Quels outils pour le diagnostic des machines - CCI Hauts-de
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Analyse, Diagnostic et optimisation énergétique d’un parc de machines électriques sur site industriel 1 Quels outils pour le diagnostic des machines électriques ? Mise en évidence de la nécessité du diagnostic énergétique des machines électrique • Entrainements électriques = 46 % de la consommation d’énergie (Dan JONES • Prise de conscience actuelle - Réalité financière liée au coût de l’énergie - Normes : aspects juridiques (EN… commercialisation moteur plus efficients - « Conscience » environnementale • Electrotechnique : mutation - Conception de machines nouvelles (AP : rendements ) - Optimisation de structures existantes 2 LSEE – MEDEE - CCI | 2014/05/21 Quels outils pour le diagnostic des machines électriques ? Mise en évidence de la nécessité du diagnostic énergétique des machines électrique • Entrainements électriques = 46 % de la consommation d’énergie Source : Dan JONES (Novatorque), 2013 Puissance % de la consommation Inférieure à 1 HP (636W) 9,1 % Entre 1 HP et 503 HP 67,6 % (636W et 320kW) Entre 503 HP et 134 100 HP 23 % (320kW et 85MW) Dans le monde : 2010 : 7,4 TkWh 565 billion $ 2030 : 13,4 TkWh 900 billion $ 3 LSEE – MEDEE - CCI | 2014/05/21 Quels outils pour le diagnostic des machines électriques ? Mise en évidence de la nécessité du diagnostic énergétique des machines électrique • Point fort : mise sur le marché d’actionneurs / générateurs de plus en pus efficients • Double analyse complémentaire Rendement des machines déjà installées ? Adéquation de la machine électrique à son process ? Remplacement d’une MAS avec + 3% de rendement nominal alors que la charge n’est que de 50%... Intérêt de déterminer la charge demandées aux entraînement électriques installés 4 LSEE – MEDEE - CCI | 2014/05/21 Quels outils pour le diagnostic des machines électriques ? Quels outils ? • Constats « réalité industrielle » : - Peu d’outils de diagnostics - « Invasifs » : requièrent des opérations spécifiques : Démontage de la boîte à bornes pour prélever la tension Arrêt du process Et donc intervention de personnels spécialisés - Si non intrusifs : généralement assez lourds à mettre en œuvre. - Demande significative des industriels gros consommateurs d’énergie (Arcelor, RTA, etc..) de « diagnostiqueurs » 5 LSEE – MEDEE - CCI | 2014/05/21 Vers une cellule non intrusive Naissance et continuité du projet • 2007 : EDF sollicite le LSEE pour concevoir un outil de diagnostique des machines électriques non invasif • 2008-2011 : Thèse EDF – ADEME : Mise en évidence de la faisabilité d’un tel outil Validation en laboratoire • 2013 : Rio Tinto Alcan Dunkerque (Thèse 2014 – 2017) Objectif : Installation de cellule avec transmission des informations sans fil Consultation des diagnostics à distance RTA = 450 MW dont 16 MW de machines électriques tournantes 6 LSEE – MEDEE - CCI | 2014/05/21 Vers une cellule non intrusive Objectifs - Contraintes • Verrou à lever : Déterminer le couple électromagnétique à 10% près (suffisant pour statuer sur la charge de la machine) Puissance consommée Cycles de fonctionnement Transmission sans fil Déterminer les économies réalisées en cas de changements d’entrainements • Contraintes = grandeurs mesurées : Courant d’alimentation (possible dans l’industrie : accès aux 3 câbles) + champ de dispersion rayonné par la machine Validé en labo Uniquement le champ de dispersion Travail à court terme 7 LSEE – MEDEE - CCI | 2014/05/21 Vers une cellule non intrusive Principe mis en œuvre • Originalité : Exploitation du champ rayonné par la machine électrique Mesure de la grandeur Capteur de champ bobiné placé contre la carcasse 8 LSEE – MEDEE - CCI | 2014/05/21 Vers une cellule non intrusive Principe mis en œuvre • Originalité : Exploitation du champ rayonné par la machine électrique Distribution du champ à l’extérieur de la machine Challenge : Trouver la position du capteur qui donne une information image du champ magnétique d’entrefer 9 LSEE – MEDEE - CCI | 2014/05/21 Vers une cellule non intrusive Principe mis en œuvre • Méthode : Relation analytique qui requiert : la mesure de 2 points (à vide + régime nominal) : phase d’étalonnage la mesure en continu Plaque signalétique Mesures Mesure au point nominal Phase « courant / flux » mesurée à vide Avantages : « méthode légère » : peu énergivore pour un calculateur embarqué non invasive 10 LSEE – MEDEE - CCI | 2014/05/21 Vers une cellule non intrusive Quel résultat ? • Dispositif expérimental : 11 LSEE – MEDEE - CCI | 2014/05/21 Vers une cellule non intrusive Quel résultat ? • Evolution du couple électromagnétique estimé 12 LSEE – MEDEE - CCI | 2014/05/21 Vers une cellule non intrusive Transmission des informations • Transmission WIFI et consultation à distance • Verrou : Comportement en milieu industriel pollué ? Serveur Coordinateur Base de données 13 LSEE – MEDEE - CCI | 2014/05/21 Vers une cellule non intrusive Pour aller plus loin : Régimes transitoires & Diagnostic • Régimes transitoires Info sur les à-coups de couple Sur-charges Impact sur la fiabilité • Diagnostic de l’état de santé de la machine analysée Exploiter le contenu spectral des grandeurs mesurées Surveiller l’état de santé de la machine Générer des alertes : maintenance préventive 14 LSEE – MEDEE - CCI | 2014/05/21 www.lsee.fr 15 LSEE – MEDEE - CCI | 2014/05/21
