ABB augmente sa puissance d’usinage et sa disponibilité grâce aux GMD

Alors que IM met sous presse son numéro de novembre, qui comprend un article sur les entraînements et les contrôles, l’un des leaders dans ce domaine, ABB, réfléchit à la vague de nouveaux mineurs de cuivre qui se sont ouverts en Amérique du Sud, en Russie et au Kazakhstan, et les solutions d’entraînement qui les propulsent vers l’avant.

Cette fonction éditoriale en ligne intervient également au moment où la solution d’ABB pour la mine de cuivre à ciel ouvert Cobre Panama entre en exploitation continue.

Les entraînements de broyeurs sans engrenages (GMD) sont la solution de broyage de choix dans les environnements difficiles. En éliminant les composants mécaniques boulonnés tels que les couronnes, les pignons, les accouplements et les boîtes de vitesses, les GMD offrent aux producteurs de minerai une disponibilité, une efficacité et une durabilité inégalées, tout en réduisant les dépenses d’exploitation, selon le fournisseur GMD ABB.

«Les entraînements de broyeurs à couronne dentée et les GMD peuvent être utilisés pour entraîner des broyeurs autogènes, semi-autogènes (SAG) et / ou à boulets», déclare Marcelo Perrucci, Global Product Line Manager, Grinding, chez ABB.

«Les applications sont peut-être les mêmes, mais le défi consiste maintenant à développer des groupes motopropulseurs plus grands avec la puissance nécessaire pour entraîner ces plus gros broyeurs – et c’est exactement là que les GMD prennent leur place.»

Économies d’énergie

Contrairement aux entraînements de broyeur à couronne dentée plus traditionnels – où un engrenage en forme d’anneau encercle le broyeur et l’entraîne à travers un ou deux pignons suivis de moteurs conventionnels – les GMD fonctionnent en montant les pôles du rotor directement sur le corps du broyeur et en l’entourant avec la bague de stator, ce qui signifie que le moulin lui-même est intégré au moteur.

Le couple nécessaire pour faire tourner le broyeur est transmis entre le moteur GMD et le broyeur via le champ magnétique dans le petit entrefer entre le stator et le rotor. Comme ce type de système de moteur ne nécessite aucun engrenage ou transmission par contact direct, les GMD augmentent l’efficacité en réduisant les pertes par frottement, tandis que moins de composants mécaniques critiques signifie moins de temps d’arrêt de maintenance en raison de l’usure, selon ABB.

«Les GMD offrent la puissance et la disponibilité les plus élevées par rapport aux autres méthodes de conduite», confirme Perrucci. «Des gains d’efficacité sont possibles en éliminant les composants mécaniques qui peuvent tomber en panne et ajouter des goulots d’étranglement inattendus et coûteux dans le processus de production.»

Les GMD ABB utilisent un cycloconvertisseur à haut rendement pour entraîner le moteur. La même efficacité s’applique aux autres composants du système tels que les transformateurs et les centres de commande de moteurs intégrés dans la solution E-house d’ABB appelée Control Block; Ensemble, ces progrès peuvent stimuler l’optimisation énergétique des broyeurs jusqu’à 3%, selon l’entreprise.

«Cela équivaut à une économie importante, surtout si l’on considère que certaines mines modernes peuvent avoir jusqu’à six GMD de 15 à 25 MW fonctionnant en parallèle», explique Perrucci.

Visualisation

Les progrès du big data et des technologies numériques telles que l’internet industriel des objets, le cloud, l’analyse de données, l’intelligence artificielle et les algorithmes de modélisation avancés offrent désormais aux sociétés minières une visualisation et une transparence sans précédent tout au long de la chaîne de production minière, leur permettant de mener des activités plutôt prédictives. que des opérations de maintenance réactive à partir de sites éloignés.

Grâce à la plate-forme cloud ABB Ability ™, les opérateurs GMD peuvent accéder aux principaux paramètres du système, en collectant et en rassemblant des données en temps réel à partir des capteurs du système, depuis la surveillance de l’isolation jusqu’à l’état de l’entrefer en passant par la température des pôles du rotor et des enroulements du stator.

Chaque heure d’arrêt non planifié dans une mine peut coûter des centaines de milliers de dollars à l’exploitant. Il est donc crucial de prédire quand les paramètres clés atteindront des niveaux critiques et arrêteront la production.

En utilisant des ensembles de données collectés à partir du GMD qui sont traités par des algorithmes spécialisés dans la plate-forme ABB Ability Cloud, en collaboration avec les ingénieurs d’ABB, les situations critiques peuvent être prédites, puis notifiées en temps opportun aux clients à l’avance, évitant ainsi des temps d’arrêt coûteux.

Perrucci utilise un exemple concret pour illustrer ce point: «Le système nous a alerté sur le fait qu’il y avait une anomalie dans l’entrefer entre le rotor et le stator», se souvient-il. «Le système de maintenance prédictive ABB Ability a envoyé un SMS et un e-mail générés automatiquement au client et au gestionnaire du cycle de vie d’ABB pour leur conseiller de le vérifier. Ils ont arrêté la machine et ont trouvé un petit écrou dans l’entrefer qui aurait pu rayer l’isolation et peut-être même causer quelque chose de plus grave. Une enquête a suivi pour déterminer pourquoi l’écrou était là en premier lieu et la cause la plus plausible était que quelqu’un l’a accidentellement laissé tomber lors de l’inspection de la machine.

«Nous avons des rapports de clients selon lesquels près de 100 heures de temps d’arrêt ont été évitées grâce à cette approche proactive de l’entretien», a-t-il déclaré.

Perrucci a ajouté: «Tout cela n’est possible que si la machine dispose de la bonne instrumentation.

«Tout comme un avion de ligne, les GMD sont équipés de dizaines de capteurs pour le protéger et aider les opérateurs à le faire fonctionner sans problème. ABB ne fait aucun compromis dans sa conception centrée sur la disponibilité. Notre objectif n’est pas d’éliminer les composants de protection critiques du système pour réduire les coûts. Nous voulons donner aux opérateurs la tranquillité d’esprit et leur permettre de se lancer dans la 4e révolution industrielle. Cela n’est possible que si nous avons la bonne instrumentation en place ainsi qu’un système de surveillance d’état robuste. À ce jour, ABB a la capacité de prendre en charge à distance plus de 100 usines en fonctionnement, tandis que plus de 30 d’entre elles bénéficient déjà de notre plate-forme de maintenance prédictive ABB Ability. »

Amélioration de l’isolation et prévention des infiltrations d’humidité

L’entrée d’eau et d’humidité peut potentiellement être un problème important dans les moteurs à anneau, en particulier sur les sites avec des niveaux élevés de précipitations et d’humidité. En 2005, ABB a modifié son système d’isolation et, plus de 100 années machine et 6 millions d’heures de fonctionnement plus tard, aucun problème majeur n’a été signalé.

«Nos échangeurs de chaleur – situés dans la structure de la boîte de refroidissement – sont uniquement installés au bas du moteur, par exemple, ce qui signifie qu’il n’y a aucun risque de pénétration d’eau ailleurs, alors que dans les conceptions GMD non ABB, les boîtes de refroidissement sont placées autour du stator, augmentant le risque de fuite d’eau », explique Perrucci.

«Nous utilisons également des instruments de détection de fuites dans les boîtes de refroidissement, des capteurs d’humidité et de température de l’air, des transmetteurs de pression différentielle et des débitmètres pour détecter toute fuite due à une modification de ces paramètres.

«Notre concept de conception d’enroulement à une barre permet une isolation imprégnée par pression de vide continue. Nous pouvons également utiliser la surveillance des décharges partielles en ligne, en particulier lorsque la mine est située dans des zones de haute altitude, comme au Chili et au Pérou. »

Études de cas: Aktogay et Bozshakol

ABB s’est associé à Kaz Minerals pour fournir des GMD aux mines de cuivre Aktogay et Bozshakol de la société au Kazakhstan, qui devraient toutes deux traiter 25 Mt / an de minerai.

ABB a remporté un contrat de plusieurs millions de dollars pour fournir un GMD de 28 MW pour un broyeur SAG de 40 pieds (12,2 m) et deux entraînements de 22 MW pour une paire de broyeurs à boulets de 28 pieds (8,5 m) à Aktogay et trois systèmes identiques à Bozshakol. Chacun comprend des transformateurs de phase et d’excitation, un moteur en anneau avec un panneau de commande de broyeur local et une maison électrique conteneurisée (maison électronique) comprenant un cycloconvertisseur et un logiciel de contrôle de broyage spécifique avancé.

«Nous travaillons actuellement à l’expansion d’Aktogay, qui vise à doubler sa capacité», explique Perrucci. «ABB installera un broyeur SAG supplémentaire de 40 pieds, 28 MW et deux broyeurs à boulets de 28 pieds et 22 MW au projet afin de relever le défi de la production à plus grande capacité associée à de faibles teneurs en minerai.

«Cela coûte évidemment moins cher aux opérateurs en termes de dépenses en capital d’étendre les opérations existantes que de construire une nouvelle mine, et nous avons ajouté plus de capacités de streaming numérique à ces nouveaux GMD.

Portée mondiale

Depuis la livraison du premier GMD en 1969, ABB a vendu plus de 130 unités dans 23 pays et détient actuellement plus de 50% de part de marché, indique-t-il.

«Nous investissons beaucoup dans la plate-forme ABB Ability et améliorons également nos GMD existants pour les rendre encore meilleurs en termes de modélisation prédictive», déclare Perrucci. «ABB travaille également sur la technologie des jumeaux numériques, en utilisant la réalité augmentée et virtuelle pour la formation et la maintenance.

«Cela nous permettra de créer une image virtuelle du système et de l’environnement GMD afin que la maintenance puisse être effectuée dans la plate-forme de réalité mixte avant qu’elle ne soit appliquée à la machine réelle.»