[Photo : sans légende]
En rappelant la politique de progrès constants en matière de pompes et robinetterie, Josef Gerstner, président du directoire du groupe KSB cite quelques-uns des domaines sur lesquels travaille l’entreprise : « optimisation des matériaux, intégration de capteurs et d’électronique, utilisation de simulation numérique et développement de systèmes complets ». De plus, la société élabore toujours ses nuances d'aciers et utilise toutes les ressources des autres matériaux comme les céramiques, les plastiques, les composites.
L’intégration de composants électroniques et des programmes associés sur les pompes et les vannes apporte plus de facilité pour leur conduite et va dans le sens d'une réduction des coûts tout au long du cycle de vie. Aujourd’hui, KSB va plus loin et transforme pompes et vannes en capteurs avancés à la fois pour surveiller le composant lui-même, mais aussi le procédé. Sönke Brodersen, directeur de la recherche sur les pompes “industrie et procédés” (issu du monde de la régulation et non plus de l’hydraulique) confirme ces évolutions qui se focalisent sur
[Photo : Le boîtier de surveillance et de communication Pump Expert S recueille les données numériques et analogiques du capteur, il les traite et les envoie par l’intermédiaire du bus de terrain vers le poste de contrôle.]
quatre points :
- • La surveillance, le diagnostic précoce et la communication,
- • La sécurité intrinsèque,
- • La pompe comme régulateur/acteur du procédé,
- • L’étanchéité.
Tous ces aspects se retrouvent dans les produits en cours de lancement et dans les projets de recherche. C’est le cas notamment de Pump Expert S, un boîtier de surveillance du fonctionnement et de la communication destiné aux pompes centrifuges. Il recueille les données numériques et analogiques de capteurs situés sur la pompe (température de palier, vibration, marche à sec), les traite et les envoie par l’intermédiaire d’un bus de terrain (Profibus DP en série, un autre à la demande) à un poste de commande où l’on pourra visualiser l’état de fonctionnement de la pompe : sur chaque paramètre mesuré, l’état de fonctionnement est représenté par un cadran (valeur numérique) et un système tricolore (vert, orange, rouge). Les valeurs seuil sont ajustables et, si deux valeurs de fonctionnement sont à l’orange, alors l’ensemble passe au rouge. Une alarme est déclenchée.
Ce système peut s’adapter à toute pompe centrifuge. Tout l’intérêt du système est dans le traitement local de données et l’information qu’il fournit sur le fonctionnement du procédé : une cavitation, une marche à sec sont un indicateur de l’état du fluide véhiculé. L’état de fonctionnement d’une pompe est un reflet de l’état du procédé. KSB met donc en avant les économies importantes apportées par Pump Expert S sur la plus grande disponibilité des installations et l’accroissement des intervalles de maintenance.
Le système sera commercialisé dans quelques mois à un coût compris entre 1 000 et 2 000 euros d’abord uniquement sur les pompes KSB, puis sur toute pompe existante, mais sous le contrôle de KSB. Les premières commandes viennent de l’industrie chimique allemande (demande en termes de sécurité et d’environnement en rapport avec des produits dangereux), mais aussi de l’agroalimentaire (bière) et du traitement des eaux usées et potable. La télésurveillance et le télé-diagnostic sont en effet intéressants pour tout ce secteur.
Cette surveillance continue de la pompe peut se faire d’une autre manière comme le montre un projet de recherche présenté à l’occasion. Tous les personnels qui exploitent et entretiennent des installations détectent à l’oreille si une pompe fonctionne normalement ou non, si elle peine. Cette information auditive est le résultat de vibrations complexes de tout le système (moteur, paliers, rotor, etc.). Les méthodes modernes d’analyse de spectre et de mesure de vibrations deviennent de plus en plus abordables et vont entrer dans le quotidien. Comme le souligne Dirk Kollmar, responsable de l’équipe de développement diagnostic et automatisation.
[Photo : La surveillance continue de la pompe permet de connaître en permanence son état réel de fonctionnement.]
[Photo : Doté d’un serveur et d’une carte de communication, la pompe peut transmettre des informations à un portail internet spécifique.]
Ce qui intéresse un exploitant, c’est un système de diagnostic de pompe qui fournisse les conditions réelles de fonctionnement (pression, débit) et l'état réel de la pompe. Les systèmes actuels exploitent uniquement les grandeurs classiques hydrauliques et électriques (pression, débit, consommation électrique, vitesse de rotation, température). Le diagnostic de défaillance repose sur le suivi des valeurs seuils, des systèmes experts et des modèles mathématiques. Mais aujourd’hui, on souhaite aller plus loin et réaliser un diagnostic précoce des dysfonctionnements et des défaillances. En combinant les méthodes fines d'analyse des spectres vibratoires et l’expertise sur les pompes dans un arbre des causes, il devient possible de distinguer l’état réel de fonctionnement de la pompe, de discriminer une marche normale d'une marche avec cavitation pour une même vitesse de rotation, par exemple en comparant des amplitudes de vibrations sur différents harmoniques ou des angles de phase.
L’établissement de ce type de diagnostic avancé n'est pas possible uniquement par simulation. Pour cela, il faut explorer réellement le domaine de fonctionnement de la pompe et faire les mesures, faire un apprentissage du mode de fonctionnement pour corréler les observations à l’interprétation du signal complexe. Mais une fois ces données collectées et analysées sur une pompe, elles sont transposables aux pompes identiques. Les premiers essais réels montrent le potentiel et la fonctionnalité de ce mode de diagnostic. Ainsi, avec un faible nombre de capteurs, il sera possible de surveiller et diagnostiquer le fonctionnement réel d’une pompe.
KSB n’oublie pas que toutes ces informations doivent circuler. La société développe un mini serveur web intégré directement sur le groupe de pompage.
Pour éviter que n'importe qui puisse récupérer des données ou intervenir via le Net, KSB a imaginé un portail spécifique avec, d'un côté, une liaison téléphonique point à point avec la pompe, et, d'autre part, l’accès internet à l'utilisateur qui pourra consulter les paramètres de la pompe surveillée ou encore recevoir des alarmes par message SMS. La surveillance et la maintenance de groupes de pompage deviennent ainsi moins chères.
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