Suivi du débit de circulation de l'huile dans un milieu hostile pour le secteur minier

La clé du bon fonctionnement d'un système de transport longue distance est l'entretien de ses composants mécaniques. Par exemple, les boîtes d'engrenage des convoyeurs sont lubrifiées par de l'huile. Si la quantité d'huile est trop faible, la durée de vie des engrenages est plus courte en raison d'une dissipation thermique et d'une lubrification insuffisantes. D'un autre côté, si la quantité d'huile est trop importante, cela crée une charge importante. Pour trouver un niveau d'huile approprié à l'intérieur d'une boîte d'engrenage, il est nécessaire de comprendre le débit.

L'étude de cas suivante décrit l'utilisation d'une technologie de mesure de précision par un producteur de minerai de fer de premier plan en Australie occidentale. Cette application fait appel à des débitmètres à turbine pour suivre le débit du système de circulation de l'huile dans des conditions difficiles dans une installation minière éloignée.

CONTEXTE

BHP Billiton, dont le siège social est situé à Melbourne, en Australie, est l'une des plus grandes sociétés de ressources à exploitation diversifiée au monde. Elle tire ses origines de l'union de deux petites entreprises minières, Broken Hill Proprietary (BHP) et Billiton, fondées au milieu des années 1800. Billiton est devenue un important producteur d'aluminium, d'alumine, de minerais et d'alliages de chrome et de manganèse, de charbon à vapeur, de nickel et de titane. BHP était engagée dans la production de minerai de fer, de cuivre, de pétrole et de gaz, de diamants, d'argent, de plomb, de zinc et d'autres ressources naturelles.

Les principales activités liées au minerai de fer de l'entreprise se trouvent dans la région de Pilbara, dans le nord de l'Australie occidentale. Les infrastructures de production se composent d'un système intégré de sept mines intérieures, de plus de 1 000 kilomètres de voie ferrée, de parcs de stockage et de deux infrastructures portuaires distinctes.

Les principales activités touchant le minerai de fer de l'entreprise se trouvent dans la région de Pilbara, dans le nord de l'Australie occidentale. La mine de minerai de fer Mount Whaleback de BHP Billiton située à Newman, en Australie occidentale, est située à 12 heures au nord de Perth. Ce complexe est la plus grande mine de minerai de fer à ciel ouvert au monde, d'une largeur de 1,5 km et d'une longueur de plus de 5 km. La mine atteindra à terme une profondeur de 0,5 kilomètre.

APPLICATION POUR BOÎTE D'ENGRENAGE

Dans le cas de l'extraction du minerai de fer, comme dans les autres opérations du secteur des mines et des minerais, il existe deux façons de transporter les matériaux de la mine à l'usine de traitement : par camions ou par convoyeurs longue distance. Comme les mines sont construites dans des endroits plus éloignés, la tendance actuelle est d'éviter les camions et de ne compter que sur les systèmes de convoyeur pour le transport du minerai.

Les pannes mécaniques des convoyeurs peuvent entraîner des perturbations importantes de la production normale d'une mine. Le remplacement de l'un des nombreux composants de la chaîne motrice des convoyeurs peut nécessiter un arrêt prolongé, entraînant des pertes de revenus de plusieurs millions de dollars. 

Un convoyeur longue distance transporte le minerai de la mine à l'usine de traitement. La boîte d'engrenage est un composant crucial de la partie motrice du convoyeur et l'une des pièces les plus onéreuses à remplacer. Une lubrification adéquate est essentielle pour le maintien du rendement à long terme. L'huile assure deux fonctions principales : prévenir l'usure prématurée de l'équipement et le refroidir.

En plus de la lubrification, les systèmes de circulation d'huile remplissent une série d'autres fonctions, notamment le maintien des points de lubrification à une température adéquate, la filtration des particules d'usure des points de friction et la prévention de la corrosion.

Les installations minières s'appuient sur des instruments de mesure du débit pour surveiller les systèmes de circulation d'huile des boîtes d'engrenage des convoyeurs à longue distance. Cette application exige un débitmètre capable de résister à des températures extrêmes, à la poussière et aux débris, ainsi qu'à divers niveaux de débit de fluide.

CHOIX DE LA SOLUTION APPROPRIÉE

Pour BHP Billiton, il était impératif de trouver une solution robuste et rentable pour la surveillance du débit d'huile afin d'assurer le succès du programme d'entretien préventif des convoyeurs de minerai de fer. Par le passé, les appareils de mesure du débit utilisés avec le système étaient peu fiables et difficiles à entretenir. Ils n'étaient pas dotés d'indice de protection et leur installation nécessitait des adaptateurs spécialisés. Pire encore, le personnel du site avait de la difficulté à régler les paramètres du débitmètre en fonction de la condition changeante de l'huile.

Les ingénieurs de la mine Mount Whaleback ont décidé de remplacer leurs débitmètres par des instruments leur offrant un rendement supérieur, même dans les conditions hostiles de cet environnement minier, notamment à des débits allant de 0 à 100 litres par minute et pour des températures de l'huile allant de 60 à 80 degrés Celsius. La fiabilité était au cœur des préoccupations, la mine étant située dans un endroit reculé.

BHP Billiton a consulté GTS Gauges, Transmitters, Switches Pty. Ltd. (Midvale, Australie occidentale) pour obtenir des conseils quant au choix du débitmètre approprié pour leur application. GTS Gauges est l'un des plus grands distributeurs d'instruments en Australie occidentale, offrant des produits pour des applications concernant la pression, la température, le niveau, le débit, la puissance et la vitesse.

Après avoir envisagé d'autres technologies de mesure du débit, BHP Billiton a choisi les débitmètres à turbine Blancett de Badger Meter. La société a initialement acheté deux de ces appareils pour les tester et les évaluer. Elle en a ensuite acheté 24 autres pour les utiliser dans toute l'installation de convoyage de la mine.

Le débitmètre à turbine Blancett modèle 1100 offre une précision de relevé de ±1 % et des températures de fonctionnement allant de -101 °C à 177 °C (-150 °F à 350 °F).

Les débitmètres à turbine utilisent un principe de mesure du débit de haute précision éprouvé. Le fluide entrant dans le compteur passe d'abord par un stabilisateur d'écoulement d'entrée qui réduit sa turbulence. Il passe ensuite à travers la turbine, ce qui fait tourner les pales à une vitesse proportionnelle à la vitesse du fluide. Lorsque chaque pale traverse le champ magnétique généré par le capteur du débitmètre, une impulsion de tension alternative est générée. Ces impulsions fournissent une fréquence de sortie proportionnelle au débit volumétrique. 

Les débitmètres Blancett se prêtaient particulièrement bien à cette application en raison de leur construction robuste. Ils comprennent un boîtier et un support de rotor en acier inoxydable 316, un rotor en acier inoxydable CD4MCU et un arbre de rotor et des paliers lisses en carbure de tungstène résistant à l'abrasion. Ces matériaux aident les débitmètres à conserver leur précision et leur intégrité mécanique lors de la mesure de fluides corrosifs et abrasifs.

Mieux encore, ils ont été faciles à installer, ne nécessitant que des modifications minimales pour le montage dans la tuyauterie des refroidisseurs d'huile de la boîte d'engrenage. Les débitmètres à turbine Blancett supportent des conditions exigeantes dans une mine de fer.

RÉSULTATS DU PROJET

BHP Billiton a collaboré étroitement avec GTS Gauges pour trouver la meilleure solution de mesure du débit pour ses applications de refroidisseur d'huile. Le projet a atteint les résultats escomptés en respectant les critères suivants :

Les débitmètres à turbine Blancett fournissent des mesures de débit précises pour éviter les pannes de boîte d'engrenages causées par un manque d'huile, ce qui est essentiel pour assurer la continuité des opérations de production.
La tête du moniteur peut être changée sans avoir à retirer le débitmètre à turbine, ce qui permet d'éviter les arrêts de convoyeurs qui peuvent être coûteux en temps comme en argent. Les débitmètres ont assuré un service prolongé sans problème important, permettant un faible coût total d'utilisation.

Malgré leur exposition à la poussière et à la chaleur, les débitmètres à turbine Blancett restent précis et fiables. « Nous aimons l'étanchéité des appareils. Lorsque nous les ouvrons, l'intérieur apparaît encore tout neuf », commente Jason Watson, ingénieur en analyse et amélioration de BHP Billiton pour l'entretien des installations fixes.

CONCLUSION

Le succès de cette application peut être attribué à la vaste gamme de produits de Badger Meter, combinée aux excellents services-conseils et à l'expérience dans l'industrie minière de GTS Gauges.

Badger Meter s'appuie sur plus d'un siècle d'expertise en matière de mesure de débit, et sur une technologie avancée tout en étant éprouvée pour optimiser les applications les plus exigeantes. L'entreprise offre une vaste gamme de produits, de services et de solutions pour mesurer et contrôler l'eau, l'air, la vapeur, l'huile et d'autres liquides et gaz.

GTS Gauges possède une équipe d'ingénieurs d'application et de vente spécialisés, de personnel d'assistance interne et de techniciens d'entretien formés en usine pour aider ses clients à satisfaire leurs besoins.

Les refroidisseurs d'huile des boîtes d'engrenage de BHP Billiton fonctionnent maintenant comme escompté. La solution de Badger Meter dépasse même les attentes du client dans un milieu d'application exigeant.