Etude AMDEC Sur Un Broyeur BK3 (Version Finale)

Faculté polydisciplinaire de Khouribga (2013/2014).

Rapport d’une étude AMDEC

Sur un Broyeur BK3

Réalisée par : Astati Yassir

Falhi Zakaria

Yassini Mouad

Encadrée par : Pr. Mohamed Filali

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Sommaire

1. Introduction générale : .................................................................................... 3

2. Principe de l’étude : ........................................................................................ 3

3. Le but de l’AMDEC ........................................................................................ 4

4. Les différents types d’AMDEC ...................................................................... 4

Définitions des différents types d’AMDEC .......................................................................................... 4

5. La démarche de l’AMDEC ............................................................................. 5

6. Décomposition fonctionnelle du système étudié : .......................................... 5

7. Evaluation de la criticité : ............................................................................... 6

Les critères de cotation .................................................................................................................... 7

Avantages .................................................................................................................................... 8

8. Introduction ..................................................................................................... 9

9. Procédés de fabrications de ciment ............................................................... 10

9.1 . Définition du ciment : .......................................................................................................... 10

9.2 .Les étapes de fabrication :.................................................................................................... 10

9.3 .Les différentes étapes de la cuisson ..................................................................................... 12

9.4 .Le broyage ciment ................................................................................................................ 13

10. Le broyeur : ................................................................................................... 14

11. Fonctionnement du broyeur .......................................................................... 15

12. Les principaux composants de la machine ................................................... 15

13. Les modes de défaillance .............................................................................. 18

14. Les Grilles d’AMDEC : ................................................................................ 18

15. Le diagramme cause-effet (Ishikawa) : ......................................................... 22

16. Conclusion générale ...................................................................................... 23

3

Chapitre 1

1. Introduction générale :

Ce rapport vise à présenter une « étude d’analyse des modes de défaillances de leurs effets et

de leurs criticités d’un système automatisé ».

Ce projet consiste à analyser un système automatisé en appliquant une étude qui

s’appelle l’étude d’AMDEC (analyse des modes de défaillances, de leurs effets et de leurs

criticités).

Ce projet se base sur le broyeur ciment comme un exemple pour analyser l’étude

AMDEC. Cette dernière a pour rôle la détection des pannes les plus critiques et de chercher

des solutions efficaces pour minimiser ces pannes.

2. Principe de l’étude :

AMDEC

Synthèses

Analyses fonctionnelles

Analyse Préliminaire de

Risques Arborescence

Technique

Groupe de travail

Documentation

technique

Tableaux

Défaillances du

système

Actions préventives

et/ou correctives

Bonne connaissance du

système

4

3. Le but de l’AMDEC

C’est une analyse du système, pour anticiper les problèmes avant qu’ils ne se produisent, cela

se repose sur une analyse des modes de défaillance d’un système et leur quantification.

L’AMDEC donc c’est étudier et maîtriser les risques de défaillance d'un produit, d'un procédé

de fabrication, d’un moyen ou d'un service.

L’AMDEC permet donc :

D’identifier les faiblesses potentielles du système : modes vraisemblables de

défaillance, causes possibles pour chaque mode, effets de chaque défaillance selon la

phase de la mission ou du cycle de vie dans laquelle elle se produit.

De définir et de mettre en place des actions préventives et/ou correctives tout au long

du cycle de vie du produit, ainsi que la mise en place de procédures d’exploitation,

d’utilisation et de maintenance.

Dans notre projet, on va traiter l’étude AMDEC sur la partie qui concerne le broyage clinker.

4. Les différents types d’AMDEC

Selon les objectifs visés plusieurs types de l’AMDEC sont utilisés lors de phases successives

de développement d’un produit.

Les AMDEC fonctionnelles

Définitions des différents types d’AMDEC

PRODUIT : Analyse de la Conception d’un produit pour améliorer sa QUALITE et

sa FIABILITE.

MOYEN DE PRODUCTION : Analyse de la Conception et /ou de l’Exploitation des

Équipements de Production pour améliorer leur DISPONIBILITE.

PROCESSUS : Analyse des opérations de Production pour améliorer la QUALITE

de FABRICATION du produit.

MOYEN DE PRODUCTION

PROCÉDÉ

Les AMDEC matérielles

PRODUIT

5

SECURITE : Analyse des défaillances et des risques prévisionnels sur un équipement

pour améliorer la SECURITE et la FIABILITE.

L’étude AMDEC permet de prévoir les causes des pannes. Dans le cadre de ce projet le type

d’AMDEC choisi est l’AMDEC Processus :

But : Étudier et maîtriser les risques de défaillance d’un produit, procès ou moyen

de production.

Principe : recenser les risques potentiels d’erreur(ou les modes de défaillance)

et évaluer les effets puis analyser les causes.

5. La démarche de l’AMDEC

Les étapes de la méthode :

Description fonctionnelle et matériel

Recensement des modes de défaillances

Recherche des causes

Recherche des effets

Analyse de la criticité

Moyen de détection

Action de la maintenance.

6. Décomposition fonctionnelle du système étudié :

Analyse fonctionnelle externe et interne.

Inventaire des fonctions de service.

Inventaire des fonctions élémentaires.

Pour une AMDEC moyen de production : découpage arborescent du système en

plusieurs niveaux dont le niveau le plus bas représente les éléments.

6

Décomposition fonctionnelle du système

Modes de défaillance :

Le mode de défaillance est la forme observable du disfonctionnement d’un produit ou d’une

opération du système étudié. Il sert de base de travail dans l'élaboration d'une AMDEC. Un

mode de défaillance doit répondre aux caractéristiques. Il est relatif à la fonction étudié qu’il

décrit la manière dont le système ne remplit plus sa fonctionné. Il s'exprime en termes

physiques précis.

Recherche des causes :

Causes internes :

- Défauts de conception, fabrication, de matériaux

- Intrinsèque (usure, frottement)

Causes externes :

- Mauvaises utilisation

- Influence de l’environnement.

7. Evaluation de la criticité :

L’évaluation de la criticité de chaque combinaison cause, mode, effet se fait par des

critères de cotation :

La fréquence d’apparition de la défaillance.

La gravité de la défaillance.

La probabilité de non-détection de la défaillance.

La valeur de la criticité est calculée par le produit des niveaux atteint par les critères de

cotation.

C=F.G.N

http://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Dysfonctionnement&action=edit&redlink=1

7

Les critères de cotation

Fréquence d’occurrence

Fréquence d’occurrence Définition

Très faible 1 moins d’une défaillance par an

Faible 2 moins d’une défaillance par trimestre

Moyenne 3 moins d’une défaillance par mois

Forte 4 moins d’une défaillance par semaine

Niveau de gravité

Niveau de gravité Définition

Mineure 1 Pas d’arrêt

Significative 2 Temps d’arrêt inférieur à 1 heure

Moyenne 3 Temps d’arrêt comprise entre 1 heure et 1 jour

Majeure 4 Temps d’arrêt supérieur à 1 jour

Non détection

Niveau de non

détection Définition

Détection

évidente

1 Vue par un opérateur

Détection

possible

2 Détecter par un agent de maintenance (détection facile)

Détection

improbable

3 Détection difficile

Détection

impossible

4 Défaillance indécelable

Niveaux de criticité :

Niveau de

criticité Définition

8

Synthèse de l’étude :

Donc on résume cette étude par un tableau contient 8 colonnes avec les informations

suivantes :

Nom de l'élément.

Fonction.

Mode de défaillance.

Effets.

Causes.

Cotation de la criticité.

Action corrective.

Elément Fonction Mode Effet Causes F G D C Solutions correctives

1. Pour les avantages et les inconvénients de cette étude sont :

Avantages

La maîtrise des risques à l’aide de la méthode AMDEC permet de mener des actions

préventives, c’est-à-dire de résoudre les problèmes avant que ceux-ci ne se présentent. Si cette

méthode est suivie tout au long du cycle de vie du produit, la production en sera améliorée et

débarrassée de problèmes majeurs.

Inconvénients

L’étude AMDEC ne contient par des inconvénients, par contre elle nous renseigne sur les

problèmes qui peuvent menacer les performances d’une installation industrielle.

1<C<10 Aucune modification de conception (maintenance corrective)

10<C<20 Amélioration de la performance de l’élément (maintenance préventive)

20<C<40 Révision de la conception des sous-ensembles et du choix de l’élément

C>40 Remise en cause de la conception de l’installation

9

8. Introduction

Dans ce chapitre, on va appliquer cette étude sur un système automatisé, il s’agit d’un broyeur

de ciment BK3 qui sert à broyer les matières premières afin de leur rendre de faible

granulométrie et de faible dimension.

Donc le chapitre et composés de 3 axes :

On va parler de procédés de fabrication de ciment,

Par suit on va parler du broyeur (ses composants, le mode de fonctionnement,

et les modes de défaillance),

Résumer ces études par le tableau AMDEC et proposer des actions et des

solutions correctives.

Chapitre 2 : Application de cette étude sur un système automatisé

10

9. Procédés de fabrications de ciment

9.1 . Définition du ciment :

D’après l’étude technique du ciment et de ses applications, le ciment est un liant hydraulique

c’est-à-dire une matière inorganique, finement moulue qui, gâchée avec de l’eau, forme une

pâte qui fait Prise et durcit par suite de réactions et processus d’hydratation et qui, après

durcissement, conserve sa résistance et sa stabilité même sous l’eau.

9.2 .Les étapes de fabrication :

Les principales étapes de la fabrication du ciment sont la préparation du cru (composition et

mélange des matières premières) ensuite, la transformation de ce cru par procédé de cuisson,

et finalement la transformation du produit de la cuisson clinker en ciment.

La préparation du cru.

Figure 1 : Schéma des constituants du ciment

Figure 2 : Les étapes de préparation

du cru

11

Formulation du cru

L’étude des gisements des matières premières permet de définir la composition

exacte du cru avec les besoins en ajouts qu’exige le procédé de fabrication.

La qualité et la régularité requises pour les matières premières assurent, au final, la

qualité de ciment recherchée.

La pré-homogénéisation

Après le concassage des blocs extraits de la carrière, on mélange, d’une manière

aussi homogène le plus possible, leurs différents composants et les ajouts

déterminés lors de la formulation. C’est la phase de pré-homogénéisation.

Broyage du cru

Le broyage procède par fragmentations successives des grains jusqu’à obtenir des

grains de faible dimension pour faciliter leur cuisson.

L’homogénéisation

Le but de cette étape du processus de fabrication est de faire un premier pré

homogénéisation des matières premières broyées, pour homogénéiser cette matière.

12

9.3 .Les différentes étapes de la cuisson

Le préchauffage :

La farine est introduite dans la partie supérieure de la tour préchauffeur. La farine

introduite fait un brassage avec les gaz chauds. Cette opération se répète autant de fois que des

étages de cyclones.

La précalcination :

Elle se fait dans le précalcinateur placé entre le préchauffeur et le four. La

décarbonatation commencée dans le préchauffeur se fait pour l’essentiel dans le

précalcinateur et se termine dans le four, cette opération s’effectue à des températures

entre 650° et 900° et permet de libérer le gaz carbonique pour obtenir la chaux

nécessaire à la fabrication de clinker.

La clinkérisation :

Cette opération a lieu dans le four. Portés à haute température, entre 1450° et 1550°, la

chaux, l’alumine, la silice et l’oxyde de fer, apportés par les matières premières, se

réagit entre eux pour former les nouveaux composés chimiques qui entrent dans la

composition minéralogique du clinker. ; Après refroidissement, le clinker se présente

sous la forme de granules d’environ 2 cm de diamètre.

Figure 3 : différentes étapes de la cuisson

13

9.4 .Le broyage ciment

Le ciment est obtenu par le broyage de clinker, de gypse, d’ajouts et d’additifs secondaires.

Le broyage :

Comme pour le cru, le broyage procède par fragmentations successives des grains

pour augmenter la réactivité du clinker en augmentant la surface de contact. Ce

traitement développe les propriétés hydrauliques du ciment.

Le gypse :

Additionné à toutes les classes de ciment, le gypse opère comme régulateur du temps

de prise du ciment lorsqu’on le mélange à l’eau.

Il assure l’ouvrabilité du ciment, c’est-à-dire la possibilité de manipuler le béton avant

leur durcissement.

Les ajouts :

Les ajouts déterminent les propriétés et certaines des qualités d’usage des ciments.

Parmi ceux-ci, on trouve la pouzzolane, le laitier, la fumée de silice….etc. Le calcaire

est l’additif le plus généralement utilisé.

On détermine la nature et les proportions des ajouts en fonction du type de ciment et

de la classe de résistance recherchés.

L’ensachage :

Figure 4 : étapes de broyage de ciments

14

C’est le remplissage de sacs de ciment, à travers des vannes et de turbines.

10. Le broyeur :

Le broyeur est composé essentiellement de deux chambres :

La première chambre, équipée d’un blindage releveur et contient de gros boulets

qui assurent la première étape du broyage.

La deuxième chambre, contient de boulets plus petits, c’est là où s’effectue le

broyage fin.

Les releveurs réglables de la paroi intermédiaire assurent le déplacement de la matière

à broyer de la première chambre à la deuxième.

La matière est extraite mécaniquement par la cloison de sortie située à l’extrémité de

la deuxième chambre du broyage.

Figure 5 : Broyeur à boulets à deux

chambres

15

Ce broyeur est bien adapté au broyage des matières sèches et friables, comme

par exemple les matières premières.

11. Fonctionnement du broyeur

Généralement, le fonctionnement du broyeur se fait en deux phases :

Phase de lancement

L’enclenchement des moteurs se fait en même temps et dans cette phase on

doit contrôler le démarreur.

Phase de démarrage

C’est une phase de fonctionnement en régime permanant dans laquelle se fait

toujours avec un contrôle de différence de puissance entre les deux moteurs.

12. Les principaux composants de la machine

L’alimentation du broyeur se fait par deux moteurs électriques qui sont la

source de puissance.

Figure 6 : Principaux composants du broyeur

16

Le moteur sert à tourner l’accouplement Flex-acier qui assure de son tour la

transmission hydraulique entre le moteur et le réducteur principal qui réduit la

vitesse entre l’entrée et la sortie

L’allonge a pour rôle la liaison entre le réducteur principal et le palier qui

supporte l’arbre du pignon.

Le tournement du broyeur se fait par une transmission par engrenage entre le

pignon et la couronne.

Le corps du broyeur est constitué par la virole qui supporte la charge matière et

boulets du broyeur, le blindage et le fond d’entrée qui assure le passage du

ciment au broyeur.

Le mouvement de rotation du broyeur est assuré par le tourillon qui support

l’ensemble du broyeur à l’aide du palier porteur entrée.

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Broyeur

Moteur électrique

Groupe accouplements à ressort flexible

Groupe accouplements flexidents à dentures flexibles

Groupe réducteurs principaux

Groupe de transmission par coupleur hydraulique

Groupe de transmission par pignon

Groupe réducteur de virage

Groupe paliers de type SEGOR

Groupe paliers porteurs

Groupe allonges de transmission

Groupe virole

Groupe couronne

Groupe tourillons

Groupe d’installation de graissage

Groupe de circuit d’eau

Groupe fond d’entrée

18

13. Les modes de défaillance

Les pannes les plus souvent dans cette installation (Broyeur) sont nombreuses, on cite :

Mauvaise alimentation ou mauvaise entrainement de moteur électrique,

Le manque de graissage, ou manque d’huile dans certains composants,

Augmentation de température de moteur

La pollution d’huile…

Donc pour éviter ces problèmes on fait appelle, a l’AMDEC pour anticiper ces

problèmes avant la panne.

14. Les Grilles d’AMDEC :

Après la suivie des démarches de cette étude on a construit les grilles AMDEC pour savoir les

solutions et les actions correctives pour améliorer cette installation industrielle.

19

Eléments

Fonctions

Modes de défaillance

Causes de défaillance

Effets de défaillance

Modes de détection

Criticité Solutions correctives

G D F C

1) Moteur électrique

Source de la puissance du broyeur

Mauvaise alimentation

Différence de puissance entre les deux moteurs.

Pas de fonctionnement

Arrêt du moteur

4 1 2 8 Contrôle périodique de l’état général du moteur

Mauvais

entraînement

Température d’enroulement du moteur très élevé

Pas de

fonctionnement

Arrêt du

moteur

3 1 2 6 Contrôle périodique de l’état général du moteur

Mauvais

fonctionnement

Charbons de

moteur détruis

Pas de

fonctionnement

Arrêt du

moteur

4 3 1 12 Changement des charbons

2) Groupes accouplements à ressort flexible

Organe de transmission hydraulique entre moteur et réducteur

Manque de graissage

Usure interne des bagues portes roulements


Pas d’entraînement

4 3 2 24 Changement des bagues

Surcharge de la machine

Jeux excessifs aux roulements



4 3 1 12 Changement des roulements

3) Groupes accouplements flexidents à dentures flexibles

Entraînement du broyeur

Charge de la machine réceptrice très élevée

Désalignement des deux arbres moteurs et récepteur



4 2 1 8 Réglage d’alignement

Manque d’huile Usure des dentures d’accouplement



4 2 1 8 Changement d’accouplement

4) Groupes réducteurs principaux

Réduction de la vitesse entre entrée moteur et sortie récepteur

Impureté d’huile Usure des dents d’engrenages et des roulements


Vitesse non stable et non désiré

4 3 1 12 Changement d’huile

Vibration Désalignement de la machine


Vitesse non stable et non désirée

3 2 2 12 Analyse vibratoire

20

Eléments Fonctions Modes de défaillance



Modes de détection


G D F C 5) Groupe de transmission par coupleur hydraulique

Liaison entre moteur et réducteur

Surcharge des alignements et fixation incomplète

Blocage de la machine réceptrice


Les actions de la machine ne sont pas synchronisées et récupération difficile


6) Groupe de transmision par pignon

Transmision par engrenage entre pignon et couronne

Surcharge de la machine

Désalignement des axes




Manque d’huile

Dents cassées



4 2 1 8 Changement du pignon

7) Groupes réducteurs de virage

Réduction de la vitesse entre entrée moteur et sortie récepteur

Vibration Désalignement de la machine




Impureté d’huile

Usure des dents d’engrenages et des roulements



4 3 1 12 Changement d’engrenages et des roulements

21

Donc d’après ces tableaux on peut classer les pannes selon leur degré de criticité :

- Les défaillances importantes dont la criticité est supérieure à 20 concernent le groupe

accouplement à ressort flexible.

- Les défaillances moyennes ont une criticité qui varie de 10 à 20, parmi lesquelles on

cite : moteur électrique, groupes réducteurs principaux, groupes accouplement à

ressort flexible, groupes réducteurs de virage, groupe de circuit d’eau.

- Les défaillances mineurs sont les suivantes : moteur électrique, groupes

accouplement flexident à denture flexible, groupe de transmission par pignon, groupe

de transmission par coupleur hydraulique, groupe d’installation de graissage, elles

ont une criticité inférieure à 10.

Eléments Fonctions Modes de défaillance



Modes de détection


G D F C

8) Groupe d’installation de graissage

Graissage

des paliers

porteurs

du broyeur

Huile

polluée

Filtre

encrassé

Pas de

fonctionnem

ent

Le broyeur

ne

fonctionne

pas

4

2

1

8 Changeme

nt de filtre

Viscosité d’huile perdue

Chute de pression d’huile


Le broyeur ne fonctionne pas

3 1 1 3 Changement d’huile

9) Groupe de circuit d’eau

Refroidissement des paliers porteurs et des paliers SEGOR

Tartre dans les conduites

Conduites d’eau bouchées

Pas de

fonctionnem

ent

Fuite d’eau 4 3 1 12 Contrôle périodique

Raccord à la conduite cassée

Casse de la conduite et fuite d’eau


Fuite d’eau 4 2 2 16 Changement de la conduite d’eau

10) Groupe fond d’entrée du broyeur

Le passage

du ciment

au broyeur

vibration Desserrage

des boulons

Pas de

fonctionnem

ent

Fuite de

matière


22

15. Le diagramme cause-effet (Ishikawa) :

Les diagrammes d'Ishikawa, ou diagrammes en arête de poisson, sont des diagrammes où les

différentes causes d'une erreur sont représentées d'une manière hiérarchique. Au niveau

supérieur on distingue six "domaines standards" de causes. Chacun de ces niveaux est

développé jusqu'au niveau des causes élémentaire.

Dans cette partie on va effectuer le diagramme d’Ishikawa sur les deux pannes les

plus critiques.

Accouplement à ressort flexible :

Pas de Rotation de

l’accouplement.


Matière première :

de qualité médiocre.

Acier non compétent

Machine :

Surcharge de la

machine.

Main d’œuvre : Pas

contrôle de

graissage de la

machine

Milieu : caractérisé

par de poussière +

une graisse de mal

qualité.

Méthode :

Mesure :

23

Circuit d’eau (Les conduites) :

16. Conclusion générale

Toutes ces étapes consistent à faciliter le travail de service maintenance et assurer la

rapidité de la prévention pour minimiser le temps des pannes pour limiter les grandes pertes

matérielles de la société. Cette étude a permis de détecter les points critiques de chacun des

Composants étudiés et par la suite de prévoir des actions d’amélioration adéquates.

Donc pour les propositions qui peut améliorer notre installation industrielle il faut :

Un contrôle continu de l’état de certains organes : moteur, les accouplements

Placer des filtres pour assurer la qualité d’huile et créé un stock de ces filtres.

Placer un détecteur de viscosité d’huile pour assurer que l’huile a une viscosité adéquate

pour le travail de cette machine.

Contrôle périodique de l’installation pour le bon fonctionnement.

Pas de

fonctionnement

Matière première

Qualité médiocre

ou pas de bonne

qualité

Machine

X

Milieu

Succession d’hiver

et d’été rendre les

conduite friable

Main d’œuvre

X

Méthode

X

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