Production Maintenance N° 66

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MAINTENANCE EN PRODUCTION SPÉCIAL INTERMAINTENANCE Échangeur de chaleur de la soupape d’aspiration à 100 % rétablirait la pression et le débit à des niveaux normaux. Dans la démonstration et pour illustrer l’intérêt du jumeau numérique basé sur la physique, le débit de la soupape d’aspiration a été intentionnellement réduit de 50%. Les lectures des capteurs sur le produit physique ont immédiatement indiqué l’existence d’un problème. Par exemple, la pression d’entrée, la pression de sortie et le débit à travers la pompe ont considérablement diminué, tandis que le niveau sonore de la pompe a dépassé les valeurs normales. Mais les lectures des capteurs n’ont fourni que des informations de diagnostic minimales, et il n’était pas possible d’inspecter l’intérieur de la pompe à comprendre pourquoi elle vibrait. De plus, les lectures des capteurs ne permettent pas de déterminer quels auraient été les résultats avec des mesures différentes. Les ingénieurs ont proposé un jumeau numérique basé sur la physique afin de relever ces défis. Les lectures des capteurs de l’unité de démonstration ont été transmises par Internet et utilisées comme conditions limites pour la simulation système, au niveau des composants. Le modèle de simulation a immédiatement commencé à présenter les mêmes symptômes que le modèle physique, notamment une pression et un débit réduits. Alors que les ingénieurs ne pouvaient voir le produit physique que de l’extérieur, le jumeau numérique leur permettait de regarder à l’intérieur du produit virtuel et de comprendre ce qui se passait. Le jumeau numérique a ainsi révélé la cavitation du fluide à l’intérieur de la pompe. Il s’est clairement avéré que le bruit et les vibrations étaient dus au développement et aux chocs de la zone soumise à la cavitation. Les ingénieurs ont ensuite utilisé le jumeau numérique pour évaluer l’impact de la modification des conditions de fonctionnement. Après avoir testé l’effet de différents réglages de soupape, ils ont déterminé que l’ouverture DANS LE PÉTROLE ET LE GAZ, UN EXEMPLE D’APPLICATION SUR UN ÉCHANGEUR DE CHALEUR Le concept de jumeau numérique va bien au-delà de ce simple exemple pour englober des ressources vastes et complexes telles que les raffineries de pétrole. Par exemple, les échangeurs de chaleur sont couramment utilisés dans de nombreuses installations du secteur du pétrole, du gaz et des procédés. Dans cet exemple, le jumeau numérique d’un échangeur de chaleur a été utilisé pour simuler divers modes de défaillance de ce type de dispositif. Ceci a été réalisé dans le cadre d’une simulation multiphysique d’échangeurs de chaleur soumis à diverses conditions de débit et de fonctionnement. L’objectif était d’utiliser la technologie de simulation traditionnelle, bien acceptée et bien établie, complétée par des modèles d’ordre réduit (ROM) rapides et précis pour aider à déterminer la cause des défaillances et leur emplacement, et à tester leurs scénarios d’atténuation. La dynamique des fluides numérique (CFD) a modélisé l’encrassement et la corrosion des surfaces des échangeurs de chaleur telles que les tubes, les déflecteurs et les boîtiers. Les effets des conditions de fonctionnement telles que les débits d’entrée ont également été mis en évidence sur les caractéristiques du transfert thermique et les modes de défaillance. Les « Un algorithme d’apprentissage automatique peut prévoir le nombre de jours de fonctionnement restants avant la défaillance d’un système hydraulique de pompe » résultats de la CFD (charges thermiques et hydrodynamiques) ont alors été transférés aux solveurs FEA pour analyser la durée de vie en fatigue et la déformation des surfaces métalliques. Ces modes de défaillance ont ensuite été connectés à l’installation numérique de niveau système via des ROM développés pour cette application afin de procéder à une optimisation opérationnelle. Les jumeaux numériques offrent une vision élargie du cycle de vie du produit, de la conception au fonctionnement, en passant par la fabrication. L’intégration de la conception, de la fabrication et du fonctionnement profite à la fois aux coûts d’investissement et d’exploitation, et permet d’amener les préoccupations opérationnelles en amont dans le cycle de développement du produit et de créer une boucle de rétroaction pour modifier la conception future du produit tout en produisant de la valeur en termes d’optimisation de l’exploitation et des performances des dispositifs actuels déjà déployés. ● Par Dr Ahmad Haidari, Global Industry Director, Energy and Power Industries at Ansys Inc. 66ı PRODUCTION MAINTENANCE • N°66 • juillet-août-septembre 2019
17 OCTOBRE 2 0 1 9 P A R I S LES SALONS DE L’AVEYRON Un évènement ASSISES.CLUB-MES.COM Les conférences M.E.S 100% retours d’expériences VOTRE CONTACT Sandrine Cerqueira +33 (0)1 46 23 60 23 scerqueira@premiumcontact.fr Commissariat général PRODUCTION MAINTENANCE • N°66 • juillet-août-septembre 2019 ı67
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