Introduction

En 2016, Rulmeca a expédié plus de 11 000 tambours moteurs vers des destinations sur tous les continents. Cet article décrit comment Buzzi Unicem USA Pryor, dans la cimenterie de l’Oklahoma, a modifié un système à double tambour moteur sur le convoyeur du tunnel afin d’optimiser l’analyse en ligne continue de la chimie des matériaux dans la zone de dosage des mélanges bruts.

Installation d’origine

Buzzi Unicem USA a modernisé le convoyeur du tunnel de 550 pieds en 2009 afin de résoudre des problèmes d’exploitation. Ceux-ci comprenaient des retards de production (dus à une puissance insuffisante pour démarrer le convoyeur à pleine charge), d’importants retours de bande lors du démarrage à vide et des inondations occasionnelles du tunnel lors de fortes pluies. Le convoyeur du tunnel transporte de la chaux depuis la zone de stockage couverte des produits en vrac jusqu’aux broyeurs, où les ingrédients supplémentaires sont ajoutés.

Buzzi Unicem USA a choisi les tambours moteurs Rulmeca dans une configuration à double entraînement pour la modernisation du convoyeur du tunnel principalement parce qu’elle avait déjà eu de bonnes expériences avec de plus petits tambours moteurs ailleurs dans l’installation. L’étanchéité hermétique du produit était particulièrement importante pour le personnel de l’usine, préoccupé par le caractère très abrasif de la chaux et par les inondations occasionnelles du tunnel.

Les tambours moteurs Rulmeca augmentent la fiabilité du système, réduisent les coûts de maintenance, améliorent la sécurité du personnel, économisent de l’espace et diminuent la consommation d’énergie, car ils enferment tous les composants du moteur dans une enveloppe de tambour hermétiquement fermée.

Comme chaque tambour moteur renferme le moteur et le motoréducteur à l’intérieur de l’enveloppe du tambour, il élimine les composants redondants. Les tambours moteurs sont donc plus légers que les systèmes d’entraînement exposés, puisque ceux-ci nécessitent que les moteurs et les motoréducteurs soient protégés par des carters en fonte ou en acier. En outre, le train d’engrenages interne agit comme une poutre profonde qui résiste à la flexion dans un ensemble léger et élimine la nécessité d’un axe traversant lourd.

Le tambour moteur d’origine du tunnel chez Buzzi Unicem USA consistait en un moteur de 75 HP couplé à un réducteur monté sur piédestal, lui-même couplé à un tambour garni doté de paliers externes. Le démarrage du convoyeur à vide depuis la tête provoquait un fort retour de la bande (jusqu’à quatre pieds) dans la zone de courbe concave du convoyeur à la sortie du tunnel en raison de la forte tension dans la partie supérieure de la bande.

Deux modèles de tambour moteur 630H de 50 HP ont été installés aux positions de tête et de queue. Une seule équipe a suffi pour installer les deux tambours moteurs grâce à leur faible poids et à leur facilité d’alignement. Aucun alignement du composant d’entraînement n’a été nécessaire, car tous les composants étaient internes et préalignés.

Avec un couple de démarrage de 200 %, le système jumelé de 50 HP a éliminé le problème de puissance insuffisante au démarrage. Comme les deux tambours moteurs assuraient au total 360° d’enroulement de bande au démarrage, au lieu de 180°, la tension requise du côté le moins tendu a été réduite. Ainsi, l’alimentation simultanée des entraînements de tête et de queue a éliminé le retour de la bande lors du démarrage à vide. En outre, le système à double entraînement a prolongé de manière drastique la durée de vie de la bande.

Bien qu’on ait d’abord craint que l’entraînement de queue ne soit inondé lors de fortes eaux occasionnelles, le personnel de l’usine a indiqué que les tambours moteurs avaient très bien fonctionné pendant plus de sept ans malgré les inondations répétées du tunnel. Cela prouve que l’étanchéité hermétique interne a résisté à l’épreuve du temps.

Un variateur VFD commande chaque tambour moteur. Ils avaient initialement été programmés pour faire fonctionner le convoyeur à 60 Hz. À cette époque, le convoyeur, alimenté par six alimentateurs à bande, transportait de la chaux et un mélange d’autres ingrédients à 500 tonnes par heure à une vitesse nominale de 384 fpm pendant 10 % du temps de production.

Amélioration du processus de l’usine

Trois ans après l’installation de l’entraînement du convoyeur du tunnel, Buzzi Unicem USA a revu le procédé pour y inclure l’installation d’un analyseur à rayons X et d’un système de manutention des matières premières comprenant six trémies et les alimentateurs associés, ce qui a permis à l’usine d’améliorer la qualité du produit.

Les matériaux, notamment la chaux, les cendres, la bauxite et le minerai de fer, étaient transférés depuis six trémies et mélangés à la chaux provenant du hangar de stockage des produits en vrac sur le convoyeur du tunnel, puis analysés par un analyseur à rayons X.

L’analyseur envoie un signal au PLC pour ajuster l’alimentation de tous les matériaux selon les besoins de la composition chimique souhaitée.

Les deux objectifs nécessaires à cette révision étaient les suivants : (1) augmenter la durée pendant laquelle le matériau était transféré de la zone de stockage vers les broyeurs et (2) augmenter la profondeur du lit de matériau afin d’améliorer les performances de l’analyseur à rayons X.

Comme un algorithme de contrôle ajuste l’alimentation des trémies toutes les cinq minutes, Buzzi Unicem USA a décidé de réduire le débit du convoyeur du tunnel et d’augmenter le temps pendant lequel le convoyeur fonctionnait. Le débit est passé de 500-600 tonnes par heure à 75-200 tonnes par heure et le temps de fonctionnement est passé de 10 % à 80 % du temps de production disponible. Le débit moyen est actuellement de 80 tonnes par heure. En d’autres termes, au lieu de déplacer 500 tonnes en moins d’une heure pendant que l’analyseur à rayons X effectuait 9 ajustements chimiques, l’usine déplace désormais 500 tonnes en environ 6 heures, ce qui permet à l’appareil à rayons X d’effectuer 75 ajustements. En réduisant la vitesse de la bande de 384 fpm à 244 fpm, la profondeur du matériau a augmenté de 38 % à 150 tonnes par heure et de 29 % à 80 tonnes par heure. En plus de la réduction générale du débit dans le tunnel, le PLC des matières premières a été programmé pour ajuster la production de 75 tonnes par heure à 200 tonnes par heure, selon les besoins. La vitesse de la bande dans le tunnel, tout comme la vitesse de chacun des six convoyeurs des trémies, sont contrôlées par le PLC conformément aux « décisions » de l’analyseur à rayons X.

Comme le convoyeur du tunnel est alimenté par six alimentateurs à bande et que le convoyeur est entraîné par deux variateurs, les changements de débit et de vitesse de bande ont été simples. Le débit des six alimentateurs a été réduit tandis que la fréquence de l’alimentation électrique des deux tambours moteurs a été abaissée de 60 Hz à 38,1 Hz (réduisant la vitesse de la bande du tunnel de 384 fpm à 244 fpm). Lors de la visite de février 2016, les deux tambours moteurs de 50 HP transportaient le mélange de matières premières à 244 fpm. Les moteurs des tambours moteurs absorbaient respectivement 28,5 ampères à la tête et 36,3 ampères à la queue tout en transportant 149 tonnes par heure. Alors que l’intensité à pleine charge de chaque moteur est de 57 ampères, le système d’entraînement dispose de plus de puissance installée que nécessaire.

Conclusions

L’expérience de Buzzi Unicem USA est typique. De nombreuses installations de convoyage ont tiré profit de la polyvalence des tambours moteurs Rulmeca en les adaptant aux conditions d’exploitation de l’installation. L’utilisation croissante des variateurs a rendu les moteurs à induction à cage d’écureuil plus flexibles, tout en offrant des niveaux plus élevés de contrôle et de protection.