Analyse des pannes des foreuses hydrauliques : causes, prévention et pratiques de maintenance
Analyse des pannes des foreuses hydrauliques : causes, prévention et pratiques de maintenance
Les foreuses hydrauliques sont des équipements essentiels pour le creusement de tunnels, le développement minier et les projets de forage de roches. Également appelées jumbos de forage ou foreuses de roches, ces machines combinent des systèmes hydrauliques, pneumatiques, électriques, d'eau et de contrôle. Cette intégration leur confère une productivité élevée, mais implique également qu'une panne dans un sous-système peut affecter le fonctionnement des autres.
Un programme de maintenance fiable doit donc prendre en compte bien plus qu'un simple composant hydraulique. Les pannes des foreuses hydrauliques peuvent être dues à des limitations de conception initiales, des procédures d'utilisation incorrectes, une mauvaise qualité de l'eau, des instruments de surveillance défaillants, des filtres obstrués, des problèmes électriques, une huile inadaptée, des flexibles de mauvaise qualité ou une contamination introduite lors de la maintenance.
Cet article décrit les catégories de pannes courantes et les mesures de prévention pratiques pour les systèmes hydrauliques des engins de forage.
Trois principales sources de défaillances hydrauliques
Les défaillances hydrauliques d'une foreuse peuvent être regroupées en trois grandes catégories :
Défauts liés à la conception ou à un stade précoce
Défauts liés au fonctionnement et à la maintenance
Défauts causés par une huile hydraulique inadaptée, des flexibles ou une contamination
Les symptômes visibles peuvent inclure des mouvements instables, une perte de contrôle, des fuites d'huile, des flexibles éclatés, des performances de forage médiocres, une usure anormale des outils et une température d'huile hydraulique élevée. Identifier la cause sous-jacente est plus efficace que d'augmenter la pression à répétition ou de remplacer des pièces sans diagnostic structuré.
Problèmes de conception et de mise en service
Certaines pannes surviennent peu après la mise en service d'une machine. Elles peuvent être dues à une conception système incomplète, à des réglages de vannes inappropriés, à des agencements de circuits incorrects ou à des fonctions de protection insuffisantes.
Par exemple, un système de positionnement d'une foreuse peut utiliser des vérins de support se déplaçant par groupes liés. Si la liaison des vérins est mal conçue, un vérin peut entrer en contact avec le sol en premier et forcer l'huile hydraulique à travers la soupape de décharge. Cela peut interrompre le processus de positionnement avant que tous les vérins ne soient correctement positionnés.
Modifier le système de liaison ou permettre une commande plus indépendante peut améliorer la fiabilité du positionnement. L'objectif est de garantir que les vérins de support stabilisent l'installation sans provoquer de pics de pression inutiles ni forcer le système à se mettre en sécurité.
La sensibilité de la soupape de décharge est un autre point important. Lors du positionnement, les opérateurs doivent généralement suivre une procédure de sécurité pour déployer et rétracter les pieds de support. Si une soupape de décharge réagit trop lentement lors d'une manœuvre incorrecte, la pression peut monter brutalement. Il peut en résulter des dommages aux flexibles, des fuites d'huile ou l'interruption des opérations de forage.
Il est également important de se prémunir contre les déclenchements accidentels. Même à l'arrêt d'une pompe de positionnement, une pression hydraulique résiduelle peut subsister dans le système. Une action accidentelle sur un levier de commande peut créer une situation dangereuse. Une protection adéquate contre les surcharges et une conception appropriée des soupapes de décharge de pression permettent de réduire ce risque.
Les problèmes liés au réseau d'eau peuvent se transformer en problèmes hydrauliques.
Le système d'alimentation en eau peut sembler sans lien avec les performances hydrauliques, mais il peut affecter directement la fiabilité du forage. Une eau sale peut obstruer ou endommager les filtres. Si des particules abrasives pénètrent dans le système, elles peuvent user la pompe de surpression et réduire la pression d'eau de service.
Une pression d'eau insuffisante peut empêcher le bon fonctionnement des vannes pneumatiques commandées par l'eau. Si le système de forage continue de fonctionner sans une régulation d'eau adéquate, le forage peut se poursuivre pendant une interruption d'eau. Ceci augmente le risque de blocage de la tige de forage, de résistance excessive à la rotation et de brusques montées de pression hydraulique.
Si la protection anti-blocage ne réagit pas correctement, le système risque de ne pas se décharger. Les conséquences possibles incluent le blocage des tiges de forage ou des trépans, l'éclatement des flexibles hydrauliques, les fuites d'huile et l'élévation de la température de l'huile hydraulique.
Le circuit d'eau influe également sur le refroidisseur d'huile hydraulique. Une mauvaise circulation dans le système de refroidissement peut réduire la dissipation de chaleur et contribuer à une température élevée de l'huile hydraulique. C'est pourquoi la qualité de l'eau, l'inspection des filtres et le débit d'eau de refroidissement doivent faire partie de l'entretien courant des foreuses.
Surveillance de la pression et filtres de retour
Les manomètres fournissent des informations essentielles sur le perçage, l'avance, le positionnement et les circuits anti-blocage. En cas de défaillance et de non-remplacement, les techniciens risquent de ne plus pouvoir détecter les pressions anormales avant que des dommages ne surviennent.
Une erreur fréquente consiste à compenser un faible rendement en augmentant la pression sans surveillance précise. Une pression excessive peut entraîner la rupture du flexible, des fuites, une usure accélérée des composants, des dommages à l'acier de forage et une consommation excessive du trépan. Les réglages de pression doivent toujours respecter les limites du fabricant et la procédure d'utilisation approuvée.
Les filtres de retour sont tout aussi importants. Ils éliminent les contaminants de l'huile hydraulique de retour et contribuent également au refroidissement. De nombreuses machines sont équipées de capteurs et de voyants d'alerte signalant le moment opportun pour remplacer ces filtres. Ignorer un voyant peut entraîner le colmatage des filtres, une augmentation de la pression de retour, une mauvaise dissipation de la chaleur, l'usure des composants, des fuites internes et, potentiellement, la rupture des flexibles.
Problèmes électriques et performances hydrauliques
Une installation de forage peut utiliser une alimentation haute tension et des circuits basse tension pour la commande. Les pannes électriques peuvent donc affecter indirectement le fonctionnement hydraulique.
Par exemple, un chargeur, un transformateur, un relais, un capteur ou un dispositif de contrôle de lubrification défectueux peut générer de la chaleur, perturber les signaux de commande ou interrompre la lubrification automatique. En cas de perte de lubrification, les composants du perforateur peuvent s'user rapidement. La résistance mécanique et les fuites internes qui en résultent peuvent affecter les performances hydrauliques et augmenter la température.
Les techniciens ne doivent pas compartimenter le dépannage en deux catégories : « électrique uniquement » et « hydraulique uniquement ». Le système électrique et le système hydraulique de l’appareil de forage doivent être inspectés comme un système interconnecté.
Contrôle de la qualité de l'huile, des tuyaux et de la contamination
La qualité de l'huile hydraulique influe considérablement sur la fiabilité des installations de forage. Une huile contenant une quantité excessive de particules, de l'eau ou présentant de faibles propriétés anti-usure peut accélérer l'usure des pompes, des moteurs, des vannes et des vérins.
Les flexibles hydrauliques de mauvaise qualité ou usés peuvent également engendrer des risques importants. Leurs couches internes peuvent se séparer, des débris peuvent pénétrer dans le circuit et des raccords mal usinés peuvent introduire des particules métalliques. Ces contaminants peuvent obstruer les vannes, restreindre le débit d'huile, endommager les surfaces des cylindres, user les moteurs hydrauliques et provoquer des pertes de pression ou des défaillances de commande.
Un bon programme d'entretien devrait comprendre :
Utiliser une huile hydraulique homologuée de la qualité appropriée.
Remplacement des filtres selon leur état et les calendriers d'entretien
Inspection régulière des tuyaux, des raccords et des joints
Empêcher l'eau et la poussière de pénétrer pendant la maintenance
Nettoyage des composants avant assemblage
Surveillance de la température, de la pression et des indicateurs d'alerte
Il faut rechercher les causes profondes au lieu de simplement augmenter la pression du système.
La maîtrise de la contamination des systèmes hydrauliques est l'un des moyens les plus efficaces de réduire les temps d'arrêt. En maintenant le système propre, en surveillant les paramètres de fonctionnement clés et en assurant la maintenance de tous les sous-systèmes connectés, les opérateurs peuvent réduire les pannes, prolonger la durée de vie des composants et obtenir des performances de forage plus fiables.
