Réduire les coûts de surveillance des vannes de 90 % grâce aux capteurs IoT sans fil

Les usines et installations des industries – telles que le traitement chimique, la pâte et le papier, le traitement de l'eau et des eaux usées – ont vu les avantages de la surveillance à distance des vannes.

Les solutions de surveillance rétrofit traditionnelles sont toutefois coûteuses et lentes à déployer pour les usines comptant des milliers de vannes manuelles de différents types.

Il existe une alternative plus rentable – les usines ont constaté une réduction de 90 % de l'investissement de rétrofit, en utilisant des capteurs sans fil de qualité industrielle et des technologies IoT industrielles.

Dans cet article, le spécialiste de l'IoT industriel, Pertti Kujala, directeur du business smart factory chez Haltian, parle de la surveillance rétrofit des vannes et explique comment les usines peuvent réaliser des économies substantielles.

Qu'est-ce que la surveillance à distance des vannes ?

Les usines et installations des industries de processus chimiques, pâte et papier, traitement de l'eau et des eaux usées, et autres secteurs sont, avant tout – connues par leurs réseaux massifs de canalisations de processus, contrôlés par des milliers de vannes actionnées manuellement.

Jusqu'à récemment, les systèmes fonctionnaient avec succès et efficacité depuis de nombreuses années avec différents types de vannes manuelles.

La surveillance à distance de ces vannes manuelles devient encore plus critique dans les industries de processus alors que la transformation Industrie 4.0 balaie les usines du monde entier.

Pour maintenir la compétitivité future – les entreprises industrielles doivent augmenter l'efficacité de production, optimiser les opérations de traitement, prévenir les arrêts inutiles et améliorer la sécurité.

Avec l'intégration de la SCADA avec les instruments de terrain, et aussi les smartphones, tablettes et autres solutions mobiles, l'automatisation industrielle et le contrôle de processus croissent rapidement pour le plus grand bien.

Avantages pour les usines et installations

La surveillance à distance des vannes se compose de plusieurs composants : elle détecte la position de la vanne avec un dispositif capteur rétrofit, monté sur la vanne actionnée manuellement.

Les capteurs de position sont divisés en capteurs de position angulaire et capteurs de position linéaire.

Le dispositif capteur rapporte ensuite les données de position dans un format numérique au système de contrôle central de l'usine.

Avec une solution de surveillance à distance idéale, les positions de toutes les vannes d'une usine peuvent être surveillées sur le système de contrôle central de l'usine en temps réel – depuis des milliers de points différents, le long des canalisations de processus.

La surveillance à distance des vannes de contrôle de processus peut fournir de multiples avantages aux usines de nombreuses façons différentes :

• Générer d'énormes économies de coûts.
• Permettre une récupération de processus plus rapide après les arrêts de maintenance.
• Augmenter la sécurité sur le site.
• Réduire la survenue d'erreurs et d'écarts de qualité.
• Fournir une analytique précieuse et aider à prévenir les temps d'arrêt non planifiés.

Les avantages de la surveillance à distance des vannes dans la transformation Industrie 4.0 en cours ont propulsé le marché de la surveillance et du contrôle à distance sur une trajectoire de croissance stable avec une croissance annuelle de 4,5 %. Il devrait atteindre 27 milliards de dollars d'ici 2023 à l'échelle mondiale.

Défis des solutions de rétrofit traditionnelles

De nombreuses usines et installations hésitent à investir dans l'expansion de la surveillance à distance des vannes, malgré la croissance rapide du marché et les avantages économiques significatifs.

Le rétrofit d'un système de surveillance sur des milliers de types de vannes différents – dont certains peuvent être très anciens, souvent fabriqués par différents fournisseurs – est coûteux et chronophage.

L'auteur a compilé un tour d'horizon des principaux défis du rétrofit de surveillance à distance sur les vannes existantes.

Les capteurs de position de vanne actuels sur le marché s'adaptent souvent à un seul type de vanne, et différents fabricants de vannes ont leurs propres dispositifs capteurs de position spécifiques.

Cela augmente l'investissement matériel en capteurs pour les usines, et l'approvisionnement impliquant des produits de plusieurs fabricants peut être chronophage.

Les dispositifs capteurs de terrain traditionnels utilisent plusieurs protocoles de communication industriels – tels que Foundation Fieldbus, Profibus, DeviceNet, AS-Interface et le protocole HART, pour communiquer avec le système SCADA ou SAS de l'usine.

Cela peut nécessiter une personnalisation logicielle d'interface coûteuse, surtout si des capteurs de plusieurs fournisseurs différents sont inclus dans le système.

La plupart des capteurs et détecteurs de position de vanne industriels actuels sur le marché nécessitent un câblage physique pour l'électricité et les données.

Lorsque des milliers de vannes sont dans une usine, le câblage devient un coût significatif et prolonge le temps de déploiement à des mois, parfois des années.

Les dispositifs capteurs de position traditionnels disponibles actuellement sur le marché sont construits, basés sur les mêmes normes industrielles extrêmes, que le matériel de terrain critique et opérationnel.

Cela pourrait cependant être considéré comme de la sur-ingénierie dans de nombreuses applications industrielles.

Les capteurs de position sont généralement montés au-dessus du matériel opérationnel principal, tel que les vannes – et les capteurs ne sont pas directement exposés aux conditions les plus rudes.

Cette pratique de conception de produit extrême a augmenté les prix de vente des produits capteurs de position traditionnels, mais des produits de qualité entreprise à prix inférieur sont tout aussi adaptés à cet usage dans la plupart des cas d'utilisation.

Ces défis ralentissent les déploiements de solutions de rétrofit de surveillance à distance des vannes dans les usines mondiales. La question qui se pose est : comment réduire ces investissements et rendre le rétrofit plus facile ?

Une solution qui change la donne pourrait venir du secteur technologique de l'Internet des Objets (IoT). Les développements avec les dispositifs capteurs IoT et les technologies sans fil ont fait un bond quantique en avant ces dernières années.

Technologie révolutionnaire dans la surveillance à distance des vannes

Haltian, le spécialiste du développement de produits et fournisseur IoT industriel, en collaboration avec une entreprise mondiale de l'industrie de processus, a développé un capteur d'angle intelligent, de qualité industrielle et sans fil pour la surveillance à distance des vannes.

Il combine les dernières technologies sans fil de qualité industrielle et des matériaux ultra-durables. Avec cette solution, les usines peuvent réduire leurs coûts de rétrofit jusqu'à 90 % – comparé aux alternatives traditionnelles.

Que peut faire le capteur d'angle ?

Le capteur sans fil n'a besoin d'aucun câblage. Ce capteur d'angle rétrofit peut être fixé à plusieurs types de vannes rotatives manuelles, y compris les vannes à boisseau sphérique et les vannes papillon.

Il est livré avec un kit d'adaptation de montage pour rendre l'installation rapide et facile. Il y a une pince qui monte le dispositif capteur sur un tuyau. Son disque détecteur de position rotatif est fixé au levier de vanne avec une simple pince.

À l'intérieur du dispositif capteur d'angle se trouvent des capteurs magnétiques et mécaniques pour détecter la position de la vanne, avec une précision d'un degré. Il signale tout changement de position via la connexion sans fil – au système de contrôle central de l'usine ou de l'installation.

Après activation, le capteur se connecte automatiquement aux autres dispositifs capteurs en utilisant la technologie Wirepas Mesh.

Chaque fois que nécessaire, le protocole sans fil Wirepas Mesh dans le dispositif capteur d'angle peut optimiser automatiquement la puissance de transmission radio et la bande de fréquence.

Aucune station de base ni aucune infrastructure de réseau sans fil n'est nécessaire dans l'usine – les dispositifs capteurs d'angle fonctionnent comme points d'accès pour les autres dispositifs capteurs et forment un réseau entièrement maillé, qui transmet les paquets de données, saut par saut, vers la bonne destination.

Le dispositif capteur d'angle économe en énergie peut fonctionner pendant plusieurs années avec une seule batterie.

Comment cela profite-t-il aux usines ?

Sur un horizon d'investissement industriel pluriannuel, l'approche du capteur d'angle sans fil peut apporter aux usines et installations des économies CAPEX et OPEX. Voici les avantages les plus marquants sur la durée de vie :

L'installation sur vos vannes est rapide et facile – aucun câblage n'est nécessaire, et il est livré entièrement préconfiguré. Cela réduit les coûts de déploiement et opérationnels, lorsque des milliers de vannes sont impliqués.

Fonctionne avec plusieurs types de vannes rotatives, y compris les vannes à boisseau sphérique et papillon de tout fabricant – réduit les coûts matériels et facilite l'approvisionnement.

Évite de coûteuses personnalisations logicielles pour les protocoles de communication industriels – le capteur d'angle s'intègre directement dans le système de contrôle central via une interface de programmation d'application (API) simple.

Les changements de données de position de vanne sont signalés à votre système de contrôle – cela vous permet d'ajuster les processus d'usine plus rapidement à leurs niveaux de performance optimaux.

Avec des informations à jour sur toutes les positions de vannes, vous pouvez éviter les accidents et augmenter la sécurité au travail sur le site.

Évitez les dommages environnementaux en vous assurant que les substances dangereuses ne sont pas libérées hors du système.

Les vannes manuelles sont généralement ajustées par le personnel d'exploitation. Elles effectuent le travail d'ajustement basé sur leur connaissance tacite – la surveillance des vannes vous permet de numériser et stocker cette connaissance tacite.

Les données de bout en bout collectées sur toutes les vannes vous permettent de mesurer et d'optimiser les processus.

Changeur de jeu

La surveillance à distance des vannes fournit aux usines et installations des avantages significatifs – cela se traduit par des économies de coûts, une meilleure sécurité et une optimisation continue des processus.

Cependant, la numérisation des vannes de contrôle de processus traîne depuis trop longtemps, en raison des investissements de rétrofit élevés.

Le nouveau capteur d'angle de qualité industrielle et les technologies IoT industrielles sans fil peuvent changer la donne de la surveillance à distance des vannes avec une alternative facile, mais robuste, avec jusqu'à 90 % d'investissement en moins !