Surveillance des vibrations pour les fabricants pharmaceutiques
Introduction
La capture de données précises est essentielle dans le cadre d'un plan de maintenance prédictive dans la fabrication pharmaceutique moderne. Des techniques et technologies modernes de surveillance des vibrations peuvent être utilisées pour maximiser les performances.
Surveillance des vibrations : une technologie éprouvée
La surveillance des vibrations est employée depuis un certain temps maintenant et est utilisée depuis près de deux mille ans. Le plus ancien capteur de vibrations connu des historiens est un sismographe inventé par l'astronome chinois Chang Heng au deuxième siècle après J.-C.
Cet appareil répondait à des perturbations lointaines en faisant tomber une boule de bronze de la bouche de l'un des huit dragons placés autour d'une grande urne, indiquant la direction d'un tremblement de terre lointain et sauvant potentiellement des vies.
La surveillance des vibrations est l'une des plus anciennes solutions du monde de l'ingénierie, avec une ascendance qui surpasse celle des autres technologies de plusieurs siècles. Les systèmes de surveillance des vibrations d'aujourd'hui se concentrent moins sur l'impact visuel et davantage sur les performances.
La demande croissante de productivité a stimulé le besoin de capteurs de vibrations sophistiqués qui maximisent les performances des processus d'ingénierie. Les capteurs modernes offrent une fiabilité exceptionnelle et sont logés dans des boîtiers robustes et compacts adaptés à un large éventail d'applications.
Surveillance des vibrations en action
Les capteurs de vibrations sont largement utilisés dans la fabrication pharmaceutique.
Le contrôle de l'air est une méthode de fabrication des médicaments qui est plus ancienne que la surveillance des vibrations elle-même, bien que les premiers procédés ne représentent plus les normes pharmaceutiques modernes.
Aujourd'hui, un traitement d'air efficace nécessite des machines capables de maintenir des conditions précises de débit d'air, de température et d'humidité pendant la fabrication. Une panne mécanique peut entraîner une dégradation des normes de l'air, des pertes de production, des pénalités pour retards de livraison et l'insatisfaction des clients.
Tirer parti de la surveillance des vibrations
Les systèmes de surveillance des vibrations aident les ingénieurs à protéger les centrales de traitement d'air contre les pannes imprévues.
Les facteurs clés incluent l'installation correcte des accéléromètres, la collecte et l'analyse adéquates des données, et la prise de mesures appropriées. Dans certains cas, la bonne réponse peut consister à ne rien faire.
Alors que la surveillance des conditions est devenue plus courante, la formation à l'utilisation des capteurs de vibrations est dispensée par des organisations telles que le British Institute of Non Destructive Testing.
Même les capteurs haute performance ne sont efficaces que si leur installation l'est également. Les ingénieurs doivent comprendre les méthodes de montage telles que le perçage, le taraudage ou le collage et la manière dont celles-ci peuvent affecter les garanties.
Avec un accompagnement approprié, il est possible de surveiller de manière rentable les éléments rotatifs des centrales de traitement d'air, ce qui permet de détecter rapidement la dégradation et de planifier la maintenance avec un minimum de perturbations.
Zoom sur les capteurs de vibrations
Un accéléromètre contient un élément en cristal piézoélectrique lié à une masse. Lorsqu'il est soumis à une force d'accélération, la masse comprime le cristal, produisant un signal électrique proportionnel à la force appliquée.
Cette sortie est amplifiée et conditionnée par une électronique intégrée pour produire un signal adapté aux systèmes de contrôle ou d'acquisition de données de niveau supérieur.
Un système en ligne mesure et analyse les données transmises par les capteurs, en s'interfaçant directement avec un automate programmable.
Un système hors ligne monte des capteurs sur les machines et les connecte à un boîtier de commutation, permettant aux ingénieurs de recueillir des mesures à l'aide d'un collecteur de données portatif.
Types d'accéléromètres utilisés
Il existe deux grandes catégories d'accéléromètres.
Les accéléromètres à courant alternatif sont généralement utilisés avec des collecteurs de données pour la surveillance d'actifs de grande valeur, tels que les systèmes de processus critiques.
Les accéléromètres de 4 à 20 milliampères sont couramment utilisés avec des automates programmables industriels (API) pour mesurer des équipements de moindre valeur tels que des moteurs, des ventilateurs et des pompes.
Les deux types peuvent identifier le désalignement, l'état des roulements et le balourd. Les accéléromètres CA détectent également les défauts d'engrenage, les problèmes de courroie, le jeu et la cavitation.
À l'intérieur de la centrale de traitement d'air
Une unité de traitement d'air typique comprend un ventilateur de soufflage, un ventilateur d'extraction, des batteries de chauffage et de refroidissement, des filtres à air et une grande enveloppe métallique dotée de panneaux amovibles.
Les ensembles ventilateur et moteur sont fermés, permettant aux ingénieurs d'y accéder pour la maintenance.
Les ventilateurs à entraînement direct peuvent nécessiter des capteurs de vibration sur les paliers du côté entraînement et du côté opposé à l'entraînement. Les ventilateurs sans entraînement direct peuvent nécessiter des accéléromètres supplémentaires sur les paliers lisses de l'arbre d'engrenage.
Techniques de surveillance des centrales de traitement d'air
Une technique rentable pour identifier le balisage et le désalignement utilise des capteurs de 4 à 20 milliampères montés sur les paliers et les arbres.
Les mesures de vitesse sont renvoyées à un API, ce qui permet de surveiller les tendances globales des vibrations.
Les capteurs à double sortie peuvent fournir à la fois une sortie de 4 à 20 milliampères et une sortie alternative, ce qui permet une analyse approfondie des vibrations à l'aide d'un collecteur de données.
Les connecteurs M12 avec des ensembles de câbles séparés constituent une option compacte et efficace pour les unités de traitement d'air.
Une autre option consiste à utiliser des capteurs de courant alternatif fixes, câblés en dur vers des boîtiers de commutation à l'extérieur de l'unité, ce qui permet de collecter des données à partir des mêmes positions de manière cohérente.
Spécification et installation
Les boîtiers de commutateurs en acier inoxydable sont souvent obligatoires dans les applications pharmaceutiques.
Les accéléromètres doivent être montés directement sur la surface de la machine, qui doit être plate, lisse, non peinte, exempte de graisse et d'huile, et plus grande que la base du capteur.
Les capteurs doivent être positionnés aussi près que possible de la source de vibration.
La méthode de montage privilégiée consiste à percer et tarauder un filetage directement dans la machine, ce qui permet de visser des accéléromètres dotés d'un filetage de montage intégré.
Des goujons de fixation peuvent également être utilisés. Des kits d'installation spécialisés sont disponibles pour le perçage, le taraudage et le lamage.
Il faut veiller à serrer les capteurs selon les niveaux de couple recommandés. Un serrage excessif peut endommager les capteurs, tandis qu'un serrage insuffisants entraîne des mesures imprécises.
Si le perçage et le taraudage ne sont pas possibles, un montage par adhésif peut être utilisé, le choix de l'adhésif étant fondé sur la température de fonctionnement.
Gestion des câbles et fiabilité à long terme
Les câbles d'accéléromètre doivent être fixés au corps du capteur à l'aide d'attaches de câble pour éviter les contraintes et les fausses lectures causées par le mouvement des câbles.
Une spécification et une installation correctes permettent aux centrales de traitement d'air de maintenir un contrôle constant de l'air et peuvent prolonger leur durée de vie au-delà des intervalles de maintenance recommandés.
Cela réduit le risque de pannes liées aux vibrations, des temps d'arrêt et des baisses de volume ou de qualité de production.
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