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Une disponibilité à toute épreuve

M. S.

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- L'analyse des vibrations du diffuseur qui assure l'extraction du sucre des betteraves à l'usine de Sainte-Émilie permet de détecter à l'avance les défaillances.

La disponibilité des installations de produc-tion n'est pas un souci majeur que pour l'industrie automobile. Bien d'autres entreprises sont soumises au même casse-tête : comment éviter qu'un incident n'arrête de manière intempestive un équipement de production critique ? L'usine de fabrication de sucre de Sainte-Émilie (à Villers-Faucon dans la Somme), une des quatre sucreries du groupe SVI (Société Vermandoise Industries) y a été confrontée.

Le diffuseur, équipement stratégique

L'usine fabrique du sucre à partir des betteraves livrées par des cultivateurs de la région. Son activité est hautement saisonnière. « Nous fabriquons, bon an mal an, quelque 200 000 tonnes de sucre pendant une campagne qui se déroule de septembre à fin décembre », explique Lievin Hurtevent, responsable du service maintenance de l'usine. Dans ce contexte, tout arrêt de production pénalise lourdement la productivité, donc le résultat de l'entreprise. D'autant plus que tous les chaînons de l'installation de production, complètement automatisée, sont stratégiques.

Flash-back donc sur le processus de production pour mieux comprendre les enjeux de cette quête incessante de disponibilité. Lavées, séparées des cailloux et des herbes, découpées en cossettes, les betteraves sont passées par un diffuseur qui extrait le sucre. Suivent d'autres opérations comme l'épuration, la filtration, l'évaporation, la cristallisation, la séparation des cristaux, le séchage, le stockage, l'ensachage et l'expédition.

L'équipement hautement stratégique dont l'arrêt peut compromettre la production de l'usine est le diffuseur. Fabriqué par Fives-Cail-Babcock (FCB), ce cylindre, de 66 m de long, plus de 8 m de diamètre et doté de 41 compartiments et de paniers percés, est le plus grand diffuseur au monde. Il traite jusqu'à 17 000 tonnes de betteraves par jour. Le processus d'extraction du sucre est simple : les cossettes de betteraves circulent dans ce cylindre, un gros tube calibré qui tourne à une vitesse de 29 tr/h, à contre-courant d'un bain d'eau à 75 °C. Le sucre diffuse alors de la betterave vers l'eau. À un bout du cylindre est récupéré un jus contenant le sucre et à l'autre les pulpes destinées à l'alimentation du bétail.

Contrôler en continu l'usure des roulements

« À son installation en 1986, ce dispositif était dimensionné pour traiter 12 000 tonnes de betteraves par jour », explique le spécialiste. Les impératifs de productivité ont cependant fait évoluer les caractéristiques techniques de notre équipement. La vitesse de rotation est passée de 29 à 46 tr/h et la capacité de traitement a été augmentée de 5 000 tonnes par jour. Ce qui n'a pas manqué de fatiguer les huit roulements qui supportent le cylindre. Résultat ? « En 2002, nous avons cassé un roulement en pleine campagne de fabrication et la production s'est arrêtée net pendant deux jours, le temps pour nous d'effectuer le changement », indique Lievin Hurtevent. Et comme un malheur n'arrive jamais seul, le réducteur du diffuseur est également tombé en panne. Encore deux jours d'arrêt des machines et une perte de production extrêmement pénalisante.

« Nous avons décidé d'investir pour résoudre ce casse-tête », ajoute le spécialiste. Alors, la décision de changer le système roulant (paliers, arbres, roulements) du diffuseur, mais sans aucun changement de sa structure, a été prise en 2003. Quatre arbres, huit paliers et huit roulements neufs ont été installés, représentant un investissement de 750 000 euros. Les roulements FAG les plus gros possibles dans l'encombrement disponible (le diamètre de la bague intérieure est passé de 380 à 460 mm) ont été installés. Des études ont été lancées pour remplacer également le réducteur. Trois réducteurs (deux installés et un de réserve) ont été achetés pour un coût de 180 000 euros chacun. « Le couple supporté est passé de 700 000 à 1 500 000 mN », souligne le responsable de la maintenance de l'usine.

Toutes ces transformations n'ont cependant pas résolu complètement le problème du contrôle de l'endommagement de ces éléments. « Nous constations à nouveau une dégradation de deux des roulements et FCB a préconisé leur remplacement », note Lievin Hurtevent. Jeu interne excessif pour l'un (0,45 mm), début d'écaillage pour l'autre : fallait-il vraiment les changer ? FAG est appelé pour trancher ce noeud gordien grâce à une analyse vibratoire. Analyse qui atteste du dysfonctionnement de deux roulements.

« Les indications du constructeur étaient claires : il faut s'interroger sur le changement d'un roulement quand le jeu est double par rapport au jeu radial résiduel après montage », précise Lievin Hurtevent. Deux solutions s'affrontaient. La première, changer les deux roulements, était une approche coûteuse. La seconde, les contrôler en continu, permettait de détecter précisément le bon moment pour changer le roulement. Facile à dire, difficile à faire ? Pas tant que ça, ont répondu les experts de FAG, qui ont proposé leur système d'analyse vibratoire DTECT X1 pour contrôler les roulements en continu.

Programmer les réparations

Le système permet de savoir quand le fonctionnement d'un équipement passe du vert à l'orange et ensuite au rouge. Les techniciens de SVI ont vite fait le calcul du retour de rentabilité d'une telle solution : « Un roulement de ce type coûte 17 000 euros et le système FAG complet (système de surveillance, huit capteurs, configuration et mise en service) est proposé pour environ 13 000 euros. De plus, le délai de livraison d'un roulement de cette taille est d'un an et le remplacement de deux roulements coûte au total (avec la main d'oeuvre...) 51 520 euros hors taxes. »

Installé début 2006, le système FAG analyse les signaux transmis par les huit capteurs installés sur chaque palier. Les éventuelles réparations peuvent ainsi être programmées à l'avance, si besoin, pendant la campagne de production. « L'intérêt est surtout de pouvoir contrôler des équipements à mouvement de rotation très lent, souligne de son côté Jean-Luc Pierrieau, ingénieur d'applications chez FAG Industrial Services. Les mesures sont effectuées 24 heures sur 24, mais l'utilisateur peut aussi faire ses relevés à son rythme. » Chez SVI elles sont réalisées toutes les semaines. « C'est ainsi que nous nous sommes rendu compte de l'importance de la lubrification », conclut Lievin Hurtevent. L'opération est désormais assurée tous les quinze jours au lieu de tous les mois. Et la quantité de graisse est dictée par les analyses que délivre le système.

Grâce à l'analyse vibratoire, les nuits des responsables de l'usine de Sainte-Émilie sont maintenant un peu plus calmes

L'ENTREPRISE

- Fabrique plus de 500 000 tonnes de sucre par an, dont 7 000 tonnes dans l'usine de Sainte-Émilie à Villers-Faucon (Somme) - Effectif dans les quatre usines : environ 600 personnes (dont 150 à Sainte-Émilie) - Chiffre d'affaires : 335 millions d'euros en 2005

LA SOLUTION

DTECT X1 de Fag (groupe Schaeffler) - Ce système de contrôle vibratoire numérique par bandes de fréquence dispose de capteurs et d'un appareil d'analyse des signaux. Il assure une surveillance en continu et à distance des roulements. Le dispositif est capable de détecter des vibrations même à des vitesses de rotation très lentes.

les conseils de Lievin Hurtevent responsable du service maintenance de l'usine SVI de Sainte-Émilie

- Privilégier des investissements sur le long terme plutôt que des réparations ponctuelles répétées - Le système de contrôle vibratoire fera ses preuves sur des équipements critiques pour l'entreprise - Une formation spécifique est bienvenue

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