OPTIMISATION DE LA MAINTENANCE PREVENTIVE D’UNE POMPE CENTRIFUGE – Cas de la pompe centrifuge Sulzer 086 de l’entreprise MMG Kinsevere
Cette recherche explore l’optimisation de la maintenance préventive d’une pompe centrifuge Sulzer 086 dans l’entreprise minière MMG Kinsevere. L’étude développe une approche inspirée de la maintenance basée sur la fiabilité pour réduire les temps d’arrêt imprévus et augmenter la disponibilité opérationnelle. Les travaux examinent les facteurs compromettant la durée de fonctionnement et proposent des solutions pour améliorer les stratégies de maintenance. L’analyse démontre que la disponibilité est moins sensible à l’espacement des arrêts planifiés qu’à l’optimisation de la maintenance préventive.
Université Mapon
Faculté Polytechnique
Département de Génie Mécanique
Travail présenté et défendu en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur bachelier en Génie Mécanique
Optimisation de la maintenance
Préventive d’une pompe centrifuge
Cas de la pompe centrifuge Sulzer 086 de l’entreprise MMG Kinsevere
Présenté par : Kabangu Muteba Gloire
Promotion : Troisième Bachelier
Directeur : Prof. Kabeya Tshibamba Python
Co-directeur : Ass. Dilukila Fukiau Fabrice
Année académique
2022-2023
Epigraphie
« L’optimisation est l’art de rendre les choses meilleures qu’elles ne le sont déjà. »
Robert Coller
Dédicaces
À mes chers parents,
Ce travail est le reflet de votre amour et de votre dévouement. Vous avez planté les graines de la curiosité et de la persévérance en moi, et c’est avec une immense gratitude que je vous dédie ce travail.
Votre soutien inébranlable et votre foi en mes capacités m’ont permis de surmonter les obstacles et de poursuivre mes rêves. Cette réussite, je la dois à votre éducation et à votre exemple.
Avec tout mon amour,
KABANGU MUTEBA Gloire
Remerciements
Avant de plonger dans le cœur de ce travail, nous tenons à exprimer notre profonde gratitude à tous ceux qui ont contribué de près et de loin à sa réalisation. Ce travail est le fruit d’un parcours académique enrichissant, jalonné de rencontres et d’échanges qui ont façonné notre expérience et nos connaissances.
Avant tout, nous remercions de tout notre être l’éternel Dieu tout puissant pour son orientation et sa protection tout au long de notre parcours.
Nous exprimons également notre profonde reconnaissance envers nos chers parents, Didier TSHIDIBI et Antoinette MASENGO pour leur amour, leur soutien indéfectible et les sacrifices consentis qui ont pavé le chemin de notre réussite.
Un sincère merci est également adressé à notre directeur, le Professeur Python KABEYA, ainsi qu’à notre co-directeur, l’assistant Fabrice DILUKILA, dont l’expertise et la vision ont été des éléments essentiels dans l’accomplissement de notre travail.
Nous tenons également à remercier notre encadreur de stage, monsieur Jean-Claude REHEMA, pour son accompagnement et sa disponibilité tout au long de cette aventure intellectuelle.
Nos remerciements s’étendent à maman Angel MUSUAMBA, tantine Christelle KABAYO et au professeur François NTAMBWE pour leur soutien et leurs encouragements.
Nous n’oublions pas nos amis : Naomie WASSO, Arnold KONGOLO, Archimède MULUNDA, Arisia MARONY, Mathieu KABANGE, Alain MWANGALA, Nickson ZERO- FARAY, Pacifique MUGISHO, Edgard BYANI, Phinéas MASHAURI, Jourdain KASONGO, Karlens KABAMBA, Marcus MBAYA, Moise MUMBA, Arsène MUNANA, PidJey ABEDI, Franck MATEMBO, Gift LUMBALA, Christian MULONGO, Isaac MUHIMA ainsi que tous nos collègues de promotion, en particulier ceux du troisième bachelier Génie Mécanique. Votre avez été une source de motivation et de réconfort dans les moments les plus difficiles, et nous vous en sommes infiniment reconnaissant.
Enfin, nos plus sincères remerciements vont à toute notre famille pour leur présence et leur soutien inconditionnel. Nous citons Victoire MUTEBA, Agneau MUTEBA, Norbert NSENDA, Bellemine KABAYO ; La famille MATADI avec Hénoch MATADI, Aaron KAYEMBE, Caleb MATADI, Kestia MATADI ; la famille MANGALA avec Harmony KABANZA, pour leur amour et leur soutien constants.
Ce travail est le fruit d’un effort collectif et c’est avec un cœur rempli de reconnaissance que nous partageons ce succès avec chacun d’entre vous.
KABANGU MUTEBA Gloire
Table des matières
Epigraphie I
Dédicaces II
Remerciements III
Résumé IV
Abstract V
Table des matières VI
Liste des figures VIII
Liste des tableaux X
Liste des abréviations XI
INTRODUCTION GENERALE 1
Chapitre 1: GENERALITES SUR LES POMPES CENTRIFUGES 3
1.1.Introduction sur les pompes 3
1.2.Types des pompes 3
1.2.1.Pompes volumétriques 4
1.2.2.Pompes non volumétrique (roto-dynamiques ou turbopompes) 5
1.3.Généralités sur les moteurs asynchrones 12
1.3.1.Introduction 12
1.3.2.Définition 12
1.3.3.Constitution de la machine asynchrone 12
1.3.4.Principe de fonctionnement d’une machine asynchrone 12
1.4.Accouplements 13
1.4.1.Définition 13
1.4.2.Différents Types d’accouplement 13
1.4.3.Critères de choix d’un accouplement 14
1.5.Etude technique de la pompe SULZER 086 14
1.5.1.Description et rôle des pompes Sulzer 14
1.5.2.Caractéristiques et avantages des pompes Sulzer 14
1.5.3.Etanchéités Sulzer 15
1.5.4.Description et rôle de la pompe Sulzer 086 16
1.5.5.Principe de fonctionnement de la pompe Sulzer 086 16
1.6.Conclusion partielle 16
Chapitre 2: APPROCHE THÉORIQUE SUR LA MAINTENANCE ET LA FMD 17
2.1.Généralités sur la maintenance 17
2.1.1.Introduction 17
2.1.2.Définition 17
2.1.3.Le rôle de la maintenance 17
2.1.4.Le but de la maintenance 17
2.1.5.Objectifs de la maintenance 17
2.1.6.Types de maintenance 18
2.1.7.Opérations de la maintenance 20
2.1.8.Les 5 niveaux de la maintenance 21
2.1.9.Maintenance d’une pompe centrifuge 21
2.1.10.Problèmes relatifs à l’utilisation des pompes centrifuges 23
2.2.Généralité sur la Fiabilité, Maintenabilité et Disponibilité (FMD) 25
2.2.1.Introduction 25
2.2.2.Concepts de la FMD 25
2.2.3.Techniques utilisées en maintenance 37
2.3.Optimisation de la maintenance préventive [11] 40
2.3.1.Remplacement systématique au bout du temps Tr 40
2.3.2.Détermination de la périodicité optimale pour le remplacement préventif [11] 40
2.4.Conclusion partielle 43
Chapitre 3: ANALYSE FMD ET OPTIMISATION DE LA MAINTENANCE PREVENTIVE DE LA POMPE CENTRIFUGE SULZER 086 44
3.1.Analyse FMD de la pompe centrifuge Sulzer 086 44
3.1.1.Cas étudié et préparation des données 44
3.1.2.Dossier historique de la pompe centrifuge Sulzer 086 44
3.1.3.Calcul temps de bon fonctionnement 45
3.1.4.Calcul des paramètres de Wei bull 45
3.1.5.Estimation des paramètres de la loi Wei bull (η, β, γ) 46
3.2.Analyse par la méthode de Pareto (ABC) 61
3.3.Optimisation de la maintenance préventive 62
3.3.1.Etude amélioratives de la sureté de fonctionnement de la pompe centrifuge Sulzer 086 62
3.3.2.Proposition d’amélioration de la maintenance 72
3.4.Conclusion partielle 73
CONCLUSION GENERALE 74
BIBLIOGRAPHIE 76
ANNEXES 77
Liste des figures
Figure 1-1: Installation d’une pompe [1] 3
Figure 1-2: Gamme d’utilisation des turbopompes et des pompes volumétriques [2] 3
Figure 1-3: Représentation d’une pompe centrifuge à écoulement radial [2] 5
Figure 1-4: Sortes des roues d’une pompe centrifuge[3] 6
Figure 1-5: Eléments constitutifs d’une pompe centrifuge [2] 6
Figure 1-6: Point de fonctionnement d’une pompe centrifuge [6] 10
Figure 1-7: Dégâts de cavitation sur les éléments d’une pompe centrifuge. [2] 11
Figure 1-8: Eléments de constitution d’une machine asynchrone. [7] 12
Figure 1-9: Schémas d’un accouplement. [13] 13
Figure 1-10: Différents Types de désalignement [13] 13
Figure 1-11: Pompe centrifuge Sulzer.[8] 14
Figure 1-12: Installation motopompe 086. 16
Figure 2-1:Méthodes de maintenance selon la norme NF X60-000. 18
Figure 2-2: Courbe en baignoire [1] 26
Figure 2-3: Papier de Wei bull. [1] 28
Figure 2-4: Redressement de la courbe par translation. [1] 29
Figure 2-5: Recherche de bêta. [1] 30
Figure 2-6: Composants en série. 31
Figure 2-7: Composants en parallèle 32
Figure 2-8: Schéma des états successifs que peut prendre un système réparable. [10] 33
Figure 2-9: Courbe de la maintenabilité. [10] 34
Figure 2-10: Facteurs de la disponibilité. [10] 35
Figure 2-11: La relation entre MUT, MTBF, et MTTR. [10] 37
Figure 2-12: Diagramme de Pareto [4] 38
Figure 2-13: Diagramme cause et effet. [14] 38
Figure 2-14: Schématique du diagramme cause et effet. [14] 39
Figure 2-15: Remplacement à période fixe T0 41
Figure 2-16: Remplacement lorsque l’âge de la pièce T0 est atteint 41
Figure 2-17: Schéma représentatif d’un remplacement avant terme pour un système (S). 42
Figure 3-1:Courbe F(i) – TBF 46
Figure 3-2: Courbe x(t) – y(t) 47
Figure 3-3: courbe x’ – y. 48
Figure 3-4: La courbe de fonction de fiabilité. 52
Figure 3-5: La courbe de fonction de répartition. 52
Figure 3-6: La courbe taux de défaillance 52
Figure 3-7: La Courbe de maintenabilité de la pompe. 55
Figure 3-8: Courbe de disponibilité instantanée 56
Figure 3-9: Présentation de diagramme de Pareto. 62
Figure 3-10:L’arbre de défaillance des boulons 63
Figure 3-11: L’arbre de défaillance des roulements 65
Figure 3-12: L’arbre de défaillance de l’arbre 67
Figure 3-13 : L’arbre de défaillance des fuites 70
Liste des tableaux
Tableau 1-1: Avantages et inconvénients des pompes volumétriques [1] 4
Tableau 1-2: Avantages et inconvénients des pompes centrifuges 11
Tableau 1-3: Caractéristiques et avantages des pompes Sulzer [8] 15
Tableau 2-1: Problèmes relatifs à l’utilisation des pompes centrifuges 23
Tableau 2-2: Facteurs de la maintenabilité d’un équipement 33
Tableau 3-1: Dossier historique de la pompe. Centrifuge Sulzer 086 44
Tableau 3-2: Calcul du TBF 45
Tableau 3-3: Classement des TBF et calcul des F(i) 46
Tableau 3-4: Calcul de x(t) et y(t) 47
Tableau 3-5: Recherche de γ 47
Tableau 3-6: Deuxième changement de variable 48
Tableau 3-7: Le test de Kolmogorov Smirnov 49
Tableau 3-8: Les paramètres de fiabilité en fonction du MTBF 51
Tableau 3-9: Les valeurs de R (t), F(t), f(t) et λ(t) 51
Tableau 3-10: La maintenabilité 54
Tableau 3-11: Disponibilité instantané 56
Tableau 3-12: Interprétation des résultats 58
Tableau 3-13: Fréquences cumulées et temps d’arrêt cumulés 61
Tableau 3-14: Fiche de visite en maintenance préventive systématique des boulons 64
Tableau 3-15: Fiche de visite en maintenance préventive systématique des roulements 66
Tableau 3-16: Fiche de visite en maintenance préventive systématique de l’arbre 68
Tableau 3-17: Fiche de visite en maintenance préventive systématique des joints mécaniques 69
Tableau 3-18: Fiche de visite en maintenance préventive systématique des fuites 71
Liste des abréviations
MMG : Minerals and Metals Group
FMD : Fiabilité, Maintenabilité et Disponibilité
NPSH : Net Positive Suction Head (Hauteur nette d’aspiration)
HMT : Hauteur manométrique total
TBF : Temps de bon fonctionnement
MTBF : Temps moyen de bon fonctionnement
TA : Temps d’arrêt
TTR : Temps techniques de réparation.
MTTR : Mean Time to Repair (Temps moyen de réparation)
TTE : Temps techniques d’exploitation
MTTE : Temps moyen de techniques d’exploitation
UT : Up Time (Temps de fonctionnement)
MUT : Mean Up Time (Temps moyen de fonctionnement)
TCBF : Temps cumulé de bon fonctionnement
TCI : Temps cumulé d’immobilisation
MTTF : La moyenne des temps de fonctionnement ou de bon fonctionnement (MTBF)
MDT : Mean Down Time (Temps moyen d’arrêt)
K-S : KOLMOGOROV SMIRNOV
AFNOR : Association Française de Normalisation
AMDEC : Analyse de modes de défaillance, de leurs effets et de leur criticité
GMAO : Gestion de Maintenance Assistée par Ordinateur
BIBLIOGRAPHIE
• Bader Eddine Hocine Djeghbala Amor : Optimisation de la maintenance préventive d’une pompe centrifuge GA -1102, Université Kasdi Merbah Ouargla 2016.
• Kedjouh Ismail Khattab Redouane : Etude, Conception et simulation d’une pompe centrifuge, Universite de Kasdi Merbah 2019.
• Mwamba Gift : Avant-projet de la conception d’un banc d’essai pour pompe centrifuge (KSB), Université Protestante de Lubumbashi 2023.
• MULAPI W : Notes de cours de Techniques de maintenance, Université de Kinshasa/Faculté Polytechnique/ Département de génie Mécanique, Kinshasa, 2015
• Fantazi Bahi Eddin : Etude de la cavitation dans les pompes centrifuges, Université Mohamed Boudiaf – M’sila 2017
• Djaaoui Mohamed Amine : Analyse des modes de défaillances, leurs effets et leurs criticités d’une pompe centrifuge, Université Larbi Ben M’hidi Oum-El-Bouaghi 2020
• Généralités sur les machines Asynchrones triphasées : http://dspace.univ- tiaret.dz/bitstream/123456789/11560/3/14chapitre1.pd
• Pompe centrifuge monocellulaire AHLSTAR E10083 fr 8.2017, Copyright © Sulzer Ltd 2017
• Lagouge TARTIBU : Technique de maintenance, Université Mapon /Faculté Polytechnique/ Département de génie Mécanique, cours inédit Bac3 2022-2023
• Pr. Ahmed BELLAOUAR M.A. Salim BELEULMI : Fiabilité, Maintenabilité et Disponibilité, Université Constantine 1 2013-2024
• BERREHAL Ryma : Détermination de la Périodicité Optimale pour le Remplacement Préventif. Université des frères Mentouri – Constantine 2017
• Gift NKULU : Etude sur la sûreté de fonctionnement du broyeur à barres rodmill de la section des broyages humide des usines de SHITURU, ISPT-LIKASI 2021-2022
• Pierre DUYSINX : transmission de puissance, Université de liège 2022
• Josué Kavumu : Amélioration des opérations de maintenance de station de pompage. Cas de la station de pompage Kimilolo 1, Université Protestante de Lubumbashi 2023