incidence
importante sur la
production, sur
la sécurité ou
sur la qualité du
produit fini ?
Le cout de la
panne est-il
acceptable ?
Est-il possible
d’utiliser des
techniques de
surveillance ?
L’utilisation
de ces
techniques
est-elle
rentable ?
Maintenance
CONDITIONNELLE
Maintenance
SYSTEMATIQUE
Maintenance
CORRECTIVE
CHAPITRE II : état de l’art [Maintenance, FMD]
Page 23
II.8.Maintenance préventive conditionnelle :
Selon la norme FD X 60-000 :
Maintenance préventive basée sur une surveillance du fonctionnement du bien et/ou des
paramètres significatifs de ce fonctionnement et intégrant les actions qui en découlent [2].
D’après la définition AFNOR, La maintenance conditionnelle permet d’assurer le suivi du
matériel en service, et la décision d’intervention est prise lorsqu’il y a une évidence
expérimentale de défaut imminent ou d’un seuil de dégradation prédéterminé.
Le suivi de l’évolution des paramètres à l’aide (information d’un capteur, autodiagnostic,
mesure) permet de préciser la nature et la date des interventions, le paramètre suivi peut être :
Electrique (tension, intensité….) ;
Température ;
Un pourcentage de particules dans l’huile ;
Un niveau de vibration……
On choisit comme paramètre à suivre celui qui caractérise le mieux la dégradation des
composants ou la cause de la perturbation de fonctionnement [3].
II.8.1.Pratique de la maintenance conditionnelle :
II.8.1.1.Suivre l’évolution de « l’anomalie » :
Ce type de maintenance qui a pour objectif de ne changer un élément que lorsqu’il présente
des signes de vieillissement ou d’usure, le développement extraordinaire de l’électronique et
de l’informatique a permis l’utilisation à des couts raisonnables de capteurs de mesures et
techniques de traitement performants.La maintenance conditionnelle donne au responsable de
maintenance des outils et des moyens sans cesse croissant pour suivre son matériel (études
vibrations, analyse des huiles, analyse ultrasonique, thermographie…..), en diagnostiquer
l’état de fonctionnement, en dépister les pannes, prolonger la vie…
Dans la pratique, la maintenance conditionnelle se décompose en 4 phases distinctes qui
devront faire chacune l’objet d’une étude, d’une réflexion et d’un rapport. Il s’agit de
ladétection du défaut qui se développe, de l’établissement d’un diagnostic, de l’analyse de la
tendance et expertise des pièces après démontage [7].
a-Détection du défaut qui se développe :
A la mise en route de chaque équipement, les principales caractéristiques de base des
appareils sont enregistrées, notamment la signature vibratoire (si le paramètre
CHAPITRE II : état de l’art [Maintenance, FMD]
Page 24
vibratoires’avère être un paramètre intéressant de surveillance) et les divers paramètres de
fonctionnement (température, performances….).
Ces caractéristiques ou signature, serviront de référence pour suivre, par comparaison,
l’évolution d’éventuelles dégradations ultérieures.
b-Etablissement d’un diagnostic :
Dès qu’une anomalie est détectée par les outils de surveillance, le responsable d’entretien aura
la charge d’établir, dans la mesure du possible, un diagnostic concernant l’origine et la gravité
du défaut constaté.
c-Analyse de la tendance :
L’établissement du diagnostic permet à l’ingénieur de préjuger du temps dont il dispose, avant
la panne, pour laisser l’appareil fonctionner sous surveillance renforcée et prévoir la
réparation.
d-Expertise des pièces démontées :
Les résultats obtenus après chacune de ces trois phases qui constituent le fondement de la
maintenance conditionnelle, devront être confrontés à la réalité après chaque démontage par
une expertise approfondie des pièces défectueuses. Cette expertise, trop souvent négligée
permettra de vérifier la pertinence des paramètres de détection sélectionnés, d’affiner le
prochain diagnostic, d’ajuster les seuils de détections et de mieux estimer la courbe de
tendance.
II.8.2.Surveillance des équipements :
La surveillance des équipements permet d’assurer la sécurité de l’installation et
laContinuation de la production sans arrêt et avec efficacité.
L’évolution technologique a créé des méthodes et des outils de surveillance plus performants
dont les suivants font partie[8]:
II.8.2.1.Méthodes de surveillance :
II.8.2.1.1.Surveillance permanente"On-line":
Pour ce mode de surveillance, appelé aussi monitoring ou surveillance on line, les capteurs
sont installés à demeure sur la machine. Initialement destiné à assurer la sécurité d’un
équipement par son arrêt immédiat en cas de dépassement du seuil de danger par la valeur
d’un indicateur. Ce mode de surveillance évolue de plus en plus, en parallèle avec les
évolutions techniques des systèmes d’acquisition multivoies, de la micro-informatique et la
réduction des coûts des capteurs et de transmission de données, vers une forme desurveillance
CHAPITRE II : état de l’art [Maintenance, FMD]
Page 25
adaptée aux concepts de maintenance conditionnelle. Du fait de la multiplicité du nombre de
capteurs utilisés, ce mode de surveillance, qui nécessite un investissement initial important,
était historiquement réservé aux machines stratégiques ou dangereuses :
Dont on connaît bien le processus de dégradation et pour lequel on a pu définir un
indicateur parfaitement représentatif du défaut et un seuil bien connu. Le meilleur exemple
étant le suivi du balourd dû à l’encrassement du panier d’une centrifugeuse ou de la turbine
d’un ventilateur ;
Dont la vitesse de dégradation peut être très rapide et incompatible avec une surveillance
périodique [8].
Figure II.3:Installation"On-line".
a-Avantages de la surveillance permanente :
Un suivi permanent des valeurs des indicateurs choisis ;
Une détection possible des défauts à évolution rapide ;
Une association possible et facile avec d’autres paramètres procédés : température, vitesse,
charge, intensité absorbée, pression… ;
Un arrêt automatique de l’installation, envisageable sur alarme ;
La possibilité de centraliser les données visualisées en salle de contrôle.
b-Inconvénients de la surveillance permanente :
La génération fréquente de fausses alarmes qui décrédibilisent rapidement le système de
surveillance auprès de l’exploitant, qui le met souvent hors service ou élève sensiblement
les seuils ;
Par fois ne détectant pas l’origine de la panne ;
Et pour tout système quel que soit son degré de sophistication : le coût de sa maintenance
et surtout celui du remplacement des capteurs, câbles et connecteurs, qui supportent
souvent très mal le manque de soin de la part des équipes qui assurent la maintenance et les
réparations, souvent sous la contrainte de l’urgence.
CHAPITRE II : état de l’art [Maintenance, FMD]
Page 26
II.8.2.1.2.Surveillance périodique"Off-line":
Les mesures sont effectuées par un opérateur à échéance programmée, à l’aide d’un appareil
portable le plus souvent informatisé appelé « collecteur de données ».
Ce type d’appareil permet de mettre sous surveillance un grand nombre de machines pour un
coût initial faible, puisque l’investissement en capteurs, câbles et connecteurs est réduit (un
seul capteur et un seul câble suffisent).
Les valeurs des indicateurs mesurées ou calculées sont stockées automatiquement dans la
mémoire du collecteur, puis transférées à l’issue de chaque collecte dans celle d’un micro-
ordinateur, afin d’être analysées [8].
La périodicité des collectes est déterminée pour chaque machine surveillée en fonction des
critères suivants:
Sa criticité dans le procédé ;
Sa vitesse de fonctionnement ;
L’historique des pannes qui l’ont affectée ;
Son état de vétusté ;
L’expérience acquise sur des machines de même type ;
La durée de vie statistique des pièces d’usure.
Figure II.4:Installation "Off-line".
a-Avantages de la surveillance périodique :
Le principal avantage de la surveillance périodique sur la surveillance continue est le faible
coût de l’investissement de base au regard du nombre de machines qui peut être surveillées
avec un seul appareil et un ou deux capteurs.
b-Inconvénients de la surveillance périodique :
Le risque d’apparition entre deux collectes d’un défaut engageant un processus de
dégradation rapide et qui risque d’entraîner une panne avant la collecte suivante.
CHAPITRE II : état de l’art [Maintenance, FMD]
Page 27
c-Domaine d’application de la surveillance périodique :
La surveillance périodique est, en général, réservée aux machines pour lesquelles :
Le risque d’apparition d’un processus de dégradation brutal est très faible ;
La sécurité des personnes ou de l’environnement ne représentent pas un facteur de risque
déterminant et permanent [8].
II.8.3.Outils de la maintenance préventive conditionnelle :
Outils utilisés dans les analyses périodiques, et qui sont les suivants :
II.8.3.1.Analyse vibratoire :
Outil périodique sous forme d’appareil portable avec un seul capteur branché à un câble
(Off-line).
Les vibrations d’une machines peuvent être considérées comme une manifestation extérieure
des forces intérieures. En effet l’analyse de leurs signaux donne des informations sur les
processus de dégradations internes
Il existe deux niveaux d’investigation :
La mesure de niveau global permet de qualifier un état général par comparaison à des
normes ou à des mesures précédentes ;
L’analyse spectrale permet de diagnostiquer l’origine des défauts et de suivre l’évolution
en fonction du temps [3].
Figure II.5 : Analyse vibratoire.
II.8.3.2.Analyse d’huile :
Pour une machine, le lubrifiant est comparable au sang chez l’être humain. Il reflète le
comportement et l’état du système dans lequel il circule.
Le suivi de ses caractéristiques physico-chimiques permet d’apprécier l’état de dégradation de
l’huile et de connaitre son aptitude à remplir totalement ses fonctions initiales de lubrification.
CHAPITRE II : état de l’art [Maintenance, FMD]
Page 28
L’évolution de cette dégradation peut être un indicateur des conditions d’exploitation de
l’équipement.
Le suivi de leur contamination permet :
De situer l’organe défectueux, d’apprécier l’évolution et le type d’usure dans le cas d’une
pollution par des particules internes ;
D’apprécier la nature et l’origine des agents extérieurs ;
On prend comme référence les caractéristiques de l’huile neuve et on compare les résultats
obtenus à chaque analyse. Si l’on constate une évolution brutale des caractéristiques ou si
l’on atteint des valeurs trop éloignées des valeurs initiales, il faut soit intervenir au niveau
de matériel, soit remplacer l’huile [3].
Figure II.6 : Analyse d’huile.
II.8.3.3.Thermographie infrarouge :
Tout corps dont la température et supérieure à zéro degré absolu émet un rayonnement
électromagnétique. Par conséquent, on peut détecter ce rayonnement sous forme de sensation
de chaleur.
La thermographie infrarouge est la technique permettant de mesurer, par l’intermédiaire d’un
détecteur, la puissance du rayonnement électromagnétique dans le spectre des infrarouges,
émis par chaque point d’une scène ou d’un objet observé. Le détecteur ou caméra infrarouge
reçoit ce rayonnement, le convertit en signal électrique et reconstitue sur un écran une image
thermique visible de l’objet émetteur. Cette image est le thermogramme.
Le thermogramme est constitué par l’ensemble des points de valeurs de mesures thermiques.
Ces valeurs thermiques (en °c) sont obtenues par transcription des valeurs radiométriques
données par la caméra infrarouge [3].
CHAPITRE II : état de l’art [Maintenance, FMD]
Page 29
Figure II.7 : Thermographie infrarouge.
II.8.3.4.Analyse ultrasonique :
Les signaux ultrasoniques sont envoyés par un palpeur placé sur la surface de la pièce. En
traversant les différentes couches, les ondes ultrasoniques sont réverbérées aux couches
limites et renvoyées au palpeur. Connaissant la vitesse de propagation des ultrasons dans le
matériau, l’intervalle de temps qui s’écoule entre l’émission et la réception des signaux est
exploité par un microprocesseur pour définir l’épaisseur totale et celle des couches
individuelles. La fréquence des ondes ultrasoniques est choisie en fonction des
caractéristiques du matériau à contrôler. En généralpour le contrôle d’épaisseur, cette
technique est aussi employer pour déterminer la profondeur des défauts internes d’un
matériau [3].
Figure II.8 : Analyse ultrasonique.
Remarque :
Etant donné que le[On-line] qui parfois ne détectant pas l’origine de la panne on fait recours
aux outils de l’analyse périodique qui la détecte.
CHAPITRE II : état de l’art [Maintenance, FMD]
Page 30
II.8.4.Objectifs visés par la maintenance conditionnelle :
Elimination de fait des pannes inattendues (fiabilité et productivité supérieures) ;
Elimination des dommages dérivés (ex : un simple défaut de roulement finit par détruire
une boite de transmission) ;
Elimination du gaspillage des pièces de rechange (pas de remplacement des composants en
bon état) ;
Réduction du stock de pièces de rechange (la technique permet de prévoir les besoins) ;
Réduction des arrêts de production ;
Durée de réparation réduite (l’action nécessaire est planifiée) [7].
II.8.5.Points forts de la maintenance conditionnelle (Avantages)[7]:
Une amélioration de la productivité de l’entreprise :
La réduction du nombre d’arrêts intempestifs de la production et la planification des heures de
réparation pendant les heures creuses de production, permettent une optimisation de la
productivité de l’entreprise, avec une fiabilité au moins égale à une maintenance
systématique.
Une augmentation de la longévité du matériel :
Le matériel étant suivi selon son état de fonctionnement n’est plus remplacé
systématiquement, et la surveillance permet d’éliminer, au fur et à mesure de leur apparition,
des défauts mineurs qui pourraient l’endommager.
Un contrôle du matériel mieux géré :
Après les premières visites effectuées à intervalles fixés arbitrairement, la périodicité des
contrôles sera définie en fonction des besoins et de l’état réels du matériel contrôlé. La
fréquence des visites sera donc optimisée en offrant un maximum de sécurité pour un
minimum de temps consacré aux contrôles.
Un cout des réparations moins élevé :
Une machine qui casse, occasionne des dégâts et des couts de réparation supérieurs à ceux
d’une réparation effectuée avant la rupture. Une réparation »catastrophe », effectuée en
urgence, se paie beaucoup plus cher qu’une intervention programmée.
La diminution des stocks de production :
La probabilité du nombre de pannes « catastrophe » étant limitée, la nécessité de la création
de stocks tampon importants pour « faire face » s’en trouve d’autant diminuée (flux tendu).
CHAPITRE II : état de l’art [Maintenance, FMD]
Page 31
La limitation des pièces de rechange :
Le risque de panne étant détecté à l’avance, la remise en état étant planifiée, la liste des pièces
de rechange peut être allégée. De plus, celles-ci seront commandées dans de meilleures
conditions de prix et de délais.
Une amélioration de la sécurité :
Le contrôle de l’évolution de paramètres définis permet de détecter l’anomalie avant
l’accident, de l’éviter ou d’en diminuer les conséquences.
Une meilleure crédibilité du service entretien :
La nécessité des réparations est moins « subjective » du fait de la trace écrite de l’état de
« santé » de l’appareil. Cette méthodologie plus rationnelle permet d’augmenter la crédibilité
du service entretien auprès de l’ingénieur production et de la direction générale de
l’entreprise.
Une plus grande motivation du personnel demaintenance :
Grace à un matériel de haute technologie et avec des résultats prouvés, le service maintenance
devient vite un service reconnu, estimé et consulté.
Une image de marque de la société rehaussée :
La maintenance fait partie intégrante de la qualité. La maintenance conditionnelle assure un
meilleur entretien de l’appareil de production, permettant l’élaboration d’un produit de qualité
avec le respect des délais.
La maintenance conditionnelle permet aussi un meilleur service après-vente, assurant le
renom du fournisseur.
II.8.6.Inconvénient de la maintenance conditionnelle[7]:
Nécessite une équipe de maintenance formée en essais non-destructifs. Niveau technologique
plus élevé.
NB :
Pour faciliterle choix dela politique de maintenance nécessaire pour protéger et augmenter la
durée de vie des machines telle que la pompe FLOWSERVE ME 300/450 «T07», une loi de
Pareto et la courbe ABC sontnécessaires.
CHAPITRE II : état de l’art [Maintenance, FMD]
Page 32
II.9.Loi de Pareto et la courbe ABC :
II.9.1.Diagramme de Pareto :
Le diagramme de Pareto est un outil statistique qui permet d'identifier l'importance relative de
chaque catégorie dans une liste d'enregistrements, en comparant leur fréquence d'apparition.
Un diagramme de Pareto est mis en évidence lorsque 20 % des catégories produisent 80 % du
nombre total d'effets. Cette méthode permet donc de déterminer rapidement quelles sont les
priorités d'actions. Si on considère que 20 %des causes représentent 80% des occurrences,
agir sur ces 20 % aide à solutionner un problème avec un maximum d’efficacité [9].
II.9.2.Définition de la méthode ABC :
La méthode ABC est un moyen objectif d’analyse.Elle permet de classer les éléments qui
représentent la fraction la plus importante du caractère étudié, en indiquant les pourcentages
pour un caractère déterminé [9].
II.9.3.But de la méthode ABC :
L’exploitation de cette loi permet de déterminer les éléments les plus pénalisants afin d’en
diminuer leurs effets.
Diminuer les couts de maintenance ;
Améliorer la fiabilité des systèmes. Justifier la mise en place d’une politique de
maintenance [9].
II.10.Etude de la FMD (Fiabilité, Maintenabilité, Disponibilité) :
II.10.1.Fiabilité :
II.10.1.1.Définition AFNOR :
« La fiabilité est la caractéristique d’un dispositif exprimée par la probabilité que ce dispositif
accomplisse une fonction requise dans des conditions d’utilisation données et pour une
période de temps déterminée ».
La fiabilité est l’aptitude d’une entité à accomplir une fonction requise, dans des conditions
données, pendant un intervalle de temps donné [4].
II.10.1.2.Différents types defiabilités :
a-Fiabilité intrinsèque :
Elle est propre à un matériel et à un environnement donné et ne dépend que de ce matériel [9].
b-Fiabilité extrinsèque :
Elle résulte des conditions d'exploitation, de la qualité de la maintenance, d'une manière
générale d'événement relatif à l'intervention humaine.
CHAPITRE II : état de l’art [Maintenance, FMD]
Page 33
c-Fiabilité implicite :
Basée sur l'expérience et dont le but est de réduire la fréquence et la durée des arrêts.
d-Fiabilité explicite :
Dont le concept est formé mathématiquement, elle permet de déterminer rigoureusement le
degré de confiance dans le matériel.
II.10.1.3.Principales lois de probabilité utilisées en fiabilité :
Dans les études de fiabilité des différents équipements, une variable aléatoire continue ou
discrète peut être distribuée suivant diverses lois,
Variable aléatoire continue : intervalle de temps entre défaillance consécutive d’un
matériel.
Variable discrète : nombre de défaillance d'un matériel sur une période donnée ou pour une
quantité fabriquée [9].
II.10.1.3.1.Loi exponentielle :
Elle est la plus couramment utilisée en fiabilité électronique pour décrire la période durant
laquelle le taux de défaillance des équipements est considéré comme constant. Elle décrit le
temps écoulé jusqu’à une défaillance, ou l’intervalle de temps entre deux défaillances
successives [10].
II.10.1.3.2.Loi normale :
C’est une loi continue à deux paramètres; la valeur moyenne et l’écart type caractérise la
dispersion autour de la valeur moyenne. Elle est la plus ancienne, utilisée pour décrire les
phénomènes d’incertitudes sur les mesures, et ceux de fatigue des pièces mécaniques.
II.10.1.3.3.Loi binomiale :
La loi binomiale est une loi discrète. On l’applique pour décrire un phénomène ayant deux
occurrences s’excluant mutuellement (succès ou échec, état défaillant ou en fonctionnement
par exemple). En fiabilité cette loi représente la probabilité de voir k défaillances de matériels
lors de l’exécution de n essais, sachant que la probabilité élémentaire de défaillance d’un
matériel est P.
Sa variance : 𝐕 = 𝐧𝐏(𝟏 − 𝐏)(II.1)
Son écart type :𝛔 = 𝐧𝐏(𝟏 − 𝐏)(II.2)
CHAPITRE II : état de l’art [Maintenance, FMD]
Page 34
II.10.1.3.4.Loi log-normale (ou loi de GALTON):
Soit une VA continue positive, si la variable y = Log(x)est distribuée selon une loi normale, la
variable x suit une loi log-normale.De nombreux phénomènes de mortalité ou de durée de
répartition sont distribués selon des lois log-normale.
II.10.1.3.5.Loi de POISSON ou loi de faibles probabilités :
La réalisation d’évènements aléatoires dans le temps se nomme « processus de POISSON »et
caractérise une suite de défaillances indépendantes entre elles et indépendantes du temps. La
loi de POISSON est une loi discrète, elle exprime la probabilité d’apparition d’un évènement
lorsque celui-ci peut se manifester de nombreuses manières mais avec une faible probabilité.
II.10.1.3.6.Loi de WEIBULL :
C’est une loi continue à trois paramètres, donc un emploi très souple. Elle peut s’ajuster à
toutes sortes de résultats expérimentaux. Cette loi a été retenue pour représenter la durée de
vie des pièces.
II.10.1.4.Paramètres nécessaires à la mesure de fiabilité :
a-Densité de probabilité f(t) :
Probabilité d’avarie au temps (t) ; (probabilité d’avoir une seule avarie au temps (t)) [11].
b-Fonction de répartition F(t) :
Probabilité d’avarie cumulée au temps de 0 à t.
c-Fonction de fiabilité R(t) :
Probabilité de non-défaillance dans l’intervalle de temps [0, t] c’est-à-dire la probabilité
dedéfaillance au-delà du temps (t). C’est la fonction complémentaire de la fonction de
répartition.
d-Taux de défaillance λ(t) :
Probabilité d’avarie au temps (t + ∆t) d’un dispositif qui était en bon fonctionnement au début
de l’unité de temps (t) [11].
En pratique, le taux d’avarie λ peut être constant, mais aussi croissant ou décroissant au cours
du temps, avec changement graduel, sans discontinuité.
Pour la majorité des produits industriels, la variation de λ(t) au cours du temps est présentée
comme suit (Figure II.9) [12] :
CHAPITRE II : état de l’art [Maintenance, FMD]
Page 35
Figure II.9 : Courbe en baignoire.
Zone1 : Période de jeunesse : c’est le début de la vie du produit et les défaillances sont
dites de jeunesse. Le taux de défaillance λ décroît rapidement au cours du temps.
Préventions possibles : rodage, contrôles et testes renforcés avant livraison, etc.
La loi de WEIBULL (avec β<1) est utilisable pour décrire ce type de défaillance.
Zone2 : Période de bon fonctionnement : c’est la zone de maturité ou de pleine activité du
produit pour laquelle le taux de défaillance λ est sensiblement constant. C’est également le
domaine des défaillances imprévisibles se produisant de façon aléatoire.
La loi de WEIBULL (avec β=1) est utilisable pour décrire ce type de défaillance.
Zone3 : Période de vieillissement : c’est la période de fin de vie du produit caractérisée par
des défaillances dues à l’âge ou à l’usure des composants. λ croit rapidement avec le
temps, du fait de la dégradation du matériel (usures mécaniques, phénomène de fatigue et
dérive des composants électriques……).
La loi de WEIBULL (avec β>1) est utilisable pour décrire ce type de défaillance [12].
e-MTBF :
Le temps moyen jusqu’à défaillance (ou moyenne des temps de bon fonctionnement) est[10]:
𝐌𝐓𝐁𝐅 = 𝐭𝐞𝐦𝐩𝐬 𝐝𝐞 𝐛𝐨𝐧 𝐟𝐨𝐧𝐜𝐭𝐢𝐨𝐧𝐧𝐞𝐦𝐞𝐧𝐭
𝐍𝐨𝐦𝐛𝐫𝐞 𝐝′ 𝐢𝐧𝐭𝐞𝐫𝐯𝐚𝐥𝐥𝐞𝐬 𝐝𝐞 𝐭𝐞𝐦𝐩𝐬 𝐝𝐞 𝐛𝐨𝐧 𝐟𝐨𝐧𝐜𝐭𝐢𝐨𝐧𝐧𝐞𝐦𝐞𝐧𝐭= 𝐀𝛈 + 𝛄(II.3)
CHAPITRE II : état de l’art [Maintenance, FMD]
Page 36
II.10.1.5.Utilisation de WEIBULL :
La loi de WEIBULL est utilisée en fiabilité, en particulier dans le domaine de la mécanique.
Cette loi a l’avantage d’être très souple et de pouvoir s’ajuster à différents résultats
d’expérimentations. La loi de WEIBULL est une loi continue à trois paramètres[10]:
a-Paramètre de forme β :
C’est un paramètre sans dimension. Il détermine la forme de la distribution f(t) des
défaillances d’un système et que sa valeur caractérise chacune des trois phases du cycle de vie
d’un système :
β < 1 phase de jeunesse avec défaillances de défauts de fabrication ou de montage ;
β = 1 phase de maturité avec défaillances aléatoires. Ce cas particulier correspond au taux de
défaillance constant ;
β > 1 phase de vieillesse avec apparition d’un mode de défaillance prédominant caractérisé
par β [4].
b-Paramètre d’échelle η :
Caractérisant le choix d’une échelle. Il s’exprime dans la même unité de temps (heures ou
cycles) que les TBFi[4].
c-Paramètre de localisation γ :
Également nommé paramètre de décalage ou de position, il s’exprime en unité de temps. Il
indique la date de l’apparition du mode de défaillance caractérisé par β.
Si γ > 0, il y a survie totale entre t = 0 et t = γ ;
Si γ = 0, les défaillances débutent à l’origine des temps ;
Si γ < 0, les défaillances ont débuté avant l’origine des temps relevés, ce qui montre que la
mise en service de l’équipement étudié a précédé la mise en historique des TBF[4].
Donc[4] :
Densité de probabilité :𝐟 𝐭 =𝛃
𝛈 𝐭−𝛄
𝛈 𝛃−𝟏
𝐞𝐱𝐩 − 𝐭−𝛄
𝛈 𝛃
avect ≥ γ (II.4)
Fonction de répartition:𝐅 𝐭 = 𝟏 − 𝐞𝐱𝐩 − 𝐭−𝛄
𝛈 𝛃
(II.5)
Fiabilité : 𝐑 𝐭 = 𝐞𝐱𝐩 − 𝐭−𝛄
𝛈 𝛃
= 𝟏 − 𝐅(𝐭) (II.6)
Taux de défaillance : 𝛌 𝐭 =𝛃
𝛈 𝐭−𝛄
𝛈 𝛃−𝟏
(II.7)
Si γ = 0 𝛌 =𝟏
𝐌𝐓𝐁𝐅
CHAPITRE II : état de l’art [Maintenance, FMD]
Page 37
β = 1
II.10.1.6.Préparation des données :
1-Calcul des Temps de bon fonctionnement TBF ;
2-Classement des temps de bon fonctionnement en ordre croissant ;
3-N = nombre de Temps de bon fonctionnement ;
4-Recherche des données F(i) ;
Les N valeurs de durées de bon fonctionnement TBF obtenues en exploitation seront classés
par valeurs croissantes selon un ordre i allant de, i = 1 ài = N. L’ordre i = n(t) représente la
ième défaillance de l’échantillon. F(i) est la probabilité cumulative de défaillance sur (0, t).
Suivant la taille N de l’échantillon, il est recommandé d’estimer la fiabilité R(i) par les
approximations suivantes :
Si N>50[4]:
𝐅 𝐢 =𝐍𝐢
𝐍 (II.8)
Pourcentage de dispositifs n’ayant pas subi de défaillance entre 0 et t;
Si 50>N>20, formule des rangs moyens[4]:
𝐅(𝐢) =𝐍𝐢
𝐍+𝟏(II.9)
Si 20>N, formule des rangs médians[4]:
𝐅(𝐢) =𝐍𝐢−𝟎,𝟑
𝐍+𝟎,𝟒 (II.10)
5-déterminer le paramètre d’échelle η ;
6-déterminer le paramètre de forme β.
II.10.2.Maintenabilité:
II.10.2.1.Définition du projet CEN :
Dans des conditions données, la maintenabilité est l’aptitude d’un bien à être maintenu ou
rétabli dans un état ou il peut accomplir une fonction requise, lorsque la maintenance est
accomplie dans des conditions données, en utilisant des procédures et des moyens prescrits
[4].
II.10.2.2.Définition probabiliste :
« Probabilité de rétablir un système dans des conditions de fonctionnement spécifiées, en des
limites de temps désirées, lorsque la maintenance est accomplie dans des conditions et avec
des moyens prescrits»[4].
𝐌 𝐭 = 𝟏 − 𝐞−𝛍𝐭(II.11)
CHAPITRE II : état de l’art [Maintenance, FMD]
Page 38
La maintenabilité est caractérisée par la moyenne des temps techniques de réparation MTTR
(MEAN TIME TO REPAIR)[4]:
MTTR= 𝐓𝐓𝐑
𝐍(II.12)
TTR : (TIME TO REPAIR), ou temps technique de réparation.
II.10.2.3.Taux de réparation μ:
La probabilité de réparation d'un composant est principalement depuis l'instant de défaillance.
Il existe un certain délai t avant que le composant puisse être réparé. Ce délai t comprend le
temps de détection et le temps d’attente de l’équipe de réparation. Il s'y ajoute le temps de
réparation proprement [9].
𝛍 =𝟏
𝐌𝐓𝐓𝐑(II.13)
II.10.2.4.Amélioration de la maintenabilité:
Le maintenancien doit améliorer la maintenabilité par les actions suivantes :
Disponibilité de la documentation tenue à jour du matériel ;
Utilisation des systèmes d'aide au diagnostic ;
Utilisation des capteurs intégrés pour la localisation de la panne ;
Disponibilité des accessoires outillages[9].
II.10.3.Disponibilité :
II.10.3.1.Rappel de la définition du projet CEN WI 319-003 :
« Aptitude d’un bien à être en état d’accomplir une fonction requise dans des conditions
données, à un instant donné ou durant un intervalle de temps donné, en supposant que la
fourniture des moyens extérieurs est assurée »[4].
II.10.3.2.Types de disponibilité :
a-Disponibilité intrinsèque:
Cette disponibilité est évaluée en prenant en compte les moyennes de bon fonctionnement et
les moyennes de réparation, ce qui donne[4] :
𝐃𝐢 =𝐌𝐓𝐁𝐅
𝐌𝐓𝐁𝐅+𝐌𝐓𝐓𝐑(II.14)
b-Disponibilité instantanée :
Pour un système avec l'hypothèse d'un taux de défaillance λ constante et d'un taux de
réparation μ constant, la disponibilité instantanée est[4]:
𝐃 𝐭 =𝛍
𝛌+𝛍+
𝛌
𝛌+𝛍𝐞−(𝛍+𝛌)𝐭(II.15)
CHAPITRE II : état de l’art [Maintenance, FMD]
Page 39
II.10.3.3.Amélioration de la disponibilité :
L’allongement de la MTBF(action sur la fiabilité) ;
La réduction de la MTTR(action sur la maintenabilité) [9].
II.10.4.Indicateurs opérationnels de la FMD :
La Figure suivante shématise les états successifs que peut prendre un système réparable [4]:
Figure II.10 : Vie d’un système, évolution dans le temps.
MTTF (mean time to [first] failure) : Temps moyen avant première défaillance ;
MTBF (mean time between failure) : Temps moyen entre deux défaillances successives ;
MDTou MTI (mean down time) : Temps moyen d’indisponibilité ou temps moyen d’arrêt
propre ;
MUT (mean up time) : Temps moyen de disponibilité ;
MTTR (mean time to repair) : Temps moyen de réparation [4].
CHAPITRE II : état de l’art [Maintenance, FMD]
Page 40
II.10.5.Relation entre les notions FMD :
Figure II.11 : Relation entre les notions FMD.
Pour qu’un matériel soit disponible il faut s'assurer que sa fiabilité est optimum et qu'il est
aussi maintenable [9].
II.11.Conclusion :
Pour augmenter la durée de vie d’une machine et pour obtenir un équipement fiable telle que
la pompe FLOWSERVE ME 300/450 «T07» il faut donc appliquer la maintenance
conditionnelle qui consiste à suivre notre machine d’une façon préventive afin de réduire
toute probabilité de défaillance et qui consiste aussi à profiter au maximum des pièces
utiliséessuite aux prévisions (maintenance prévisionnelle), par contre la maintenance
systématique, elle consiste à changer les pièces systématiquement selon des intervalles
prédéterminer ou selon le nombre d’unité d’usage même si la pièce est dans un bon état, donc
cette maintenance est couteuse par rapport à celle conditionnelle. Il est à noter également que
parfois dans la maintenance systématique les précisions ne sont pas exactes puisque la pièce
est usée avant même le temps prévu ce qui influence sur d’autre pièces. Par conséquent la
fiabilité de l’équipement se trouve réduite. En fin, la maintenance conditionnelle et ses outils
sont le choix exact pour assurerune meilleure fiabilité des équipements.
CHAPITRE II : état de l’art [Maintenance, FMD]
Page 41
CHAPITRE III : analyse FMD de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 41
III.1.Introduction :
Dans ce chapitre, nousallons faire une investigationexpérimentale sur les indicateurs FMD de
la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 », afin de connaitre son état et son comportement.
Ceci en se référant à son historique. Avant d'aborder cette partie, nous allons tout d'abord
présenter quelquesnotions générales sur les pompes.
III.2.Généralités sur lespompes[9] :
III.2.1.Définition:
Les pompes sont des appareils qui génèrent une différence de pression entre les tubulures
d’entrée et de sortie.
Du point de vue physique, la pompe transforme l’énergie mécanique de son moteur
d’entraînement en énergie hydraulique.
III.2.2.Différents types depompes :
Il existe différentes pompes qui peuvent se classer en deux grandes familles :
Pompes volumétriques ;
Pompes centrifuges.
L’utilisation d’un type de pompes ou d’un autre dépend des conditions d’écoulement du
fluide. De manière générale, si on veut augmenter la pression d’un fluide on utilisera plutôt
les pompes volumétriques, tandis que si on veut augmenter le débit on utilisera plutôt les
pompes centrifuges.
Figure III.1 : Domaine d’utilisation des pompes.
III.2.2.1.Pompes volumétriques :
Les pompes volumétriques sont constituées d'un volume hermétiquement clos (corps de
pompe) à l'intérieur duquel se déplace un élément mobile engendrant soit une dépression à
l'aspiration, soit l'impulsion nécessaire au refoulement afin de vaincre la contre pression
régnant à l'aval de la pompe, soit enfin l'une et l'autre de ces fonctions et permettant ainsi le
transfert d'un volume de liquide, de viscosité plus ou moins importante, depuis l'aspiration
CHAPITRE III : analyse FMD de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 42
vers le refoulement. Le fluide véhiculé étant incompressible, ces pompes sont toujours
équipées d'un dispositif de sécurité d'excès de pression associé. Les pompes volumétriques
caractérisées par une grande diversité d'emploi et une grande variété de réalisations
technologiques.
III.2.2.2.Pompes centrifuges :
III.2.2.2.1.Description :
Les pompes centrifuges sont destinées à véhiculer les liquides à un débit de refoulement
important avec une faible pression comparativement aux pompes volumétriques.
a-Principe de fonctionnement d'une pompe centrifuge :
On peut décomposer le fonctionnement en deux étapes :
a-1.Aspiration :
Le liquide est aspiré au centre de la roue par une ouverture appelée distributeur dont le rôle est
de conduire le fluide depuis la conduite d’aspiration jusqu’à la section d’entrée de la roue.
La pompe étant amorcée, c’est à dire pleine de liquide, la vitesse du fluide qui entre dans la
roue augmente et par conséquent la pression dans l’ouïe diminue et engendre ainsi une
aspiration et maintient l’amorçage.
a-2.Refoulement :
La roue transforme l’énergie mécanique appliquée à l’arbre de la machine en énergie
cinétique.
A la sortie de la roue, le fluide se trouve projeté dans la volute dont le but est de collecter le
fluide et de le ramener dans la section de sortie.
b-Critères de choix d’une pompe centrifuge :
Une pompe centrifuge doit être choisie selon les caractéristiques réelles de l’installation.
Les données nécessaires pour un dimensionnement correctsont:
Le débit désiré ;
La hauteur géométrique à l’aspiration ;
La hauteur géométrique au refoulement ;
Le diamètre de la conduite.
III.2.2.2.2.Avantages et inconvénients des pompes centrifuges :
a-Avantages:
Faible encombrement ;
Bruit négligeable ;
CHAPITRE III : analyse FMD de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 43
Simplicité de construction ;
Régularité dans le fonctionnement ;
Aptitude au fonctionnement à grande vitesse, donc l’accouplement peut se faire
directement avec des moteurs électriques ou des moteurs diesels.
b-Inconvénients:
A faible débit et aux grandes hauteurs de refoulement, le rendement diminue ;
Phénomène de cavitation en cas de fuite d’air dans la conduite d’aspiration ;
Diminution de la hauteur de refoulement en cas de fuite d’air dans la conduite d’aspiration
III.2.3.Moteurs asynchrones :
La machine asynchrone, souvent appelée moteur à induction comprend un stator et un rotor,
le stator est formé d’une carcasse ferromagnétique qui contient trois enroulements (trois
bobines) électrique. C’est la partie fixe du moteur. Le passage d’un courant dans les
enroulements crée un champ magnétique à l’intérieur du stator, dans ce moteur le stator est
l’inducteur (celui qui « induit », qui crée le champ magnétique).
Au centre de stator se trouve le rotor. Le rotor c’est l’élément en rotation qui transmet la
puissance mécanique. Il est soumis au champ magnétique créé par le stator. Pour le moteur
asynchrone, le rotor est l’induit (celui qui subit les courants « induits »).
Figure III.2 : Eléments de constitution d'une machine asynchrone.
CHAPITRE III : analyse FMD de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 44
III.2.4.Accouplement:
III.2.4.1.Définition:
Les accouplements sont des dispositifs qui assurent une liaison entre l’arbre moteur et l’arbre
d’une machine, ce qui permet de transmettre la puissance du moteur à la machine concernée.
Dans cette fonction :
Ils offrent la possibilité de dissocier deux arbre lorsqu’il est nécessaire ;
Ils tolèrent les petits défauts d’alignement dû au déplacement des matériels en service.
III.2.4.2.Critères de choix d’un accouplement :
Le choix d’un accouplement tient compte des critères suivants :
La durée de vie ;
Le facteur d’amortissement ;
L’encombrement ;
Les erreurs admissibles de centrage ;
L’inertie des masses ;
La facilité de montage.
III.3.Etude technique de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 «T07» :
III.3.1.Introduction :
La pompe FLOWSERVE ME 300/450 «T07» est une pompe centrifugeuse à aspiration axiale et
refoulement verticale.Elle est classée dans la catégorie « A » au niveau de l'usine LAC
(laminage à chaud), salle des pompes, car elle fait partie des machines les plus
stratégiques.Ainsi la norme ISO 2372, la classe parmi le type de machines moyenne puisque
la puissance de son moteur est de 185 kW.
CHAPITRE III : analyse FMD de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 45
III.3.2.Caractéristiques de la pompe :
Débit : 1080 m3/h ;
Pression : 5 Bar ;
Roulements :
POMPE
Type roulement NU314EG15 6412
Elément roulant Roulement à rouleaux Roulement à une rangée de billes à
contact radial ouvert
Coté Coté libre Coté accouplement
Dimensions
Caractéristiques - d =70 mm ;
- D =150mm ;
- B =35 mm ;
- F=89mm ;
- E =133 mm.
- Diamètre alésage (d) = 60 mm ;
- Diamètre extérieur (D)= 150 mm ;
- Largeur de bague intérieure et extérieure
(B, C)= 35 mm ;
- Vitesse limite graisse 4200 Tr/min ;
- Vitesse limite huile 5100 Tr/min ;
- Cage en acier ;
- Poids : 2,87 Kg.
Tableau III.1: Roulements de lapompe [13].
CHAPITRE III : analyse FMD de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 46
III.3.3.Principaux défauts possibles: (causes et remèdes) :
Tableau III.2 : Principaux défauts (causes et remèdes) [14].
Causes et remèdes
Principaux défauts
Causes Remèdes
Débit trop faible
- Corps de pompe ou
tuyauterie d’aspiration
insuffisamment remplis.
- Vérifier et compléter le
remplissage
- Mauvais sens de rotation du
moteur
- Permuter 2 phases sur les
bornes d’alimentation
électrique du moteur
Vibration du groupe
- Poches d’aire dans la
tuyauterie
- Vérifier et dégazer les
tuyauteries
- Débit trop faible - Vérifier les tuyauteries
d’aspiration et de
refoulement (vannes, clapet,
et la contre pression)
Pression insuffisante
- Présence d’air - Vérifier et dégazer
- Défaut mécanique - Consulter FLOWSERVE
Température du corps de
pompe trop élevée
- Tuyauterie (vannes, clapet,
filtre...)
- Vérifier, démonter et
nettoyer
- Mauvais sens de rotation du
moteur
- Permuter 2 phases sur les
bornes d’alimentation
électrique du moteur
CHAPITRE III : analyse FMD de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 47
III.3.4.Caractéristiques techniquesdu moteur :
Cette pompe est accouplée (accouplement élastique) avec un moteur asynchronequi présente
les caractéristiques techniquessuivantes :
Vitesse : 1479 Tr/min ;
Roulements :
MOTEUR
Type roulement 6318C3 NU 322MC3
Elément roulant Roulement à bille Roulement à rouleaux
Coté Coté libre Coté accouplement
Dimensions
Caractéristiques
- Diamètre alésage (d) = 90 mm ;
- Diamètre extérieur (D)= 190 mm ;
- Largeur dela bague intérieure et
extérieure (B, C)= 43 mm ;
- Vitesse limite graisse 3300 Tr/min ;
- Vitesse limite huile 4000 Tr/min ;
- Poids : 5,05 Kg ;
- Cage en acier.
- d3 max = 139 mm ;
- D1 min = 227mm ;
- r1 max= 3 mm ;
- r2 max= 3 mm.
Tableau III.3 :Roulements moteur [13].
CHAPITRE III : analyse FMD de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 48
Figure III.3 : Pompe FLOWSERVE ME 300/450 «T07» et moteur.
1 : Coté libre moteur ;
2 : Coté accouplement moteur ;
3 : Coté accouplement pompe ;
4 : Coté libre pompe.
III.3.5.Principe de fonctionnement :
La pompe FLOWSERVE est installée dans un circuit semi fermé, elle absorbe l’eau par
aspiration axiale et la refoule verticalement. Cette eau refoulée va refroidir les SKIDES et
retourne vers la pompe pour être aspirée et refoulée de nouveau(Opération en continu).
NB :
Cette opération de pompage sert à refroidir les SKIDS qui supportent les brames à l’intérieur
du four afin d’éviter leur usure suite à la forte température (usure qui fait cesser le
fonctionnement du four).
III.4.Historique de la pompeFLOWSERVE ME 300/450 «T07» :
Durant notre stage au niveau de l'entreprise nous avons rassemblé les informations suivantes
concernant l'historique de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 «T07» (Tableau III.4). Il est à
noter également que durant mon séjour au LAC, l'entreprise était en arrêt pour des opérations
de rénovation.
CHAPITRE III : analyse FMD de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 49
N° Date et heure début d'arrêt
Date et heure fin d'arrêt
Durée d’arrêt
Cause d’arrêt
1 04/05/2014 09:00:00 04/05/2014 09:40:00 00:40:00 - Graissage palier pompe (Bruit
anormal, échauffement).
2 27/05/2014 09:00:00 27/05/2014 11:00:00 02:00:00 - Changement de tresse
(Pression insuffisante).
3 16/06/2014 09:00:00 16/06/2014 09:40:00 00:40:00 - Graissage palier pompe (Bruit
anormal, échauffement).
4 02/07/2014 09:00:00 02/07/2014 10:00:00 01:00:00 - Contrôle clapet anti-retour.
5 03/07/2014 09:00:00 03/07/2014 11:30:00 02:30:00 - Contrôle alignement
(vibration, bruit).
6 17/09/2014 09:00:00 17/09/2014 11:00:00 02:00:00 - Graissage palier pompe (Bruit
anormal, échauffement).
7 20/11/2014 09:00:00 20/11/2014 13:00:00 04:00:00 - Soudure fissure sur le corps
de la pompe.
8 21/11/2014 09:00:00 22/11/2014 16:00:00 31:00:00 - Permutation de la pompe.
9 23/11/2014 09:00:00 23/11/2014 16:00:00 07:00:00 - Changement de la bride.
10 30/11/2014 09:00:00 30/11/2014 10:00:00 01:00:00 - Nettoyage flexible
d’amorçage et clapet à boule.
11 21/12/2014 09:00:00 21/12/2014 16:00:00 07:00:00 - Changement carter.
12 24/12/2014 09:00:00 24/12/2014 16:00:00 07:00:00 - Fixation pompe.
13 08/01/2015 09:00:00 09/01/2015 16:00:00 31:00:00 - Révision et montage pompe.
14 02/02/2015 09:00:00 02/02/2015 16:00:00 07:00:00 - Changement carter.
15 03/02/2015 09:00:00 03/02/2015 09:45:00 00:45:00 - Graissage palier pompe(Bruit
anormal, échauffement).
16 17/02/2015 09:00:00 18/02/2015 16:00:00 31:00:00 - Révision et montage pompe.
17 08/03/2015 09:00:00 08/03/2015 09:45:00 00:45:00 - Graissage palier pompe (Bruit
anormal, échauffement).
18 26/03/2015 09:00:00 26/03/2015 09:45:00 00:45:00 - Graissage palier pompe (Bruit
anormal, échauffement).
19 28/03/2015 09:00:00 28/03/2015 16:00:00 07:00:00 - Changement carter
20 18/05/2015 09:00:00 18/05/2015 09:45:00 00:45:00 - Graissage palier pompe (Bruit
anormal, échauffement).
21 21/06/2015 09:00:00 22/06/2015 16:00:00 31:00:00 - Révision et montage pompe.
22 13/08/2015 09:00:00 13/08/2015 09:45:00 00:45:00 - Graissage palier pompe (Bruit
anormal, échauffement).
Tableau III.4 : Historique de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 ».
CHAPITRE III : analyse FMD de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 50
III.5.Exploitation de l'historique :
Calcul des heures d'arrêt suite à des pannes (Temps d’arrêt, TA) qui résultent des différences
entre les dates d'arrêt et de démarrage.
TA= ([Date et heure de fin d'arrêt]-[Date et heure de début d'arrêt])*24(III.1)
Calcul des heures de bon fonctionnement (Temps de bon fonctionnement, TBF), qui résultent
des différences entre deux pannes successives.
TBF= ([Date et heure de début d’arrêt +1]-[Date et heure de fin d'arrêt])*24(III.2)
Date et heure de
début d'arrêt
Date et heure de fin
d'arrêt
Date et heure de début
d'arrêt +1 TBF TA
04/05/2014 09:00 04/05/2014 09:40 27/05/2014 09:00 551,33 0,67
27/05/2014 09:00 27/05/2014 11:00 16/06/2014 09:00 478,00 2,00
16/06/2014 09:00 16/06/2014 09:40 02/07/2014 09:00 383,33 0,67
02/07/2014 09:00 02/07/2014 10:00 03/07/2014 09:00 23,00 1,00
03/07/2014 09:00 03/07/2014 11:30 17/09/2014 09:00 1 821,50 2,50
17/09/2014 09:00 17/09/2014 11:00 20/11/2014 09:00 1 534,00 2,00
20/11/2014 09:00 20/11/2014 13:00 21/11/2014 09:00 20,00 4,00
21/11/2014 09:00 22/11/2014 16:00 23/11/2014 09:00 17,00 31,00
23/11/2014 09:00 23/11/2014 16:00 30/11/2014 09:00 161,00 7,00
30/11/2014 09:00 30/11/2014 10:00 21/12/2014 09:00 503,00 1,00
21/12/2014 09:00 21/12/2014 16:00 24/12/2014 09:00 65,00 7,00
24/12/2014 09:00 24/12/2014 16:00 08/01/2015 09:00 353,00 7,00
08/01/2015 09:00 09/01/2015 16:00 02/02/2015 09:00 569,00 31,00
02/02/2015 09:00 02/02/2015 16:00 03/02/2015 09:00 17,00 7,00
03/02/2015 09:00 03/02/2015 09:45 17/02/2015 09:00 335,25 0,75
17/02/2015 09:00 18/02/2015 16:00 08/03/2015 09:00 425,00 31,00
08/03/2015 09:00 08/03/2015 09:45 26/03/2015 09:00 431,25 0,75
26/03/2015 09:00 26/03/2015 09:45 28/03/2015 09:00 47,25 0,75
28/03/2015 09:00 28/03/2015 16:00 18/05/2015 09:00 1 217,00 7,00
18/05/2015 09:00 18/05/2015 09:45 21/06/2015 09:00 815,25 0,75
21/06/2015 09:00 22/06/2015 16:00 13/08/2015 09:00 1 241,00 31,00
13/08/2015 09:00 13/08/2015 09:45 0,75
Tableau III.5 : Temps de Bon Fonctionnement (TBF) et Temps d'Arrêt(TA).
CHAPITRE III : analyse FMD de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 51
III.6.Application Pratique des méthodes d'analyse:
III.6.1.Méthodes d’analyse prévisionnelle « ABC (Pareto)»:
III.6.1.1.Définition :
Pour l’application de la méthode ABC, il faut en premier lieu faire un classement des pannes
par ordre décroissant des heures des pannes puis procéder à l’établissement dugraphe de
Pareto.
N° Cause d’arrêt Classement
en heure décroissant
Cumule [TA]
Cumule [TA]%
Nombre des
pannes
Cumule des
pannes
Cumule des
pannes %
1 - Révision et montage pompe 93 93 52,66 3 3 13,64
2 - Permutation de la pompe 31 124 70,22 1 4 18,18
3 - Changement carter 21 145 82,11 3 7 31,82
4 - Graissage palier pompe (Bruit anormal, échauffement).
7,09 152,09 86,13 8 15 68,18
5 - Fixation pompe 7 159,09 90,09 1 16 72,73
6 - Changement de la bride 7 166,09 94,05 1 17 77,27
7 - Soudure fissure sur le corps de la pompe
4 170,09 96,32 1 18 81,82
8 - Contrôle alignement (vibration, bruit) 2,5 172,59 97,73 1 19 86,36
9 - Changement de tresse (Pression insuffisante)
2 174,59 98,87 1 20 90,91
10 - Contrôle clapet anti-retour 1 175,59 99,43 1 21 95,45
11 - Nettoyage flexible d’amorçage et clapet à boule
1 176,59 100 1 22 100
Tableau III.6 : Analyse ABC (Pareto).
CHAPITRE III : analyse FMD de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 52
III.6.1.2.Courbe d’analyse ABC :
Figure III.4 : Courbe ABC.
III.6.1.3.Interprétation des résultats :
Zone A :
En constate que le cumul du nombre de pannescorrespondant à18,18% représente 70,22% des
heures d’arrêt. C’est la zone de révision et montage de la pompe,de permutation, de
changement de carter et d’unéchauffement ou d’un bruit. On fait appel à la deuxième cause,
quand la pompe est complètement bousillée. Ceci pour ne pas perdre du temps pendant sa
révision afin de ne pas arrêter la production.
En se référant au nombre important d'heures d'arrêt, cette zone devient très importante.Par
conséquent, pour réduire lesheures d’arrêt, une maintenance conditionnelle devientnécessaire
voir même obligatoire.Cette maintenance doit être effectuée dans un intervalle de temps très
rapproché, elle consiste à suivre les paramètres détectables tels que les vibrations,
latempérature, ledébit et lapression.
En outre, la maintenance conditionnelle nous permet égalementde prévoir et préparer les
pièces pouvant être endommagées.
CHAPITRE III : analyse FMD de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 53
Zone B :
Cette zone est moins importante que la zone A, son nombre de pannes est de 50%
représentant 15,91% des heures d’arrêt. Dans cette zone onprocède au changement de carteret
au graissage du palier de la pompe. A cet effet, on recommandeune maintenance
systématique.
Zone C :
Dans cette zone les 31,82% des pannes ne représentent que 13,87% des heures d’arrêt. Dans
ce cas une maintenance corrective est adéquate, car les pannes manifestées ne nécessitent pas
un temps de réparation important.
III.7.Calculs les paramètres deWEIBULL :
Le tableau suivant comporte les TBFclassés par ordre croissant, et les F(i) calculés par
laméthode des ranges moyens 𝐅 𝐢 =𝐍𝐢
𝐍+𝟏(dans notre cas N =21, 50>N>20) et on trace la
courbede WEIBULL :
TBF ni ∑ni F(ti) théorique F(ti) théorique %
17,00 2 2 0,091 9,091
20,00 1 3 0,136 13,636
23,00 1 4 0,182 18,182
47,25 1 5 0,227 22,727
65,00 1 6 0,273 27,273
161,00 1 7 0,318 31,818
335,25 1 8 0,364 36,364
353,00 1 9 0,409 40,909
383,33 1 10 0,455 45,455
425,00 1 11 0,500 50,000
431,25 1 12 0,545 54,545
478,00 1 13 0,591 59,091
503,00 1 14 0,636 63,636
551,33 1 15 0,682 68,182
569,00 1 16 0,727 72,727
815,25 1 17 0,773 77,273
1 217,00 1 18 0,818 81,818
1 241,00 1 19 0,864 86,364
1 534,00 1 20 0,909 90,909
1 821,50 1 21 0,955 95,455
Tableau III.7 : TBF et F(ti) théorique.
CHAPITRE III : analyse FMD de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 54
Après avoir trouvé les résultats des valeurs (TBFetF(ti) théorique) on utilise le logiciel
« Excel » pour tracer la courbe de WEIBULL, afin dedéterminer les paramètres suivants :
Paramètre de forme β ;
Paramètre d’échelle η ;
Paramètre de localisation γ.
a-Tracé dela courbe de WEIBULL :
L’axe X : les temps de bon fonctionnement ;
L’axe Y : la fiabilité théorique F(ti)%.
Figure III.5 : WEIBULL.
b-Détermination du paramètre d’échelle η :
Y= 3,5922x0, 4446
Ln(y) = Ln[3,5922x0,4446
]
Ln(y) = Ln(3,5922) + Ln(x0,4446
)
Ln(y) = Ln(3,5922) + 0,4446 Ln(x)
Ln(x) =Ln y − Ln(3,5922)
0,4446
Y = 3,5922x0,4446
R² = 0,9509
1
10
100
1000
1 10 100 1000 10000 100000
F(ti)théorique %
Maintenabilité
Puissance (F(ti)théorique %)
CHAPITRE III : analyse FMD de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 55
Paramètre d’échelle η :
C’est l’intersection de la maintenabilité avec la courbe de WEIBULL (fonction de distribution)
La maintenabilité M(t) = 63.2%
Donc :
La valeur y du Paramètre d’échelle η : 63,2%
Ln(x) =Ln 63,2 − Ln(3,5922)
0,4446
x = Exp Ln 63,2 − Ln 3,5922
0,4446 = 632,517
Paramètre d’échelle η = 632,517 h
c-Détermination du paramètre de forme β :
Pour déterminer le paramètre de forme β, en va calculer tout d’abord (X béta et Y béta)
𝐗 𝐛é𝐭𝐚 = 𝐋𝐧(𝐓𝐁𝐅−𝛄
𝛈)(III.3)
𝐘 𝐛é𝐭𝐚 = 𝐋𝐧 −𝐋𝐧 𝟏 − 𝐅 𝐭 (III.4)
TBF F(ti)théorique η ϒ Xβ Yβ
17,00 0,091 632,517 0 - 3,616 - 2,351
20,00 0,136 632,517 0 - 3,454 - 1,920
23,00 0,182 632,517 0 - 3,314 - 1,606
47,25 0,227 632,517 0 - 2,594 - 1,355
65,00 0,273 632,517 0 - 2,275 - 1,144
161,00 0,318 632,517 0 - 1,368 - 0,960
335,25 0,364 632,517 0 - 0,635 - 0,794
353,00 0,409 632,517 0 - 0,583 - 0,642
383,33 0,455 632,517 0 - 0,501 - 0,501
425,00 0,500 632,517 0 - 0,398 - 0,367
431,25 0,545 632,517 0 - 0,383 - 0,238
478,00 0,591 632,517 0 - 0,280 - 0,112
503,00 0,636 632,517 0 - 0,229 0,012
551,33 0,682 632,517 0 - 0,137 0,136
569,00 0,727 632,517 0 - 0,106 0,262
815,25 0,773 632,517 0 0,254 0,393
1 217,00 0,818 632,517 0 0,654 0,533
1 241,00 0,864 632,517 0 0,674 0,689
1 534,00 0,909 632,517 0 0,886 0,875
1 821,50 0,955 632,517 0 1,058 1,129
Tableau III.8 : Xβ et Yβ.
CHAPITRE III : analyse FMD de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 56
Aprèsavoirdéterminé les ordonnées de l’axe (X) est les ordonnées de l’axe (Y), on trace la
courbe du paramètre de forme β.
Figure III.6 : Courbe du paramètre de forme β.
Y=0,63x +0,12 ;
La valeur de forme βest le produit du coefficient multiplié par (X).
Donc d’après la courbe de WEIBULLon a obtenu :
Paramètre de forme β = 0.63
Paramètre d’échelle η = 632,517 h
Paramètre de localisation γ = 0
Dans notre calculona prisle Paramètre de localisation [γ = 0] car les défaillances débutent à
l’origine du temps, c’est-à-dire depuis la mise en service de l’équipement et l’historique des
TBF (Temps de bon fonctionnement).
d-Coefficients A et B :
D’après le tableau de distribution de WEIBULL(voir annexe 1), la valeur de β la plus
approchante à 0,63 est : 0,65.
Donc les valeurs des coefficients A et B en fonction du paramètre de forme β est :
A = 1,3663
B = 2,18
Ces coefficientsA et B sont destinés pour calculer la MTBF (moyenne des temps de bon
fonctionnement).
y = 0,63x + 0,12R² = 0,94
-3,000
-2,500
-2,000
-1,500
-1,000
-0,500
0,000
0,500
1,000
1,500
-4,000 -3,000 -2,000 -1,000 0,000 1,000 2,000
yβ
yβ
Linéaire (yβ)
CHAPITRE III : analyse FMD de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 57
III.7.1.Test (KOLOMOGROV-SMIRNOV):
Avant la validation de toutes les lois de fiabilité, il est nécessaire de tester l'hypothèsepour
savoir si nous devrons accepter ou rejeter le modèle proposé par le test de K-S avec un seuil
de confiance de = 5%. Ce test consiste à calculer l'écart entre la fonction théorique F(ti)et la
fonction réelle F(t)et prendre le maximum de leur différence en valeur absolue :
DN, max=|F(ti)-F (t)|
Cette valeur est comparée avec DN, Qui est donnée par la table de K-S(voir annexe 2).
Si [DN,max>DN,], On refuse l’hypothèse.
F(t) F(ti)théorique Dn,Dmax |F(ti)-F(t)|
0,097375774 0,090909091 -0,006466683
0,107290609 0,136363636 0,029073027
0,116567594 0,181818182 0,065250587
0,177225657 0,227272727 0,050047070
0,212179081 0,272727273 0,060548191
0,344465150 0,318181818 -0,026283331
0,488474769 0,363636364 -0,124838405
0,499678687 0,409090909 -0,090587778
0,517811649 0,454545455 -0,063266194
0,540865628 0,5 -0,040865628
0,544156001 0,545454545 0,001298545
0,567525568 0,590909091 0,023383523
0,579197045 0,636363636 0,057166591
0,600322718 0,681818182 0,081495464
0,607611760 0,727272727 0,119660967
0,690679681 0,772727273 0,082047592
0,779152092 0,818181818 0,039029726
0,783242679 0,863636364 0,080393684
0,825775300 0,909090909 0,083315610
0,857317099 0,954545455 0,097228355
Tableau III.9: Test deKOLOMOGROV-SMIRNOV.
D'après la table de K-S :
Nous avons pris la valeur maximale DN, max=|F(ti)-F (t)|
DN, max = 0,124838405tandis que DN; = D21;0,05 = 0,294
0,124838405˂ 0,294
[DN, max˂ DN,]. Ce qui veut dire que le modèle de WEIBULLest accepté.
CHAPITRE III : analyse FMD de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 58
III.7.2.Exploitation les paramètres de WEIBULL :
1- MTBF :
Le MTBFest souvent traduit comme étant la moyenne des temps de bon fonctionnement entre
deux défaillances successives d’un même composant, elle est donnée par la fonction
suivante :
𝐌𝐓𝐁𝐅 = 𝐀. 𝛈 + 𝛄(III.5)
MTBF = 1,3663*632,517+0 = 864,207h
MTBF = 864,207 h
2- Densité de probabilité en fonction de MTBF :
Voir la formule(II.4) :
𝐟 𝐭 =𝛃
𝛈 𝐭 − 𝛄
𝛈 𝛃−𝟏
𝐞𝐱𝐩 − 𝐭 − 𝛄
𝛈 𝛃
= 𝛌 𝐭 . 𝐑(𝐭)
f(t=MTBF)=0,63
632,517
864,207−0
632,517
(0,63−1)
∗ e− 864,207−0
632,517
0,63
= 0,00026270
f(t = MTBF) = 0,00026270 = 0,03%
3- Fonction de répartition en fonction de MTBF :
Voir la formule (II.5) :
𝐅 𝐭 = 𝟏 − 𝐞𝐱𝐩 − 𝐭 − 𝛄
𝛈 𝛃
F t = MTBF = 1 − e− 864,207 − 0
632,517
0,63
= 0,70396865
F(t = MTBF) = 0,70396865 = 70,40%
4- Fiabilité en fonction de MTBF :
Voir la formule(II.6) :
𝐑 𝐭 = 𝐞𝐱𝐩 − 𝐭 − 𝛄
𝛈 𝛃
= 𝟏 − 𝐅(𝐭)
R t = MTBF = exp − MTBF −γ
η β
= 1- F(t = MTBF) = 1- 0,70396865 = 0,29603135
R(t = MTBF) = 0,29603135 = 29,60%
On remarque que la fiabilité de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 «T07» est très faible.
5- Taux de défaillance en fonction de MTBF : Voir laformule(II.7) :
CHAPITRE III : analyse FMD de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 59
𝛌 𝐭 =𝛃
𝛈 𝐭 − 𝛄
𝛈 𝛃−𝟏
λ t = MTBF =0.63
632,517 864,207 − 0
632,517
(0,63−1)
= 0,00088739 panne/heures.
6- Calcul du temps souhaitable pour une intervention systématique:
R (t)=80 %, 85%, 90%, 95%, tsys= ? (γ = 0)
Voir la formule (II.6) :
𝐑 𝐭 = 𝐞− 𝐭
𝛈 𝛃
Ln (R t ) = − t
η β
−Ln (R t ) = t
η β
[Ln (1
R t )]
1
β =t
η
t = η[Ln (1
R t )]
1
β
tsys=632,517*[Ln(1/0,8)](1/0,63)
=58,49h.
Pour garder la fiabilité de la pompe à 80% il faut intervenir systématiquement chaque 52,92h.
Et pour la garder à 85%, 90%, 95% l’interventiondoit être systématiquement chaque (voir
Tableau III.10) :
Tableau III.10 : Intervention systématique.
Courbe du temps souhaitable pour une intervention systématique :
R(t) 80% 85% 90% 95%
TSYS (h) 58,49 35,36 17,77 5,67
CHAPITRE III : analyse FMD de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 60
Figure III.7 : Evolution de la fiabilité en fonction du temps d'intervention systématique.
Analyse de la courbe :
D’après cette courbeon remarque que la fiabilité est inversement proportionnel au temps.
Achaque fois le temps d'intervention diminue, la fiabilité augmente.
III.8.Étude et analyse du modèle de WEIBULL:
a-Fonction de densité de probabilité :
f t =β
η t − γ
η β−1
exp − t − γ
η β
= λ t . R(t)
La densité de probabilité en fonction de MTBF :
f(t=MTBF) = 0,03%
On vatracer la courbede la densité de probabilitéf(t) en fonctionduTBF :
Figure III.8 : Evolution de la densité de probabilité en fonction du TBF.
75%
80%
85%
90%
95%
100%
0 20 40 60 80
R(t
)
Tsys
Tsys (h)
Tsys (h)
0,00000000
0,00050000
0,00100000
0,00150000
0,00200000
0,00250000
0,00300000
0,00350000
0,00400000
0 500 1000 1500 2000
f(t)
TBF
f(t)
f(t)
CHAPITRE III : analyse FMD de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 61
a-1.Analyse de la courbe :
D'après cette courbe on remarque que la fonction f(t) (densité de probabilité) diminue avec
l'augmentationdu TBF, ce qui implique que la probabilité de la seule avarie au temps (t)
diminue successivement.
b-Fonction de répartition :
F t = 1 − exp − t − γ
η β
La fonction de réparation en fonction de MTBF :
F(t = MTBF) = 70,40%
La courbe exprimant la relation fonctionnelle entre la fonction de répartition F(t) et le TBFest
illustrée par la (Figure III.9).
Figure III.9 : Evolution de la fonction de répartition F(t) en fonction du TBF.
b-1.Analyse de la courbe :
La fonction de répartition augmente au fur et à mesure que leTBF augmente, donc la
probabilité d’avarie cumulée au temps de 0 à t, est importante.
c-Fiabilité :
R t = exp − t − γ
η β
= 1 − F(t)
La fiabilité en fonction de MTBF :
R(t = MTBF) = 29,60%
La courbe de la fiabilité R(t) en fonction de TBF, elle est comme suit :
0,00000000
0,20000000
0,40000000
0,60000000
0,80000000
1,00000000
0 500 1000 1500 2000
F(t)
TBF
F(t)
F(t)
CHAPITRE III : analyse FMD de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 62
Figure III.10 : Evolution de la fiabilité R(t) en fonction du TBF.
c-1.Analyse de la courbe :
L'analyse de la (Figure III.10), montre qu'avec l'augmentation du temps de bon
fonctionnement, la fiabilité diminue, ce qui explique qu'il existe un mécanisme de dégradation
continu.Pour une amélioration de la fiabilité de la pompe, il estnécessairede faire une analyse
approfondiedes défaillances, tout en mettant un accent particulier sur lescauses,lesmodes et
lesconséquences.
d-Taux de défaillance :
λ t =β
η t − γ
η β−1
Le taux de défaillance en fonction delaMTBF :
λ t = MTBF = 0,00088739 panne/heures.
La représentation de la courbe du taux de défaillanceʎ(t)en fonction de TBF, est comme suit :
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
0 500 1000 1500 2000
R(t
)
TBF
R(t)
R(t)
CHAPITRE III : analyse FMD de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 63
Figure III.11 : Evolution du taux de défaillance en fonction du TBF.
d-1.Analyse de la courbe :
Le taux de défaillance est décroissant en fonction du temps, ce qui implique que notre pompe
FLOWSERVE ME 300/450 «T07» est en zone de jeunesse avec,
λ t = MTBF = 0,00088739 panne/heures. Ceci peut être expliqué également par
leparamètre de forme β.
En effet, sur la courbede WEIBULL, il a été trouvéβ ˂ 1, donc c’est une phase de jeunesse
avec défaillances du type de défauts de fabrication ou de montage.
III.9.Calcul la maintenabilité de la pompe :
Voir la formule(II.11) :
𝐌 𝐭 = 𝟏 − 𝐞−𝛍𝐭
La maintenabilité peut se caractériser par saMTTR (MEAN TIME TO REPAIR).
MTTR= 𝐓𝐓𝐑
𝐍, Voir la formule (II.12)
Dans notre cas et à partir de l’historique de la pompeet comme nous n’avons pas letemps
technique de réparation TTR, donc en prend le temps d’arrêt TA (temps d’arrêt) pour le
remplacer.
D'après l'historique des pannes de la pompe:
TTR = TA = 176,58 h
N : nombre de temps d’arrêt.
0,00000000
0,00050000
0,00100000
0,00150000
0,00200000
0,00250000
0,00300000
0,00350000
0,00400000
0 500 1000 1500 2000
ʎ(t)
TBF
ʎ(t)
ʎ(t)
CHAPITRE III : analyse FMD de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 64
𝐌𝐓𝐓𝐑 = TTR
N=
176,58
22= 8,0265 h
𝛍 =𝟏
𝐌𝐓𝐓𝐑=
1
8,0265= 0,12459 intervention/heure.
M t = MTTR = 1 − e− 0,12459∗8,0265 = 0,6321
M t = MTTR = 63,21%
La courbe de la maintenabilitéM(t) en fonction de TTR,est comme suit :
Figure III.12 : Evolution de la maintenabilité en fonction du TTR.
a-Analyse de la courbe :
Vu que la maintenabilité augmente rapidement et que le temps augment mais faiblement, au
moment où T=31 heures, la maintenabilité est à98%, cela veut dire que notre maintenabilité
est acceptable et que notre pompe peut accomplir sa fonction requise.
III.10.Calcul la disponibilité de la pompe:
a-Disponibilité intrinsèque au asymptotique :
D’après la formule(II.14) :
𝐃𝐢 =𝐌𝐓𝐁𝐅
𝐌𝐓𝐁𝐅+𝐌𝐓𝐓𝐑=
864,207
864,207+8,0265=0,9908
Di = 99,08%
b-Disponibilité instantané :
Pour un système avec l'hypothèse d'un taux de défaillance λ constantet d'un taux de réparation
μ constant, la disponibilité instantanée est :
D’après la formule (II.15) :
𝐃 𝐭 =𝛍
𝛌 + 𝛍+
𝛌
𝛌 + 𝛍𝐞−(𝛍+𝛌)𝐭
0,00000000
0,20000000
0,40000000
0,60000000
0,80000000
1,00000000
1,20000000
0 10 20 30 40
M(t
)
TTR
M(t)
M(t)
CHAPITRE III : analyse FMD de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 65
λ =1
MTBF=
1
864,207= 0,00116
μ =1
MTTR=
1
8,0265= 0,12459
D t = MTBF = 0,9908
D t = MTBF = 99,08%
La courbe de la disponibilité D(t) en fonction de TBF, est comme suit :
Figure III.13 : Evolution de la disponibilité en fonction du TBF.
b-1.Analyse de la courbe :
La disponibilité est décroissante en fonction du temps.Pour augmenter la disponibilité de la
pompe, il faut diminuer le nombre de ses arrêts (augmenter sa fiabilité) et réduire le temps au
minimum pour résoudre les causes de ceux-ci (augmenter sa maintenabilité).
NB :
Pour les graphes en fonction de TBF(Temps de bon fonctionnement), voir calculs (Tableau
III.11).
Pour le graphe de la maintenabilité en fonction de TTR(Temps technique de réparation), voir
(Tableau III.12).
TBF f(t) F(t) ʎ(t) R(t) D(t)
17,00 0,00342694 0,09737577 0,00379664 0,90 0,99188298
20,00 0,00319150 0,10729061 0,00357507 0,89 0,99154196
23,00 0,00299916 0,11656759 0,00339489 0,88 0,99130809
0,99060000
0,99080000
0,99100000
0,99120000
0,99140000
0,99160000
0,99180000
0,99200000
0 500 1000 1500 2000
D(t
)
TBF
D(t)
D(t)
CHAPITRE III : analyse FMD de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 66
47,25 0,00214002 0,17722566 0,00260098 0,82 0,99082194
65,00 0,00182102 0,21217908 0,00231146 0,79 0,99080034
161,00 0,00108327 0,34446515 0,00165249 0,66 0,99079775
335,25 0,00064439 0,48847477 0,00125973 0,51 0,99079775
353,00 0,00061835 0,49967869 0,00123592 0,50 0,99079775
383,33 0,00057804 0,51781165 0,00119879 0,48 0,99079775
425,00 0,00052979 0,54086563 0,00115388 0,46 0,99079775
431,25 0,00052316 0,54415600 0,00114767 0,46 0,99079775
478,00 0,00047779 0,56752557 0,00110478 0,43 0,99079775
503,00 0,00045621 0,57919705 0,00108414 0,42 0,99079775
551,33 0,00041884 0,60032272 0,00104795 0,40 0,99079775
569,00 0,00040643 0,60761176 0,00103579 0,39 0,99079775
815,25 0,00028048 0,69067968 0,00090675 0,31 0,99079775
1 217,00 0,00017266 0,77915209 0,00078182 0,22 0,99079775
1 241,00 0,00016825 0,78324268 0,00077619 0,22 0,99079775
1 534,00 0,00012503 0,82577530 0,00071765 0,17 0,99079775
1 821,50 0,00009609 0,85731710 0,00067345 0,14 0,99079775
Tableau III.11:Fiabilité R(t) et DisponibilitéD(t) en fonction du TBF.
TTR M(t)
0,67 0,07970227
0,67 0,07970227
0,75 0,08920761
0,75 0,08920761
0,75 0,08920761
0,75 0,08920761
0,75 0,08920761
CHAPITRE III : analyse FMD de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 67
1,00 0,11713861
1,00 0,11713861
2,00 0,22055577
2,00 0,22055577
2,50 0,26762871
4,00 0,39246669
7,00 0,58193129
7,00 0,58193129
7,00 0,58193129
7,00 0,58193129
7,00 0,58193129
31,00 0,97897828
31,00 0,97897828
31,00 0,97897828
31,00 0,97897828
Tableau III.12:Maintenabilité M(t) en fonction du TTR.
III.11.Conclusion :
L’analyse de la FMD de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 «T07» a démontré que la fiabilité
est très faible car le résultat obtenu est de 29,60%. Ce résultat est dûàplusieurs phénomènes
(causes) qui ont influencé le comportementde la pompe. La loi Pareto ou 20/80 a donnéla
politique exacte pour réduire le temps d’arrêt de notre pompe. Ainsi la maintenance
conditionnelle représente la politique optimale qui assurera:
- La surveillance des paramètres significatifs de la pompe (vibrations, température, débit...) ;
- L'identification despannes ;
- La préparation despièces de rechange;
CHAPITRE III : analyse FMD de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 68
- La planification desdates d’interventions.
Pour cela les outils de diagnostic tels quel'analyse vibratoire, l'infrarouge...etc. sont
nécessaires.
Pour augmenter la fiabilité de notre pompe (durée de bon fonctionnement) une intervention
systématique doit être exécutée selon la fiabilité espérée :
Plus la maintenabilité accroit plus la fiabilité augmente. Dans ce cas la disponibilité de la
pompe FLOWSERVE ME 300/450 «T07» est acceptable.
NB :
Les phénomènes qui causent des dommages de la pompe apparaissent généralement sous
forme de vibrations. A cet effet, le recours à l'analyse vibratoire devient indispensable.
R(t) 80% 85% 90% 95%
TSYS (h) 58,49 35,36 17,77 5,67
CHAPITRE IV : analyse vibratoire de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 68
IV.1.Introduction :
Si l’Analyse vibratoire était la boule de cristal de la maintenance dans laquelle un « initié »
pourrait identifier tous les futurs dysfonctionnements d’une machine. Alors aujourd’hui, elle
est devenue un outil indispensable à tout service Maintenance pour assurer la surveillance
efficace de machines qui présentent un risque majeur pour la sécurité du personnel, la
production ou la qualité du produit fini.
L’analyse vibratoire occupe uneplace privilégiée parmi les techniques de surveillance.
Cependant, en contrepartie, elle exige un personnel bien formé et qualifier [8].
IV.2.Qu’est-ce qu’une vibration :
Un système mécanique est dit en vibration lorsqu’il est animé d’un mouvement de va-et-vient
rapide autour d’une position moyenne appelée « position d’équilibre ».
Une machine se compose d’un ensemble de mécanismes et d’organes combinés destinés à
transformer une énergie ou à transmettre un mouvement. Ces mécanismes, mobiles entre eux,
ne peuvent fonctionner sans jeux, contraintes, efforts dynamiques et chocs dont les effets se
manifestent principalement sous forme de vibrations et de bruits. Tout changement dans
l’importance de ces jeux, de ces contraintes, efforts ou chocs, se traduit immanquablement par
une modification de l’intensité ou des fréquences de ces vibrations.
L’exemple le plus simple d’un système en vibration est sans doute donné par le mouvement
d’une masselotte suspendue à un ressort et relâchée après traction [8].
FigureIV.1 : Mouvement d’une masselotte suspendue à un ressort.
La masselotte oscille entre des limites supérieures et inférieures, et l’écart entre chacune de
ces limites et la position d’équilibre est appelé « amplitude ».
La masselotte oscille autour de sa position d’équilibre un certain nombre de fois par seconde
ou par minute. Ce nombre de cycles répétés à l’identique pendant une unité de temps
s’appelle la « fréquence » et, à l’inverse, la durée du cycle s’appelle la « période ».
CHAPITRE IV : analyse vibratoire de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 69
IV.3.Caractéristique d’une vibration :
IV.3.1.La fréquence :
IV.3.1.1.Définition :
La fréquence représente la cadence de répétition d’un phénomène ou lenombre de fois qu’il se
reproduit en un temps donné. Lorsque l’unité detemps choisi est la seconde, la fréquence
s’exprime en Hertz (Hz) [8]. Selon [8], nous pouvons coter l’exemple suivant :
Une vibration qui se produira 50 fois/seconde aura donc une fréquencede 50 Hz.
Le nombre de fois c’est le nombre de cycle.
1 Hertz = 1 cycle par seconde.
IV.3.1.2.Relation entre fréquence et période :
Si la fréquence (f) d’un phénomène est de 50 Hertz, c’est-à-dire 50 cycles par seconde, « T »
c’est la durée d’un cycle en seconde. Elle s’appelle « période ».
Donc :
f = 50 cycle par seconde ;
Pour connaitre la durée « T » d’un cycle, en divise une seconde sure le nombre de cycles.
T= 1/50 = 0,02 de seconde soit 20 ms
20 ms : C’est la durée « T » d’un cycle si la fréquence 50 Hertz
C’est-à-dire :
T = 1 second par 50 cycles.
La fréquence f est donc l’inverse de la période T:
𝐟 =𝟏
𝐓(IV. 1)
IV.3.1.3.Unités[8] :
Si l’unité normalisée (unité SI) de la fréquence est le Hertz (Hz), beaucoup d’utilisateurs,
notamment parmi les mécaniciens, préfèrent exprimer les valeurs en CPM (nombre de cycles
par minute) ou encore en RPM (nombre de rotations ou révolutions par minute).
CPM : c’est le nombre de cycle par minute c’est-à-dire le nombre de cycle dans une minute ;
RPM : c’est le nombre de rotation par minute c’est-à-dire le nombre de rotation dans une
minute ;
Tr/min : c’est le nombre de tour par minute c’est-à-dire le nombre de tour dans une minute ;
Donc :
Le CPM c’est le même que le tr/min et le RPM ;
La fréquence : c’est le nombre de cycle dans une seconde Hertz ;
CHAPITRE IV : analyse vibratoire de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 70
En conclusion nous pouvons dire :
Hertz = (tr/min)/60 = CPM/60 = RPM/60
Dans [8], il est donné l’exemple suivant :
Soit un ventilateur tournant à 1 488 tr/min. Le déséquilibre résiduel de la turbine (balourd)
génère une vibration dont la fréquence de la composante d’amplitude prépondérante
correspond à sa fréquence de rotation. La fréquence de ce phénomène exprimée en CPM ou
RPM sera donc de 1488 CPM ou RPM ou encore, en Hertz :
f = 1 488/60 = 24,8 Hz
IV.3.2.Amplitudes :
IV.3.2.1.Définition :
On appelle amplitude d’un mouvement vibratoire la valeur de ses écarts par rapport à sa
position d’équilibre [8].
On peut définir :
a-Amplitude « crête (Ac) » :Elle représente l’amplitude maximale du signal par rapport à sa
valeur d’équilibre.
b-Amplitude « crête à crête (Ac-c) » :Appelée « peak to peak » (Ap-p) en anglais. Elle
représente l’écart entre les amplitudes extrêmes du signal pour un temps d’observation donné.
c-Amplitude « efficace (Aeff) » ou RMS en anglais (Root Mean Square) :Comme en
électricité, elle représente l’amplitude corrigée « statique » du signal redressé, indiquant ainsi
l’énergie donnée par le mouvement vibratoire [8].
CHAPITRE IV : analyse vibratoire de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 71
La figure suivante illustre lareprésentation des différentes amplitudes caractéristiques dans le
cas d’un signal sinusoïdal, complexe, impulsionnel périodique :
Nature de vibration Amplitude
Sinusoïdal
Complexe
Impulsionnel périodique
Figure IV.2 : Représentation d’amplitude [8].
CHAPITRE IV : analyse vibratoire de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 72
IV.3.3.Grandeurs de mesure :
Si nous reprenons l’exemple du système mécanique précédent (Figure IV.1), on constate que
le mouvement de la masselotte se traduit par [8] :
IV.3.3.1.Déplacement :
La position de la masselotte varie de part et d’autre dela position d’équilibre, allant de la
limite supérieure à la limite inférieure du mouvement.
IV.3.3.2.Vitesse :
Une vitesse de déplacement. Cette vitesse sera nulle au point haut et au point bas du
mouvement de la masselotte et sera maximale autour du point d’équilibre.
IV.3.3.3.Accélération :
Celle-ci permet à la masselotte de passer de sa vitesse minimale en début de course à sa
vitesse maximale au point d’équilibre avant de décélérer en fin de course.
On peut déduire, par analogie avec ce qui précède, qu’une vibration est caractérisée par trois
grandeurs physiques ou cinématiques fondamentales qui sont :Le déplacement (x), la vitesse
(v) et l’accélération γ .
IV.3.3.4.Relations entre déplacement, vitesse et accélération :
La vitesse n’étant que l’expression d’une distance parcourue en un temps donné et
l’accélération n’étant que l’expression d’une variation de vitesse par unité de temps, il
s’ensuit que la vitesse est définie comme étant la dérivée du déplacement et l’accélération
comme la dérivée de la vitesse (ou la dérivée seconde du déplacement).
Donc, si pour un mouvement tournant, le déplacement X est représenté par[8] :
𝐗 𝐭 = 𝐀𝐬𝐢𝐧 𝟐𝛑𝐟 𝐭 = 𝐀𝐬𝐢𝐧 𝛚𝐭 (IV. 2)
En dérivant cette équation, on obtient la vitesse v du mouvement vibratoire[8] :
𝐕 𝐭 =𝐝𝐗 𝐭
𝐝𝐭= 𝟐𝛑𝐟 𝐀𝐜𝐨𝐬 𝟐𝛑𝐟 𝐭 = 𝛚 𝐀𝐜𝐨𝐬 𝛚𝐭 (IV. 3)
Et en dérivant à nouveau, on obtient son accélération[8] :
𝛄 =𝐝𝐕 𝐭
𝐝𝐭= − 𝟐𝛑𝐟 𝟐𝐀 𝐬𝐢𝐧 𝟐𝛑𝐟 𝐭 = −𝛚𝟐𝐀 𝐬𝐢𝐧 𝛚𝐭 (IV. 4)
NB :
ω : Pulsation (rad/s)=2πf ; f= 1
T ;ω =
2πT
;
CHAPITRE IV : analyse vibratoire de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 73
A : L’amplitude appelée parfois le module ;
T : Période (s) ;
f : Fréquence exprimée en hertz (Hz).
IV.3.4.Nature d’une vibration :
Nature de vibration
Forme temporelle
Sinusoïdale
Sinusoïdale complexe
Transitoire
Transitoire périodique
Aléatoire
Tableau IV.1 : Nature d’une vibration[3].
CHAPITRE IV : analyse vibratoire de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 74
IV.4.Modes de mesure :
IV.4.1.Mesure en mode déplacement :
Plage de fréquence [2 Hz à 100 Hz] :
Un phénomène vibratoire induit par un phénomène donné se traduira par un déplacement
physique de la machine dont le signal ne sera significatif que lorsque la fréquence du
mouvement sera faible. C’est la raison pour laquelle la mesure du déplacement n’est
généralement utilisée que pour mettre en évidence des phénomènes basse fréquence ou dont
les composantes prépondérantes se situent en dessous de la fréquence de rotation
(déséquilibre, déformation, désalignement, desserrage…), voire en dessous de cette fréquence
(instabilité, frottement…).
IV.4.2.Mesure en mode vitesse :
Plage de fréquence [2 Hz à 3000 Hz] :
La mesure de la vitesse, représentative de l’énergie dispensée par la vibration (énergie
cinétique) et donc de la fatigue subie par la machine, permet d’observer correctement des
phénomènes dont la fréquence n’est pas trop élevée (fréquence de passage des pales d’un
ventilateur ou des aubes d’une pompe, engrènement sur un réducteur, défauts de roulements
dans le cas d’écaillages localisés…), et bien évidemment les défauts traditionnels des lignes
d’arbres (déséquilibre, désalignement, déformation, instabilité, frottement…).
IV.4.3.Mesure en mode accélération :
Plage de fréquence [2 Hz à 20000Hz] :
La mesure de l’accélération directement représentative des forces dynamiques induisant le
mouvement permet de mettre en évidence des phénomènes dont les fréquences sont élevées
(engrènement sur un multiplicateur, passage d’encoches sur un moteur…) ou qui génèrent des
signaux impulsionnels de courte durée, riches en composantes hautes fréquences (écaillage de
roulements, jeu, cavitation…) [8].
NB :
Les grandeurs (déplacement, vitesse, accélération) se sont donc des indicateurs de
surveillance.
IV.5.Seuil d’un indicateur :
Le seuil, associé à chaque indicateur, sera déterminé par l’expérience, par référence à une
norme ou à la spécification d’un constructeur ou bien, plus généralement, par comparaison
avec le niveau qu’avait l’indicateur lorsque la machine était jugée en bon état
CHAPITRE IV : analyse vibratoire de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 75
defonctionnement. Il faut donc définir des méthodes qui permettront de déterminer des seuils
"d’avertissement" et "d’arrêt", avec une bonne probabilité de réussite.
Les systèmes de surveillance définissent au moins deux seuils hiérarchisés :
Le premier seuil dit seuil d'avertissement est également appelé niveau d'alarme. Le
dépassement du seuil d'alarme doit systématiquement déclencher une procédure de
diagnostic afin de localiser, l'origine exacte de l'anomalie qui a déclenché cette alarme ;
Le second seuil dit seuil de danger. Le dépassement du seuil de danger nécessite de
procéder à un diagnostic immédiat de l'état de l'installation pour statuer sur l'urgence d'un
arrêt et d'une action corrective [12].
IV.5.1.Méthode du relevé global :
Les différents niveaux globaux doivent être représentés sur des courbes. Les amplitudes sont
reportées sur l’axe vertical, le temps (jours des mesures, voire heures) sur l’axe horizontal
(Figure IV.3). Cette méthode consiste à relever les mesures globales sur une machine
lorsqu’elle est réputée fonctionner de manière satisfaisante (rendement, consommations,
disponibilité,...). Cet état est dit "de référence".
Dans la pratique, le seuil d'alarme est généralement fixé à 8 dB (décibel) au-dessus du
niveau de référence ;
De même, le seuil d'arrêt est généralement fixé à 8 dB (décibel) au-dessus du niveau
d’alarme [12].
Figure IV.3 :Méthode du relevé global.
CHAPITRE IV : analyse vibratoire de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 76
IV.5.1.1.Niveau global :
L’amplitude efficace totale NG induite par l’ensemble des défauts affectant cette dernière est
alors égale à :
NG = (𝐝𝟏)𝟐 + 𝐝𝟐 𝟐 + ⋯+ 𝐝𝐢 𝟐 + ⋯ 𝐝𝐧 𝟐(IV.5)
d1, d2, di, dn : ensemble des défauts.
EX :
La valeur de l’indicateur du niveau global en mode vitesse NGV d’un des paliers d’une moto-
soufflante (Figure IV.4) est de 3,24 mm/s. Ce niveau global est en réalité composé de la façon
suivante :
NGV = (3,0)2 + 0,5 2 + 1,0 2 + 0,5 2 = 3,24 mm/s
(3,0 mm/s) représentant un déséquilibre ;
(0,5 mm/s) représentant un désalignement ;
(1,0 mm/s) représentant un effort d’engrènement ;
(0,5 mm/s) représentant un écaillage affectant la bague interne du roulement du palier turbine.
Figure IV.4 : Ensemble des défauts.
Une augmentation de 30 % du niveau d’un des défauts par exemple le déséquilibre, donc elle
donnerait :
NGV = (3,9)2 + 0,5 2 + 1,0 2 + 0,5 2 = 4,08 mm/s
CHAPITRE IV : analyse vibratoire de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 77
(3,0 mm/s) représentant un déséquilibre ;
Une augmentation de 30% c’est-à-dire :
3.30
100= 0,9 mm/s
3 + 0,9 = 3,9 mm/s
Et se traduirait par une augmentation de 26 % de la valeur de l’indicateur NGV
Une augmentation de 26% de la valeur globale en mode vitesse c’est-à-dire :
3,24.26
100= 0,84 mm/s
3,24 + 0,84 = 4,08mm/s
Donc l’augmentation d’un des défauts résulte l’augmentation de niveau globale [8].
IV.6.Diagnostic :
La surveillance systématique a pour objectif de révéler l’existence d’une anomalie le plus tôt
possible et de suivre son évolution. Le diagnostic doit permettre d’identifier avec précision la
nature de cette dernière et si possible d’en préciser la gravité [3].
IV.6.1.Principal outil de diagnostic :
IV.6.1.1.Analyse spectrale :
Le diagnostic vibratoire est basé sur l’identification de la fréquence de la vibration générée
par un phénomène mécanique.
La méthode mathématique permet de représenter, en effectuant la transformée de Fourier, le
signalcomplexe de la vibration par un spectre fréquentiel.Selon la nature de signalvibratoire,
on obtient un spectre de raies discrètes ou un spectre continu.
Le spectre se représente sous forme d’un graphique montrant l’amplitude à chaque fréquence
[3].
Figure IV.5 : Analyse spectrale.
CHAPITRE IV : analyse vibratoire de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 78
IV.7.Principaux défauts probables :
IV.7.1.Défaut de balourd :
Un balourd est par définition, une répartition irrégulière de la masse d’un rotor lors de sa
rotation autour d’un axe. L’équilibrage est le procédé qui vise à compenser cette mauvaise
répartition par ajout ou enlèvement de masses connues en des endroits déterminés du rotor
[15].
IV.7.1.1.Causes du balourd :
Défauts de conception : Tolérance trop large sur la cotation des pièces (excentricité,
jeu,...etc.) ;
Défauts de montage : Asymétrie du montage des pièces (montage par clavette,
goupilles,...etc.), Pièces mal fixées ou montées avec jeu ;
Défauts de service : Usure due à un enlèvement de matière (meule), Modification de la
masse par dépôt (encrassement, corrosion, ...etc.) ;
Altération thermique : déformation suite à des dilatations différentes des matériaux.
IV.7.1.2.Effets du balourd :
Le balourd crée dans les pièces des forces centrifuges générant des vibrations au niveau des
paliers susceptibles d’accélérer leur dégradation. Sous l’action permanente de ces
vibrations, les éléments d’assemblage peuvent se rompre.
Les forces centrifuges (proportionnelles au carré de la vitesse de rotation) nécessitent un
équilibrage très précis d’autant plus nécessaire que la pièce est utilisée à une vitesse de
rotation élevée.
Figure IV.6 : Force centrifuge d’un balourd.
La force centrifuge :
𝐅 = 𝐦 𝐫 𝛚𝟐(IV.6)
F : force centrifuge ;
m : la masse de déséquilibre ;
r : la distance entre la masse de déséquilibre et le centre de gravité ;
ω: vitesse de rotation de l′arbre.
CHAPITRE IV : analyse vibratoire de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 79
IV.7.1.3.Différents types de balourd :
Considérons un disque (rotor plan) de centre de gravité « G » tournant autour d’un axe (O, z).
Si le centre Gcoïncide avec l’axe de rotation on dit que le disque est équilibré (Figure IV.7) ;
Si une masse m est ajoutée en périphérie du disque, on crée une irrégularité qui a pour effet de
modifier la position du centre de gravité (G). On dit dans ce cas, que le disque présente un
balourd [15].
Figure IV.7 : Défaut de balourd.
La représentation de la (Figure IV.7)est une simplification. En pratique, plusieurs défauts
peuvent apparaitre sur un même rotor mais ils ont pour effet de déplacer le centre de gravité G
et, dans le cas du disque, il suffit d’ajouter une seule masse pour ramener le centre de gravité
en coïncidence avec l’axe de rotation.
Donc :
L’ajout d’une seule masse permet d’équilibrer un rotor plan (exemple : disque, ventilateur..).
Dans le cas où le rotor a une longueur non négligeable, plusieurs types de balourds peuvent
se produire.
Avant tout, il est nécessaire d’introduire une nouvelle notion : tout solide a tendance à tourner
plus facilement autour d’un axe qui ne dépend que de la répartition de ces masses. Cet axe est
appelé axe principal d’inertie. Il passe par le centre de gravité.
Un rotor est en équilibre lorsque l’axe de rotation coïncide avec l’axe principal d’inertie. Tout
ajout de balourd va changer la répartition des masses et donc modifier la position de l’axe
principal d’inertie. Selon sa position relative par rapport à l’axe de rotation on distingue les
différents types de balourd:
a-Balourd statique :
C’est l’état tel que le balourd est situé au milieu du rotor. L’axe principal d’inertie (∆) est
uniquement déplacé parallèlement par rapport à l’axe de rotation de l’arbre (Figure IV.8).
Dans ce cas, une seule masse disposée diamétralement opposée au balourd permet
d’équilibrer le rotor (équilibrage en un seul plan).
CHAPITRE IV : analyse vibratoire de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 80
Figure IV.8 : Balourd statique.
b-Couple de Balourd :
Le centre de gravité est bien sur l’axe de rotation : l’équilibre statique est réalisé, mais les
deux axes ne coïncident pas. L’axe central d’inertie (∆) coupe l’axe de rotation de l’arbre au
centre de gravité (Figure IV.9). Il est nécessaire d’installer au minimum deux masses pour
équilibrer ce rotor : par exemple deux masses diamétralement opposées à m1 et am2
(équilibrage en deux plans).
Figure IV.9 : Couple de Balourd.
c-Balourd dynamique :
C’est une combinaison des deux balourds ci-dessus. Le centre de gravité n’est pas sur l’axe de
rotation et cet axe n’est pas parallèle à l’axe principal d’inertie (Figure IV.10). Il faut en
général deux masses pour rattraper ce type de déséquilibre (équilibrage en deux plans).
Figure IV.10 : Balourd dynamique.
CHAPITRE IV : analyse vibratoire de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 81
Lors d’un défaut de balourd en obtient un spectre comme suit (Figure IV.11)
Spectre théorique.Spectre mesuré.
Figure IV.11 : Spectre d’un défaut de balourd[16].
IV.7.2.Desserrage :
Le jeu ou le desserrage se traduit, en général, par un signal temporel à onde écrêtée. La force
excitatrice qui provoque la vibration peut être d’une source de balourd sur la partie tournante,
mais la réponse non linéaire de la structure donne un signal temporel irrégulier, donc le
spectre présent des pics multiples de la vitesse de rotation [12].
Figure IV.12 : Desserrage au niveau du bati.Figure IV.13 : Spectre d’un desserrage.
IV.7.3.Défauts de roulement :
IV.7.3.1.Définition générale :
Le roulement est unorgane qui assure à lui seul plusieurs fonctions principales, il permet le
positionnement d’un arbre par rapport à son logement tout en assurant une rotation précise
avec le minimum de frottement, et il transmet des efforts radiaux et/ou axiaux [17].
CHAPITRE IV : analyse vibratoire de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 82
IV.7.3.2.Constitution d’un roulement :
Le roulement est constitué :
Deux bagues : une bague intérieure et une bague extérieure ;
Des corps roulants : permettant la rotation relative de ces deux bagues en les positionnant
l’une par rapport à l’autre ;
Et, généralement, d’une cage séparant les corps roulants.
Figure IV.14 : Constitution d’un roulement.
IV.7.3.3.Détérioration prématurée (cause) :
Les charges appliquées aux roulements entrainent l’apparition de phénomènes de fatigue de la
matière qui limitent sa durée de vie. Dans des conditions normales d’exploitation, le
roulement ne se détruit donc pas par usure, mais par fatigue.
Nous savons que théoriquement le roulement dans des conditions normales de travail a une
durée de vie bien déterminée.
IV.7.3.3.1.Durée de vie d’un roulement :
Lh= 𝐂
𝐏 𝟑
.𝟏𝟎𝟔
𝟔𝟎.𝐍(IV.7)
P : charge dynamique équivalente (N) ;
C : charge dynamique de base en (N) ;
N : vitesse de rotation en tr/min.
Seulement des facteurs intervenants réduisent cette durée de vie et parfois sévèrement. Ces
facteurs sont :
a-Montage :
Manque de soin, coups, défauts logements ou portées, jeu insuffisant, ajustement trop libre,
désalignement.
CHAPITRE IV : analyse vibratoire de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 83
b-Fonctionnement :
Surcharge, vibrations, vitesse excessive.
c-Environnement :
Température trop basse, température trop élevée, passage de courant électrique, pollution eau,
pollution poussière, humidité.
d-Lubrification :
Lubrification inadaptée, manque de lubrifiant, excès de lubrifiant.
Ces facteurs après fatigue du roulement laissent des aspects sur cette dernière qui sont les
suivants :
Ecaillage de fatigue : fissuration et arrachement de fragments de matière ;
Ecaillage superficiel : taches en surface provenant d’arrachements superficiels de métal ;
Grippage : zones mates avec enlèvement de matière, traces brunes d’échauffement,
déformation de corps roulants, microfusions et laminage du métal ;
Empreintes de corps roulants par déformation : empreintes des billes ou des rouleaux
(génératrices) correspondant à leur écartement. Le fond de l’empreinte est brillant, on y
retrouve les traces de la rectification. La matière a été repoussée, sans usure ;
Empreintes de corps roulants par abrasion : empreintes correspondant ou non à
l’écartement des corps roulants. Il y a eu enlèvement de matière par usure due à la
vibration sans rotation du roulement « faux effet brinell » ;
Usure généralisée des corps roulants, des pistes et des cages (teinte grise) due à l’effet
d’une pollution abrasive (poussière par exemple) ;
Coups, fissures, cassures : traces d’outils, ruptures des bagues ;
Corrosion de contact : tache d’oxydation sur alésage, diamètre extérieur et faces d’appui du
roulement ;
Corrosion : oxydation localisée ou généralisée, à l’intérieur et à l’extérieur du roulement ;
Coloration des chemins de roulement et des corps roulants ;
Détérioration des cages : déformation, usure, rupture.
IV.7.3.4.Maintenance du roulement :
IV.7.3.4.1.Surveillance :
Le roulement en fonctionnement ne demande en général ni surveillance ni intervention autres
qu’un apport de lubrifiant si nécessaire. Quand, pour des raisons de sécurité ou d’ordre
économique, toute défaillance doit absolument être évitée, on procède alors à une surveillance
et à un entretien préventif.
CHAPITRE IV : analyse vibratoire de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 84
IV.7.3.4.2.Lubrification des roulements :
La lubrification est un élément essentiel pour le bon fonctionnement du roulement. Elle a pour
objectif d’interposer un film de lubrifiant (dit film d’huile) entre les corps roulants et le
chemin de roulement, afin d’éviter l’usure des éléments en contact.
De plus, le lubrifiant assure une protection contre l’oxydation et la pollution extérieure ainsi
que, dans le cas de l’huile, un refroidissement et une évacuation des corps étrangers.
La durée de vie du roulement est ainsi directement liée à l’efficacité du film d’huile qui
dépend :
De la nature du lubrifiant et donc de ses capacités à tenir en température, en vitesse, etc. ;
De la charge et de la vitesse du roulement.
IV.7.3.4.2.1.Choix du lubrifiant :
a-Lubrification à huile :
Elle est généralement employée lorsque le roulement est intégré dans un mécanisme déjà
lubrifié à huile (réducteur, boite de vitesse) ou lorsqu’il est apparent dans ce cas elle est
éjectée afin de le refroidir.
a-1 Avantages :
Bonne pénétration dans le roulement ;
Bonne stabilité physico-chimique ;
Meilleur pouvoir réfrigérant que la graisse ;
Evacuation des corps étrangers (filtration possible) ;
Contrôle aisé de niveau et de l’état.
b-Lubrification à la graisse :
b-1.Avantages :
Etanchéité plus facile à réaliser ;
Possibilités d’utiliser des roulements prégraissés à vie.
b-2.Inconvénients :
Coefficient de frottement plus élevé que celui de l’huile ;
Evacuation thermique plus faible ;
Contrôle de quantité et d’état de la graisse plus difficile.
La durée du roulement, son comportement dans des environnements divers, sont largement
conditionnés par les propriétés de la graisse utilisée.
CHAPITRE IV : analyse vibratoire de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 85
IV.7.3.5.Fréquences caractéristiques pour les défauts d’un roulement :
Dans la plupart des cas, la dégradation se traduit par un écaillage d'une des pistes ou d'un
élément roulant du roulement, produisant un choc à chaque passage. Les roulements
défectueux génèrent des vibrations de fréquences égales aux vitesses de rotation de chaque
pièce du roulement. Ils correspondent notamment à la rotation des billes, des rouleaux ou de
la cage et au passage des billes sur les bagues [16].
Pour chaque type de roulement et en fonction de ses cotes de fabrication(Figure IV.15), on
peut considérer les fréquences caractéristiques données par les formules ci-dessous [16].
n : le nombre d’éléments roulants (billes, rouleaux ou
aiguilles)
Figure IV.15 :Dimensions
d’uneRoulement
D : le diamètre primitif
d : le diamètre des éléments roulants
α : angle de contact
Fr :la fréquence de rotation de la bague interne
c’est-à-dire aussi la fréquence de rotation de moteur
(la bague externe étant supposée fixe).
Ainsi, nous avons :
Défaut sur la bague extérieure :
La fréquence de passage d’un élément roulant sur un défaut de bague extérieure, « fbext » est
donnée par l’équation suivante:
fbext = 𝟎,𝟓.𝐅𝐫.𝐧. [𝟏 − 𝐝
𝐃. 𝐜𝐨𝐬𝛂 ](IV.8)
Défaut sur la bague intérieure :
La fréquence de passage d’un élément roulant sur un défaut de bague intérieure, supposée
montée sur l’arbre tournant, « fbint »est donnée par l’équation suivante :
fbint =𝟎,𝟓.𝐅𝐫.𝐧. [𝟏 + 𝐝
𝐃. 𝐜𝐨𝐬𝛂 ](IV.9)
Défaut sur la cage :
La fréquence de passage d’un défaut de cage « fcage », est donnée par l’équation suivante :
fcage =𝟎,𝟓.𝐅𝐫. [𝟏 − 𝐝
𝐃. 𝐜𝐨𝐬𝛂 ] , donc fcage =fbint /n(IV.10)
Défaut sur l’élément roulant :
CHAPITRE IV : analyse vibratoire de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 86
Un défaut situe sur une bille entre en contact avec la bague intérieure ainsi qu’avec la bague
extérieure à chaque révolution de la bille. La fréquence du défaut sera donc :
fbille = 𝟎,𝟓.𝐅𝐫.𝐃
𝐝. [𝟏 −
𝐝.𝐜𝐨𝐬𝛂
𝐃 𝟐
](IV.11)
IV.7.3.6.Signatures vibratoires des principaux défauts :
a-Défaut de type écaillage affectant la bague externe :
Un défaut de type écaillage affectant la bague externe d'un roulement a pour image vibratoire
un peigne de raies dont le pas correspond à la fréquence du défaut. A chaque composante de
ce peigne, est associée une paire de bandes latérales espacées de la fréquence de rotation, en
cas de charge dynamique importante (Figure IV.16)[16].
Figure IV.16 : Spectre théorique d’un défaut de type écaillage sur bague extérieure.
b-Défaut de type écaillage affectant la bague interne :
Un défaut de type écaillage affectant la bague interne de roulement a pour image vibratoire un
peigne de raies. A chaque composante de ce peigne, sont associées plusieurs paires de bandes
latérales espacées de la fréquence de rotation (Figure IV.17) [16].
Figure IV.17 : Spectre théorique d’un défaut de type écaillage sur bague intérieure.
c-Défaut de type écaillage sur un élément roulant :
CHAPITRE IV : analyse vibratoire de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 87
Un défaut de type écaillage sur un élément roulant (bille, rouleau ou aiguille) a pour image
vibratoire un peigne de raies. A chaque composante de ce peigne, sont associées plusieurs
paires de bandes latérales espacées de la fréquence de la cage (Figure IV.18) [16].
Figure IV.18 : Spectre théorique d’un défaut de type écaillage sur un élément roulant.
d-Défauts de type déversement de bague :
Le défaut de type déversement de bague s’exprime par une composante fondamentale
d’amplitude élevée dont la fréquence correspond à la fréquence du défaut de la bague
déversée, et par des composantes d’ordre supérieur d’amplitude très faible (Figure IV.19)[16].
Figure IV.19 : Défauts de type déversement de bague.
IV.7.4.Désalignement :
CHAPITRE IV : analyse vibratoire de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 88
Le défaut d'alignement est l'une des principales causes de réduction de la durée de vie des
équipements. Il concerne soit deux arbres lies par un accouplement, soit deux paliers
soutenant le même axe.
Le désalignement est un défaut commun dans les machines tournantes. En pratique, la
puissance mécanique est généralement transmise par des arbres couplés qui sont
nominalement alignés.Mais, l'alignement parfait ne peut être réalisé et ceci pour différentes
raisons.Le désalignement est dû au fait que l'arbre menant et l'arbre mené ne soient pas
axialement alignés. Alors on distinguer deux types de désalignements [12] :
a-Désalignement angulaire :
Il est observé lorsque les axes des arbres sont dans le même plan mais pas parallèles voir
(Figure IV.20).
Figure IV.20 : Désalignement angulaire.
b-Désalignement axial :
Il se produit lorsque les axes des arbres sont parallèles mais ne coïncident pas voir
(Figure IV.21).
Figure IV.21 : Désalignement axial.
CHAPITRE IV : analyse vibratoire de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 89
Généralement, on est en présence des deux types de délignage à la fois, à cause de certaines
contraintes de type thermique ou élastique. Il peut être dû également aux diverses distorsions
des fondations de la machine.
Un désalignement sévère produit une grande contrainte sur le rotor et des charges importantes
sur les paliers et l’accouplement ; ce qui peut causer des défauts prématurés sur les roulements
et une dégradation prématurée d’accouplement [12].
Le spectredu défaut de désalignement se présente comme suit (Figure IV.22) :
Figure IV.22 : Spectre d’un désalignement.
IV.8.Conclusion :
Les défauts probables cités ci-dessuspouvantinfluencéle comportement de la machines
« pompe FLOWSERVE ME 300/450, T07 ». Ilssont généralement les suivants :
Carter de la pompe (échauffement, fissuration) ;
Composants de la pompe (tresse, bride) ;
Qualité de lubrification ;
Roulements.
NB :
Le désalignement est à son tour la cause des tous les défauts probables, ce dernier est lorsque
les arbres du moteur et de la pompe ne se coïncident pasavec l’axe de rotation,et en même
temps formant un angle dans l’accouplement provoquant ainsi le balourd, le desserrage, et
l’influence sur les paliersqui détruit les roulements.
- Avant de donner des solutions, tout d’abord on va étudier un cas pour expliquer comment
détecter par analyse vibratoire un défaut parmi les défauts proposés.On prend comme exemple
un défaut grave qui a été relevé le 14/10/2012 à cause d’un désalignement.
- Pour détecter un défaut il faut passer par les déférentesétapes suivantes.
CHAPITRE IV : analyse vibratoire de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 90
IV.9.Analyse vibratoire de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 » :
Cette analyse est effectuée afin de protéger notre pompe pour augmenter sa durée de vie.
En pratique l’analyse vibratoire se fait principalement par la pose d’un capteur sur les
déférentes positions suivantes :
Horizontale (H) ;
Verticale (V) ;
Axiale (A).
Les points ou le capteur sera posé pour mesurer la vibration de la pompe et du moteur sont les
suivants :
Figure IV.23 :Pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 ».
Moteur :
- Point (1) coté libre moteur : H+V ;
- Point (2) coté accouplement moteur : H+V ;
- Point (6) axiale moteur : A.
Pompe :
- Point (3) coté accouplement pompe : H+V ;
- Point (4) coté libre pompe : H+V ;
- Point (5) axiale pompe : A.
CHAPITRE IV : analyse vibratoire de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 91
IV.9.1.Mesure vibratoire en niveau global :
Cette stratégie de surveillance consiste à mesurer à l’aide des capteurs accéléromètres le
niveau global d’un ou de plusieurs indicateurs (vitesse, accélération ou déplacement), afin de
suivre son évolution dans le temps et à le comparer à des normes ou des mesures précédentes,
certes, toute évolution est due à une dégradation de la machine, cela permet de mettre en
évidence l’existence d’une anomalie à un stade précoce et de faire une première idée des types
de défauts qui affecte la machine, mais ne permet pas d’établir un diagnostic précis [12].
NB :
Les mesures des niveaux globaux de la vibration de notre pompe en mode vitesse c’est-à-dire
on suit avec le temps l’indicateur vitesse (vitesse de vibration) toute évolution anormale de la
vitesse indique une dégradation de la pompe donc il y-a une défaillance à déterminer.
Les mesures se font à l’aide d’un appareil VIBROTEST 60 lié par un capteur accéléromètre.
IV.9.1.1.VIBROTEST 60 :
Le VIBROTEST 60 est un appareil pratique de mesure de vibrations pour apprécier l’état des
machines, faire le diagnostic des défauts et pour réaliser la maintenance conditionnelle.
Il est destiné à faire des mesures globales de vibrations, de paramètres de procédé, de filtre
suiveur et des spectres en fréquence. Le VIBROTEST 60 est ainsi très flexible et polyvalent.
Figure IV.24 :VIBROTEST 60.
a-Points forts du VIBROTEST 60 :
- Véritable appareil bi-voie avec mesure de la vitesse de rotation ;
- Appareil portable petit et léger (masse : 900 g) ;
- Nouvelle technologie de collecteur de données grâce aux propriétés suivantes :
Traitement très rapide et simultané des mesures (jusqu’à 5 données à la fois) ;
CHAPITRE IV : analyse vibratoire de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 92
Routes de mesure multiples et possibilité de traiter n’importe quel point de la
route de mesure ;
Possibilité de basculer entre les modes analyseur, équilibreur et collecteur de données.
- Technologie de pointe du traitement des mesures grâce à un Processeur Numérique (DSP) ;
- Très bonne résolution pour les spectres en fréquence FFT (au maximum : 12800 lignes) ;
- Possibilité de raccorder des capteurs d’accélération accéléromètres, de vitesse et de
déplacement de vibrations ;
- Ecran rétro-éclairé (très bon contraste) ;
- Capacité de stockage illimitée et grande sécurité de sauvegarde des données grâce aux
cartes PC [18].
b-Exécution mécanique :
CHAPITRE IV : analyse vibratoire de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 93
IV.9.2.Classement catégorique :
Notre pompe à une puissance de 185 KW, donc elle est classée en groupe M « moyenne »
selon la norme ISO 2372.
Groupe K : petites machines jusqu’à 15 KW ;
Groupe M : machines moyennes de 15 à 75 KW ou jusqu’à 300 KW sur fondation
spéciales ;
Groupe G : machines lourdes sur fondations rigides et lourdes dont la fréquence naturelle
dépasse la vitesse de la machine ;
Groupe T : machines lourdes fonctionnant à des vitesses supérieures à la fréquence
naturelle de leurs fondations (cas des turbos machines) [3].
IV.9.2.1.Seuils :
ISO 2372 :
Le seuil de pré-alarme en mode vitesse est de : 2,8 mm/s eff ;
Le seuil d’alarme (danger) en mode vitesse est : 7,1 mm/s eff [3].
Figure IV.25 : Classement catégorique de la norme ISO 2372[3].
IV.9.3.Mesure des niveaux globaux de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 » :
Les mesures des niveaux globaux de l’indicateur vitesse des 6 points avec leurs directions que
nous avons schématisées auparavant voire (Figure IV.23), ont été effectuées durant la période
du06/10/2011 au 24/12/2012.
CHAPITRE IV : analyse vibratoire de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 94
Les points des mesures 1, 2, 4, 5, 6 n’indiquent aucun dépassement du seuil d’alarme
danger selon ISO 2372 ;
Le troisième point (palier n°3) dont la direction est horizontale a indiqué pendant cette
même période plusieurs évolutions anormales, sa courbe de tendance des déférents niveaux
globaux du troisième point horizontal est comme suit :
Figure IV.26 : Courbe de tendancedu palier n°3 horizontal-vitesse.
IV.9.3.1.Illustration de la courbe de tendance :
Figure IV.27 :Illustration de la courbe de tendance.
CHAPITRE IV : analyse vibratoire de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 95
MPNG : Mesure Périodique Niveau Global
MPNG 1 :
Dépassement du seuil d’alarme principale.
MPNG 2 :
Après intervention conditionnelle sur l’anomalie précédemment la pompe fonctionnée
normalement suivant MPGN 2.
MPNG 3 :
Dépassement du seuil toléré donc il y-a danger qui nous oblige à faire une intervention
conditionnelle.
MPNG 4 :
Zone presque non tolérée donc manifestation d’une vibration ce qui nous oblige à faire une
vérification sur la fixation, béton et scellement, graissage, huilage..., c’est la maintenance
conditionnelle pour exploiter le plus possible des pièces constituants la pompe.
MPNG 5 :
Après une certaine période, l’évolution de l’anomalie a connu une grande croissance allant à
une amplitude de [20,76 mm/s efficace] (évolution périodique), donc elle est plus supérieure
que la valeur d’alarme principale (danger) [7,1 mm/s eff] de la norme ISO 2372.
IV.9.4.Etude de cas :
Dans cette partie on a étudié l’évolution grave de la mesure de niveau global 5 [MPNG 5]
Qui nous a obligés de stopper la pompe.
Donc après cette mesure de niveau globalet qui nous a laisser mettre en évidence qu’il y-a une
anomalie, une intervention conditionnelle est nécessaire seulement il faut d’abord connaitre la
nature de cette anomalie et pour cela une analyse spectrale est obligatoire.
NB :
L’analyse du niveau global 5 est faite le 14/10/2012, elle a démontré qu’il y-a une défaillance.
IV.9.4.1.Analyse spectrale :
Dans cette partie nous allons faire une analyse spectrale pour déterminer la nature et le lieu du
défaut détecté par la mesure globale, Ensuite nous procédons à une intervention
conditionnelle (Figure IV.30):spectre du palier n°3 horizontal-vitesse, après intervention.
a-Calculs :
Pour faire une analyse spectrale, il faut connaitre toutes les fréquences des composants de
notre pompe, pour enfin les comparer avec les résultats obtenus de cette analyse.
Le type de roulement palier n°3 est 6412 « Roulement à bille ».
CHAPITRE IV : analyse vibratoire de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 96
Donc :
Comme on a dit déjà Pour chaque type de roulement et en fonction de ses cotes de fabrication,
on peut considérer les fréquences caractéristiques données par les formules ci-dessous.
Défaut sur la bague extérieure :
La fréquence de passage d’un élément roulant sur un défaut de bague extérieure, « fbext » est
donnée par l’équation suivante :
𝑓bext = 0,5. Fr. n. [1 − d
D. cosα ] = A1.Fr(IV.12)
A1 : coefficient de fbext.
A1 = 0,5. n. [1 − d
D. cosα ]
Défaut sur la bague intérieure :
La fréquence de passage d’un élément roulant sur un défaut de bague intérieure, supposée
montée sur l’arbre tournant, « fbint »est donnée par l’équation suivante :
fbint =0,5. Fr. n. [1 + d
D. cosα ]= A2.Fr(IV.13)
A2 : coefficient de fbint.
A2= 0,5. n. [1 + d
D. cosα ]
Défaut sur la cage :
La fréquence de passage d’un défaut de cage « fcage », est donnée par l’équation suivante :
fcage =0,5. Fr. [1 − d
D. cosα ] , donc fcage =fbint /n = A3.Fr(IV.14)
A3 : coefficient de fcage.
A3= 0,5. [1 − d
D. cosα ]
Défaut sur l’élément roulant :
Un défaut situe sur une bille entre en contact avec la bague intérieure ainsi qu’avec la bague
extérieure à chaque révolution de la bille. La fréquence du défaut sera donc :
fbille = 0,5. Fr.D
d. [1 −
d.cos α
D
2
] = A4.Fr(IV.15)
A4 : coefficient de fbille.
A4 = 0,5. (D
d. [1 −
d.cos α
D
2
])
CHAPITRE IV : analyse vibratoire de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 97
Aujourd’hui, la plupart des fabricants de roulements fournissent des tables de références qui
permettent de s’affranchir de ces calculs.
Donc :
Suivant la société nouvelle de roulements « SNR » (société française de fabrication de
roulements mécaniques) qui est le fournisseur de l’entreprise, le coefficient « A » de chaque
composant de ces roulements est donnée comme suite :
Type de roulement
Place du roulement
FBE
FBI
FDB
FC
MOTEUR 6318 C3 Coté libre
3,09 4,91 4,18 0,38
NU322 MC3 Coté accouplement 5,66 8,34 5,01 0,40
POMPE 6412 Coté accouplement 2,55 4,45 3,04 0,36
NU 314 EJ15 Coté libre 5,21 7,79 4,85 0,40
Tableau IV.2 : Coefficient des roulements.
Solution :
Type de moteur : moteur asynchrone ;
Vitesse du moteur =1479 Tr/min ;
Fr : la fréquence de rotation de la bague interne c’est-à-dire aussi la fréquence de rotation
de moteur.
1479
60= 24,65 Hz (IV. 16)
a-1.Calcul de la fréquence de chaque composant du roulement :
MOTEUR
Coté COTE ACCOUPLEMENT COTE LIBRE
Roulements NU322MC3 6318C3
fbext =5,66 . 24,65 = 139,5 Hz
fbint =8,34 . 24,65 = 205,58 Hz
fcage =0,40 . 24,65 = 9,96 Hz
fbille = 5,01 . 24,65 = 123,49 Hz
fbext =3,09 . 24,65 = 76,17 Hz
fbint =4,91 . 24,65 = 121,03 Hz
fcage =0,38 . 24,65 = 9,45 Hz
fbille = 4,18 . 24,65 = 103,03 Hz
Tableau IV.3 : Fréquences caractéristiques des roulements d’moteur.
CHAPITRE IV : analyse vibratoire de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 98
POMPE
Coté COTE LIBRE COTE ACCOUPLEMENT
Roulements NU314EG15 6412
fbext =5,21 . 24,65 = 128,42 Hz
fbint =7,79 . 24,65 = 192,02Hz
fcage =0,40 . 24,65 = 9,88 Hz
fbille = 4,85 . 24,65 = 119,55 Hz
fbext =2,55 . 24,65 = 62,86 Hz
fbint =4,45 . 24,65 = 109,69 Hz
fcage =0,36 . 24,65 = 8,97 Hz
fbille = 3,04 . 24,65 = 74,94 Hz
Tableau IV.4 : Fréquences caractéristiques des roulements d’pompe.
b-Analyse spectrale :
Figure IV.28 : Spectre du palier n°3 horizontal-vitesse.
CHAPITRE IV : analyse vibratoire de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 99
b-1.Résultat de l’analyse spectrale :
Le résultat de l’analyse spectrale indique un pic grave d’une amplitude de 15,95 mm/s crête
ce qui dépasse le seuil d’alarme, donc il y-a danger, la fréquence de ce pic est égale à
109,37 Hz, cette fréquence correspond à celle calculée théoriquement qui est de 109,06 Hz sur
la bague intérieure, donc on résume que la bague intérieure est en défaut.
IV.9.4.2.Intervention et démontage de la pompe :
Corps pompe Roue à aube
Bride Roulement défectueux 6412
CHAPITRE IV : analyse vibratoire de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 100
Figure IV.29 : Composants de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 «T07».
a-Après l’intervention :
Après intervention conditionnelle et changement du roulement, une autre analyse spectrale a
été réalisée le 24/12/2012 pour voir l’état de notre pompe, les résultats obtenus ont indiqué la
disparition du pic, ce qui veut dire que nous avons éliminé l’anomalie et que notre pompe est
en bon équilibre, le résultat du spectre obtenu est comme suit :
Arbre
CHAPITRE IV : analyse vibratoire de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 101
Figure IV.30 : Spectre du palier n°3 horizontal-vitesse après intervention.
IV.10.Conclusion :
Notre pompeFLOWSERVE ME 300/450 « T07 » est exposée à plusieurs phénomènes pouvant
lui causer des dommages.
Ces phénomènes sont :
Echauffement des roulements provoquant le desserrage du palier ;
CHAPITRE IV : analyse vibratoire de la pompe FLOWSERVE ME 300/450 « T07 »
Page 102
Déséquilibre de poids (balourd) ;
Desserrage du carter ;
Désalignement.
Le désalignement est à son tour la cause des phénomènes cités ci-dessus.
Chacun de ces phénomènes influence sur les composants de la pompe ce qui oblige une
équipe d’intervention de procéder à une révision pour réparer ce phénomène et changer les
composants uses tel que bride, étanchéité, tresse, carter, ce qui implique alors un temps d’arrêt
très important.
Pour éviter toute manifestation d’un de ces phénomènes une politique de maintenance doit
être mise en évidence ainsi tout temps d’arrêt sera écarté le plus possible.
Donc la loi Pareto ou 20/80 est une solution très importante qui nécessite à appliquer la
maintenance conditionnelle pour déterminer toute anomalie avant la panne, et qui permet de
réduire le temps d’arrêt. Cette politique de maintenance est suivie d’une maintenance
systématique qui assure la fiabilité voulue.
Enfin la surveillance du désalignement écarte une grande majorité des phénomènes dérivables
(desserrage, balourd, roulements).
Page 102
Conclusion générale
Au terme de notre étude, nous pouvant constater et conclure qu'il est très important de définir
les causes de la panne et comprendre les phénomènes de défaillances et de dégradation des
matériels.Ceci va permettre avec exactitude la connaissance et la compréhension du
comportementde la fiabilité et de la disponibilité de l'équipement étudié, ce qui va nous
permettre de choisir la meilleure politique de maintenance, qui donne la possibilité de réduire
les temps d'arrêts, l'indisponibilité et les coûts de maintenance, tout ça pour concrétiser une
meilleure organisation de maintenance.
L’étude et l'analyse FMD d’un équipement sont utiles pour connaitre l’état de ce dernier.
L’exploitation des données d’une machine (Historique) permet aux techniciens d’analyser et
d’organiser des méthodes de réduction de la probabilité de défaillance et prendre de décisions
strictes.
L’analyse des résultats FMD indique une fiabilité basse, ce qui nous exige de connaitre
l’origine des phénomènes qui sont la cause, pour enfin trouver des solutions et des méthodes
pour l’augmenter.
La maintenance conditionnelle prévoit la panne avant même sa manifestation, elle est
économique, ses outils sont fiables et efficaces, elle a pour but la surveillance des
équipements et surtout les plus stratégiques.
La technique de surveillance par analyse vibratoire est l’un des meilleurs outils dans la
maintenance conditionnelle pour les machines tournantes telles que notre pompe. Elle est
impérative et indispensable pour l’exploitation et la production.
Enfin l’analyse FMD d’une façon générale est très importante dans l’amélioration des
équipements qui participent à la production de produits de bonne qualité qui assurent
l’évolution et la compétitivité de l’entreprise.
Références bibliographiques
[1] Documentation de l’unité Laminoir à Chaud, IMITTAL SIDER d’El-Hadjar.
[2] FD X 60-000 Fonction maintenance-FHPAD Neuilly sur seine, (normalisation française-
publié par AFNOR, Mai 2002),Site Google:
http://www.ehpadneuilly.com/cariboost_files/FDX_60-000.pdf
[3] Jean Héng,Pratique de la maintenance préventive, DUNOD, Paris, 2002, ISBN210 006561 0.
[4] François Monchy, Jean-Pierre Vernier, Maintenance méthodes et organisations,3eme
édition,
DUNOD, Paris, 2000, ISBN 2 10 003997 0.
[5] Les forme de maintenance –TPM attitude (Totale productive maintenance), Site Google:
http://tpmattitude.fr/methodes.html
[6] SOUALEM MOHAMED, Diagnostic des défaillances basé sur l’analyse vibratoire d’un
turbocompresseur 103J, Mémoire de Master,Université Badji Mokhtar-Annaba, Département de
Génie Mécanique, 2012.
[7] Alain Boulenger, Aide-mémoire, Maintenance conditionnelle, DUNOD, Paris, 2008, ISBN
978-2-10-051781-7.
[8] Alain Boulenger, Christian Pachaud, Aide-mémoire, Surveillance des machines par analyse
des vibrations, DUNOD, Paris, 2009, ISBN 978-2-10-054190-4.
[9] KADI Mohammed / GANA Djamal Eddine, Etudeetamélioration FMD d’unemotopompe
centrifuge, Mémoire de MasterProfessionnel, Université KasdiMerbah - Ouargla,
Départementde Génie Mécanique, 2014.
[10] HATHATAbdelkader et DEBLAOUI Hicham, Etude analytique FMD d’une turbine DR990,
Mémoire de Master Professionnel, Université KasdiMerbah - Ouargla, Département de Génie
Mécanique,2015.
[11]KALLOUCHE A.KADER, Cours, CHAPITRE VI « ANALYSE DE LA DISPONIBILITE (CAS
DE LA CHARGEUSE) », Départementde Génie Mécanique, UniversitéBadji Mokhtar-Annaba,
2015.
[12] BensalemMohamed Walid, Détection des défauts par l’analyse vibratoire d’une cage de
laminoir au niveau de LRB Arcelor MITTALAnnaba, Mémoire de Master, Université Badji
Mokhtar-Annaba, Département de Génie Mécanique,2015.
[13] Roulements à rouleaux cylindriques, SNRR 6412, SNRR6318C3, Site Google:
SNRR6412:http://documentation.mb-expansion.fr/maeva/pdf/SNRR/ft_SNRR_6412.pdf
SNRR6318C3:http://documentation.mb-expansion.fr/maeva/pdf/SNRR/ft_SNRR_6318C3.pdf
Roulements à rouleaux cylindriques: file:///C:/Users/PC2/Downloads/11-
Roulements_a_rouleaux_cylindriques%20(1).pdf
[14] Catalogue FLOWSERVE, Pompe centrifuge MEFrançais, 71576387-02/07,
(documentation de l’unité Laminoir à Chaud, IMITTAL SIDER d’El-Hadjar.
[15] Equilibrage des machines tournantes-technologue pro (cours de technique de
surveillance) «LandolsiFoued » Site Google:
http://www.technologuepro.com/Mecanique/Maintenance/Technique-de
surveillance/Equilibrage-des-machines-tournantes.pdf
[16] Etude des principaux défauts-technologue pro (cours de technique de surveillance)
«LandolsiFoued » Site Google:
http://www.technologuepro.com/Mecanique/Maintenance/Technique-de-surveillance/Etude-
des-principaux-defauts.pdf
[17] RenéBoudet,Techniques de l’Ingénieur, Génie mécanique (Fonctions et composants
mécaniques), N°BD2, janvier 2000.
[18] Vibration absolue de paliers-Locadif, Site
Google:http://www.locadif.fr/lib/files/produits/vibrotest_60.pdf
Annexe 01 :
Distribution de WEIBULL : valeurs des coefficients A et B en fonction du paramètre de
forme [9].
Annexe 02 :
Tableau de loi KOLOMOGROV-SMIRNOV[9].