Maintenance et fiabilité des équipements industriels
Cuisson
On entend par cuisson le processus de transformation de la matière crue en clinker par un apport thermique suffisant pour obtenir des réactions chimiques complètes conduisant à l’élimination presque totale de la chaux non combinée. Pour améliorer le bilan thermique, des échangeurs à cyclone sont utilisés en amont du four pour préchauffer la farine à une température aux environs de 900° C. Le transfert de la chaleur dans les cyclones est dû à l’échange entre les gaz chauds sortant du four et le cru circulant à contre-courant, ce qui permet la décarbonatation du carbonate du calcium pour donner la chaux (CaO) avec dégagement du gaz carbonique (CO2). Ce processus est appelé précalcination. Dans ce qui suit nous présentons les différentes composantes de l’atelier de cuisson avec les caractéristiques de chaque composante [3].
Préchauffeur à cyclones voie sèche Les objectifs attendus du fonctionnement de la tour de préchauffage sont de préparer la farine crue pour la phase cuisson et d’améliorer l’échange calorifique gaz–matière pour obtenir une consommation calorifique basse et un rendement spécifique supérieur. Le préchauffeur est un système comprenant quatre étages appelés cyclons [5].
Maintenance des équipements industriels
La maintenance consiste à conserver ou à remettre un bien en état de bon fonctionnement. Dans ce sens, les entreprises font appel aux services de maintenance. Ces services organisent les moyens humains et matériels pour accomplir leur fonction de maintenance [18]. Aujourd’hui la maîtrise de la disponibilité des biens, des matériels et des équipements industriels, permet à l’industrie d’agir sur la régularité de la production, sur les coûts de fabrication, sur la compétitivité et sur le succès commercial. Pour vendre plus et mieux, il s’agit non plus seulement de proposer un meilleur mode de conduite de l’installation mais de garantir à l’exploitant un mode d’intervention rapide, une mise en place de détection et de diagnostic de défaillances, en un mot, il faut assurer une maintenance de qualité permettant d’atteindre la production optimale [6].
Ce n’est pas seulement réparer ou dépanner au moindre coût ou remettre en état dans les plus brefs délais. Ce n’est pas non plus maintenir les installations en marche à tout prix ou assurer une sécurité de fonctionnement élevée, coûte que coûte, pour atteindre une disponibilité maximale mais non rentable. La maintenance commence dès la conception du matériel : il faut qu’il soit apte à être entretenu (notion de maintenabilité) et apte à produire avec une utilisation aisée et une sécurité maximale. Pendant toute la durée vie de production, la maintenance surveille le matériel, suit ses dégradations et le remet à niveau avec un contrôle des performances, une surveillance des coûts et une disponibilité, en recherchant les solutions les plus simples. A la fin de vie du matériel, la maintenance propose d’abord une diminution des performances compatible avec les possibilités du matériel et son renouvellement [9]. Il est possible aussi de condenser tout ceci dans la définition de l’AFNOR (Association Française de Normalisation) : «La maintenance est l’ensemble des actions permettant de maintenir ou de rétablir un bien dans un état spécifié en mesure d’assurer un service déterminé avec un coût optimal.
Méthodes d’optimisation de la maintenance
Dans le contexte actuel d’ouverture des marchés, les entreprises doivent améliorer leur produit et donc leur productivité. « Produire plus et moins cher », avoir une meilleure disponibilité des moyens de production. Or la maintenance doit comprendre une maintenance mieux ciblée, qui augmente la disponibilité et une maintenance mieux maîtrisée, qui donne moins de dépenses [11]. Au vu de l’importance du processus de maintenance et de son impact sur les performances des installations, des méthodes d’optimisation ont été développées permettent d’aider les responsables de la maintenance à construire ou à modifier les stratégies, telle que la méthode AMDEC, la méthode Ishikawa (ou le diagramme Causes Effets), Le diagramme de Pareto, méthode des 5S, etc.
L’AMDEC est une méthode d’analyse préventive qui recense et met en évidence les risques potentiels [16]. C’est un outil d’analyse qui permet de construire la qualité des produits fabriqués ou des services rendus et favorise la maîtrise de la fiabilité en vue d’abaisser le coût global. Elle est régie par la norme AFNOR X 60-510. Cette méthode conçue pour l’aéronautique américaine en 1960: est devenue aujourd’hui, soit réglementaire dans les études de sûreté des industries « à risque » (aérospatial, nucléaire, chimie), soit contractuelle (pour les fournisseurs automobile par exemple). Établie en équipe, menée à différents niveaux d’avancement, elle permet de définir les priorités d’action par la confrontation des opinions [24]. Elle est applicable :
à un produit : AMDEC produit,
à un processus : AMDEC processus,
à un système de production : AMDEC moyen de production. Nous allons nous intéresser à l’AMDEC moyen de production.
Gestion de la maintenance assisté par ordinateur (GMAO)
La gestion des différentes ressources du service de maintenance est l’un des aspects les plus importants qui font son efficacité. Cette gestion est aujourd’hui réalisée presque systématiquement de manière informatique. Le système informatique des entreprises est souvent lié à l’histoire de leur informatisation. La mise en réseau des différents ordinateurs et l’installation progressive de logiciels pour les fonctions de l’entreprise font que des différences existent dans leur gestion [18]. L’inventaire des biens durables d’un site industriel est une nomenclature codifiée de tous les équipements à maintenir. Il est établi suivant un découpage arborescent du parc, en fonction de la classification choisie. L’inventaire et sa codification constituent le premier fichier à remplir lors d’une prise en charge de la gestion de la maintenance au moyen d’une GMAO. Fichier de base d’une GMAO, il va conditionner toutes ses fonctionnalités : par exemple, une intervention corrective sera imputée en temps et en coût à un équipement donné par sa codification [9].
Tous les modules de GMAO ont en commun la même structure modulaire proposant les mêmes fonctions. Mais, selon les logiciels, les fonctions remplies sont diversement dénommées, diversement réparties et diversement organisées. C’est dans les bureaux techniques (méthodes, ordonnancement, logistique et travaux neufs) que s’effectuera majoritairement la gestion par exploitation des 10 modules analysés. Le « cahier des charges » proposé pour chaque module n’a pas l’ambition d’être exhaustif (chaque service maintenance a ses propres critères), mais d’attirer l’attention sur certains points souvent négligés. Les modules analysés sont les suivants
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Table des matières
REMERCIEMENTS
DÉDICACE
RÉSUMÉ
TABLE DES MATIÈRES
LISTE DES FIGURES
LISTE DES TABLEAUX
LISTE DES SYMBOLES
INTRODUCTION GÉNÉRALE
Chapitre 1 – Présentation et situation de l’entreprise
1.1. Introduction
1.2. Présentation de la cimenterie de BENI-SAF
1.3. Organisation de la cimenterie
1.3.1. Direction générale
1.3.2. Direction de finance et comptabilité (D.F.C)
1.3.3. Direction des ressources humaines (D.R.H)
1.3.4. Direction de production
1.3.5. Direction technique
1.4. Fabrication du ciment
1.4.1. Constituants
1.4.2. Processus de fabrication du ciment
1.4.2.1. Extraction de la matière première
1.4.2.2. Concassage
1.4.2.3. Pré-homogénéisation
1.4.2.4. Broyage du cru
a) Broyeur Bi-rotateur
b) Séparateur dynamique
c) Séparateur statique
d) Elévateur à godet
e) Electro filtre
f) Silos d’homogénéisation
1.4.2.5. Cuisson
a) Préchauffeur à cyclones voie sèche
b) Four rotatif
c) Refroidisseur
d) Ventilateur
e) Filtre à manche
1.4.2.6. Broyage du ciment
a) Broyeur
b) Séparateur dynamique
c) Electro filtre
1.4.2.7. Ensachage et expédition
1.5. Conclusion
Chapitre 2 – Maintenance et fiabilité des équipements industriels
2.1. Introduction
2.2. Description de la maintenance
2.2.1. Définitions
2.2.2. Objectifs de la maintenance
2.2.3. Stratégie de la maintenance
2.3. Service maintenance
2.3.1. Fonctions du service maintenance
2.3.1.1. Fonction étude
2.3.1.2. Fonction préparation
2.3.1.3. Fonction ordonnancement
2.3.1.4.Fonction réalisation
2.3.1.5. Fonction gestion
2.3.2. Domaines d’action du service maintenance
2.3.3. Organisation du service maintenance
2.3.3.1. Maintenance centralisée
2.3.3.2. Maintenance décentralisée
2.3.5. Management de la maintenance
2.4. Concepts de la maintenance
2.4.1. Événements de l’origine de l’action
2.4.2. Méthodes de la maintenance
2.4.2.1. Maintenance corrective
2.4.2.2. Maintenance préventive
a) Maintenance préventive systématique
b) Maintenance préventive conditionnelle
2.4.3. Opérations de maintenance
2.4.3.1. Opérations de maintenance corrective
2.4.3.2. Opérations de maintenance préventive
2.5. Les cinq niveaux de maintenance
2.6. Méthodes d’optimisation de la maintenance
2.6.1. Analyse des Modes de Défaillances, de leurs Effet et de leur Criticité (AMDEC)
2.6.1.1 Objectifs de l’A.M.D.E.C » moyen de production
2.6.1.2 Criticité des conséquences
2.6.1.3. Méthodologie
2.6.1.4. Principe de base
2.6.1.5. L’analyse fonctionnelle
2.6.1.6. L’analyse des défaillances
2.6.2. Diagramme de « Pareto »
2.6.2.1. Présentation
2.6.2.2. Fonction
2.6.2.2. Construction du diagramme de « Pareto »
2.6.2.3. Analyse des résultats
2.6.3. Optimisation de la Maintenance basée sur la Fiabilité (OMF
2.7. Gestion de la maintenance assisté par ordinateur (GMAO)
2.7.1. Les différents modules de GMAO
2.8. Conclusion
Chapitre 3 – ÉTUDE ET ANALYSE DES LOIS DE LA FIABILITÉ
3.1. Introduction
3.2. Définition
3.3. Fiabilité et qualité
3.4. Notions liés à la fiabilité
3.4.1. Fonction fiabilité ou fonction de survie
3.4.2. Taux de défaillance instantané
3.4.3. Temps moyen de bon fonctionnement
3.5. Lois de probabilités en fiabilité
3.5.1. Loi exponentielle
3.5.2. La loi normale (Laplace-Gauss)
3.5.3. Analyse de la fiabilité à partir du modèle de « Weibull »
3.6. Conclusion
Chapitre 4 – étude de fonctionnement du Broyeur Bi-rotateur
4.1. Introduction
4.2. Généralités sur le broyage
Table des matières
Master en Maintenance Industrielle Belabed Youssouf Page VIII
4.2.1. Circuit Matière de broyage
4.2.2. Théorie de broyage
4.3. Description de broyeur Bi-rotateur
4.4. Etude les éléments constitutifs du broyeur Bi-rotateur
4.4.1. Virole
4.4.2. Corps broyant (boulets)
4.4.2.1. Charge de corps broyant
4.4.2.2. Qualité des charges broyant
4.4.2.3. Taux d’usure
4.4.3. Equipement de blindages
4.4.3.1. Plaques de levage
4.4.3.2. Blindages de relevage
4.4.3.3. Blindages classant
4.4.3.4. Blindages d’entrée
4.4.3.5. Montages des plaques de blindage
4.4.3.6. Durée de vie des blindages
4.4.4. Paliers porteurs
4.4.5. Cloisons de transfert
4.4.5.1. Cloison intermédiaire
4.4.5.2. Cloison de décharge centrale
4.4.5.3. Grilles et les lumières de la cloison
4.4.5.4. Durée de vie des grilles de la cloison
4.4.6. Groupe d’entrainement
4.4.6.1. Couronne et pignons
1) Couronne à denture droite
2) Pignons
4.4.6.2. Groupes de commande
1) Moteur principal TNB 800L 6
2) Moteur de virage JSNF 180L 4
3) Réducteur principal H2H 328
4) Réducteur de virage H3H 27.2
5) Accouplement FLEXACIER (43 TL 2, 70 TL 2)
6) Coupleur hydraulique XR 370
7) Dispositif d’encliquetage
8) Dispositif de sécurité en dévirage
4.5. Conclusion
Chapitre 5 – Analyse de la fiabilité des équipements du broyeur bi-rotateur
5.1. Introduction
5.2. Analyse par la méthode PARETO
5.2.1. Découpage de l’entreprise S.CI.B.S
5.2.2. Construction du diagramme de Pareto des ateliers
5.2.2.1. Par le coût indirect
5.2.2.2. Par le coût direct
5.2.3. Découpage de l’atelier broyage du cru
5.3. Analyse par la méthode « AMDEC »
5.3.1. Décomposition fonctionnelle de Broyeur du Cru
5.3.2. Définition des critères d’analyse de l’AMDEC
5.3.2.1. Calcul de la criticité
5.3.2.2. Classement de criticité
5.3.2.3. Grille de cotation
5.3.3. Application au broyeur du cru
5.3.4. Classement les résultants de criticité
5.4. Application du modèle de Weibull sur la défaillance des boulons de fixation
5.4.1. Préparations des données historiques
5.4.2. Détermination des paramètres de Weibull
5.4.2.1. Méthode graphique
5.4.2.2. Méthode numérique
5.4.3. Analyse et discussion des résultats
5.5. Conclusion
CONCLUSION GÉNÉRALE
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