Les bagues de protection des roulements aident à augmenter la disponibilité de la cimenterie

Il semblait que rien ne pouvait arrêter le cri. Non pas que l'énorme broyeur à boulets de la Monarch Cement Company ne soit pas déjà bruyant. Propulsé par un moteur de 5 000 chevaux, il pulvérise 100 tonnes de clinker (un mélange brûlé de calcaire et de schiste) par heure. Mais le cri n'était pas ce que Randy Riebel voulait entendre. En tant que superviseur électrique à l'usine de Monarch à Humboldt, Kan., il savait que le bruit signifiait que les roulements du moteur allaient à nouveau.

En fait, le bruit des dommages chroniques aux paliers n'était que trop familier à l'usine, qui a la capacité de produire 1,3 million de tonnes de ciment par an. Depuis 2001, lorsque le broyeur à boulets était neuf, ses roulements de moteur avaient été remplacés trois fois.

« Nous avons continué à graisser ces roulements, mais ils ont continué à grincer », se souvient Riebel. « Nous savions que si nous attendions trop longtemps, les parois des chemins de roulement deviendraient cannelées comme par le passé, et nous n'attendions pas avec impatience un autre remplacement en raison de toutes les dépenses et des temps d'arrêt. Il faut au moins 10 jours pour tirer ce moteur - c'est une production majeure. Parfois, nous devons embaucher de l'aide, louer un treuil pour le mettre sur un camion et l'emporter pour le reconstruire. Alors cette fois (été 2009), j'ai décidé d'essayer autre chose. »

Le « quelque chose d'autre » était la bague de protection des roulements AEGIS iPRO, fabriquée par Electro Static Technology (EST) basée dans le Maine. En canalisant en toute sécurité les courants électriques nocifs des roulements vers la terre, l'iPRO prolonge la durée de vie des moteurs et générateurs moyenne tension, améliorant ainsi la fiabilité de l'ensemble des systèmes dans lesquels ils sont utilisés. Il est disponible dans une gamme de tailles pour accueillir des arbres de générateur/moteur jusqu'à 30 pouces de diamètre.

Sans entretien, l'AEGIS iPRO est idéal pour les moteurs moyenne tension qui entraînent des pompes, des compresseurs, des mélangeurs, des broyeurs, des convoyeurs et d'autres machines utilisées dans l'exploitation minière, la transformation des aliments, le traitement des eaux usées, le raffinage pétrochimique et de nombreuses autres applications à courant élevé. L'iPRO protège également les roulements des générateurs dans les systèmes de production d'électricité des services publics et sur site.

Riebel avait discuté des dommages aux roulements électriques avec Scott Wilkins, directeur des opérations de l'atelier automobile pour Independent Electric Machinery Company (IEMCO), un atelier local de réparation de moteurs et d'équipements. Wilkins a recommandé l'iPRO et Riebel a demandé à IEMCO d'en installer deux sur le moteur du broyeur à boulets. Alors que pour la plupart des gros moteurs, EST recommande d'installer un iPRO à l'extrémité motrice et une isolation à l'extrémité non motrice, pour certains gros moteurs - en particulier ceux qui n'ont pas d'isolation conçue ou où l'isolation ne peut pas être facilement installée - EST recommande d'installer iPRO anneaux à la fois à l'extrémité motrice et à l'extrémité non motrice du moteur.

Riebel et Wilkins ont choisi le modèle à anneau fendu iPRO, conçu pour faciliter les rénovations sur le terrain. Les moitiés d'accouplement de chaque iPRO ont été installées autour de l'arbre du moteur sans qu'il soit nécessaire de découpler le moteur du broyeur.

Entreprise familiale fondée en 1906, IEMCO vend, entretient, répare et teste des moteurs, des générateurs, des palans, des soudeuses et des appareillages de distribution électrique. Le bureau principal d'IEMCO à Kansas City, Kansas, dispose d'un atelier d'usinage entièrement équipé. L'entreprise possède également cinq autres centres de services dans la région. Parce qu'ils traitent régulièrement de gros moteurs, le personnel d'IEMCO est bien conscient des graves dommages que les courants d'arbre peuvent causer aux roulements du moteur.

Atténuation des dommages aux roulements électriques
Si elles ne sont pas détournées, les tensions de l'arbre peuvent se décharger à travers les roulements, piquant les billes et les parois de la course. Sans protection des roulements à long terme, des piqûres concentrées à intervalles réguliers le long d'un mur de piste peuvent provoquer des arêtes semblables à des planches à laver appelées cannelures, une source de bruit et de vibrations. Le résultat final est une panne du moteur.

Ironiquement, certains produits conçus pour protéger les roulements, tels que les brosses de mise à la terre à ressort classiques, nécessitent eux-mêmes un entretien approfondi. D'autres, tels que l'isolation et les roulements en céramique, peuvent endommager l'équipement connecté.

Pour augmenter le taux de transfert d'électrons, toute la circonférence intérieure de l'iPRO est bordée de plusieurs rangées de microfibres conductrices. Verrouillées solidement dans le canal breveté AEGIS FiberLock de l'anneau, ces microfibres entourent complètement l'arbre du moteur, fournissant des millions de points de décharge pour les courants d'arbre nocifs et créant le chemin de moindre résistance qui détourne efficacement ces courants des roulements à la terre. Les microfibres elles-mêmes sont spécialement conçues pour une flexibilité exceptionnelle afin d'éviter les bris et de garantir que l'anneau durera toute la vie du moteur. Parce qu'il prolonge la durée de vie des roulements, des moteurs et des systèmes motorisés, l'iPRO est considéré comme une technologie durable dans le cadre du programme fédéral de gestion de l'énergie.

Un problème persistant et répandu
Les entrepreneurs et les magasins de détail de rénovation domiciliaire dans six États du Midwest dépendent de l'usine Monarch, qui envoie du ciment par camion et par train à ses terminaux de Des Moines, Iowa, et Dodge City, Kan. Les terminaux distribuent le ciment à 13 Filiales de Monarch, qui le vendent dans leurs zones respectives. Une partie du ciment est vendue en vrac, d'autres en sacs. Et une partie est ensuite traitée par les filiales, qui fabriquent des produits de construction ou ajoutent de la pierre et du sable pour produire du béton prêt à l'emploi.

Lorsque Monarch a été fondée en 1908, des morceaux de calcaire dynamité (« shot rock ») mesurant jusqu'à 4 pieds de diamètre étaient chargés à la main dans des charrettes tirées par des mules. Maintenant, ce calcaire est déplacé par d'énormes chargeurs frontaux, des camions à benne basculante de 50 tonnes et des convoyeurs pour être traité par une série de concasseurs, de fours et de broyeurs contrôlés par ordinateur jusqu'à ce qu'il soit aussi fin que de la poudre de visage.

La plupart des machines de traitement sont alimentées par des moteurs électriques et le problème des dommages chroniques aux roulements ne se limite en aucun cas aux broyeurs à boulets de l'usine. De nombreux moteurs sont contrôlés par des variateurs de fréquence (VFD), qui induisent des courants haute fréquence supplémentaires sur les arbres du moteur. Un moteur de ventilateur ou de pompe a tendance à consommer moins d'énergie si l'entrée est modulée par un VFD, mais les avantages d'une efficacité améliorée sont perdus si le moteur tombe en panne.

De telles pannes étaient des maux de tête récurrents pour Riebel, mais comme les deux bagues AEGIS iPRO installées en 2009 semblent protéger les roulements du moteur du broyeur à boulets, il a depuis demandé à IEMCO d'installer l'iPRO sur neuf autres moteurs qui ont dû être retirés du service.

Un exemple est un ventilateur de refroidissement contrôlé par VFD où le moteur de 300 HP a dû être remplacé fréquemment pendant près de huit ans. A chaque fois, le four a dû être arrêté pendant au moins une journée. L'ancien moteur a été retiré et le moteur de rechange reconstruit a dû être aligné et couplé.

« Nous envoyions le moteur retiré pour être reconstruit, mais trois à six mois plus tard, nous devions refaire la même chose », explique Riebel. « Pour le moteur du ventilateur de ventilation du refroidisseur, nous avons essayé l'isolation des deux roulements. Avec l'isolation, le moteur a duré deux ans entre les pannes. L'électricité dérivée pourrait avoir endommagé les roulements du ventilateur lui-même. L'isolation ne fait qu'aggraver le problème. L'électricité doit aller quelque part si elle n'est pas mise à la terre. L'iPRO a donné un nouveau départ à ce ventilateur. »

"Nous n'avons pas vraiment réalisé quel était le problème", se souvient Riebel. « Il n’y avait pas beaucoup d’informations disponibles sur les dommages aux roulements électriques. Nous savions simplement que les roulements tomberaient en panne et que le moteur surchaufferait, mais nous ne cherchions pas pourquoi. Encore et encore, nous venons d'envoyer le moteur, de le faire reconstruire et de le remettre en service. Nous ne connaissions pas la cause profonde. »

Résolu par une technologie verte innovante
C'est maintenant la politique de Monarch de demander à IEMCO d'ajouter l'anneau iPRO dans la boutique chaque fois qu'un moteur de ventilateur Monarch contrôlé par VFD est révisé. tire l'air chauffé au four à travers un broyeur à cylindres, pour sécher le calcaire et le schiste pendant le processus de broyage brut. D'autres moteurs qui ont maintenant des iPRO incluent quatre dans les fours de l'usine, où l'air est forcé d'entrer et de sortir :deux moteurs de ventilateur ID de 2 000 HP et deux moteurs de ventilateur de filtre à manches (collecte de poussière) de 1 000 HP.

De plus, étant donné qu'une cimenterie est un endroit très poussiéreux et que de nombreux moteurs sont à l'extérieur, Monarch a commencé à préciser que certains de ses nouveaux moteurs doivent être équipés de l'anneau de mise à la terre de l'arbre d'isolateur de roulement SGR à usage intensif AEGIS, un autre produit de technologie électrostatique. Comme dans l'iPRO, les microfibres conductrices sécurisées du SGR AEGIS Severe-Duty entourent complètement l'arbre du moteur pour une mise à la terre efficace, mais ce modèle est doté d'un joint d'isolation sans contact IP56 intégré pour offrir une protection supplémentaire contre la poussière, l'eau et autres contaminants.

Le responsable de la maintenance de Monarch, Mark Pily, a autorisé l'achat du premier moteur de l'usine avec un SGR Severe-Duty installé en usine, après avoir consulté Wilkins d'IEMCO. Au moment d'écrire ces lignes, un moteur de compresseur d'air de 200 HP est le seul moteur de ce type en service dans l'usine.

"Nous voulons garder les roulements propres parce que nous poussons ce moteur très fort", explique Riebel. «Nous perdons généralement ce moteur à cause d'une défaillance du bobinage. Je pense que la plupart de cela est causé par les roulements qui commencent à tomber en panne, ce qui provoque une surcharge du moteur. »

Une once de prévention
À l'aide d'une sonde de tension et d'un oscilloscope, Riebel prend périodiquement des lectures de tension d'arbre sur tous les moteurs de l'usine avec des anneaux de mise à la terre. Il est satisfait des résultats car les lectures sont faibles, ce qui indique que les bagues ont réduit les tensions d'arbre potentiellement dommageables.

Riebel donne également une note élevée au service que l'usine a reçu d'IEMCO :« À mon avis, c'est de loin le meilleur magasin avec lequel nous avons travaillé, et nous avons travaillé avec presque tous les magasins de la région. Scott (Wilkins) est vraiment impliqué. C'est vraiment le genre de personne qui réussit la première fois. »

Le temps nous dira exactement combien d'argent les bagues permettront à Monarch d'économiser dans l'ensemble, mais Riebel est convaincu que l'AEGIS iPRO offre une protection efficace et à long terme des roulements qui réduit les coûts d'immobilisation et de maintenance du moteur.

"Jusqu'à présent, tout va bien", dit-il. "Sur les 5 000 chevaux, puisque le dernier jeu de roulements n'a duré qu'un an, il y a de fortes chances que nous ayons déjà remarqué des problèmes, mais nous n'en avons eu aucun - pas de grincement."

Pour plus d'informations, contactez :John Shepherd, directeur des ventes régional Midwest, Electro Static Technology, Loveland, OH 45140. Vous pouvez appeler le 513-417-1161, envoyer un e-mail à [email protected] visiter www.est-aegis.com .

Figure 1. Usine de Monarch Cement Company à Humboldt, Kansas.

Figure 2. Le broyeur à boulets où les deux premiers anneaux de mise à la terre ont été installés à l'usine de Monarch Cement Company. Les roulements du moteur de 5 000 HP du broyeur tombaient régulièrement en panne jusqu'à ce que des tensions dommageables soient détournées par une bague de protection des roulements AEGIS iPRO (encart) à chaque extrémité du moteur. Ces mises à niveau sur site ont été réalisées sans qu'il soit nécessaire de découpler le moteur du broyeur, grâce à l'utilisation d'une version à bague fendue de l'iPRO.

Figure 3. Une bague de protection de roulement AEGIS iPRO installée dans un dispositif de retenue de roulement interne à l'atelier IEMCO dans le cadre d'une révision de moteur pour les machines de Monarch Cement Company.

Figure 4. Suite au succès de la bague de protection des roulements AEGIS iPRO sur son broyeur à boulets, Monarch Cement Company a installé la bague sur ce moteur de ventilateur de filtre à manches (bleu) qui avait également requis remplacements fréquents des roulements.