Libérez des performances optimales :les avantages des systèmes hydrauliques à autosurveillance

Les systèmes hydrauliques jouent un rôle crucial dans de nombreux secteurs, de l'industrie manufacturière et de la construction à l'aviation et aux transports. Ces systèmes sont responsables de la transmission de puissance grâce à l’utilisation de fluides sous pression, ce qui en fait un composant essentiel de diverses machines et équipements. Pour garantir leurs performances optimales et éviter les pannes inattendues, il est essentiel de mettre en œuvre un processus de surveillance automatisé qui évalue en permanence la fiabilité des systèmes hydrauliques.
 

Que faut-il surveiller ?

Dans une certaine mesure, cela dépend de la machine. Les facteurs à prendre en compte peuvent inclure le degré de critique du système, son intensité de maintenance et la manière dont le coût de préparation de l'infrastructure pour la surveillance se compare aux avantages potentiels. Bien entendu, tous les systèmes n’auront pas besoin de toutes les capacités de surveillance possibles, mais chaque système peut bénéficier de la collecte de certaines données. Un bon point de départ pour la plupart des systèmes consiste à se demander quelles informations auraient été utiles dans le passé. Pour la plupart des systèmes, les conditions suivantes constituent de bonnes conditions à surveiller.

Température :

La surveillance de la température du fluide hydraulique et des composants critiques est essentielle. Une chaleur excessive peut entraîner une dégradation du fluide, une usure accélérée des composants et une efficacité réduite du système. La surveillance de la température permet d'identifier les problèmes de surchauffe, de détecter les fluctuations anormales de température et de prévenir les pannes potentielles.

Pression :

La surveillance de la pression hydraulique fournit des informations importantes sur les performances du système et permet de garantir qu'il fonctionne dans des limites de sécurité. Les capteurs de pression sont utilisés pour mesurer la pression à différents points du système, tels que les pompes, les vannes, les accumulateurs et les cylindres. La surveillance de la pression permet de détecter les pics de pression, les chutes de pression ou une pression insuffisante, qui peuvent indiquer des problèmes tels que des fuites, des blocages ou des dysfonctionnements de la pompe.

Débit :

La surveillance du débit du fluide hydraulique est essentielle pour maintenir un bon fonctionnement et détecter les problèmes liés au débit. Les capteurs de débit mesurent la vitesse de déplacement du fluide dans le système. La surveillance du débit permet d'identifier les restrictions, les blocages ou le débit excessif qui peuvent indiquer un dysfonctionnement de la vanne, des filtres obstrués ou un dimensionnement inapproprié des composants.

Niveau de liquide :

La surveillance du niveau de liquide dans le réservoir ou dans d'autres composants hydrauliques permet de garantir un approvisionnement adéquat en liquide. De faibles niveaux de liquide peuvent provoquer une cavitation, une aération ou une lubrification inadéquate, entraînant des dysfonctionnements du système. Les capteurs de niveau ou les jauges visuelles sont couramment utilisés pour surveiller les niveaux de liquide.

Efficacité de filtration :

Les systèmes hydrauliques reposent sur la filtration pour éliminer les contaminants du fluide. La surveillance de l'efficacité de la filtration permet de garantir que les filtres éliminent efficacement les particules et maintiennent la propreté du fluide. Des manomètres différentiels ou des indicateurs de saleté sur les filtres peuvent indiquer quand ils doivent être nettoyés ou remplacés. L'élaboration d'un calendrier de remplacement des filtres devient beaucoup plus facile lorsque vous utilisez les bons capteurs pour surveiller les filtres.

Vibrations :

La surveillance des niveaux de vibration dans les systèmes hydrauliques peut fournir des informations sur l'état des machines tournantes, telles que les pompes et les moteurs. Des vibrations excessives peuvent indiquer un désalignement, une usure des roulements ou des problèmes mécaniques qui, s'ils ne sont pas résolus, peuvent entraîner des pannes ou réduire la durée de vie de l'équipement. Des capteurs de vibrations ou des accéléromètres sont utilisés pour mesurer et surveiller les niveaux de vibrations.

Contamination des liquides :

La contamination du liquide hydraulique est une préoccupation importante car elle peut endommager les composants du système. La surveillance du niveau de contaminants, tels que les particules, l'eau ou l'air, permet de maintenir la propreté du fluide et de prévenir l'usure prématurée des composants. Les compteurs de particules, les capteurs d'humidité et les dispositifs d'élimination de l'air sont couramment utilisés pour surveiller la contamination des fluides.

Conditions de fonctionnement :

La surveillance des conditions de fonctionnement telles que la charge, la vitesse et la position de l'actionneur fournit une compréhension complète des performances du système. Ces paramètres peuvent aider à identifier des conditions anormales, des écarts par rapport au comportement attendu ou des situations de surcharge potentielles. Cela peut être particulièrement utile dans les systèmes requis pour maintenir des niveaux élevés d'exactitude et de précision.

En surveillant ces conditions, les opérateurs de systèmes hydrauliques et le personnel de maintenance peuvent détecter les problèmes potentiels, identifier les causes profondes des problèmes et prendre des mesures correctives en temps opportun. Une surveillance et une analyse régulières de ces conditions contribuent à garantir la fiabilité, l’efficacité et la longévité du système hydraulique.
 

Importance de la surveillance des systèmes hydrauliques

Les systèmes hydrauliques sont complexes et composés de nombreux composants tels que des pompes, des vannes, des actionneurs et des réservoirs de fluide. Une surveillance régulière de ces systèmes est cruciale pour détecter les problèmes potentiels, prévenir les pannes et optimiser les performances. La surveillance manuelle prend du temps, est sujette aux erreurs humaines et peut ne pas fournir de données en temps réel. Très souvent, la surveillance manuelle passe au second plan par rapport à d’autres tâches et, dans de nombreux cas, n’est tout simplement jamais réalisée. Par conséquent, les solutions de surveillance automatisées offrent des avantages significatifs.

Avantages de la surveillance automatisée :

Données en temps réel :

Les systèmes de surveillance automatisés collectent et analysent les données en continu, fournissant des informations en temps réel sur les performances du système hydraulique. Cela permet une détection rapide des anomalies et une intervention rapide pour éviter les pannes majeures.

Fiabilité améliorée :

En surveillant des paramètres clés tels que la pression, la température, le niveau de fluide et les débits, les systèmes automatisés peuvent identifier les problèmes potentiels avant qu'ils ne causent des dommages importants. Cela conduit à une fiabilité améliorée et réduit le risque de temps d'arrêt imprévus.

Maintenance prédictive :

La surveillance automatisée permet la mise en œuvre de stratégies de maintenance prédictive. En analysant les données historiques et en identifiant les modèles, les activités de maintenance peuvent être planifiées de manière proactive, réduisant ainsi les coûts et minimisant les interruptions.

Enregistrement et analyse des données :

Les systèmes automatisés peuvent enregistrer et stocker de grandes quantités de données, permettant une analyse approfondie des tendances et des modèles de performances. Cela facilite une meilleure prise de décision et l’identification des opportunités d’optimisation.
 

Défis liés à la mise en œuvre de la surveillance automatisée

Complexité de l'intégration :

L'intégration de systèmes de surveillance automatisés dans des configurations hydrauliques existantes peut nécessiter des modifications ou des capteurs supplémentaires. Les problèmes de compatibilité et le besoin d'une expertise spécialisée peuvent poser des problèmes lors de la mise en œuvre.

Interprétation des données :

La collecte de grandes quantités de données n’a de valeur que si elles peuvent être interprétées efficacement. Analyser et extraire des informations significatives à partir des données collectées peut être complexe et prendre beaucoup de temps.

Considérations relatives aux coûts :

La mise en œuvre de systèmes de surveillance automatisés peut impliquer des coûts initiaux importants, notamment l'installation des capteurs, le matériel, les logiciels et la formation. Cependant, ces coûts sont souvent compensés par les avantages à long terme d’une fiabilité améliorée et de dépenses de maintenance réduites. De plus, il n’est pas nécessaire de tout faire en même temps. Nous pouvons commencer par surveiller les circuits critiques et étendre progressivement les diagnostics à tous les circuits de tous les systèmes si nous trouvons cela bénéfique.
 

Solutions potentielles

Technologie des capteurs :

L'utilisation de capteurs avancés capables de surveiller plusieurs paramètres simultanément peut fournir des informations complètes sur les performances du système hydraulique. Ces capteurs doivent être robustes, précis et capables de transmettre des données en temps réel. Avec ou sans fil, beaucoup peuvent transmettre via Wi-Fi avec plusieurs choix de périphériques d'entrée. S'ils sont sans fil, ils peuvent utiliser soit l'alimentation de la batterie, soit une alimentation locale.

Analyse des données :

La mise en œuvre d'outils d'analyse de données sophistiqués peut aider à traiter et à interpréter les données collectées, fournissant ainsi des informations exploitables pour optimiser les performances du système hydraulique. Même si de nombreuses installations disposent déjà de plusieurs capteurs, la plupart d’entre eux servent à fournir des informations aux systèmes logiques. Rares sont ceux qui sont installés uniquement pour la collecte et l'analyse de données.

Surveillance à distance :

L'exploitation des capacités de surveillance à distance permet d'accéder aux données en temps réel depuis n'importe où, améliorant ainsi la capacité de répondre rapidement aux événements critiques et aux anomalies.

La surveillance automatique de la fiabilité des systèmes hydrauliques est cruciale pour optimiser les performances, prévenir les pannes et minimiser les temps d'arrêt. Grâce à la mise en œuvre de systèmes de surveillance automatisés, les industries peuvent bénéficier de données en temps réel, d'une fiabilité améliorée, d'une maintenance prédictive et d'une prise de décision basée sur les données, en particulier lors du dépannage.

Bien que des défis tels que la complexité de l'intégration et les considérations de coûts existent, les progrès de la technologie des capteurs et de l'analyse des données offrent des solutions potentielles. En adoptant la surveillance automatisée, les industries peuvent garantir la longévité et l'efficacité de leurs systèmes hydrauliques, ce qui entraîne une productivité accrue et une réduction des coûts opérationnels.

Considérations relatives aux coûts

"La mise en œuvre de systèmes de surveillance automatisés peut impliquer des coûts initiaux importants, notamment l'installation de capteurs, le matériel, les logiciels et la formation. Cependant, ces coûts sont souvent compensés par les avantages à long terme d'une fiabilité améliorée et de dépenses de maintenance réduites. De plus, il n'est pas nécessaire de tout faire en même temps. Nous pouvons commencer par surveiller les circuits critiques et étendre progressivement les diagnostics à tous les circuits de tous les systèmes si nous trouvons cela avantageux de le faire. "

Par où commencer

La surveillance de la pression et du débit sont deux aspects essentiels de la maintenance et du dépannage des systèmes hydrauliques. S'il existe des contraintes budgétaires ou si l'utilisateur souhaite simplement construire un système de surveillance complet au fil du temps, ces deux éléments sont de loin les plus importants. Ces techniques de surveillance fournissent des informations précieuses sur les performances et l'état du système, permettant une détection précoce des problèmes potentiels et garantissant un fonctionnement optimal.

Surveillance de la pression :

La surveillance de la pression consiste à mesurer la pression dans le système hydraulique en différents points. Cela permet aux opérateurs d'évaluer l'état de santé général du système et d'identifier toute anomalie. Les manomètres ou transducteurs sont généralement installés à des endroits critiques, tels que la sortie de la pompe, les ports de vanne, les accumulateurs et les ports d'actionneur.
 

Les principaux aspects de la surveillance de la pression sont les suivants :

Pression du système :

La surveillance de la pression globale du système permet de garantir qu'elle se situe dans la plage recommandée pour un fonctionnement sûr et efficace. Des écarts par rapport à la pression souhaitée peuvent indiquer des problèmes tels que des blocages, des fuites ou des dysfonctionnements de la pompe ou de l'accumulateur.

Pression différentielle :

La pression différentielle est la différence de pression entre deux points du système. La surveillance de la pression différentielle sur les filtres, les vannes ou d'autres composants permet d'identifier les éléments obstrués ou défaillants.

Pression maximale :

La surveillance des niveaux de pression de pointe peut aider à identifier les conditions de surcharge potentielles, susceptibles d'entraîner une défaillance de composants ou des dommages au système.
 

Surveillance du flux

La surveillance du débit consiste à mesurer le débit du fluide dans le système hydraulique. Ces informations sont cruciales pour évaluer les performances du système, détecter les blocages et garantir une lubrification et un refroidissement adéquats. Peu de systèmes disposent d’un moyen de mesurer les débits aux points critiques. De nombreux concepteurs semblent croire que mesurer la pression est suffisant, mais la pression n’est qu’une partie du problème. Par exemple, si un actionneur se déplace trop lentement, est-il en contournement ou le débit est-il restreint d'une manière ou d'une autre ? Un manomètre ne peut pas nous le dire.

Les principaux aspects de la surveillance des flux sont les suivants :

Débit :

La surveillance du débit permet de garantir que le système hydraulique fournit suffisamment de liquide pour répondre aux exigences opérationnelles. De faibles débits peuvent indiquer un blocage ou un problème avec la pompe ou l'accumulateur, tandis que des débits élevés peuvent suggérer une usure excessive ou un dysfonctionnement de la vanne de régulation.

Sens d'écoulement :

La surveillance du sens d'écoulement peut aider à identifier les problèmes liés au fonctionnement de la vanne ou aux circuits de fluide, garantissant ainsi que le fluide s'écoule dans la direction prévue. Cela peut identifier les composants tels que les clapets anti-retour et les régulateurs de pression qui sont restés ouverts.

Température du fluide :

La surveillance de la température du fluide hydraulique est essentielle pour détecter les problèmes potentiels de surchauffe. Des températures élevées peuvent indiquer un refroidissement inadéquat ou une friction excessive au sein du système.

En surveillant en permanence la pression et le débit, les opérateurs peuvent détecter les anomalies, diagnostiquer les problèmes et prendre les mesures appropriées pour prévenir les pannes du système, réduire les temps d'arrêt et augmenter la fiabilité et l'efficacité globales des systèmes hydrauliques.
 

Surveillance de la température

La surveillance de la température des systèmes hydrauliques est un aspect essentiel pour garantir leur fonctionnement sûr et efficace. Les systèmes hydrauliques utilisent des fluides sous haute pression pour transmettre la puissance et contrôler le mouvement de divers composants mécaniques. La surveillance de la température aide à détecter les problèmes potentiels, à prévenir les pannes du système et à maximiser la durée de vie du fluide hydraulique et des composants.

La plupart du temps, lorsque les composants hydrauliques s’usent, ils fuient. S’ils coulent sur le sol, c’est assez évident. Cependant, le plus souvent, ils fuient en interne, ou contournent, ce qui peut passer inaperçu pendant un certain temps.

Il peut n'y avoir aucun signe visuel d'usure jusqu'à ce que le composant ne fonctionne plus de manière satisfaisante, mais le contournement a une caractéristique commune :un gain de température à travers le composant. En effet, toute fuite, qu'elle soit interne ou externe, entraîne une chute de pression qui ne sert à rien.

Toute chute de pression qui ne fait aucun travail génère de la chaleur. Ainsi, un composant usé aura un gain de température anormal. Nous devons surveiller la température car, pour détecter un gain anormal, nous devons avoir une idée de ce qu'est la « normale ».

Capteurs de température :

Des capteurs de température sont utilisés pour mesurer la température du fluide hydraulique. Le type de capteur le plus courant est le détecteur de température à résistance (RTD) ou un thermocouple. Ces capteurs sont placés à des points stratégiques du système hydraulique, tels que le réservoir, la pompe, les blocs de vannes ou les composants critiques.

Emplacement du capteur :

L'emplacement des capteurs de température est crucial pour une surveillance précise. Les capteurs doivent être installés dans les zones où les changements de température sont les plus susceptibles de se produire, comme à proximité des zones à haute pression, à proximité des composants générant de la chaleur ou dans le trajet d'écoulement du fluide hydraulique.

Étalonnage du capteur :

Avant le déploiement, les capteurs de température doivent être calibrés pour garantir des lectures précises. L'étalonnage consiste à comparer la sortie du capteur avec une référence de température connue et à l'ajuster si nécessaire. Cette étape permet d'éliminer toute erreur systématique dans les mesures du capteur.

Acquisition de données :

Les capteurs de température sont connectés à un système d'acquisition de données, qui capture et enregistre les relevés de température au fil du temps. Il peut s'agir d'un dispositif de surveillance dédié ou d'une partie d'un système de contrôle plus vaste. Le système d'acquisition de données peut comprendre des convertisseurs analogique-numérique pour convertir les signaux analogiques du capteur en données numériques pouvant être traitées et analysées.

Surveillance et analyse :

Les données de température acquises sont surveillées et analysées en permanence pour détecter toute anomalie ou tendance. Des seuils ou des limites d'alarme peuvent être définis pour déclencher des alertes si la température dépasse les limites de fonctionnement sûres. L'analyse des modèles de température peut fournir des informations sur les performances du système hydraulique, identifier les problèmes potentiels tels que la surchauffe et aider à planifier la maintenance préventive.

Entretien et Intervention :

La surveillance de la température permet des pratiques de maintenance proactives. Si les relevés de température indiquent des conditions anormales, telles qu'une chaleur excessive, cela peut indiquer un problème tel qu'une pompe défaillante, un filtre obstrué, un refroidissement insuffisant ou une friction excessive. Le personnel de maintenance peut prendre les mesures appropriées pour résoudre le problème avant qu'il ne s'aggrave et ne provoque une panne du système.

Par où commencer

"La surveillance de la pression et du débit sont deux aspects essentiels de la maintenance et du dépannage des systèmes hydrauliques. S'il existe des contraintes budgétaires ou si l'utilisateur souhaite simplement construire un système de surveillance complet au fil du temps, ces deux aspects sont de loin les plus importants. Ces techniques de surveillance fournissent des informations précieuses sur les performances et la santé du système, permettant une détection précoce des problèmes potentiels et garantissant un fonctionnement optimal."

Avantages de la surveillance de la température dans les systèmes hydrauliques

Détection précoce des problèmes :

La surveillance de la température permet de détecter les anomalies et les problèmes potentiels dans les systèmes hydrauliques. Des pics de température inhabituels ou des températures élevées prolongées peuvent indiquer des problèmes tels que l'usure des composants, la dégradation des fluides, la contamination ou un refroidissement insuffisant.

Prévenir les pannes du système :

En identifiant les problèmes dès leurs premiers stades, la surveillance de la température permet une maintenance ou une réparation en temps opportun, évitant ainsi les pannes catastrophiques qui pourraient entraîner des temps d'arrêt et des réparations coûteux.

Extension de la durée de vie des composants :

Une chaleur excessive est préjudiciable aux composants hydrauliques, entraînant une usure accélérée et une durée de vie réduite. La surveillance de la température permet de garantir que les composants fonctionnent dans leur plage de température spécifiée, favorisant ainsi la longévité et la fiabilité.

Optimisation des performances :

La surveillance de la température fournit des données précieuses pour analyser les performances du système et identifier les domaines à améliorer. Il aide à optimiser les stratégies de refroidissement, la sélection des fluides et l'efficacité globale du système.

La surveillance de la température dans les systèmes hydrauliques est un aspect essentiel pour garantir leur fonctionnement sûr et efficace. En utilisant des capteurs de température, des systèmes d'acquisition de données et des techniques d'analyse, les problèmes potentiels peuvent être détectés tôt, les pannes du système peuvent être évitées et la durée de vie des composants hydrauliques peut être maximisée.
 

Interface du capteur

De nombreux systèmes CPL prennent déjà en charge le stockage et l'analyse des données. Il est donc probable qu'une machine puisse commencer à enregistrer en ne faisant rien d'autre que d'installer les capteurs et de configurer les ports d'E/S. De nombreux utilisateurs préfèrent cependant faire de la surveillance continue une fonction distincte afin que l'accès puisse être contrôlé. De plus, tous les logiciels CPL ne prennent pas en charge les protocoles IoT pour communiquer avec les infrastructures internes les plus récentes.

Des interfaces telles que SensoNODE™ peuvent fournir des solutions d'interface locales et basées sur le cloud offrant des fonctionnalités telles que des tableaux de bord personnalisables, des alertes par e-mail/SMS, des graphiques, des statistiques et bien plus encore. De nombreux capteurs individuels offrent une portée sans fil allant jusqu'à 1 000 pieds (facilement étendue par des répéteurs), et l'interface basée sur le cloud permet d'accéder à n'importe quel endroit disposant d'un accès Internet.

Toutes ces informations ne peuvent-elles pas être collectées et enregistrées manuellement ? Bien sûr, c’est possible. Mais ce ne sera pas le cas.

En trois décennies d'enseignement et de conseil aux États-Unis et au-delà, j'ai fourni des formulaires personnalisés de fiabilité et de maintenance préventive à des centaines d'installations industrielles conçues pour collecter et enregistrer exactement ce type d'informations. Pas une seule fois ils n’ont été utilisés pendant très longtemps avant que d’autres tâches ne prennent le pas sur leur priorité. Grâce à la surveillance et à l'enregistrement automatiques et continus, les données sont réellement enregistrées et sont disponibles lorsque cela est nécessaire pour éviter les temps d'arrêt et le remplacement inutile de composants. De tous les avantages, celui-ci est le plus grand.

Cet article est issu de la présentation de Jack Weeks lors de la conférence et exposition Reliable Plant &Machinery Lubrication 2023. Pour en savoir plus sur Reliable Plant &Machinery Lubrication 2024, cliquez ici.