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Predictive Maintenance 4.0 - Surveillance continue de l'état de l'huile à l'exemple de deux installations de cogénération
Dans cet article, nous démontrons à l'aide de deux modèles d'installations comment vous pouvez éviter une non-rentabilité de votre installation et percevoir d'énormes potentiels d'économie grâce à notre capteur d'état d'huile FluidIX Lub-6.
L'analyse en ligne de l'état de l'huile, un nouveau marché
La mesure de l'état de l'huile en ligne est apparue sur le marché il y a quelques années en tant que toute nouvelle technologie. Depuis, elle n'a cessé d'évoluer en raison de la numérisation croissante, de la mise en œuvre de processus et de stratégies de maintenance plus avancés et de l'industrie 4.0.
Il existe déjà aujourd'hui de nombreux capteurs d'état de l'huile, qui ne sont toutefois pas toujours directement comparables entre eux en raison des différentes méthodes de mesure. Certains procédés de mesure, comme par exemple la mesure de la chimie de l'huile, permettent de détecter très tôt si un composé chimique est en train de se décomposer. D'autres méthodes, comme le comptage de particules ou les vibrations, ne tiennent en revanche pas compte de ce fait.
En outre, on constate qu'il n'existe actuellement sur le marché aucun capteur en ligne capable de faire la différence entre les métaux d'usure. Cette tâche est actuellement assurée par des laboratoires d'analyse d'huile spécialisés. Pour ce faire, des échantillons sont prélevés sur les installations concernées, envoyés à un tel laboratoire, où ils sont ensuite analysés par des spécialistes.
Surveillance de l'état de l'huile : Comparaison des technologies et des méthodes de mesure
Actuellement, il n'existe qu'une poignée de technologies de détection qui fonctionnent avec autant de fiabilité et de précision que les méthodes de laboratoire.
Pour comprendre pourquoi il en est ainsi, examinons d'abord la procédure standard de laboratoire pour l'évaluation de la chimie du pétrole.
Spectroscopie FTIR
Dans la spectroscopie FTIR, les échantillons d'huile sont mesurés à l'aide d'un spectromètre. Tout d'abord, les échantillons sont exposés à la lumière, puis le spectre infrarouge est déterminé et ensuite les bandes spectrales, qui représentent finalement l'état de l'huile, sont déterminées. Ces paramètres, ainsi que d'autres, tels que l'oxydation, la nitration, la teneur en eau, etc., sont finalement résumés dans un rapport d'analyse afin d'obtenir une information sur l'état actuel de l'huile dans la machine ou l'installation concernée et d'en déduire les mesures appropriées pour la planification du service et la maintenance.
Avantages et inconvénients de la spectroscopie FTIR
| Avantages | Inconvénients |
| Méthode de mesure précise | Les exploitants d'installations dépendent toujours d'un laboratoire pour déterminer l'état actuel de l'huile des machines. |
| Fournit une information précise sur de nombreux paramètres déterminants pour l'état de l'huile |
l'apparition de coûts plus élevés et de plus d'efforts que nécessaire, car :
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Technologie NDIR
Le capteur d'état de l'huile FluidIX Lub-6 de ZILA GmbH fonctionne quant à lui sur la base de la technologie optique NDIR (technologie infrarouge non dispersive). Avec ce procédé de mesure, on ne considère pas l'ensemble du spectre infrarouge, mais uniquement les bandes spectrales qui reflètent le vieillissement de l'huile. Cela fonctionne en définissant au préalable des filtres de longueur d'onde. Dès que l'huile est pompée à travers le capteur, elle entre en contact avec la cuvette de mesure et est traversée par un émetteur IR. Comme les molécules présentes dans l'huile absorbent différemment la lumière infrarouge à certains nombres d'ondes en raison de leurs formes de liaison typiques, une partie de la lumière n'est ainsi pas transmise. L'autre partie de la lumière transmise rencontre ensuite les filtres de longueur d'onde, qui ne permettent qu'à une zone à bande étroite de passer sans obstacle. Cette zone est alors saisie par le détecteur IR et une mesure d'intensité de la bande correspondante est ainsi effectuée.
Avantages et inconvénients de la technologie NDIR
| Avantages | Inconvénients |
| Détermination de l'état de l'huile avant même l'apparition de métaux d'usure | Pas de détection possible des métaux d'usure |
| Permet aux exploitants d'installations de réagir rapidement et de prendre des mesures de prévention précoces contre les dommages aux machines | |
| Méthode de mesure miniaturisée et compacte (enregistrement uniquement des parties du spectre IR présentant un effet de vieillissement) | |
| Application en ligne réalisable pour la surveillance continue de l'état de l'huile | |
| Des coûts considérablement réduits pour les exploitants d'installations |
Nous avons combiné tous ces avantages de la technologie NDIR dans un capteur en ligne pour la surveillance de l'état de l'huile, que nous aimerions vous présenter plus en détail ci-dessous.
Capteur d'état d'huile en ligne FluidIX-Lub-6
Notre capteur d'huile FluidIX Lub-6 en ligne pour la surveillance permanente de l'état de l'huile offre l'avantage décisif d'une intégration directe dans les concepts de machines et d'installations existants.
Cela peut être réalisé, entre autres, grâce à la technologie NDIR innovante déjà décrite, ce qui permet d'obtenir des informations en temps réel sur des paramètres tels que l'oxydation, la nitration, la teneur en eau, la teneur en additifs (phénols), la sufation ainsi que le glycol. En outre, il est possible d'enregistrer en parallèle six canaux de mesure et deux canaux de référence au moyen de 8 filtres de longueur d'onde différents. De cette manière, il est possible d'obtenir des informations sur l'état actuel de l'huile se trouvant dans la machine grâce à un décalage du signal qui se produit au cours du temps de fonctionnement.
Intégration confortable du capteur dans les installations existantes
Le système de capteurs dispose des raccords de processus suivants :
- Interface Ethernet pour une mise en service et une configuration rapides et simples du capteur via une interface web
- Signaux numériques et Modbus TCP pour une connexion directe à un système de commande
- modem GSM pour une connexion directe à un cloud (en option)
Exemple pratique 1 : Centrale de cogénération au gaz naturel de 800 kWel pour le chauffage urbain
Concept de soins
Dans notre premier exemple tiré de la pratique de l'entreprise, la planification des vidanges d'huile est effectuée sur la base des heures de service, accompagnée de quelques analyses de laboratoire externes. Le circuit d'huile moteur se compose ici du moteur lui-même, qui interagit avec un bac d'huile moteur d'une capacité de 140 litres ainsi qu'un réservoir d'huile de 1.000 litres.
Dès que le laboratoire d'huile fait une proposition sur le nombre d'heures de fonctionnement restantes, l'huile est évacuée du moteur vers le réservoir d'huile une fois ce temps écoulé. Ensuite, l'huile usagée et vieillie est remplacée par un deuxième réservoir, de sorte que de l'huile fraîche est à nouveau introduite dans le moteur.
Intégration du capteur dans la centrale de cogénération
Pour le chauffage urbain, l'huile provenant du moteur est acheminée vers le réservoir à travers le FluidIX Lub-6 à l'aide d'une pompe à huile à débit constant.
Le capteur a été installé au préalable dans la conduite de retour entre le réservoir et le moteur de la centrale de cogénération. L'exploitant de l'installation a équipé cette conduite de retour du moteur d'une pièce en T ; à la sortie, il a installé un robinet d'arrêt, le capteur d'huile lui-même, la pompe, ainsi qu'un autre robinet d'arrêt en série. La conduite d'évacuation a été reliée à une vanne côté aspiration.
Capteur d'état d'huile en ligne en action
Au cours des analyses de laboratoire externes, il s'est avéré que toutes les valeurs, à l'exception de l'oxydation, ne présentaient guère d'anomalies et que seule cette dernière constituait donc un indice pour le changement d'huile. L'illustration suivante montre les valeurs de mesure de l'évolution de l'oxydation enregistrées par le capteur d'huile.
Le capteur a été installé après une durée de fonctionnement de 328 heures de service (hs). La première vidange a été effectuée après 1.988 heures d'utilisation, suivie d'une nouvelle vidange après 1.960 heures d'utilisation. Après chaque vidange, la valeur d'oxydation est toujours faible, mais elle augmente avec le temps d'utilisation dans la centrale de cogénération.De plus, des mesures de maintenance ont été effectuées entre-temps (à l'heure de fonctionnement 2.600) dans la centrale de cogénération, raison pour laquelle l'installation a été brièvement arrêtée et l'oxydation est restée presque inchangée. Les résultats des analyses de laboratoire externes sont marqués d'un astérisque (*) sur le graphique. Aux alentours de 4.000 heures d'exploitation, l'enregistrement des données n'a pas été possible car le FluidIX Lub-6 avait été temporairement démonté.
Exemple pratique 2 : Centrale de cogénération au gaz naturel de 2000 kWel pour l'appoint des quantités manquantes du moteur
Concept de soins
Dans notre deuxième exemple d'application pratique, l'ensemble du processus est également accompagné par un laboratoire d'analyse d'huile externe. Le circuit d'huile moteur se compose du moteur lui-même et d'un bac d'huile moteur de 250 litres, qui interagissent avec un réservoir d'huile de 300 litres. En outre, un arrosage du moteur et un retour vers le bac font également partie du circuit.
La compensation des quantités manquantes se fait au moyen d'une pompe du réservoir d'huile neuve vers le réservoir profond. Cela signifie que lorsque l'huile a dépassé la limite d'usure déterminée par le laboratoire, elle est pompée manuellement du bac d'huile moteur et du réservoir profond vers le réservoir d'huile usagée. L'huile usagée peut ensuite être éliminée par une entreprise d'élimination compétente et l'installation peut être remplie à nouveau d'huile neuve via un réservoir d'huile neuve. Le remplissage du réservoir d'huile neuve et l'évacuation de l'huile usagée à éliminer se font tous deux au moyen d'un camion-citerne.
Intégration du capteur dans la centrale de cogénération
Le système de capteurs a été installé dans la conduite entre le moteur, le carter d'huile du moteur et le réservoir d'huile.
La pompe qui interagit avec le capteur d'huile constitue le cœur de cette application.
Afin de garantir le bon fonctionnement du circuit d'huile, celui-ci a été monté en série avec le capteur d'huile et une pièce en T a été installée sur la conduite d'huile menant au moteur. Pour que l'huile puisse s'écouler de la machine vers le réservoir profond, une autre pièce en T a été raccordée à la conduite d'arrosage d'huile du moteur.
Grâce à sa sortie numérique, le FluidIX Lub-6 régule la pompe raccordée de manière entièrement automatique et la met en marche et l'arrête de manière autonome. Ainsi, lorsque le capteur sort du mode de veille, la pompe se met en marche. La mesure démarre et l'huile est pompée en continu pendant environ 4 minutes à travers le capteur d'huile. Une fois cette opération terminée, l'appareil repasse en mode veille et la pompe s'arrête.
Capteur d'état d'huile en ligne en action
Comme le montre le graphique ci-dessous, l'évaluation des analyses de laboratoire externes a montré qu'à l'exception de l'oxydation, tous les autres paramètres sont considérés comme normaux et que seule l'oxydation peut indiquer qu'une vidange est imminente.
Dans cette application, le capteur a été installé un peu plus tard (à environ 1.440 h de fonctionnement dans la centrale de cogénération). La première vidange d'huile a été effectuée après 2 500 heures, suivie d'une seconde après 4 470 heures. Ici aussi, on constate que la valeur d'oxydation est toujours faible après chaque vidange, mais qu'elle augmente avec le temps d'utilisation dans la centrale de cogénération. Les résultats des analyses de laboratoire externes sont également marqués d'un astérisque (*) dans le graphique ci-dessus.
L'évolution de l'oxydation peut être parfaitement mesurée à l'aide du capteur d'état d'huile FluidIX Lub-6. Dans cet exemple d'application, il apparaît certes que le fonctionnement de la pompe pendant 4 minutes toutes les 2 heures fait passer une quantité d'huile nettement insuffisante à travers le capteur, mais il est facile d'y remédier en modifiant l'intervalle de temps pour le fonctionnement de la pompe.
Conclusion
En résumé, le vieillissement de l'huile peut être surveillé et suivi de manière très précise à l'aide de notre capteur d'huile FluidIX Lub-6 en fonction de l'oxydation. Le capteur permet une surveillance permanente en ligne de l'état de l'huile et, grâce à sa technologie innovante, il est intéressant pour tout exploitant d'installation.
À l'avenir, les fonctionnalités du capteur d'état d'huile FluidIX Lub-6 seront encore améliorées :
- Un signal d'alarme sonore retentit sur la sortie numérique dès qu'un état critique est atteint et que la valeur limite définie est dépassée.
L'exploitant de l'installation peut ainsi prélever rapidement un échantillon d'huile et l'envoyer à un laboratoire afin de faire vérifier l'état actuel de l'huile. - Développement d'une méthode de mesure pour la détection en ligne des métaux d'usure
Plus d'impressions sur le produit
Si vous avez besoin de plus d'informations sur ce produit, visitez la page de notre capteur d'état d'huile FluidIX Lub-6 ou contactez directement notre équipe de vente !
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