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Smart Machinery Health
Tegen onvoorziene shutdowns
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Emerson Process Management introduceert de nieuwste ontwikkeling binnen de
automatiseringstechnologie, namelijk de Smart Machinery Health Management. Deze
uitbreiding op zijn PlantWeb architectuur is volledig gericht op het voorkomen
van storingen en het verbeteren van de beschikbaarheid en de prestaties van
procesinstallaties.
Onvoorziene shutdowns zijn duur. In sommige industrietakken zorgen ze voor een
kostenpost van ten minste 1 miljoen dollar per dag. Volgens onderzoeken verricht
door Marsch and McLennan Protection Consultants, blijkt bovendien dat het
onvoorzien uitvallen van apparatuur de oorzaak is van 43 procent van alle
incidenten op proceslocaties.
Open digitale omgeving
Op een gemiddelde site draaien rond de 2500 machines, waarvan ruim zestig
procent motor-pomp combinaties. Met de introductie van het Smart Machinery
Health management richt Emerson zich in de eerste plaats op die motor-pomp
combinaties. Deze zijn immers van vitaal belang voor alle processen in onder
meer de chemie, olie en gas winning, raffinaderijen, de energiesector, de
pulpverwerking, papierfabricage en overige procesindustrieën.
Voor Smart Machinery Health Management zijn nieuwe, intelligente transmitters
ontwikkeld met voorspellende diagnosefuncties. Deze functies controleren en
analyseren de werking van met name roterende apparatuur, geven aan operators en
onderhoudsverantwoordelijken continu verslag door van de conditie van de
roterende productiemiddelen en vertalen dit naar concrete acties. Daardoor
kunnen onvoorziene shutdowns worden voorkomen, hetgeen bijdraagt tot een
verhoogde efficiëntie van het totale proces.
Centraal in het systeem staat de nieuwe CSI 9210 Machinery Health Transmitter.
De CSI 9210 is de eerste Foundation fieldbus transmitter die de conditie van
dergelijke apparatuur kan meten. Het apparaat bewaakt onder meer de lagerschade
aan motor of pomp, uitlijning van de opstelling, elektrische storingen in de
motor, cavitatie in de pomp en onbalans. “Smart Machinery Health Management is
echt een innovatie”, stelt Jim Nyquist, president van Emerson Process Management
in Europa, Middel-Oosten en Afrika. “Bovendien is het een antwoord op tal van
operationele kwesties die bij onze klanten en andere industrieën spelen. Het is
dus een belangrijk element in ons uiteindelijke doel: een open digitale omgeving
voor analyserende en voorspellende diagnoses. Het is ook een versterking van
onze PlantWeb architectuur, omdat die wordt benut om de informatie over
apparatuur tijdig en eenduidig bij de juiste mensen te brengen, zodat zij
onmiddellijk die acties kunnen nemen die productieverstoringen kunnen
voorkomen”.
Automatische opvolging
Motor-pomp combinaties worden gewoonlijk slechts sporadisch doorgelicht en
pas hersteld wanneer ze uitvallen (uit onderzoek blijkt dat 57 procent van de
gebruikte pompen niet automatisch worden opgevolgd). De CSI 9210 transmitter
zorgt voor een aanzienlijke verbetering van de beschikbaarheid van die
apparatuur – en daarmee van de prestaties van de gehele installatie – doordat
het continu nuttige informatie doorgeeft die direct door het
procesautomatiseringssysteem en de asset management toepassingen gepresenteerd
wordt. Operators kunnen in een oogopslag zien wat de status is van elk
aangesloten roterend apparaat en al in een vroeg stadium de noodzaak herkennen
om in te grijpen of verbeteringen door te voeren, zodat de beschikbaarheid en de
prestaties van de plant verhoogd worden.
Smart Machinery Health Management verbreedt de Emerson PlantWeb architectuur
doordat bestaande expertise over de aanwezige roterende procesapparatuur wordt
ingebed in de nieuwe intelligente digitale veldapparatuur. Diagnostische
informatie over de gecontroleerde apparatuur wordt via het standaard Foundation
fieldbus protocol overgebracht naar DeltaV en Ovation
procesautomatiseringssystemen en de geïntegreerde AMS Suite asset management
applicatie. Deze intelligentie vertaalt zich ook in de aanpasbaarheid van het
systeem. Wanneer het bijvoorbeeld aangesloten wordt op een motor-pomp combinatie
die op dat ogenblik maar een conditie heeft van bijvoorbeeld tachtig procent,
zal de transmitter zich aanpassen aan deze huidige toestand/conditie van het
roterend systeem. Wanneer dan achteraf de machine wordt ge-upgraded naar opnieuw
honderd procent, zal de transmitter zich automatisch aanpassen aan deze nieuwe
toestand. Vanaf dat ogenblik wordt alles dan gecontroleerd of vergeleken met
deze nieuwe hoogste staat.
De nieuwe transmitter sluit ook aan bij de CSI 4500 Machinery Health Monitor
software – samen zorgen ze voor een efficiënt beheer van vitale roterende
apparatuur, de belangrijkste bron van zowel processtoringen als onderhoudskosten
in vrijwel elke industriële procesomgeving.
Machine Maintenance Device
De CS 9210 is volgens Emerson de eerste transmitter die
procesautomatiseringssystemen informatie geeft over de conditie van de bestuurde
apparatuur. Naargelang zijn programmering kan hij letten op variaties in onder
meer temperatuur, trillingen en toerental van vitale componenten, zoals
motorpompen. Deze robuuste en intelligente ‘Machine Maintenance Device’
analyseert de meetwaarden, stelt aan de hand daarvan de conditie van de
component vast en geeft, indien nodig, waarschuwingen en aan te bevelen acties
door.
De nieuwe CSI 9210 Transmitter bevat dus analysesoftware die nauwkeurige bepaalt
of er zich potentieel schadelijke wijzigingen in de werking van een bewegende
component voordoen. Zijn bevindingen stuurt hij via het Foundation fieldbus
protocol naar het procescontrole- en asset managementsysteem waaraan hij binnen
een Emerson PlantWeb architectuur is verbonden. Daarmee hebben gebruikers van
bijvoorbeeld een AMS Suite – Intelligent Device Manager – een real-time inzicht
in de werkelijke conditie van hun motorpompen. Operators zien precies wat er op
componentenniveau dreigt fout te lopen en ze kunnen de juiste acties ondernemen
om problemen met de beschikbaarheid en de prestaties van de gehele installatie
te voorkomen.
Wanneer de CSI 9210 Machinery Health Transmitter wordt ingezet binnen een
Emerson PlantWeb architectuur kan hij zijn bevindingen ook direct als PlantWeb
Alerts doorgeven, met codes zoals ‘advisory’, ‘maintenancce’ of ‘failed’. Samen
met een aanbeveling voor te nemen acties wordt ook een Machinery Healt Value
afgegeven. Zo kan het personeel dat bij het proces betrokken is precies zien wat
de conditie van elk gepeild apparaat is en welke problemen daaruit kunnen volgen
wanneer er niet wordt ingegrepen. Dit inzicht is belangrijk voor een succesvolle
toepassing van voorspellend onderhoud, gericht op vermindering van down-time,
verlengen van de technische levensduur en verlagen van de onderhoudskosten.
Predictief onderhoud
Door het gebruik van de juiste tools voor analyse, trending en predicitef
onderhoud, kan de onderhoudskost van een plant gereduceerd en de levensduur van
de veldinstrumentatie verlengd worden. Asset Management verandert in feite de
wijze waarop plants hun procesuitrusting beheren. Het ondersteund ‘operations’
door extra informatie te verstrekken voor de configuratie, calibratie en het
onderhoud van alle instrumenten. Operators superviseren zo niet alleen de
typische procesapparatuur, maar kunnen meteen ook alle roterende machines zoals
pompen, motoren, ventilatoren, … bewaken. Wanneer een instrument bijvoorbeeld
buiten haar functionele toleranties werkt, kan de ernst van het afwijkende
gedrag ingeschat worden. Al naar gelang het om kritische of niet-kritische
apparatuur gaat, kan beslist worden om direct in te grijpen, te wachten tot de
volgende onderhoudsinterventie of het apparaat te laten degraderen.
In tegenstelling tot bepaalde andere systemen werkt de 9210 transmitter op basis
van FF-spectrumanalyse, waarbij de golfvorm van het signaal omgezet wordt naar
het discrete spectrum. Het gaat hier dus niet om het overschrijden van
alarmdrempels, maar om het verkrijgen van relevante informatie waarmee een event
of alarm kan geanalyseerd worden. Dat laat toe om in een (zeer) vroeg stadium
niet alleen afwijkend gedrag te detecteren, maar ook de oorzaken ervan op te
sporen en de gepaste actie te ondernemen. Naast een hoger rendement, daalt zo
ook het risico van onverwachte installatie-uitval en kan de periode van de
onderhoudsinterventie zelf, sterk worden verkort, met een hogere beschikbaarheid
van de installatie tot gevolg. <<
H.L.
Smart Machinery Health
Contre des arrêts imprévus
Emerson Process Management lance son tout dernier développement en matière de
technologie d’automatisation, à savoir son Smart Machinery Health Management.
Cette extension de l’architecture PlantWeb s’axe complètement sur la prévention
de pannes et l’amélioration de la disponibilité et des prestations des
installations de processus.
Les arrêts imprévus sont coûteux. Dans certaines branches industrielles, ils
représentent un coût de pas moins d’un million de dollars par jour. Selon des
études réalisées par Marsch and McLennan Protection Consultants, il s’avère que
l’arrêt inattendu d’un équipement est à l’origine de 43 pour-cent de tous les
incidents survenant sur les sites de processus.
Environnement numérique ouvert
Un site moyen compte environ 2500 machines dont plus de soixante pour-cent
combinent des moteurs et des pompes. Avec l’introduction du Smart Machinery
Health Management, Emerson s’axe en premier lieu sur ces combinaisons de moteurs
et de pompes. Celles-ci sont en effet d’une importance vitale pour tous les
processus, notamment dans la chimie, l’extraction du pétrole et du gaz, les
raffineries, le secteur de l’énergie, le traitement de pulpe, la fabrication de
papier et d’autres industries de processus. De nouveaux transmetteurs
intelligents, dotés de fonctions de diagnostic prédictif ont été développés pour
le Smart Machinery Health Management. Ces fonctions contrôlent et analysent plus
particulièrement le fonctionnement de l’équipement tournant, elles établissent
un rapport permanent aux opérateurs et responsables de la maintenance sur l’état
de ces outils de production tournants et traduisent cela en actions concrètes.
Cela permet d’éviter les arrêts imprévus, ce qui contribue à une efficacité
accrue du processus global. Au centre du système se trouve le nouveau Machinery
Health Transmitter CSI 9210. Le CSI 9210 est le premier transmetteur de
Foundation Fieldbus pouvant mesurer la condition de tels équipements. L’appareil
surveille notamment les dégâts aux roulements, au moteur ou à la pompe,
l’alignement de l’ensemble, les défauts électriques dans le moteur, la
cavitation dans la pompe et tout déséquilibre. « Smart Machinery Health
Management est une véritable innovation » remarque Jim Nyquist, président
d’Emerson Process Management pour l’Europe, le Moyen-Orient et l’Afrique. « En
outre, il répond à de nombreux problèmes opérationnels que rencontrent nos
clients et d’autres industries. Il constitue par conséquent un élément important
de notre objectif final : un environnement numérique ouvert pour les diagnostics
d’analyse et de prédiction. Il renforce aussi notre architecture PlantWeb car il
est utilisé pour rapatrier l’information à temps et de manière univoque auprès
des personnes adéquates afin qu’elles puissent immédiatement prendre des actions
permettant d’éviter des arrêts de production. »
Suivi automatique
En général, les combinaisons de moteurs et pompes ne sont examinées que
sporadiquement et réparées lorsqu’elles tombent en panne (une étude montre que
57 pour-cent des pompes utilisées ne sont pas suivies systématiquement). Le
transmetteur CSI 9210 assure une amélioration considérable de la disponibilité
de cet équipement – et par là même des performances de toute l’installation –
puisqu’il transmet en continu des informations utiles qui sont directement
affichées par le système d’automatisation de processus et les applications
d’asset management. Les opérateurs peuvent voir en un clin d’œil l’état de
chaque appareil tournant raccordé et identifier de manière précoce la nécessité
d’intervenir ou d’effectuer des améliorations afin d’augmenter la disponibilité
et les performances de l’installation. Smart Machinery Health Management élargit
l’architecture PlantWeb d’Emerson puisque l’expertise disponible sur
l’équipement de processus tournant est intégrée dans le nouvel équipement de
terrain numérique intelligent. Les informations de diagnostic sur l’équipement
contrôlé sont transférées via le protocole standard Foundation fieldbus aux
systèmes d’automatisation de processus DeltaV et Ovation et à l’application
intégrée d’asset management AMS Suite. Cette intelligence se traduit aussi par
la possibilité d’adaptation du système. Lorsqu’il est par exemple raccordé à une
combinaison de moteur et de pompe qui est, à cet instant, à 80 pour-cent par
exemple de sa pleine condition, le transmetteur s’adaptera à cet état actuel du
système tournant. Si la machine est par la suite remise à niveau à cent
pour-cent, le transmetteur s’adaptera automatiquement à ce nouvel état. Dès cet
instant, tout est contrôlé ou comparé à ce nouvel état le plus élevé. Le nouveau
transmetteur est compatible avec le logiciel Machinery Health Monitor CSI 4500.
Ensemble, ils garantissent une gestion efficace de l’équipement tournant vital,
la principale source d’arrêts de processus et de coûts de maintenance dans quasi
tous les environnements de processus industriels.
Machine Maintenance Device
Au dire d’Emerson, le CSI 9210 est le premier transmetteur à donner aux
systèmes d’automatisation de processus des informations sur l’état de
l’équipement piloté. En fonction de sa programmation, il peut veiller aux
variations, notamment de la température, des vibrations et de la vitesse des
composants vitaux comme les motopompes. Ce ‘Machine Maintenance Device’ robuste
et intelligent analyse les valeurs de mesure, constate l’état du composant sur
cette base et transmet, si nécessaire, des avertissements et les actions
recommandées. Le nouveau transmetteur CSI 9210 comprend donc un logiciel
d’analyse qui détermine précisément si des modifications potentiellement
nuisibles se manifestent dans le fonctionnement d’un composant en mouvement. Il
envoie ses constats via le protocole Foundation fieldbus au système de contrôle
de processus et d’asset management auquel il est relié dans une architecture
PlantWeb d’Emerson. Les utilisateurs d’une AMS Suite – Intelligent Device
Manager par exemple – ont ainsi une vue temps réel de l’état réel de leurs
motopompes. Les opérateurs voient exactement ce qui risque de déraper au niveau
des composants et peuvent entreprendre les actions adéquates pour éviter tout
problème au niveau des disponibilités et des performances de l’installation
complète. Lorsque le Machinery Health Transmitter CSI 9210 est utilisé dans une
architecture PlantWeb d’Emerson, il peut aussi transmettre ses constats
directement sous forme de PlantWeb Alerts par des codes tels que ‘advisory’,
‘maintenance’ ou ‘failed’. Un Machinery Health Value est délivré avec une
recommandation des actions à prendre. Ainsi, le personnel impliqué dans le
processus peut voir exactement l’état de chaque appareil sondé et les problèmes
qui peuvent en découler si l’on n’intervient pas. Cette compréhension est
importante pour une application réussie d’une maintenance prédictive axée sur la
réduction du temps d’indisponibilité, sur le prolongement de la durée de vie
technique et la réduction des coûts de maintenance.
Maintenance prédictive
Grâce à l’utilisation des bons outils d’analyse, de courbe de tendance et de
maintenance prédictive, le coût de maintenance d’une installation peut être
réduit et la durée de vie de l’instrumentation de terrain prolongée. L’asset
management modifie en fait la manière dont les installations gèrent leur
équipement de processus. Il soutient les ‘opérations’ en fournissant des
informations supplémentaires pour la configuration, le calibrage et la
maintenance de tous les instruments. Les opérateurs supervisent ainsi non
seulement l’équipement de processus typique mais peuvent également surveiller
toutes les machines tournantes comme les pompes, les moteurs, les ventilateurs…
Si un instrument travaille par exemple en dehors de ses tolérances
fonctionnelles, il est possible d’estimer la gravité de ce comportement déviant.
Selon l’importance critique de l’équipement, on peut décider d’intervenir
directement, d’attendre la prochaine intervention de maintenance ou de laisser
l’équipement se dégrader. Contrairement à certains autres systèmes, le
transmetteur 9210 fonctionne sur la base de l’analyse spectrale FF. La forme
d’onde du signal est convertie vers le spectre discret. Il ne s’agit donc pas de
dépasser les seuils d’alarme mais d’obtenir des informations pertinentes
permettant d’analyser un événement ou une alarme. Cela permet non seulement de
détecter dans un stade (très) précoce un comportement déviant mais aussi de
retrouver les causes et d’entreprendre les actions adéquates. Outre un rendement
élevé, il y a moins de risques de panne d’installation inopinée et la durée de
l’intervention de maintenance peut être fortement réduite, induisant ainsi une
plus grande disponibilité de l’installation. <<
H.L.
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