Technology & Engineering > Automotive">
2017 Etude de Defaillances1
2017 Etude de Defaillances1
2017 Etude de Defaillances1
Problématique
Depuis plusieurs mois, avant mon arrivée sur site, les opérateurs enregistraient des arrêts
intempestifs des compresseurs gaz lift suite aux défauts :
o COMPRESSOR NO FLOW RIGHT
o COMPRESSOR NO FLOW LEFT
Ces deux défauts sont liés à un déficit de lubrification sur les cylindres et les garnitures à gaz
du compresseur.
Ainsi, pour minimiser les pertes de production et le temps d’arrêt de l’équipement dus à la
persistance du problème de graissage, il nous a été proposé d’étudier les défaillances sur les
éléments fonctionnels du circuit de graissage :
Mettre en place un plan de dépannage suite au défaut « COMPRESSOR NO FLOW »
Définir le principe de fonctionnement du circuit de graissage
Mentionner les causes, conséquences ou impacts sur le compresseur dus au déficit de
graissage des cylindres et garnitures à gaz
Estimer les dépenses dues aux différents échanges standards des éléments défaillants
Afin de gagner non seulement sur le temps des interventions, mais aussi et surtout, d’éviter
des remplacements des éléments défaillants sans avoir fait un bon trouble shooting.
1.1.1 Définition
Installés dans les coupelles de garniture, les anneaux d’étanchéité sont des joints
dynamiques activés par la pression. Cela signifie qu’ils fonctionnent avec une pression
différentielle lorsque le compresseur est en fonctionnement. Il existe au sein des garnitures six
types d’anneaux à action unique (limiter le gaz qui pénètre dans le boitier) et à action double
(limiter le gaz qui entre et sort dans le boitier) ; ayant deux types de caractéristiques (coupe
radiale/tangentielle). Ces six types d’anneaux sont : le type « UP », le type « P1U », le type «
STU », le type « AL », le type « BTR » et le type « BD ». [2]
1. Le réservoir
Il est chargé d’approvisionner la pompe de graissage en huile. Cet approvisionnement
se fait par gravité. L’huile présente dans le réservoir est l’ORITES DS 270 A, fourni par
TOTAL MARKETING. L’huile ORITES DS 270 A est un lubrifiant de type
polyalkylèneglycol à propriétés anti usure naturelle. Elle a été développée afin d’atteindre de
très hauts niveaux de pompabilité et est homologuée par BURCKHARDT Compression
jusqu’à de très hautes pressions. Ce lubrifiant ne contient pas de produit d’origine animale, il
respecte les Directives Européennes 2003/1829/EC et 2003/1830/EC relatives à la non-
présence d’OGM (Organisme Génétiquement Modifié).
Comme avantages l’ORITES DS 270 A permet :
Une forte augmentation de la durée de vie des garnitures.
Un bon pouvoir lubrifiant.
Un excellent comportement viscosité sous pression. [3]
a) Principe de fonctionnement
Les particules métalliques sont attirés vers la paroi de la cartouche du filtre magnétisée
(première étape du procédé de filtration), le peu de particules restantes, s’ils en restent, elles
sont filtrées par les éléments du filtre à huile (deuxième étape du procédé de filtration). Les
aimants de notre filtre magnétisent les parois du filtre à huile, attirant ainsi les particules
métalliques en suspension qui restent collées aux parois. L’huile chargée de particules
métalliques entre dans le filtre à huile. L’huile ressort propre sans particules métalliques votre
moteur est protégé.
Par contre lorsque le filtre est bouché (saturé de particules) la pression monte poussant
les plaques supérieures déclenchant l’ouverture de la soupape de dérivation. Lorsque la
soupape de dérivation est ouverte, l’huile n’est plus filtrée et retourne dans le moteur,
provoquant une usure prématuré du moteur. L’huile non filtrée est chargée de particules, entre
dans le filtre, suit les parois. La soupape de dérivation étant ouverte l’huile ressort directement
par le centre non filtrée. [4]
Cette illustration représente les composants d'un filtre à huile vissable typique.
Le filtre à huile est un produit très technique demandant une très haute qualité pour
garantir un bon fonctionnement du système de graissage. Il joue ainsi un rôle essentiel dans le
maintien des performances et la longévité des composants du circuit. Ce qui nécessite un
remplacement à intervalles réguliers, avant que l’accumulation des impuretés retenues ne
conduise à une perte de charge nuisant à son efficacité.
Un filtre à huile en ligne, ou un tamis fin, est nécessaire entre le réservoir et les
pompes. Il est recommandé une filtration nominale de 20 microns. La viscosité de l’huile doit
être surveillée et testée comme suit. L'huile doit être changée à intervalle régulier (6mois ou
4.000 heures), ou lorsque la pression différentielle à travers le filtre dépasse 10 psi (0,7bar)
pour un filtre à cartouche ou lorsque les analyses d'échantillons le démontre.
Un changement d'huile plus fréquent peut être nécessaire si les conditions
environnementales d'exploitation sont extrêmement sales ou si le fabricant d'huile le
préconise. Des prises d'échantillons doivent être effectuées à intervalles réguliers de manière à
vérifier les qualités de l'huile. Une dégradation de l'huile jusqu'à la viscosité directement
inférieure, ou supérieure, à celle d'origine entraîne un changement complet de l'huile. La
vérification de la viscosité doit être effectuée à 212 °F (100 °C). [5]
3. La pompe de graissage
La pompe de graissage est l’organe où se produisent l’aspiration et le refoulement de
l’huile. Elle doit être capable de donner au minimum 150% du débit normal de rodage. Le
graissage par point, en circuit séparé nécessite de l'huile ayant une viscosité inférieure à 5.000
SUS (1.100 cSt (centistockes)) à l'entrée de la pompe de lubrification.
L'huile du système de lubrification provient d'un réservoir situé en hauteur, passe à
travers un filtre en bronze, de 150 microns, avant d'arriver à l'aspiration de la pompe de
graissage. La pompe est entrainée par une chaîne. Le système d'entraînement de la chaîne, par
le vilebrequin, est situé côté pompe à huile. La chaîne entraîne la pompe à huile et le système
de lubrification par injection. La tension de la chaîne est contrôlée par un pignon libre lié à
l'excentrique réglable. La chaîne baigne dans l'huile du bâti, de ce fait, est lubrifiée en
permanence. Voir figure 3-5 : pour les composants internes côté pompe à huile et le système
de transmission de la chaîne pour les modèles JGE/2/4.
Le graisseur possède son propre réservoir d'huile afin de lubrifier l'engrenage à vis
sans fin et l'arbre à cames. Ensuite, sur la ligne de refoulement de la pompe, il y a un disque
de rupture. En cas de blocage du système, la pression accumulée viendra fracturer ce disque.
A la sortie du refoulement, l'huile circule alors jusqu'aux blocs de distribution. Les blocs de
distributions se charge de dispatcher le lubrifiant dans les organes qui en ont besoin. C'est ici
que le lubrifiant est réparti afin de fournir la quantité exacte d'huile aux cylindres et
garnitures. Le type pompe que l’on utilise sur le compresseur sont des pompes de lubrification
Ariel A-18526-A.
a) Disque de rupture
La pompe de lubrification est accompagnée d’un système de sécurité appelé disque de
rupture. Le disque de rupture est un dispositif de protection, sensible à la pression de
l'équipement sur lequel il est installé, le protégeant contre les risques d'explosion et/ou
d'implosion. Il peut être conçu en Inox, Nickel, Monel, Aluminium, Inconel, Hastelloy,
Tantale, Graphite, Téflon, Argent ou Titane, et peut-être utilisé en:
Protection primaire à la place d'une soupape (excepté sur la vapeur),
Protection secondaire, en parallèle d'une soupape, ou en aval d'une soupape, la
protégeant contre la corrosion.
Fragmentant ou non, se monter dans un support ou directement entre brides.
Dans le cadre de la Directive Européenne des Equipements Sous Pression, et des organes de
sécurité qu'elle impose, le disque de rupture est un système de choix en raison de son coût, de
sa rapidité d'ouverture, de sa capacité à évacuer des débits importants et de la stabilité de sa
pression d'éclatement dans le temps.
Le disque de rupture peut être installé seul ou accompagné d’une soupape :
Seul, il permet l’évacuation de la surpression engendrée pour protéger
l’installation
En parallèle d’une soupape pour les défaillances importantes et les phénomènes de
type « cas feu » qui augmentent considérablement le débit à évacuer : dans ce cas,
la pression d’éclatement du disque de rupture sera supérieure à la pression
d’ouverture de la soupape.
En amont d’une soupape : le disque de rupture protège la soupape des produits
corrosifs
Sur nos compresseurs le disque de rupture est installé accompagné d’une soupape parce
que cette association représente en réalité un gain financier, et ceci selon cinq (5) critères de
l’analyse des coûts industriels :
1. Etanchéité
2. Coût médian
3. Maintenance raisonnable requise
4. Ajustable
5. Refermeture – se referme après évacuation de la surpression.
6. Soupape réutilisable – disque à remplacer.
4. Le manomètre
Le manomètre est un instrument de mesure de pression. Il est gradué en psi (pound-
force per square inch), en français la livre-force par pouce carré parfois appelé de façon
abusive par « livre par pouce carré » (pound per square), est une unité de mesure de contrainte
et de pression anglo-saxonne. En industrie, les manomètres les plus utilisés sont les
manomètres remplissables de liquide, ce genre de manomètre a été conçu pour de nombreuses
applications pompes, compresseurs, systèmes hydrauliques, machines-outils et équipement
de traitement pétrochimique. Pour les applications où les chocs et les vibrations sont
importants, il est possible de remplir le manomètre de liquide sur le terrain pour amortir le
mouvement du pointeur. Le manomètre se caractérise par un boîtier et un anneau en acier
inoxydable 304 résistant à la corrosion et d'un hublot en polycarbonate robuste.
La durée de vie d'un manomètre plein est plus longue, non seulement parce qu'il
compte moins de pièces mobiles, mais parce que son boîtier est rempli d'huile visqueuse. La
présence de cette huile est bénéfique non seulement parce qu'elle amortit les vibrations du
pointeur, mais aussi parce qu'elle prévient la pénétration d'air ambiant humide. En
conséquence, il ne peut y avoir ni condensation ni accumulation d'eau.
Figure 10.Manomètre.
5. Les distributeurs
Les blocs répartiteurs sont des systèmes de lubrification progressifs permettant de
diviser une source unique de lubrification à plusieurs points tout en permettant à chaque point
de recevoir une quantité d'huile différente. Ce sont des éléments industriels auto-lubrifiés de
précision, capables de distribuer de petites quantités d'huile minérale ou synthétique à des
points d'injection tel que cylindres, garnitures, etc ... à des pressions pouvant aller jusqu'à 8
000 psi (551.5 bar).
Les distributeurs sont composés de trois à huit blocs vissés à des segments de la plaque
d’embase. Ils pour rôle de commuter et contrôler la circulation des fluides sous pression. Des
joints toriques sont utilisés pour assurer l’étanchéité entre les blocs diviseurs, et entre les blocs
et les segments de plaque d’embase. Ils sont utilisés en ligne pour un système de graissage
progressif, pour l’alimentation en huile ou en graisse. Les vannes et les segments de plaque de
base sont fournis avec des joints toriques Buna-N. Le système de blocs répartiteurs ne peut
fonctionner efficacement que si le différentiel de pression entre les points d’injection
n’excède pas 1 000 psi (69 bar). Si le système n’est pas correctement équilibré, la pression
peut provoquer une usure prématurée des pistons, l’injection d’huile prévue au point de haute
pression sera alors recyclée par le piston endommagé vers le point d’injection le plus bas de
moindre résistance (basse pression). Ce détournement d’huile peut occasionner d’importants
dégâts ou une défaillance prématurée des cylindres, pistons, segments, tiges ou garnitures du
compresseur. [7] Comment ils fonctionnent ?
6. Le DNFT et le proflo
b) Principe de fonctionnement
Il possède une aiguille magnétique qui fait des allées et venues au fur et à
mesure que fonctionne le piston de la vanne de distribution, actionnant le LED qui
indique un cycle complet de la vanne de distribution. Il fonctionne grâce à une pile au
lithium interne non remplaçable d’une durée de vie entre 6 et 10 ans, selon la
fréquence du cycle. La panne de la pile entraine un signal de non débit de la sécurité
du DNFT et son arrêt ; elle veut dire qu’il faut remplacer le DNFT. Il existe des
modèles de DNFT avec pile remplaçable en usine.
Figure 10
Figure 11
Les défauts que l’on rencontre au niveau du compresseur sont rapportés sur le PLC
(Programmable Logic Controler) Allen Bradley PanelView Plus 1000. Il affiche souvent des
messages comme « NO FLOW RIGHT » ou « NO FLOW LEFT ». Nous allons alors
rechercher les différentes causes liées à ces messages.
1.2.1 Causes et conséquences du défaut « compressor no flow right ou
left »
Dans le système de graissage les défauts les plus rencontrés sont « compressor no flow
right ou left » mais au niveau des conséquences, elles sont différentes qu’on se trouve aux
cylindres ou aux garnitures.
Causes Conséquences
COMPRESSOR Cylindres Garnitures
NO FLOW Une haute pression de Fuite excessive aux garnitures.
LEFT gaz au niveau du Tige de piston endommagée.
COMPRESSOR cylindre dépassant le Des dépôts noirs et gommeux se
NO FLOW seuil de sécurité (la trouvant dans les pièces
RIGHT
tolérance). intermédiaires, les cages de
Des dépôts noirs et garnitures.
gommeux se trouvant Les cages de garniture sont
dans les cylindres.
hydrauliques ce qui force les
anneaux de garniture à se soulever
suffisamment de la tige de
manière à former un passage de
fuite.
Un sur-échauffement de la
garniture et de la tige.
Une tige et une garniture peuvent
devenir bleues.
Une détérioration extrêmement
rapide des segments, de garniture
et de piston.
2. Les distributeurs
Problèmes Causes
1. Disque de rupture atmosphérique a. Air ou gaz dans le système de
éclaté : Compresseur arrêté lubrification
b. Bouchon de tuyau incorrectement
installé dans la plaque de base
c. Saleté/débris dans le bloc ou la valve de
distribution
d. Mauvais montage des aimants pour le
détecteur de proximité
e. Le bloc répartiteur n’est pas synchronisé
2. Pression excessivement élevée au a. Couple incorrect des blocs répartiteurs
manomètre, le disque de rupture (trop serré)
atmosphérique n’est pas éclaté
3. Mouvement aléatoire ou ample de a. By-pass sur les blocs répartiteurs
l’aiguille du manomètre b. Couple de serrage incorrect des blocs
répartiteurs
3. La pompe de graissage
Problèmes Causes
1. Arrêt constant du
a. Pompe lubrifiante défectueuse ou
compresseur sur le dispositif de
usée
protection no-flow (DNFT, b. Saletés/débris dans la pompe de
ProFlo, …) lubrification
Disque de rupture non éclaté. c. Pas d’alimentation en huile à la
pompe
d. Air ou gaz dans le système
2. Le temps de cycle du bloc a. Pompe lubrificatrice défectueuse
répartiteur diminue ou devient b. Faible débit d’huile de la pompe de
aléatoire lubrification
4. Les liners
Problèmes Causes
1. Raccords ou composants de a. Raccords desserrés
tuyauterie qui fuient b. Tuyauterie endommagée
6. Les filtres
Problèmes Causes
1. Arrêt constant du a. Filtre bloqué
compresseur sur le dispositif
de protection no-flow (DNFT,
ProFlo, …)
Disque de rupture non éclaté.
7. Les manomètres
Problèmes Causes
Pas d’oscillation ou aiguille a. Manomètre défectueux
bloquée dans une position
1.2.3 Comment identifier l’alarme et le défaut « Compressor No Flow » ?
Plan de dépannage
Lorsqu'on observe des symptômes indiquant un manque de graissage; tout d’abord, il faut
vérifier que la pompe de graissage fonctionne correctement. Confirmer que les blocs de
distribution fonctionnent suivant le cycle indiqué sur la plaque signalétique du graisseur
fournie par Ariel et revérifier l'absence de fuite aux tubes et aux raccords. Ne pas surbloquer
les raccords dans les chambres de compression.
Le débit de graissage (mesuré en secondes par cycle) est généralement si lent que le débit
à un point de graissage peut être observé comme une fuite à un raccord. La durée du cycle en
1
Interface Homme Machine
rodage ou en service normal, qui est gravée sur la plaque signalétique du graisseur, est
calculée suivant les spécifications de graissage Ariel sur la base des conditions de service
transmises à Ariel à la commande. La spécification de graissage fournie par Ariel dans son
manuel de pièces indique les conditions de fonctionnement et la liste des coefficients
multiplicateurs du débit calculé à chaque point de graissage. Si les conditions du gaz n'ont pas
été indiquées, le débit est dimensionné pour un gaz propre, sec, de densité 0.65, gaz non
agressif à vitesse et pression de refoulement déterminées. Si les conditions de service
changent (tel que propriétés du gaz, pression, température et débit de gaz ou reconfiguration
d'un cylindre) le réglage du graissage doit être recalculé et des changements de
programmation peuvent être nécessaires au niveau du système de graissage.
Pour ajuster le débit correct d'une pompe de graissage, il faut observer l'indicateur de
cycle sur le block diviseur. Pour déterminer le période du cycle, dans le cas d'une sécurité de
non débit avec temporisation incorporée (DNFT), il faut chronométrer le temps entre deux
flashs; dans le cas d'une sécurité de débit magnétique, il faut chronométrer le temps entre le
moment ou l'indicateur est complètement rétracté jusqu'à son retour dans la même position.
[5]
1. A court terme
Vérifier et contrôler les connexions des raccords liners injection d’huile entre les
ballons antipulsatoires et le bloc cylindre après 8000heures de marche.
Remplacez les blocs diviseurs de graissage tous les 6ans ou 48000heures.
Remplacez la sécurité de non débit de graissage tous les 6ans ou 48000heures.
CONCLUSION