Problèmes liés aux chargeurs de navires céréaliers : défauts courants, causes et solutions pratiques

Un vraquier de 55 000 DWT à côté d'un terminal céréalier dispose généralement d'une fenêtre d'amarrage de 36 heures ou moins pour recevoir une cargaison complète de maïs fourrager ou de blé. Si le bec du chargeur de grain se bloque, si l'alarme d'émission de poussière se déclenche ou si le profil de la cale devient irrégulier, cette fenêtre commence à s'effondrer. Au cours de deux décennies de construction et d’entretien d’équipements portuaires pour vrac sec, nous avons vu les mêmes modes de défaillance se répéter dans tous les terminaux, et presque tous sont évitables. Cet article explique les problèmes courants rencontrés avec les chargeurs de navires céréaliers, pourquoi ils surviennent, ainsi que les solutions d'ingénierie et de maintenance qui permettent de maintenir un quart de chargement dans les délais.

Aperçu des problèmes les plus courants liés aux chargeurs de grains

Les modes de défaillance ci-dessous représentent la plupart des temps d'arrêt imprévus sur les chargeurs de navires céréaliers. Le tableau résume les symptômes typiques et la solution de première intention pour chacun.

Chaque mode de défaillance a une cause fondamentale claire, et les sections ci-dessous expliquent ce qui déclenche chacun d'entre eux et quelles solutions fonctionnent le mieux dans la pratique.

Émissions de poussière et risque d’explosion

De la poussière de grain est générée à chaque point de transfert et à l'endroit où le grain entre dans la cale. La chute libre d'un bec étendu crée un flux constant de poussière entraînée, et à l'intérieur d'une cale de navire partiellement fermée, la concentration peut augmenter rapidement. La poussière de céréales est une poussière combustible : dans des conditions de test telles que ASTM E1226, la poussière de blé et de maïs produit généralement un Kst de 100 à 200 bar·m/s, suffisamment élevé pour supporter un événement explosif lorsqu'une source d'inflammation est présente.

Les limites d’émissions partout dans le monde se resserrent. Les terminaux sont soumis à des conditions de permis concernant la surveillance visible des poussières et des particules, et une atmosphère explosive dans la cale met en danger le personnel et le navire. Chaque arrêt lié à la poussière prolonge l'occupation des postes à quai et augmente le coût par tonne chargée.

La solution consiste à capter la poussière là où elle est créée. La goulotte de chargement doit être équipée d'une hotte d'extraction et les points de transfert internes du chargeur doivent acheminer la poussière vers un système de collecte dimensionné pour le débit réel de la machine. Dans notre travail de conception, nous intégrons un dépoussiéreur correctement dimensionné dans l'ensemble du système plutôt que de le traiter après coup, car les performances de collecte dépendent du cheminement des conduits, de la capacité du ventilateur et de la surface du filtre. Des contrôles de pression différentielle et un entretien régulier des filtres maintiennent le taux d’extraction stable tout au long de la saison.

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Réclamations relatives aux bris de grains et à la qualité des marchandises

Lorsque le grain tombe à travers un long bec et heurte le plancher de la cale ou un tas existant, les grains se brisent. La casse est plus visible lors de la première étape du chargement d’une écoutille, lorsque la distance de chute est maximale. Chaque noyau cassé ajoute à la charge de poussière décrite ci-dessus, de sorte que les deux problèmes s'aggravent.

Les acheteurs d’orge brassicole, de blé meunier et de soja de qualité alimentaire sont stricts concernant les grains endommagés. Une augmentation des amendes de seulement 1 à 2 % sur une cargaison de 60 000 t signifie que jusqu’à 1 200 t de produit peuvent être escomptées, rejetées ou redirigées vers un marché de moindre valeur.

La réponse est de contrôler la hauteur de chute et la vitesse d’impact. Les becs télescopiques doivent maintenir la sortie à moins de 1,5 à 2,0 m de la surface du grain, avec une détection automatique du niveau afin que la hauteur reste correcte à mesure que le tas monte. Les déflecteurs internes ou les ralentisseurs de débit ralentissent le grain à l'intérieur du bec, et la vitesse de la courroie d'alimentation doit être adaptée au débit maximum du bec. Il s’agit d’un domaine dans lequel un chargeur automatisé moderne s’amortit rapidement, car l’opération manuelle ne peut pas maintenir cette précision pendant un quart de travail de 24 heures.

Blocages dans le bec et les points de transfert

Le grain arrivant au chargeur est rarement propre et uniformément sec. Les nouvelles récoltes de maïs et de soja avec un taux d'humidité supérieur à 15 %, les grains chargés par temps de pluie ou de brouillard et les cargaisons contenant des ficelles, un film plastique ou des matières végétales grossières peuvent créer des ponts ou se coincer à la sortie du bec, aux transitions de trémie et aux points de transfert de courroie.

Un bec bloqué n’est pas un arrêt rapide. Le dégager peut interrompre un quart de chargement pendant 1 à 3 heures pendant qu'une équipe atteint la goulotte, retire le matériau et redémarre la machine. Lorsqu'un navire coûte des dizaines de milliers de dollars par jour, chaque heure de blocage constitue une surestaries directe .

La prévention commence par la géométrie de la goulotte. Les surfaces de transfert doivent être inclinées (au moins 60° pour un grain propre) et recouvertes d'un matériau lisse et résistant à l'usure qui conserve son profil dans le temps. Les portes d'accès aux points de transition permettent aux équipes d'évacuer rapidement les corps étrangers. Les procédures de chargement doivent inclure la vidange du bec à l'extrémité de chaque écoutille et lors du changement de type de grain. Comprendre le capacité et principes de fonctionnement des chargeurs de navires céréaliers aide les équipes du terminal à intégrer ces étapes dans leurs procédures opérationnelles standard.

Corrosion dans des conditions côtières et marines

Une chargeuse à grains repose sur le quai, exposée au vent chargé de sel, aux embruns et à l'humidité pendant toute sa durée de vie. Les structures en acier au carbone présentent de la rouille superficielle et des piqûres dans les 12 à 18 mois lorsque les spécifications de revêtement ont été choisies pour un site intérieur plutôt que pour un site marin. Les fixations, chemins de câbles, raccords hydrauliques, vérins de bec et coffrets électriques tombent en panne en premier.

La corrosion réduit l’épaisseur effective des sections des éléments structurels et accélère la fatigue. Au moment où une inspection de routine tous les 10 ans révèle la perte, un renforcement correctif ou le remplacement des composants peut être nécessaire. Dans tous les cas, cela coûte des mois de planification et des investissements importants.

La réponse économique est dès le départ un système de revêtement de qualité marine : un apprêt époxy riche en zinc avec une couche de finition en polyuréthane est une combinaison éprouvée pour les chargeurs. Utilisez de l'acier galvanisé à chaud ou de l'acier inoxydable pour les fixations, les échelles, les mains courantes et les chemins de câbles. Planifiez des inspections annuelles comprenant la mesure de l'épaisseur du film sec, des contrôles d'adhérence du revêtement et des mesures ponctuelles de l'épaisseur des éléments dans les zones exposées à l'eau stagnante.

Positionnement du bec et précision de remplissage

Le chargeur doit positionner le bec avec précision au-dessus de chaque écoutille, suivre le mouvement du navire en fonction de la marée et répartir uniformément le grain à l'intérieur de la cale. En pratique, les opérateurs travaillent avec de mauvaises lignes de visibilité, le vent dévie le bec et le navire dérive sur ses amarres. Le résultat est un déversement autour de l'écoutille, des tas inégaux et une perte de temps consacrée au re-parage.

Une assiette inégale constitue un problème de sécurité pour le navire et peut retarder la navigation. Les grains renversés sur le pont créent des risques de glissade et attirent des parasites, un problème sérieux dans les terminaux soumis à des règles de quarantaine strictes. Lorsque le tas de grains atteint son maximum trop tôt, l'opérateur doit ralentir le rythme de chargement ou faire appel à un équipement de parage supplémentaire pour terminer l'éclosion.

Le positionnement automatisé supprime la majeure partie de cette incertitude. Des capteurs de position sur la flèche et les commandes d'orientation et d'inclinaison indiquent au contrôleur exactement où se trouve le bec par rapport à la trappe, et un capteur à ultrasons situé à la sortie du bec maintient une distance constante par rapport à la surface du grain. Sur notre chargeur de navire mobile ferroviaire , le déplacement le long du quai, l'orientation de la flèche et l'extension du bec télescopique sont coordonnés afin que chaque écoutille reçoive son tonnage prévu avec une intervention minimale de l'opérateur. Le même système de contrôle enregistre les données de chargement pour le rapport de fin de quart de travail.

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Usure des composants et défauts électriques

Usure mécanique

Une opération de chargement dure des heures sans s'arrêter, ce qui exerce une pression continue sur les courroies, les rouleaux, les roulements et les systèmes hydrauliques. La poussière de grains abrasifs accélère l’usure des bords de la bande et des joints de renvoi. Un chargeur de 1 000 t/h fonctionnant sans interruption déplace 24 000 t par jour ; un désalignement mineur de la courroie qui prendrait un mois à apparaître sur un convoyeur intérieur apparaît en quelques jours au poste d'amarrage. Les défaillances liées à l'usure sont la plus grande source de temps d'arrêt imprévus , et la contre-mesure la plus pratique est une routine disciplinée : contrôles thermiques hebdomadaires des roulements et des boîtes de vitesses, contrôles du suivi des courroies, mesure de l'épaisseur du revêtement des becs et stock de courroies de rechange, de rouleaux, de tuyaux et de joints.

Défauts électriques et de contrôle

Les vibrations, le brouillard salin et les câbles qui se plient à chaque mouvement de la flèche font des pannes électriques la deuxième cause la plus courante d'arrêt des chargeuses. Les interrupteurs de fin de course et les capteurs se dégradent, et un défaut caché à l'intérieur d'un enrouleur de câble peut prendre des heures à localiser. Les terminaux qui spécifient des boîtiers classés IP65, des connecteurs de qualité industrielle et des systèmes de contrôle avec des diagnostics descriptifs rétablissent généralement le service en quelques minutes au lieu d'heures. Le guide des stratégies de maintenance des chargeurs de navires couvre les routines d’inspection et de réparation qui permettent de contrôler les temps d’arrêt mécaniques et électriques.

La prévention commence dès l’approvisionnement

De nombreux problèmes des chargeurs de céréales observés pendant leur fonctionnement ont en fait été réglés au stade de l'approvisionnement. Lorsqu’une chargeuse est sélectionnée uniquement en fonction de sa capacité et de son prix, les coûts d’exploitation futurs ont tendance à surprendre. Nous vous recommandons de vérifier les points suivants lors de la comparaison des offres :

• Comment la poussière est aspirée au niveau des becs et des points de transfert, et si le dépoussiéreur est adapté au débit réel du chargeur
• Quels systèmes de revêtement et qualités de matériaux sont spécifiés pour un environnement marin
• Quelle automatisation du bec est incluse pour le positionnement et le contrôle du niveau des piles
• Quel paquet de pièces de rechange, manuels et formation sont livrés avec la machine
• Quelle expérience démontrée le fabricant a-t-il dans les projets de chargement portuaire

Les terminaux qui répondent à ces points évitent la plupart des modes de défaillance décrits ci-dessus. Si votre terminal importe également du grain, les mêmes principes s'appliquent du côté du déchargement, où la gamme de déchargeurs de navires céréaliers que nous construisons partage la même approche en matière de confinement de la poussière et de manipulation à faible impact.

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Un chargeur de navire céréalier est un investissement à long terme. La différence entre une saison forte et une saison perturbée se résume rarement à la capacité nominale de la machine ; il s'agit de savoir si le chargeur continue de fonctionner sans bourrages, sans poussière et sans pannes. Vous pouvez consulter nos études de cas de projets portuaires pour voir comment ces machines fonctionnent dans des terminaux réels, et nos ingénieurs sont disponibles pour examiner les exigences de chargement de votre terminal.