La maintenance conditionnelle appliquée aux éoliennes, souvent situées dans des zones reculées, exige de la part des ingénieurs SKF des compétences supplémentaires en télécommunications. WindCon est fournie avec des fonctionnalités de communication sophistiquées permettant la transmission d’informations complexes relatives aux performances.

L’énergie éoliennepoursuit sa progression : la capacité mondiale atteignait 60 gigawatts en décembre 2005 et les installations cons­truites sur la seule année 2005 représen­taient 20 % de cette capacité. À mesure que cette énergie se développe, l’intérêt porté jusqu’ici au développement se tourne vers l’exploitation et la maintenance.

La maintenance conditionnelle est ainsi devenue un aspect important de la maintenance des éoliennes, dans une mesure similaire à ce qui est observé dans d’autres sec­teurs industriels. Compte tenu des conditions de service de ces machines, leur maintenance conditionnelle exige des solutions sur mesure.

Même si la maintenance conditionnelle s’apparente à une technologie éprouvée, elle ne peut être simplement copiée et installée sur une éolienne.

SKF a donc mis au point le système WindCon pour la surveillance des éoliennes, qui sont constamment confrontées à des vents changeants et, par conséquent, à des charges et des vitesses variables. Pour répondre aux besoins liés à la dispersion géographique de l’industrie éolienne, WindCon intègre un ensemble unique de fonctionna­lités de communication qui permettent d’établir une connexion avec n’importe quel type de réseau, des anciens réseaux téléphoniques à fils de cuivre aux solutions sans fil les plus sophistiquées, en passant par les réseaux d’entreprises extrêmement
protégés.

 

Avec SKF WebCon, les données peuvent être transmises à n’importe quel PC connecté à Internet et consultées en utilisant un simple navigateur Web ; aucun logiciel complexe n’est requis et le flux d’informations est accessible à une grande variété d’utilisateurs, ainsi qu’à des entreprises de maintenance externes.

 

Trois fonctionnalités WindCon pour le diagnostic de la génératrice

 

Le vent étant imprévisible, sa vitesse, sa direction, l’humidité et la température de l’air créent des conditions de service fluctuantes. La surveillance d’une machine soumise à des charges, des forces et des vitesses de rotation variant de manière imprévisible, nécessite une ingénierie de pointe pour permettre une détection précoce de la plus petite détérioration sous des vents faibles, tout en évitant les fausses alertes lors de rafales soudaines. Compte tenu de la dispersion géographique propre au secteur, l’acheminement de grues, de personnel et de pièces de rechange jusqu’aux installations, s’avère très coûteux, particulièrement dans le cas de sites offshore. La prévision des défaillances doit se baser sur des tendances fiables établies à partir de données comparables. SKF WindCon est en mesure d’établir des tendances fiables à partir de données comparables relatives à des éoliennes conçues pour s’adapter en permanence à leurs conditions de service en constante fluctuation.

 

Des charges en constante
fluctuation

 

Une éolienne est confrontée à des conditions de vent en constante fluctuation. Des bourrasques de vent soudaines soumettent les roulements, les engrenages et la génératrice à des pics de charges. Un système de surveillance doit rester insensible à ces pics de charges et aux valeurs élevées induites au niveau des capteurs. Il doit garantir un fonctionnement sans faille à tout moment en détectant l’apparition du moindre défaut de roulement ou d’engrenage par vents faibles. SKF a mis au point des outils de diagnostic intelligents pour tenir compte de cet aspect complexe du fonctionnement des éoliennes. Avec SKF WindCon, les paramètres des niveaux d’alarme varient avec les conditions de vent et la puissance de sortie. Ces niveaux d’alarme fluctuants peuvent être définis pour éviter d’autres fausses alertes comme, par exemple, celles induites par les fréquences de résonance qui apparaissent lors d’accélérations.

 

Des vitesses de rotation en
constante fluctuation

 

L’analyse des fréquences est un outil d’identification standard de la maintenance conditionnelle des équipements tournants. Les fréquences sont directement liées à la vitesse de rotation. La difficulté dans le cas des éoliennes modernes est qu’elles réagissent à la fluctuation des conditions de vent en ajustant leurs pales de manière à optimi­ser le rendement. Il en résulte une vitesse de rotation variable. Ces fluctuations imprévi­sibles de la vitesse rendent difficile l’identification des phénomènes dommagea­bles ou des pièces défectueuses. SKF WindCon recalcule en permanence toutes les fréquences de défauts éventuels à partir de la vitesse de rotation réelle de la génératrice en tenant compte de la géométrie des roulements et de la conception du multiplicateur.

 

Prévisions

 

SKF WindCon peut certes être utilisé pour l’analyse des causes de défaillance des génératrices afin d’optimiser les réparations et la maintenance et empêcher ainsi la réapparition du problème, mais il permet surtout de réaliser des économies substantielles grâce aux prévisions. Ces prévisions nécessitent des connaissances sur les tendances établies à partir de données comparables relevées dans des circonstances comparables. L’analyse des ordres, couramment utilisée pour surveiller les accélérations/décélérations d’équipements tournants, ne devrait pas être appliquée aux éoliennes en raison du risque de conclusions erronées. WindCon peut utiliser plusieurs signaux de traitement pour sélectionner soigneusement les données permettant d’établir des tendances. Ainsi, bien que SKF WindCon effectue des mesures en permanence pour les confronter aux limites d’alarmes, seules les données comparables à des données précédemment relevées sont conservées pour la mise en tendance.

 

Éloignement

 

Des éoliennes sont installées dans les zones les plus reculées du monde. L’extraction de données relatives à ces éoliennes peut s’avérer problématique. Chaque jour, les unités WindCon installées en Europe, en Asie, aux États-Unis et en Australie, en­voient leurs données vers des serveurs en utilisant des signaux radio à modulation de fréquence, des câbles téléphoniques à fils de cuivre, la technologie sans fil GPRS, les satellites, l’ADSL, le RNIS etc. Elles fonctionnent parfois au sein de réseaux d’entreprises extrêmement protégés. Dans d’autres cas, les unités WindCon sont directement exposées aux dangers d’Internet (pirates et virus notamment). À travers le déploiement de WindCon, SKF s’est transformé sans le vouloir en spécialiste des technologies de communication.

 

SKF WebCon

 

La maintenance conditionnelle est souvent perçue comme une technologie compliquée, y compris parmi les experts. Grâce à SKF WebCon, les résultats de maintenance conditionnelle deviennent accessibles et compréhensibles pour les employés qui ne disposent pas de connaissances techniques. Le logiciel SKF ProCon Expert exécute des analyses et calculs compliqués sur l’ordinateur d’un ingénieur et WebCon permet d’accéder à toutes les données via Internet et de les consulter avec le logiciel le plus utilisé au monde : votre navigateur. Aucun logiciel spécifique n’est requis. Toutes les alarmes disponibles pour une pièce de machine donnée apparaissent à l’écran sous forme de cases à cocher. Lorsqu’une case est activée, l’indicateur associé est affiché et l’état de la pièce en question peut être interprété. La surveillance des éoliennes n’est plus l’apanage d’un petit groupe de spécialistes formés à la maintenance conditionnelle. En permettant aux employés sans qualification technique spécifique d’accéder facilement et de comprendre les données, l’entreprise dispose d’un plus grand nombre d’yeux et d’oreilles pour surveiller ses éoliennes.

 

Une application inhabituelle

 

Une entreprise britannique a expérimenté une nouvelle approche de la maintenance conditionnelle qui s’est révélée fructueuse. Une unité WindCon a été installée sur une éolienne de 600 kW dont le multiplicateur était endommagé côté basse vitesse. Le remplacement du multiplicateur était déjà planifié. WindCon a non seulement détecté le problème, mais a également permis de déterminer que celui-ci était stabilisé et que le remplacement du multiplicateur pouvait donc être différé et l’éolienne endommagée maintenue en fonctionnement sous la surveillance étroite de WindCon. Au bout de 11 mois et trois semaines, WindCon a détecté une évolution rapide de la détérioration et la machine a été mise hors service pour le remplacement planifié du multiplicateur.

En différant le remplacement du multiplicateur de près de 12 mois, l’exploitant a pu faire fructifier la somme requise pour l’opération et les intérêts perçus ont permis de financer en grande partie les coûts d’installation de l’unité WindCon. Plus important encore en termes d’économies, l’exploitant a pu planifier de manière optimale la livraison des pièces, le transport, le personnel et les grues en vue de l’opération, chose impossible pour une intervention en urgence qui aurait par ailleurs impliqué
plusieurs semaines d’indisponibilité de l’éolienne.

Tandis que le but traditionnel de la maintenance conditionnelle industrielle consiste à prévoir une défaillance pour remplacer les pièces incriminées ou mettre la machine hors service au moment opportun, dans ce cas précis, l’équipement a pu être maintenu en fonction sous étroite surveillance aussi longtemps que possible et la durée de ser­vice du multiplicateur a ainsi été prolongée d’un an.

Globalement, la maintenance conditionnelle se révèle un outil économique grâce à de puissantes fonctionnalités de communication associées à des logiciels sophistiqués qui simplifient l’interprétation des données de performance.