Une machine à papier transforme une suspension de fibres alimentée en continu en une bande de papier finie par le biais des étapes de formage, de pressage, de séchage, de calandrage et d’enroulement. Tout au long de ces étapes, les rouleaux, les roulements, les systèmes d’entraînement, les réducteurs, les pompes et autres équipements rotatifs fonctionnent de concert pour maintenir une production stable et continue. L’état mécanique joue un rôle important dans la capacité de fonctionnement de la machine à papier. L’apparition de problèmes au niveau des roulements, des cylindres ou des chaînes cinématiques peut contribuer à un fonctionnement instable et, selon leur emplacement et leur gravité, peut à terme affecter la stabilité de la production ou la qualité du papier.
Les machines à papier constituent donc une application de choix pour la surveillance continue de l’état des machines par les vibrations. En suivant le comportement des machines au fil du temps, les équipes de maintenance bénéficient d’une visibilité plus précoce sur les changements mécaniques en cours et d’une base plus solide pour leurs décisions de maintenance que ne peuvent le fournir les seules mesures périodiques.
Le défi : une machine longue et interconnectée dans des conditions changeantes
Une machine à papier combine un grand nombre de composants rotatifs au sein d’une seule ligne de production continue. La partie humide forme la bande de papier et la déshydrate mécaniquement, tandis que la section de séchage élimine l’humidité résiduelle grâce à une série de cylindres rotatifs chauffés à la vapeur. Plus en aval, le calandrage et l’enroulement achèvent le processus de production.
La fiabilité mécanique est essentielle tout au long de ce processus. De nombreux rouleaux et roulements fonctionnent en continu, tandis que les systèmes d’entraînement et les réducteurs transfèrent la puissance entre les différentes sections de la machine. Les pompes prennent également en charge les processus directement liés à la machine à papier, en particulier au niveau de la partie humide.
L’un des principaux défis de la surveillance réside dans le fait que le comportement des machines varie en fonction des conditions de fonctionnement. La vitesse change lors des démarrages et des transitions de production, tandis que la charge et la qualité du produit peuvent également influencer les vibrations mesurées. De plus, les vibrations peuvent se propager à travers les paliers, les châssis, les fondations et les structures connectées, ce qui rend difficile la détermination de la source d’une variation de vibration à partir d’une seule mesure.
Le défi ne consiste donc pas simplement à détecter les vibrations. Les équipes de maintenance ont besoin d’informations historiques et diagnostiques suffisantes pour déterminer si un changement est lié à un fonctionnement normal ou à une dégradation mécanique naissante.
Pourquoi la surveillance des vibrations est-elle importante sur les machines à papier ?
De nombreux problèmes mécaniques sur une machine à papier se développent progressivement. La dégradation des roulements, le déséquilibre, le désalignement, le jeu, les problèmes liés à la lubrification, l’usure des accouplements et les dommages liés aux engrenages peuvent entraîner des changements mesurables au niveau des vibrations avant de conduire à une défaillance fonctionnelle.
Ces changements s’appliquent à l’ensemble de la machine. Les rouleaux et les cylindres de séchage chauffés à la vapeur reposent sur des montages de paliers mécaniquement solides, tandis que les systèmes d’entraînement et les réducteurs doivent transmettre la puissance de manière fiable et maintenir un fonctionnement stable à différentes vitesses de production. Les pompes directement reliées au processus de la machine à papier introduisent des équipements rotatifs supplémentaires dont l’état mécanique et hydraulique peut également influencer le comportement vibratoire.
Comme ces équipements fonctionnent dans le cadre d’un processus de production continu, un problème mécanique naissant peut avoir des conséquences allant au-delà du composant individuel. Selon son emplacement et sa gravité, la dégradation peut contribuer à un fonctionnement instable, à une disponibilité réduite de la machine ou à des perturbations affectant la production et la qualité.
Les tendances continues des vibrations fournissent le contexte historique nécessaire pour identifier les changements persistants dans le comportement des machines. Combinées à des informations d’exploitation telles que la vitesse et la charge, elles permettent aux équipes chargées de la fiabilité de concentrer leurs diagnostics et leurs interventions de maintenance sur les emplacements présentant une détérioration significative, plutôt que de réagir à chaque variation des vibrations.
Application de VibSys® sur les machines à papier
VibSys® est conçu pour la surveillance continue de l’état vibratoire des équipements rotatifs. Son architecture décentralisée permet l’acquisition et le traitement de données de haute qualité sur les vibrations et les caractéristiques des machines à proximité immédiate des équipements surveillés.
Pour les machines à papier, cela permet d’étendre la surveillance à plusieurs sections de la machine et à de multiples points de mesure sans dépendre entièrement de circuits de mesure manuels périodiques des vibrations.
VibSys® acquiert en continu des données de vibrations et traite localement les informations pertinentes pour les transformer en données d’état structurées. Des informations détaillées sur les vibrations restent disponibles pour une analyse diagnostique plus approfondie lorsque les tendances indiquent qu’une investigation plus poussée est nécessaire.
Cette approche est particulièrement adaptée aux longues machines à papier comportant de nombreux points de surveillance potentiels. Les mesures en continu fournissent un historique cohérent du comportement de la machine à mesure que la vitesse, la charge et les conditions de production évoluent, tandis que l’architecture distribuée permet d’installer les dispositifs de surveillance à proximité de sections sélectionnées de la machine et de les étendre à mesure que les besoins augmentent.
La connectivité ouverte permet d’intégrer les informations d’état et les données de vibrations dans les environnements d’usine et d’analyse existants. VibSys® est destiné à la surveillance d’état et au diagnostic afin de faciliter la prise de décision en matière de maintenance ; il ne remplace pas les systèmes dédiés à la protection des machines ni les systèmes d’arrêt liés à la sécurité.
Principaux avantages pour les machines à papier
- Surveillance continue de l’état des vibrations sur plusieurs sections de la machine
- Détection précoce de la dégradation mécanique
- Des données de vibrations de haute qualité pour l’analyse des tendances et des analyses diagnostiques approfondies
- Données historiques sur l’état des machines dans des conditions d’exploitation variables
- Architecture distribuée adaptée aux longues chaînes de production de machines à papier
- Déploiement évolutif sur d’autres actifs et points de mesure
- Connectivité ouverte avec les environnements d’usine et d’analyse existants
- Dépendance réduite vis-à-vis des méthodes manuelles de mesure des vibrations
- Une utilisation plus efficace de l’expertise en matière de vibrations et de fiabilité
- Une base pratique pour la maintenance conditionnelle et prédictive
Impact sur la disponibilité, la stabilité de la production et la planification de la maintenance
La surveillance continue des vibrations offre aux équipes de maintenance une meilleure visibilité sur les changements mécaniques au sein de la machine à papier.
Les problèmes naissants au niveau des roulements, de l’alignement, de l’équilibrage ou de la chaîne cinématique peuvent être identifiés plus tôt, ce qui donne aux équipes de maintenance davantage de temps pour enquêter et planifier des interventions avant que la détérioration ne se transforme en un problème mécanique plus grave ou en une interruption de production imprévue.
L’évolution de l’état des machines permet également de mieux hiérarchiser les priorités. Au lieu de mesurer manuellement chaque emplacement à la même fréquence, l’attention des spécialistes peut être orientée vers les parties de la machine qui présentent des changements significatifs. Cela s’avère particulièrement utile sur une longue machine de production comportant de nombreux rouleaux, roulements, composants d’entraînement et points de mesure potentiels.
Pour les papeteries, cela favorise une planification de la maintenance plus prévisible, une disponibilité accrue des équipements et un meilleur contrôle des conditions mécaniques susceptibles d’influencer la stabilité de la production et la qualité du papier.
Des mesures périodiques à la surveillance évolutive de l’état
Une machine à papier peut comporter un grand nombre de points de mesure potentiels des vibrations. Couvrir fréquemment ces emplacements par des mesures manuelles nécessite un temps considérable et des compétences spécialisées, tandis que les mesures effectuées à des vitesses ou dans des conditions de production différentes peuvent être difficiles à comparer sans un contexte opérationnel suffisant.
La surveillance continue offre une vision plus cohérente de l’évolution de la machine au fil du temps. Plutôt que de se fier uniquement à des instantanés périodiques, les équipes de maintenance peuvent suivre les tendances et faire appel à une expertise spécialisée lorsque l’évolution du comportement de la machine indique qu’une analyse plus approfondie est nécessaire.
La surveillance ne doit pas nécessairement couvrir l’ensemble de la machine à papier dès le départ. Une approche évolutive permet de démarrer la surveillance continue sur des sections ou des équipements sélectionnés, puis de l’étendre à mesure que la stratégie de surveillance se développe.
Élargissez la couverture de la surveillance avec VibSys®
Une surveillance efficace de l’état des machines à papier ne se résume pas à la simple collecte d’un plus grand nombre de données de vibrations. Il s’agit de générer des informations fiables et exploitables sur les machines, couvrant une partie suffisante de la chaîne de production, afin de prendre de meilleures décisions en matière de maintenance.
VibSys® offre une base évolutive pour étendre cette visibilité. L’acquisition continue des vibrations, le traitement local, les données de diagnostic de haute qualité et la connectivité ouverte permettent d’étendre la couverture de la surveillance sans entraîner d’augmentation équivalente du travail de mesure manuelle.
La surveillance peut débuter par des équipements rotatifs ou des sections de machines sélectionnés, pour lesquels un suivi continu apporte le plus de valeur, puis s’étendre à d’autres points de mesure à mesure que les besoins évoluent.
Cela permet aux équipes de maintenance et de fiabilité d’étendre la surveillance continue à l’ensemble de la machine à papier, des pompes et des positions des roulements de rouleaux aux systèmes d’entraînement et aux réducteurs, d’identifier plus tôt les changements pertinents et de concentrer l’expertise spécialisée là où elle apporte le plus de valeur.
