Les câbles intelligents prolongent la durée de vie des machines et des installations

Où et quand les utiliser?

Partout autour de nous, on voit fleurir des solutions intelligentes ou smart ces dernières années. Nous nous sommes habitués à l'éclairage intelligent, aux thermostats intelligents ainsi qu'aux compteurs d'électricité intelligents, entre autres. Cette tendance s'observe également dans l'industrie, où les câbles intelligents peuvent faire une grande différence. Comment?

La securite d’abord

Lorsqu'un appareil électroménager tombe en panne dans une habitation privée, il s'agit gé­né­ralement d'une perte temporaire de confort: une télévision, une plaque de cuisson ou une chaudière électrique qui rend l'âme causeront tout au plus un certain inconfort temporaire. Dans l'industrie, c'est complètement différent. 

Une machine qui tombe en panne peut être un véritable désastre pour une entreprise: la production s'arrête et les clients ne peuvent pas être livrés à temps. Ce qui porte préjudice au chiffre d'affaires, mais aussi à la réputation de l'entreprise. De plus, le personnel technique coûte très cher aujourd'hui et les temps d'arrêt de la machine empêche une dépense efficace en matière de salaires.

De la maintenance curative à la maintenance prédictive

Les entreprises sont donc constamment à la recherche de moyens pour renforcer la sécurité de leurs installations. Dans un premier temps, les efforts ont été fournis au niveau des machines elles-mêmes: des conceptions plus robustes, l'utilisation de matériaux plus résistants et un constructeur de machines fiable. 

Ensuite, l'accent a été mis sur la maintenance. Malgré les choix précédents, quelque chose peut toujours mal tourner dans une installation. Et dans ce cas, il faut que le service technique ou de maintenance intervienne. Dans le meilleur des cas, la réparation est immédiatement, dans le pire des cas, il faut attendre les pièces de rechange.

Les entreprises sont constamment à la recherche de moyens pour renforcer la sécurité de leurs installations

Cette forme de maintenance est appelée maintenance curative, mais cette méthode de travail devient progressivement obsolète au profit de la maintenance prédictive et préventive.

Dans cette façon de travailler, les capteurs assurent un contrôle strict de nombreuses valeurs. Pensez par exemple à un moteur électrique qui entraîne une machine: en surveillant constamment la température avec un capteur, il est possible d'intervenir si la courbe monte d'un coup vers des valeurs anormales.

Si d'autres facteurs importants sont également pris en compte – comme le courant consommé par le moteur et la qualité de l'huile – alors, en analysant toutes les données de mesure, on peut faire d'excellentes prévisions sur la durée de vie restante du moteur. 

En d'autres termes, des mesures préventives peuvent être prises: un nouveau moteur peut être commandé ou un service peut être programmé en temps utile. La sécurité est par ailleurs renforcée car les temps d'arrêt imprévus peuvent entraîner des situations dangereuses pour le personnel.

 

Étape suivante: câbles pour l’énergie et les données

Entre-temps, le segment technique n'est pas en reste et la recherche de nouveaux moyens d'accroître la fiabilité bat son plein. Les câbles – tant d'alimentation que de transfert des données – sont également concernés; leur marché se développe rapidement. 

L'approche est ici similaire à l'exemple du moteur. Nous constatons par exemple que les fabricants de câbles disposent de résultats de tests en laboratoire sur la durée de vie des câbles souples utilisés dans les machines en mouvement.

 

Ensuite, à l'aide d'un dispositif de surveillance pour un câble spécifique, on mesure la distance parcourue par le câble, le facteur de flexion et la vitesse. Ces données peuvent donner une indication de l'usure prévue du câble. En comparant ces données avec les données historiques de la base de données, il est possible de se prononcer sur la durée de vie restante estimée.

Différentes approches

Plusieurs approches sont possibles pour créer un câble intelligent.

• Cela permet de connecter au câble un dispositif de surveillance qui mesure en permanence un certain nombre de facteurs et les compare ensuite aux données de mesure historiques de l'usine. Comme l'utilisateur peut déterminer comme valeur d'alarme certains dépassements des paramètres par rapport à la base de données historique, il obtient plus de certitude sur l'état du câble. Cette assurance est donnée sous la forme d'un contact NC qui s'active lorsque ce seuil est dépassé. On peut aussi utiliser un câble de mesure intégré, où aucun câblage supplémentaire n'est nécessaire pour la mesure. Une fonctionnalité supplémentaire consiste à intégrer cette méthode de travail dans un programme de maintenance global, grâce auquel le client final peut surveiller et consulter en permanence l'état de tous les câbles et autres composants connectés sur sa tablette, son smartphone ou son PC.
• Un système similaire est également possible pour les câbles Ethernet. Dans ce cas, les moindres changements dans la transmission sont suivis grâce au calcul des données qui ont disparu. En les comparant avec la valeur attendue, on peut se prononcer sur la contrainte mécanique subie par le câble et sur la qualité de la connexion.

L'utilisateur peut définir comme valeurs d'alarme certains dépassements de paramètres par rapport à la base de données historique, ce qui permet d'être plus sûr de l'état de santé des câbles

• Pour les câbles qui sont soumis à une forte usure, on peut prévoir une gaine en deux couches. La couche intérieure est orange, la couche extérieure est jaune. Si l'usure devient trop importante, la couche extérieure usée sert d'indicateur pour indiquer le remplacement.
• L'intégration d'un indicateur de température est également possible. Les particules sensibles à la température qui réagissent à la chaleur sont extrudées dans la gaine. Si les températures sont plus élevées que prévu, la couleur de la gaine change, indiquant une surchauffe imminente.
• L'ajout d'additifs à la gaine du câble est également utile pour d'autres applications. Par exemple, il est possible d'ajouter un composé résistant aux rongeurs. Ou des composés qui empêchent le développement de micro-organismes, ce qui peut être utile dans l'industrie alimentaire et le secteur pharmaceutique.
• Il est aussi possible de mesurer la résistance des câbles pour les câbles d'asservissement. En fixant une valeur limite, il est facile de déterminer quand il est préférable de remplacer le câble.
  Il existe plusieurs méthodes pour mesurer la résistance des câbles d'asservissement. Une méthode courante consiste à utiliser un multimètre pour mesurer directement la résistance. Pour ce faire, il faut avoir accès aux extrémités des câbles. En outre, il existe des instruments de mesure avancés qui peuvent mesurer non seulement la résistance, mais aussi d'autres paramètres tels que la capacité et l'intégrité de l'isolation du câble.

Moyenne tension

Pour certaines applications de câbles, l'entretien et la réparation sont coûteux et difficiles sur le plan logistique. Pensez, par exemple, aux câbles souterrains à moyenne tension. C'est pourquoi les gestionnaires de réseau demandent des câbles qui, d'une manière ou d'une autre, peuvent indiquer leur état actuel, car cela leur permet de mieux déterminer leurs besoins de maintenance. Les câbles peuvent ainsi être remplacés avant qu'ils ne tombent en panne et les longues périodes d'immobilisation qui en découlent peuvent être évitées.

Comme on parle souvent de kilomètres de câbles à moyenne tension, leur localisation à quelques mètres près peut permettre d'économiser une quantité énorme de travaux de terrassement et de recherche

La surveillance des câbles offre une solution intéressante. Si un câble souterrain est légèrement endommagé pour une raison ou une autre – terrassement, croissance de racines d'arbres, affaissement ... – le câble peut être mis sous pression. Il en résulte des pertes partielles.

Aujourd'hui, il existe une technologie de capteurs qui permet de mesurer ces petites impulsions. Le système est placé dans deux sous-stations et mesure en permanence les impulsions entrantes. Si une perte partielle anormale se produit quelque part, cette erreur entraînera la mesure d'une impulsion dans les deux sous-stations. En comparant la différence de temps de réception – quelques microsecondes – des deux impulsions, il est possible de déterminer très précisément où se situe le défaut éventuel. 

Comme on peut vite parler de kilomètres dans le cas des câbles à moyenne tension, le fait de déterminer la position avec une précision de quelques mètres représente une économie énorme en termes de travail de fouille et de recherche. Dans de nombreux cas, il est également possible d'intervenir de manière proactive.

En collaboration avec LAPP