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Comment l´étalonnage améliore l´optimisation

20 Aoû 2020 | Etalonnage

Avec le prix fluctuant des matières premières, les industries doivent s´adapter à la conjoncture ainsi qu´aux nouvelles marges bénéficiaires. L´un des rares moyens de contrôler les coûts du secteur est de dépenser moins en étant plus efficace.

Calibrateur à mémoires multifonction Fluke 754

Pour cela, la solution la plus efficace consiste à identifier les pertes dans votre processus. Cela signifie qu´il vous faudra procédér à de nombreux réglages afin de vous assurer que, du point de vue de l´instrumentation, vous obtenez les bonnes températures et pressions pour une production de haute qualité et une utilisation efficace de l´entrée.

Le matériel d´étalonnage améliore l´optimisation et la qualité, et ceci vaut également pour d´autres industries de procédés, que ce soit en traitement chimique, en énergie nucléaire, dans l´industrie pharmaceutique ou l´industrie de la pâte et du papier. Les usines de fabrication de procédés ont besoin de centaines, voire de milliers d´appareils sophistiqués effectuant continuellement d´innombrables opérations avec précision et fiabilité. A leur tour, ces appareils nécessitent une inspection régulière, des tests, des étalonnages et des réparations.

Des siècles d´expérience industrielle ont défini la valeur de la consignation soigneuse des détails de ces inspections, tests, étalonnages et réparations. Plus qu´une bonne pratique, les entreprises et les gouvernements exigent souvent une très haute tenue des registres afin de fournir un service optimal aux clients et d´assurer la protection de la santé et de la sécurité des citoyens.

Mais les tests traditionnels, l´étalonnage et les pratiques documentaires sont aussi un travail intensif, et avec la diminution des opérateurs en chef, les équipes réduites choisissent parfois de remettre l´étalonnage classique à plus tard. Les dernières découvertes de l´industrie suggèrent que des équipes plus petites sont tout à fait capables de réaliser et de documenter les étalonnages des appareils, le tout à un coût global moindre avec des avantages supplémentaires en termes de productivité et de fiabilité opérationnelle.

L´étalonnage s´effectue généralement soit à l´endroit où se trouve l´appareil (appelé étalonnage « in situ », signifiant « sur place » en Latin), soit dans un atelier d´instrumentation.

Conseil professionnel :

Lorsqu´un instrument de terrain est fabriqué, l´élément primaire et le transmetteur (ou l´actionneur, si l´on parle d´une vanne de régulation) sont étalonnés en usine et les informations d´étalonnage sont fournies avec l´unité. Ces données d´étalonnage sont souvent perdues. Lors de la mise en service de l´appareil, ces informations doivent être saisies dans des registres d´étalonnage centralisés, cela fait partie du travail et ne doit pas être réalisé seulement pour des raisons d´efficacité.

Grâce à la centralisation des informations d´étalonnage, les connaissances restent dans les locaux, même lorsque les équipes changent.

La plupart des instruments de terrain sont composés de deux parties : un élément primaire et un transmetteur.

  • Les éléments primaires comprennent des tubes de circulation, des diaphragmes, des capteurs de pression, des capteurs de chimie humide tels que les sondes de pH, de potentiel rédox et de conductivité, des jauges de niveau de tous types, des sondes de température, etc. Les éléments primaires produisent un signal, généralement une tension, un courant ou une résistance, proportionnel à la variable qu´ils sont conçus pour mesurer, comme le niveau, le débit, la température, la pression ou la chimie. Les éléments primaires sont connectés à l´entrée des transmetteurs de terrain.
  • Les transmetteurs de terrain comprennent des dispositifs de pression, de température et de débit. Ils traitent le signal généré par l´élément primaire, d´abord en le caractérisant en format linéaire et en lui appliquant des coefficients d´unité d´ingénierie, avant de le transmettre en format analogique (généralement 4-20 mA dc) ou numérique (généralement une variété de bus de terrain).

Appareils analogiques

Les appareils analogiques, souvent appelés dispositifs de « boucle de 4 à 20 milliampères », s´appellent ainsi car ils transmettent un signal qui est une représentation électrique « analogique » d´une grandeur physique mesurée (température, par exemple). Ils transmettent un courant électrique proportionnel (analogue) à l´amplitude d´une grandeur physique mesurée, 4 milliampères représentant la valeur mise à l´échelle minimale et 20 milliampères représentant la valeur mise à l´échelle maximale.

Bien que de nombreux aspects du système soient désormais numériques, les appareils analogiques sont toujours utilisés dans le monde de la fabrication de procédés.

Calibrateur de pression de précision Fluke 721

Appareils numériques

Les appareils numériques convertissent une valeur physique mesurée en signal numérique. De nombreuses méthodes d´encodage numérique sont utilisées dans l´industrie des procédés, notamment Foundation Fieldbus, Profibus et HART.

Il existe une croyance répandue selon laquelle les appareils de terrain (numériques) de bus de terrain ne nécessitent pas d'étalonnage. Ce n´est pas vrai. Bien qu´un signal de bus de terrain (Foundation Fieldbus, Profibus ou HART connecté) fournisse des informations diagnostiques, il ne fournit pas d´information sur la précision de l´équipement et ne vérifie pas si l´équipement signale le procédé avec exactitude et précision.

Les 3 meilleurs outils d´étalonnage pour optimiser vos procédés

  1. Calibrateur à mémoires multifonction Fluke 754, doté de fonctionnalités HART et de procédures d´étalonnage automatisées, il répond bien entendu à des normes de sécurité rigoureuses.
  2. Calibrateur de pression de précision Fluke 721, haute précision avec double capteur de pression isolé pour les applications de transfert de propriété du gaz.
  3. Calibrateur de pression de précision Fluke 700G, robuste et de haute qualité, une pression de haute qualité pour des résultats de test rapides et précis.

Vannes de régulation

Les vannes de régulation sont dotées d´actionneurs qui nécessitent également un étalonnage pour s´adapter à l´usure et au reconditionnement de la vanne destiné à remédier aux fuites ainsi qu´aux effets de collage ou de « grippage ». Souvent, si elles n´ont pas été actionnées régulièrement, ces vannes doivent être soumises à un test de course complète ou partielle pour garantir un fonctionnement fiable.

Calibrateur de pression de précision Fluke 700G

Permis et documents administratifs

Les tâches administratives, de l´obtention de permis à la documentation en passant par le classement des résultats, peuvent augmenter le coût et le temps nécessaires pour effectuer un étalonnage, même in situ. Comme l´a dit Ian Verhappen de Industrial Automation Networks, ancien président du Fieldbus Foundation User Group : « Souvent, obtenir tous les papiers administratifs nécessaires dans l´ordre (permis, isolation, etc.) prend plus de temps que le travail lui-même. »

Défis liés à la documentation de l´étalonnage

Pour documenter un étalonnage, il fallait traditionnellement utiliser un journal de bord pour écrire à la main la date et l´heure, les relevés avant et après l´étalonnage, ainsi que toute autre observation faite par les techniciens. Etonnamment, de nombreuses usines continuent de documenter le travail d´étalonnage à la main. Mais la documentation papier-crayon présente de nombreuses faiblesses.

Tout d´abord, elle produit et perpétue des erreurs. Les données contenues dans les documents écrits à la main sont souvent illisibles ou insuffisantes. Avec des documents manuscrits, les installations qui utilisent une gestion de maintenance assistée par ordinateur (GMAO) doivent par la suite tenir compte du temps supplémentaire nécessaire à la saisie manuelle des données manuscrites, avec des possibilités d´erreur supplémentaires.

Evolution de la main-d´œuvre

Un autre défi auquel l´étalonnage doit faire face est le changement de personnel.

Les années 1980 ont été marquées par des réductions budgétaires et des licenciements. Le personnel d´ingénierie, de maintenance et d´exploitation a été considérablement réduit et une nouvelle philosophie de « production allégée » a été mise en place, qui se poursuit encore aujourd´hui, en particulier dans les économies développées.

Les petites équipes ont moins de temps à consacrer à l´encadrement et à la formation sur le terrain, au point que les connaissances spécifiques aux équipements et aux systèmes ne sont pas transmises efficacement entre l´individu et l´institution. Lorsque les opérateurs et les ingénieurs plus âgés prennent leur retraite, ils emportent avec eux leurs connaissances en matière d'équipements et de systèmes.

« Tous les jours à 16 heures, le savoir institutionnel de l´usine sort par la porte d´entrée », déclare l´ingénieur en chef de l'instrumentation et des contrôles d´une grande raffinerie du Midwest, « et parfois il ne revient pas ».

Pendant ce temps, de nombreuses installations ont encore besoin de deux techniciens pour chaque étalonnage in situ : un au niveau du transmetteur et un au niveau du système de contrôle. Fieldbus Foundation estime que la mise en service mobilise deux techniciens pendant au moins deux heures.

Utilisation des calibrateurs à mémoires multifonctions

Une nouvelle génération d´outils d´étalonnage sur le terrain « plus intelligents » est arrivée et augmente la productivité des travailleurs en regroupant plusieurs outils en un seul et en assurant des fonctions allant au-delà des tests et mesures de base, comme l´aide à l´analyse et à la documentation.

Les « calibrateurs de process à mémoires » multifonctions sont des outils de test électroniques portatifs qui regroupent plusieurs étapes et fonctions d´étalonnage en un seul appareil, simulant et mesurant la pression, la température ainsi qu´une grande variété de signaux électriques et électroniques.

Avantages :

  • Les techniciens ont besoin de se former à moins d´outils et en emportent moins sur le terrain
  • Les procédés d´étalonnage et la production de données sont similaires sur les différents appareils, alors que traditionnellement un procédé différent par ensemble de données et par outil et appareil était nécessaire
  • Les procédures automatisées remplacent de nombreuses étapes d´étalonnage manuelles
  • Aucun second technicien n´est requis pour enregistrer l´état de l´appareil sur le terrain : tel qu´il a été trouvé et tel qu´il a été laissé.
  • Temps d´étalonnage plus rapide par appareil
  • Il est maintenant possible de calculer l´erreur d´un seul outil plutôt que d´ajouter les erreurs de plusieurs outils

Utilisation de routines d´étalonnage

Les économies les plus importantes réalisées grâce à l´utilisation d´un calibrateur à mémoires proviennent de l´outil de gestion des routines intégré dans l´appareil. Utiliser un seul ensemble de permis et de documents pour une série complète d´étalonnages permet de réduire considérablement les coûts.

Mise en œuvre d´un système de gestion des actifs, de gestion de l´étalonnage ou de gestion de maintenance assistée par ordinateur (GMAO)

Contrairement à la documentation papier, les données du calibrateur ne sont jamais illisibles, codées ou partielles. Les données du calibrateur à mémoires peuvent être directement téléchargées dans différents systèmes GMAO sans transcription ni archivage.

Etant donné que les calibrateurs de process à mémoires enregistrent automatiquement l´état de chaque appareil de terrain in situ et qu´ils peuvent être utilisés par un seul technicien, les pratiques basées sur les routines utilisant des calibrateurs à mémoires peuvent économiser jusqu´à 50 % de temps et de coûts comparé à des méthodes d´étalonnage manuelles traditionnelles sur un seul appareil. En d´autres termes, la même équipe réduite qu´auparavant peut effectuer deux fois plus d´étalonnages dans un laps de temps donné.

Diriger une équipe réduite selon les exigences opérationnelles traditionnelles est la recette de l´erreur. Les étalonnages ne devraient pas s´effectuer de cette manière. Au lieu d´ignorer la menace qui se profile, il faut étudier comment rendre les pratiques existantes plus efficaces.

Il faut mettre en œuvre l´étalonnage basé sur les routines, la documentation électronique ainsi que la gestion GMAO des données. Ainsi, davantage d´étalonnages seront effectués de manière plus cohérente, les connaissances seront transmises de l´individu à l'équipe jusqu´à l´institution, et la productivité et la qualité augmenteront.

Etalonner plusieurs instruments en une seule routine permet de réduire le coût par étalonnage comparé à l´étalonnage individuel d´un seul instrument.

Outre les coûts de maintenance, les frais juridiques et les pertes de revenus dues aux accidents peuvent se chiffrer en millions. De bonnes pratiques de maintenance d´étalonnage permettent de réduire la probabilité d´un tel incident. En cas de catastrophe, de bons registres d´étalonnage peuvent faire partie de la défense d´une installation en cas d´action en justice, tout comme de mauvais registres peuvent placer une organisation dans une position juridique moins défendable.

Ressources connexes