Qu'est-ce que la protection des machines ? Systèmes de sécurité des équipements • Équilibreur portable, analyseur de vibrations " Balanset " pour l'équilibrage dynamique des concasseurs, ventilateurs, broyeurs, vis sans fin de moissonneuses-batteuses, arbres, centrifugeuses, turbines et autres rotors. Qu'est-ce que la protection des machines ? Systèmes de sécurité des équipements • Équilibreur portable, analyseur de vibrations " Balanset " pour l'équilibrage dynamique des concasseurs, ventilateurs, broyeurs, vis sans fin de moissonneuses-batteuses, arbres, centrifugeuses, turbines et autres rotors.

Qu'est-ce que la protection des machines ? Systèmes de sécurité des équipements

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Comprendre les systèmes de protection des machines

Définition : Qu’est-ce que la protection des machines ?

Protection des machines (également appelé protection des équipements ou protection des machines) fait référence aux systèmes de surveillance et de contrôle qui détectent automatiquement les conditions de fonctionnement dangereuses (vibration Dépassement des limites de sécurité, températures excessives, pressions anormales) et exécution d'actions de protection (alarmes, arrêts) pour prévenir les dommages matériels catastrophiques, les risques pour la sécurité ou les rejets environnementaux. Les systèmes de protection privilégient la prévention des dommages au maintien de la production, grâce à des conceptions à sécurité intégrée où les pannes de capteurs ou d'alimentation provoquent un arrêt sécurisé plutôt qu'une poursuite de l'exploitation.

La protection des machines est distincte de surveillance de l'état (qui suit l'état de santé de l'équipement pour la planification de la maintenance) : les systèmes de protection fournissent une réponse d'urgence immédiate en exécutant des arrêts automatiques en quelques secondes lorsque les seuils critiques sont dépassés, tandis que la surveillance de l'état fournit des avertissements précoces sur des semaines ou des mois pour les interventions planifiées.

Composants du système de protection

Capteurs (installés en permanence)

  • Sondes de proximité mesure du déplacement de l'arbre
  • Accéléromètres sur les boîtiers de roulement
  • Capteurs de température (RTD, thermocouples)
  • Transmetteurs de pression et de débit
  • Capteurs de position axiale
  • Généralement redondant (2 ou 3 capteurs par mesure)

Matériel de surveillance

  • Processeur de système de protection dédié
  • Traitement du signal en temps réel
  • Logique de vote (2 sur 2 ou 2 sur 3)
  • Sorties relais pour l'arrêt
  • Séparé du DCS/PLC pour plus d'indépendance

Logique d'arrêt et actionneurs

  • Circuits de déclenchement câblés (pas uniquement logiciels)
  • Électrovannes pour déclenchement de turbine
  • Disjoncteurs pour déclenchements de moteurs
  • Conception à sécurité intégrée (la perte de puissance provoque un déclenchement)

Norme API 670

Exigences relatives aux turbomachines

Norme industrielle pour la protection des machines :

  • Obligatoire pour les turbomachines > 10 000 CV
  • Spécifie les types et les quantités de capteurs
  • Définit la logique de vote et la redondance
  • Définit les temps de retard de l'alarme et du déclenchement
  • Nécessite un contrôle indépendant du processus

Configuration typique du capteur (selon API 670)

  • Vibration radiale : 2 jeux de sondes de proximité XY (4 sondes par roulement)
  • Position axiale : 2 sondes de déplacement axial
  • Keyphaser : Capteurs de référence à 2 phases
  • Température du roulement : 2 capteurs de température par roulement
  • Total: 12 à 20 canaux par machine en moyenne

Protection vs. Surveillance de l'état

Aspect Surveillance de l'état Système de protection
But Détection précoce des défauts pour la planification Prévenir les dommages catastrophiques
Temps de réponse Des heures aux semaines Secondes
Seuils Inférieur (alerte précoce) Plus élevé (danger immédiat)
Actes Notifications, bons de travail Arrêt automatique
Fiabilité La précision est importante Sécurité critique
Redondance Facultatif Obligatoire

Intégration

  • Les systèmes modernes combinent les deux fonctions
  • Les mêmes capteurs servent à la protection et à la CM
  • Différents niveaux de traitement et d'alarme
  • Voies de protection indépendantes et câblées

Paramètres de protection

Vibrations

  • Déplacement de l'arbre : Mesure de sonde de proximité, déclenchement typique 25 mils (635 µm) pp
  • Vitesse du boîtier de roulement : Déclenchement typique de 0,5 à 0,6 po/s (12 à 15 mm/s)
  • Accélération: Pour la protection haute fréquence

Position

  • Position axiale : Déclenchements dus à un mouvement excessif de l'arbre (défaillance du palier de butée)
  • Expansion différentielle : Croissance du rotor par rapport au carter
  • Excentricité: Position du rotor dans le jeu du palier

Température

  • Température du métal du roulement (déclenchement typiquement de 110 à 120 °C)
  • Température de l'huile de vidange des roulements
  • Températures d'enroulement

Vote et licenciement

2 sur 2 (logique ET)

  • Les deux capteurs doivent être d'accord pour déclencher
  • Empêche les déclenchements intempestifs dus à la défaillance d'un seul capteur
  • Risque : les deux capteurs doivent fonctionner (aucune protection si les deux tombent en panne)

2 sur 3 (majorité)

  • La concordance de deux des trois capteurs provoque le déclenchement
  • Meilleure fiabilité (tolère un capteur défaillant)
  • Plus cher (trois capteurs)
  • Privilégié pour les applications critiques

Contournement et test

  • Possibilité de contourner des canaux individuels pour les tests/la maintenance
  • Impossible de contourner tous les canaux de protection simultanément
  • Commandes de dérivation verrouillées par clé
  • Réinitialisation automatique du bypass après un certain temps

Tests et maintenance

Tests fonctionnels

  • Tests périodiques complets du système (trimestriels à annuels)
  • Simuler les conditions de voyage
  • Vérifier que l'arrêt s'exécute
  • Tester tous les canaux redondants
  • Résultats du document

Calibrage du capteur

  • Annuel ou selon spécification
  • Vérification du point de consigne de déclenchement
  • Test du temps de réponse du système
  • Tenir à jour les registres d'étalonnage

Maintenance du système

  • Gardez les capteurs propres et fonctionnels
  • Vérifier les alimentations électriques
  • Vérifier le fonctionnement du relais et de l'actionneur
  • Mettre à jour le logiciel/micrologiciel selon les besoins

Les systèmes de protection des machines constituent le filet de sécurité qui prévient les pannes catastrophiques des équipements grâce à un arrêt automatique en cas de détection de conditions dangereuses. Si la surveillance conditionnelle fournit des alertes précoces pour la maintenance planifiée, les systèmes de protection assurent une intervention d'urgence immédiate, ce qui en fait des dispositifs de sécurité obligatoires sur les turbomachines critiques et les équipements rotatifs à haute valeur ajoutée, où les pannes peuvent avoir de graves conséquences opérationnelles, sécuritaires ou environnementales.

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