Surveillance de l’état des graisses.

Obtenir une lubrification adéquate pour une durée de vie maximale du roulement et de la graisse.

• Bien que les coûts de lubrification représentent un pourcentage relativement faible des coûts totaux de maintenance dans les usines de fabrication (par exemple, environ 5 % dans les aciéries), l’impact potentiel sur la durée de vie de la graisse peut être beaucoup plus élevé lorsque les temps d’arrêt dans les industries de transformation peuvent coûter entre 10 000 et 100 000 dollars par heure.
• Des analyses et des tests efficaces des graisses peuvent minimiser les réparations imprévues, les temps d’arrêt et les perturbations, tout en prolongeant la durée de vie des machines.
• Les programmes efficaces de surveillance de l’état collectent des données qui permettent de prendre des mesures préventives pour obtenir une durée de vie optimale des roulements et de la graisse sans temps d’arrêt imprévu.

Dans un roulement lubrifié à la graisse, la durée de vie de la graisse et du roulement peut être maximisée en utilisant correctement différentes formes de surveillance de l’état. La surveillance de l’état consiste à prendre des mesures (par exemple, ultrasons d’émission acoustique et analyse de la graisse) pour identifier tout changement susceptible de prédire une défaillance imminente de l’équipement ou du lubrifiant. La maintenance prédictive, ou maintenance basée sur l’état, consiste à prendre des mesures à la suite de ces mesures.

L’objectif des programmes de surveillance de l’état des machines est de n’effectuer que les opérations de maintenance nécessaires pour éviter les temps d’arrêt imprévus. Kuldeep Mistry, membre de la STLE et chercheur en ingénierie et spécialiste du développement de produits chez The Timken Co. à North Canton, dans l’Ohio, a souligné que la compréhension des conditions de graisse, des tendances de dégradation et des taux d’usure peut à la fois prolonger la durée de vie des machines et minimiser les temps d’arrêt. À mesure que les entreprises reconnaissent que les programmes de surveillance de l’état des machines peuvent accroître la fiabilité et réduire les coûts, ces programmes deviennent de plus en plus courants.

La surveillance de l’état des huiles et graisses lubrifiantes (par exemple, hydrauliques, compresseurs, engrenages, turbines) pendant leur utilisation est bien définie et assez standard dans l’industrie. La clé d’une surveillance efficace de l’état est d’effectuer les bons tests sur le bon équipement au bon moment pour prédire quand une maintenance est nécessaire.

Difficultés d’échantillonnage

Les roulements à éléments roulants sont généralement lubrifiés à la graisse plutôt qu’à l’huile. Anoop Kumar, membre du STLE et scientifique senior chez Chevron Inc. à Richmond, en Californie, a déclaré que plus de 90 % des roulements à éléments roulants sont lubrifiés à la graisse. La diversité des configurations, allant des petits roulements à grande vitesse aux gros roulements à forte charge et à mouvement lent, associée aux propriétés de faible écoulement de la graisse, peut présenter des défis pour obtenir des échantillons à analyser.

Kumar a noté que dans les applications d’aciéries où les graisses peuvent être pompées via un système de lubrification centralisé vers les roulements à rouleaux tout en fonctionnant à haute température, le prélèvement d’échantillons de graisse usagée peut être plus difficile. Même dans les roulements lubrifiés manuellement, la graisse semi-solide est « difficile à écouler et il est donc difficile de prélever des échantillons pour les tester ». Par conséquent, un équipement a été développé pour rendre possible la collecte d’échantillons de graisse. ^{1, 2}

Surveillance de l’état pour une durée de vie maximale de la graisse

Une analyse et des tests efficaces des graisses peuvent minimiser les réparations imprévues, les temps d’arrêt et les interruptions, tout en prolongeant la durée de vie des machines. Mistry a énuméré les tests possibles, notamment l’analyse des particules d’usure, le pourcentage d’huile dans la graisse, la spectroscopie d’émission, la routine d’évaluation de la durée de vie utile restante (RULER), l’analyse des propriétés, les tests de compatibilité et les tests de performance.

La spectrométrie de masse à plasma à dispersion d’énergie (FTIR) peut être utilisée pour examiner l’huile dégradée ou l’épaississant dans une graisse ou la contamination dans une graisse. La spectrométrie de fluorescence X à dispersion d’énergie ou la spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif peuvent être utilisées pour étudier les espèces inorganiques pour l’épuisement des additifs, la concentration des éléments d’usure et la contamination. La comparaison de l’évolution de la composition de la graisse usagée par rapport à la graisse fraîche est un processus de test. Le taux de ressuage mesure le taux de libération d’huile de la graisse par rapport à la graisse fraîche. Le pourcentage d’huile dans la graisse étudie l’huile lubrifiante restant dans la graisse, tandis que la calorimétrie différentielle à balayage de pression (PDSC) est utilisée pour déterminer la stabilité oxydative dans la graisse.

Surveillance de l’état pour une lubrification adéquate

Selon Mistry, « le choix de la graisse, la méthode d’application, le volume et la fréquence de distribution de la graisse sont des considérations fondamentales nécessaires à une lubrification de qualité des roulements. » Les exigences relatives à la graisse utilisée dans chaque application dépendent de la température, de l’environnement de fonctionnement et de la charge.

Il a noté que les différentes industries ont des méthodes de sélection et d’application de graisse différentes, et que même au sein d’une application industrielle spécifique, différents composants peuvent nécessiter des graisses différentes. La sélection doit être « affinée en fonction des retours d’informations provenant des inspections visuelles, de la température de fonctionnement et de la surveillance acoustique ». Ces éléments sont combinés à la viscosité de l’huile de base, aux exigences en matière d’additifs, au type d’huile de base, au type et à la concentration d’épaississant, à la consistance, à la plage de températures de fonctionnement et au point de goutte de la graisse. Tous ces facteurs entrent également en jeu pour la surveillance de l’état de la graisse.

Mistry a souligné que, comme pour la surveillance de l’état de l’huile, il est important que la surveillance de l’état de la graisse prenne en compte les tendances ou les changements dans le modèle des résultats des échantillons précédents, la comparaison des échantillons de terrain avec un échantillon de graisse fraîche et ne se fie pas entièrement à l’interprétation des données en laboratoire.

Il a déclaré : « La durée de vie totale des graisses est généralement déterminée par les tests de roulements », qui visent à déterminer la durée de vie de la graisse pour des charges, une température et une vitesse données pour différents types ou formulations d’épaississants de graisse. La géométrie des roulements est également un élément important à prendre en compte, car différents épaississants de graisse peuvent fonctionner différemment pour différentes conceptions de roulements.

Mistry a noté : « Il n’est pas toujours possible de connaître la quantité et l’état de la graisse usagée dans le boîtier au moment de la réapplication, d’où l’importance de modifier les valeurs calculées avec une approche basée sur l’état. » Mistry a également cité l’utilisation d’instruments acoustiques comme une technique avancée basée sur l’état qui peut optimiser le volume de relubrification. Ce type de technique est une surveillance « proactive » plutôt que « réactive » de l’état.

Les différentes industries et usines ont tendance à adopter leur propre approche pour évaluer la surveillance de l’état de la graisse en service en fonction des conditions de fonctionnement des usines en ce qui concerne les températures, les charges, les vitesses et les joints. Kumar a noté qu’une approche « consiste à effectuer des essais avant de passer d’un type de graisse à un autre pour estimer l’intervalle de relubrification ».

Étude de cas

GRP Singh, responsable du groupe d’assurance qualité du groupe technologique One Shared Services de Tata Steel à Jamshedpur, en Inde, souligne l’importance de la graisse pour l’industrie sidérurgique. Singh a déclaré : « La plupart des roulements d’une aciérie sont lubrifiés à la graisse. » En outre, il a noté qu’environ 60 % des pannes d’équipement dans l’aciérie sont liées à la lubrification. Bien que les coûts de lubrification ne représentent que 3 à 5 % des coûts totaux de maintenance de l’aciérie, Singh a déclaré que l’impact de la lubrification sur les performances de l’usine est très élevé.

Ils ont essayé de normaliser les graisses en fonction de leurs performances passées dans une application particulière. À titre d’exemple, Singh a noté que la graisse polyurée est utilisée dans les applications de coulée, tandis que la graisse lithium-calcium avec une viscosité d’huile de base de 460 est utilisée dans les applications de laminoirs à chaud.

L’usine utilise les recommandations OEM pour déterminer la période de changement de graisse dans une application particulière. Les recommandations OEM sont également complétées par la ferrographie de la graisse et l’analyse FTIR de leur laboratoire de lubrification dédié pour voir comment la graisse s’est réellement comportée pendant l’utilisation. Avec des graisses hautes performances, ils essaient d’augmenter la période de changement tout en maintenant les performances globales.

Composants de la lubrification des roulements

Mistry a souligné que la durée de vie de la graisse est essentielle aux performances des roulements. Le remplacement des roulements peut être coûteux dans une usine qui en compte des milliers, en particulier lorsque les temps d’arrêt dans les industries de transformation peuvent coûter entre 10 000 et 100 000 dollars par heure.

Kumar a conclu : « Les éléments importants de la lubrification des roulements sont le choix de la graisse lubrifiante adaptée à l’application particulière, la méthode d’application, la quantité optimale de graisse distribuée et la fréquence de lubrification. » En suivant les bonnes pratiques, il est possible d’obtenir une durée de vie optimale des roulements et de la graisse. Lors de l’évaluation de la durée de vie de la graisse, Kumar a également recommandé d’effectuer simultanément des inspections des engrenages ou des roulements pour détecter une éventuelle usure. ( fandmmag. 24/08/2024 )