Surveiller la consommation d'énergie et les variables du système

Mesurer la consommation d’énergie d’un système de pompage peut être très simple. Le simple fait d'installer un compteur devant la conduite principale qui alimente l'ensemble du système de pompage affichera la consommation électrique de tous les composants électriques du système, tels que les moteurs, les contrôleurs et les vannes.

Une autre caractéristique importante de la surveillance énergétique à l’échelle du système est qu’elle peut montrer l’évolution de la consommation d’énergie au fil du temps. Un système qui suit un cycle de production peut avoir des périodes fixes pendant lesquelles il consomme le plus d'énergie et des périodes d'inactivité pendant lesquelles il consomme le moins d'énergie. La meilleure chose que les compteurs électriques puissent faire pour réduire les coûts énergétiques est de nous permettre d’échelonner les cycles de production des machines afin qu’elles consomment le moins d’énergie à différents moments. Cela ne réduit pas réellement la consommation d’énergie, mais cela peut réduire les coûts énergétiques en réduisant la consommation de pointe.

Stratégie de planification

Une meilleure approche consiste à installer des capteurs, des points de test et des instruments dans les zones critiques pour surveiller l’état de l’ensemble du système. Les données critiques fournies par ces capteurs peuvent être utilisées de plusieurs manières. Premièrement, les capteurs peuvent afficher le débit, la pression, la température et d’autres paramètres en temps réel. Deuxièmement, ces données peuvent être utilisées pour automatiser le contrôle des machines, évitant ainsi les erreurs humaines qui peuvent accompagner le contrôle manuel. Troisièmement, les données peuvent être accumulées au fil du temps pour montrer les tendances opérationnelles.

Surveillance en temps réel - Établissez des points de consigne pour les capteurs afin qu'ils puissent déclencher des alarmes lorsque les seuils sont dépassés. Par exemple, une indication de basse pression dans la conduite d'aspiration de la pompe peut déclencher une alarme pour empêcher le fluide de se vaporiser dans la pompe. S'il n'y a pas de réponse dans un délai spécifié, la commande arrête la pompe pour éviter tout dommage. Des schémas de contrôle similaires peuvent également être utilisés pour les capteurs qui déclenchent des signaux d'alarme en cas de températures ou de vibrations élevées.

Automatisation pour contrôler les machines - Il existe une progression naturelle depuis l'utilisation de capteurs pour surveiller les points de consigne jusqu'à l'utilisation de capteurs pour contrôler directement les machines. Par exemple, si une machine utilise un cas divisé pompe centrifuge pour faire circuler l'eau de refroidissement, un capteur de température peut envoyer un signal à un contrôleur qui régule le débit. Le contrôleur peut modifier la vitesse du moteur entraînant la pompe ou modifier l'action de la vanne pour correspondre à la pompe centrifuge à boîtier divisédu flux vers les besoins de refroidissement. En fin de compte, l’objectif de réduction de la consommation d’énergie est atteint.

Les capteurs permettent également une maintenance prédictive. Si une machine tombe en panne en raison d'un filtre obstrué, un technicien ou un mécanicien doit d'abord s'assurer que la machine est arrêtée, puis verrouiller/étiqueter la machine afin que le filtre puisse être nettoyé ou remplacé en toute sécurité. Il s'agit d'un exemple de maintenance réactive : prendre des mesures pour corriger un défaut après qu'il se soit produit, sans avertissement préalable. Les filtres doivent être remplacés régulièrement, mais se fier à des périodes de temps standard peut ne pas être efficace.

Dans ce cas, l’eau passant à travers le filtre peut être plus contaminée que prévu et pendant une période plus longue. Par conséquent, l’élément filtrant doit être remplacé avant l’heure prévue. D’un autre côté, changer les filtres selon un calendrier peut être un gaspillage. Si l'eau passant à travers le filtre reste inhabituellement propre pendant une période prolongée, le filtre devra peut-être être remplacé des semaines plus tard que prévu.

Le nœud du problème est que l’utilisation de capteurs pour surveiller la différence de pression à travers le filtre peut indiquer exactement quand le filtre doit être remplacé. En fait, les relevés de pression différentielle peuvent également être utilisés au niveau suivant, la maintenance prédictive.

Collecte de données au fil du temps - Pour en revenir à notre système récemment mis en service, une fois que tout est mis sous tension, ajusté et réglé avec précision, les capteurs fournissent des lectures de base de tous les paramètres de pression, de débit, de température, de vibration et d'autres paramètres de fonctionnement. Plus tard, nous pourrons comparer la lecture actuelle à la valeur la plus optimale pour déterminer le degré d'usure des composants ou l'ampleur des modifications du système (comme un filtre obstrué).

Les lectures futures finiront par s'écarter de la valeur de base définie au démarrage. Lorsque les lectures dépassent les limites prédéterminées, cela peut indiquer une défaillance imminente, ou du moins la nécessité d'une intervention. Il s’agit de maintenance prédictive : alerter les opérateurs avant qu’une panne ne soit imminente.

Un exemple courant est l’installation de capteurs de vibrations (accéléromètres) aux emplacements des roulements (ou sièges de roulement) des pompes et moteurs centrifuges à carter divisé. L'usure normale des machines tournantes ou le fonctionnement des pompes en dehors des paramètres définis par le fabricant peuvent entraîner des changements dans la fréquence ou l'amplitude des vibrations de rotation, se manifestant souvent par une augmentation de l'amplitude des vibrations. Les experts peuvent examiner les signaux de vibration au démarrage pour déterminer s'ils sont acceptables et spécifier les valeurs critiques qui indiquent un besoin d'attention. Ces valeurs peuvent être programmées dans le logiciel de contrôle pour envoyer un signal d'alarme lorsque la sortie du capteur atteint des limites critiques.

Au démarrage, l'accéléromètre fournit une valeur de base de vibration qui peut être enregistrée dans la mémoire de contrôle. Lorsque les valeurs en temps réel atteignent des limites prédéterminées, les commandes de la machine alertent l'opérateur que la situation doit être évaluée. Bien entendu, des changements soudains et importants dans les vibrations peuvent également alerter les opérateurs de pannes potentielles.

Les techniciens répondant aux deux alarmes peuvent découvrir un défaut simple, tel qu'un boulon de montage desserré, ce qui peut entraîner le déplacement de la pompe ou du moteur. Le recentrage de l'unité et le serrage de tous les boulons de montage peuvent être les seules actions nécessaires. Après le redémarrage du système, les relevés de vibrations en temps réel indiqueront si le problème a été corrigé. Cependant, si les roulements de la pompe ou du moteur sont endommagés, des mesures correctives supplémentaires peuvent encore être nécessaires. Mais encore une fois, étant donné que les capteurs fournissent une alerte précoce en cas de problèmes potentiels, ils peuvent être évalués et les temps d'arrêt reportés jusqu'à la fin d'un quart de travail, lorsqu'un arrêt est planifié ou lorsque la production est déplacée vers d'autres pompes ou systèmes.

Plus que de l'automatisation et de la fiabilité

Les capteurs sont stratégiquement placés dans tout le système et sont souvent utilisés pour assurer un contrôle automatisé, soutenir les opérations et la maintenance prédictive. Et ils peuvent également examiner de plus près le fonctionnement du système afin de pouvoir l’optimiser, rendant ainsi l’ensemble du système plus économe en énergie.

En fait, l’application de cette stratégie à un système existant peut réduire la consommation d’énergie en exposant des pompes ou des composants qui ont une marge d’amélioration significative.