Comment mettre en œuvre de manière fiable la surveillance de l'état des équipements dans différents états de fonctionnement ?

Dans des conditions d'exploitation variables, les approches conventionnelles basées sur les vibrations atteignent souvent leurs limites, car les signaux pertinents peuvent être difficiles à détecter et à comparer. En combinant les données de vibration et les données de processus à l'aide d'ibaPDA, il est possible d'intégrer des informations contextuelles supplémentaires. Cela permet une évaluation fiable de l'état des équipements, même dans des conditions d'exploitation critiques. La condition essentielle est l'acquisition et l'analyse synchronisées dans le temps de toutes les sources de données pertinentes.

Comment prendre en compte les différents états de fonctionnement dans la surveillance des conditions ?

Une évaluation différenciée nécessite une analyse distincte des données en fonction du mode de fonctionnement. Grâce aux sous-tendances, les indicateurs clés de performance (KPI) peuvent être calculés et suivis individuellement pour différents états, tels que le fonctionnement en charge ou au ralenti. ibaPDA fournit les données de processus nécessaires à la mise en contexte. Cela permet un diagnostic plus précis et réduit les risques d'interprétation erronée.

Comment déterminer le moment idéal pour remplacer un composant ?

Le moment optimal pour le remplacement repose sur une analyse continue des tendances d'usure et de leur évolution dans le temps. Grâce à la collecte de données à long terme avec ibaPDA, les changements peuvent être détectés et évalués à un stade précoce. La combinaison de l'analyse des tendances et de l'évaluation par des experts permet de prévoir de manière fondée la durée de vie restante. Cela permet d'adapter les interventions de maintenance aux arrêts planifiés.

Quel rôle jouent les données de processus dans le diagnostic des vibrations des systèmes complexes ?

Les données de processus sont indispensables pour interpréter correctement les signaux de vibration, en particulier lorsque les conditions de fonctionnement varient. ibaPDA permet l'acquisition synchronisée dans le temps des données de commande et des données des capteurs. Cela permet d'identifier clairement les différents états de fonctionnement et de les intégrer à l'analyse. La précision du diagnostic s'en trouve ainsi considérablement améliorée.

Comment éviter les temps d'arrêt imprévus grâce à des stratégies de maintenance fondées sur les données ?

La détection précoce de l'usure et la surveillance continue de l'état des équipements permettent d'identifier à temps les évolutions critiques. ibaPDA fournit la base de données nécessaire à l'analyse des tendances et à la mise en place d'alertes. Grâce à ces informations, les interventions de maintenance peuvent être planifiées de manière proactive. Cela réduit le risque d'arrêts imprévus et améliore durablement la disponibilité de l'installation.

Déterminer le moment idéal pour remplacer les pièces d'usure

Une usine mécanique complexe a été équipée d'un système de maintenance conditionnelle. Au cours de la première année après l'installation, certains cas de dommages dus à l'usure ont déjà été correctement diagnostiqués et les composants concernés ont été remplacés lors d'arrêts planifiés. À l'été 2017, le système a signalé les premiers signes d'usure sur une unité très critique. Alors que les systèmes conventionnels ne détectent pas ce type de dommages, ce système sophistiqué permet une détection précoce et un suivi précis de l'état d'usure. Sur cette base, il a été possible de déterminer le moment optimal pour remplacer les composants usés.

Le projet

Salzgitter Flachstahl, la plus grande filiale sidérurgique du groupe Salzgitter, est l'un des principaux fabricants d'acier en Europe.

"Pour fabriquer des produits en acier de haute qualité, nous nous appuyons sur des technologies de production de pointe pour la fabrication et le traitement ultérieur", explique Rebecca Dittkrist, ingénieure de maintenance.

Ils exploitent, par exemple, un réducteur principal de 42 m³ d'un laminoir. Le réducteur à un étage a une charge nominale de 14 MW et une vitesse nominale de 32 tours par minute. Les systèmes de maintenance conditionnelle utilisent la mesure des vibrations pour détecter l'usure à un stade précoce. Cependant, la mesure de l'accélération des vibrations ne fournit des résultats fiables qu'à des vitesses supérieures à 60 tours par minute. Le réducteur de Salzgitter reste près de 50 % en dessous de cette limite, mais uniquement en fonctionnement par roulement.

La solution à un problème complexe

Un système répondant à ces spécifications est un défi pour tout système de surveillance des conditions. Le traitement des données de processus est essentiel pour un fonctionnement fiable. Le fait que les informations pertinentes dans cette application soient réparties exclusivement entre les différents modes de fonctionnement pose un problème aux systèmes de maintenance conditionnelle conventionnels. La solution d'iba AG : les tendances secondaires. Elles permettent de collecter des données pour différentes conditions de fonctionnement, séparées les unes des autres, et de déclencher des alarmes séparément. Concrètement, cela signifie que ce système évalue aussi bien les situations avec des vitesses faibles et une charge élevée que les situations avec des vitesses plus élevées sans charge. Toutes les valeurs caractéristiques sont déterminées séparément pour chaque mode de fonctionnement.

Seuls quatre capteurs de vibrations sont installés dans l'énorme boîte de vitesses principale. Un capteur en haut, un en bas, un à l'extrémité de l'entraînement et un à l'extrémité de la sortie, avec deux capteurs installés sur les paliers fixes, qui mesurent à la fois dans les directions radiale et axiale. Cependant, le nombre de capteurs ne dépend pas du nombre de composants surveillés, mais plutôt des dimensions de la boîte de vitesses, car les vibrations ne peuvent pas se propager dans le matériau sans entrave. "L'unité de surveillance installée ici se distingue des systèmes disponibles dans le commerce par le fait qu'elle communique directement avec le système d'enregistrement des données de processus ibaPDA ", explique Herwig Eichler, directeur des ventes pour la surveillance des conditions chez Hainzl Industriesysteme. Au cours des 15 dernières années, ibaPDA est presque devenu une référence dans l'industrie métallurgique. La richesse des interfaces avec les systèmes d'automatisation n'y est pas étrangère. Cette connexion est essentielle, car sans les données de processus, il serait très difficile de faire la distinction entre les opérations de laminage et de calibrage.

Two broken metal components and a large arrow pointing to data analysis on a screen.

Le moment idéal pour remplacer la boîte de vitesses

Un peu moins de deux ans avant le remplacement définitif de la boîte de vitesses, le système iba a révélé les premiers signes d'usure de la boîte de vitesses. Cela a d'abord été incroyable, car la boîte de vitesses est conçue pour une durée de vie de plus de 20 ans et n'était pas encore en service depuis six ans au moment où les premiers signes d'usure ont été constatés. C'est pourquoi des mesures comparatives ont également été effectuées avec un système disponible dans le commerce. Ce système a également détecté l'usure du roulement de l'arbre d'entraînement à rotation rapide et l'a qualifiée de "notable", mais pas de "critique". En revanche, ce système n'a pas détecté l'usure beaucoup plus critique de l'élément roulant de l'arbre de sortie à rotation lente. Dans le système iba, en revanche, les signes d'usure étaient clairement visibles et augmentaient régulièrement.

Pour les autres unités, la décision serait probablement prise de les remplacer lors du prochain arrêt programmé. Cependant, il faudrait dix jours de travail pour changer ce réducteur lors d'un arrêt programmé. En revanche, une défaillance du réducteur en cours de production entraînerait un temps d'arrêt imprévu beaucoup plus long, car il faudrait d'abord se procurer les pièces de rechange et l'équipement nécessaires. L'état actuel a été évalué lors de réunions hebdomadaires et l'évaluation de la durée de vie restante a été continuellement mise à jour. "Nous avons consulté à maintes reprises les experts de notre réseau spécialisé de spécialistes des vibrations. Ils nous ont activement soutenus pour déterminer le bon moment pour le remplacement", explique Günter Spreitzhofer et ajoute : "En octobre 2017, nous avons décidé conjointement que la poursuite de l'exploitation jusqu'en mai 2018 était possible pour le moment."

"Le cas de Salzgitter est un exemple typique d'une stratégie de maintenance parfaite.

Sept mois plus tard, il était évident que l'usure progressait continuellement, mais très lentement. Il a donc été décidé en mai 2018 de reporter le remplacement de six mois supplémentaires. Cette décision s'appuyait également sur une surveillance continue de l'évolution de l'usure et sur la possibilité d'avancer l'arrêt semestriel en cas de changements critiques. En septembre, tous les experts impliqués ont conclu que le réducteur devrait définitivement être remplacé lors du prochain arrêt. Comme prévu, le roulement désormais très usé a continué à fonctionner pendant deux mois. Finalement, il a été remplacé lors du prochain arrêt programmé. La boîte de vitesses a ensuite été inspectée à l'atelier afin de déterminer si elle était réellement endommagée. Lorsque le roulement a été démonté, l'élément roulant endommagé s'est brisé et les dommages causés à la bague intérieure du roulement de l'arbre d'entraînement étaient également clairement visibles. Cela a confirmé que le moment du remplacement avait été parfaitement choisi. La base de ce succès est le puissant système de maintenance conditionnelle qui fournit des alarmes fiables et opportunes grâce à la prise en compte des données de processus pertinentes, combinée à l'expertise de spécialistes chevronnés dans le domaine du diagnostic des vibrations et de la planification de la maintenance.

Günter Spreitzhofer et Herwig Eichler sont du même avis : "Le cas de Salzgitter est un exemple de stratégie de maintenance parfaite. Toutes les parties prenantes travaillent main dans la main et la communication entre la maintenance mécanique et les experts en vibrations est exemplaire. Ce n'est que dans ces conditions qu'un système de maintenance conditionnelle peut jouer pleinement son rôle et offrir des avantages optimaux."

Pour la fabrication de produits en acier de haute qualité, nous nous appuyons sur des technologies de production de pointe pour la fabrication et le traitement ultérieur.

Rebecca Dittkrist
Ingénieur de maintenance, Salzgitter Flachstahl GmbH

User interface with details on the project

Mesures comparatives effectuées

(1) Juin 2017 : Avertissement cage de niveau d'enveloppe (uniquement visible pendant le calibrage)
(2) Avril 2018 : Diminution du niveau de l'enveloppe et légère augmentation du niveau FFT
(3) Juillet 2018 : Augmentation significative du niveau de l'enveloppe et légère augmentation du niveau FFT
(4) Spectre FFT janvier 2017 : Aucune usure visible
(5) Spectre FFT juin 2017 : Aucune usure visible
(6) Spectre FFT avril 2018 : Fréquences de défaut de l'élément roulant détectables
(7) Spectre FFT juin 2018 : Fréquences des défauts de la cage et de l'élément roulant encore augmentées

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Fonctions utilisées

Les fonctions suivantes du système iba sont utilisées dans cette Success Stories.

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Questions fréquemment posées (FAQ)

Comment mettre en œuvre de manière fiable la surveillance de l'état des équipements dans différents états de fonctionnement ?: Dans des conditions d'exploitation variables, les approches conventionnelles basées sur les vibrations atteignent souvent leurs limites, car les signaux pertinents peuvent être difficiles à détecter et à comparer. En combinant les données de vibration et les données de processus à l'aide d'ibaPDA, il est possible d'intégrer des informations contextuelles supplémentaires. Cela permet une évaluation fiable de l'état des équipements, même dans des conditions d'exploitation critiques. La condition essentielle est l'acquisition et l'analyse synchronisées dans le temps de toutes les sources de données pertinentes.
Comment prendre en compte les différents états de fonctionnement dans la surveillance des conditions ?: Une évaluation différenciée nécessite une analyse distincte des données en fonction du mode de fonctionnement. Grâce aux sous-tendances, les indicateurs clés de performance (KPI) peuvent être calculés et suivis individuellement pour différents états, tels que le fonctionnement en charge ou au ralenti. ibaPDA fournit les données de processus nécessaires à la mise en contexte. Cela permet un diagnostic plus précis et réduit les risques d'interprétation erronée.
Comment déterminer le moment idéal pour remplacer un composant ?: Le moment optimal pour le remplacement repose sur une analyse continue des tendances d'usure et de leur évolution dans le temps. Grâce à la collecte de données à long terme avec ibaPDA, les changements peuvent être détectés et évalués à un stade précoce. La combinaison de l'analyse des tendances et de l'évaluation par des experts permet de prévoir de manière fondée la durée de vie restante. Cela permet d'adapter les interventions de maintenance aux arrêts planifiés.
Quel rôle jouent les données de processus dans le diagnostic des vibrations des systèmes complexes ?: Les données de processus sont indispensables pour interpréter correctement les signaux de vibration, en particulier lorsque les conditions de fonctionnement varient. ibaPDA permet l'acquisition synchronisée dans le temps des données de commande et des données des capteurs. Cela permet d'identifier clairement les différents états de fonctionnement et de les intégrer à l'analyse. La précision du diagnostic s'en trouve ainsi considérablement améliorée.
Comment éviter les temps d'arrêt imprévus grâce à des stratégies de maintenance fondées sur les données ?: La détection précoce de l'usure et la surveillance continue de l'état des équipements permettent d'identifier à temps les évolutions critiques. ibaPDA fournit la base de données nécessaire à l'analyse des tendances et à la mise en place d'alertes. Grâce à ces informations, les interventions de maintenance peuvent être planifiées de manière proactive. Cela réduit le risque d'arrêts imprévus et améliore durablement la disponibilité de l'installation.