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« Le contrôle avancé pour des process plus économes ». L’expertise contrôle avancé Pour améliorer la performance de vos procédés. Respect des normes environnementales Économie d’énergie Réduction de consommable (matière, fluide, gaz) Élimination des pertes ou des rebuts - PowerPoint PPT Presentation
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Schneider Electric – “Vers des process plus économes – Francis NICOLAS” 1
« Le contrôle avancépour des process plus économes »
Schneider Electric – “Vers des process plus économes – Francis NICOLAS” 3
L’expertise contrôle avancé Pour améliorer la performance de vos procédés
Respect des normes environnementales
Économie d’énergie
Réduction de consommable (matière, fluide, gaz)
Élimination des pertes ou des rebuts
Fabrication à la juste qualité
Schneider Electric – “Vers des process plus économes – Francis NICOLAS” 4
Avec un ROI très court !Le contrôle avancé permet d’optimiser les gains sans remettre en cause l’outil de production existant : C’est un investissement économiquement viable avec un retour sur investissement très court !
«70% des applications contrôle avancé ont un ROI de moins de 6 mois et pour 50% d’entre elles de moins de 3 mois»
Rhône Poulenc industrialisation
«Il faut compter 4 à 6 mois pour mettre en place une application contrôle avancé de complexité moyenne en pétrochimie et jusqu’à 9 mois pour une application importante. Au départ nous espérions réduire l’écart type de 2, en définitive nous l’avons réduit de 3…pour le ROI il faut compter 6 mois à 1 an»
Total Fina Elf
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Une réponse technique à un problème économique...
Le contrôle avancé permet l’optimisation de procédés dans le but d’augmenter les performances du procédé lui-même.
Une température ou un débit… qui se maintient à la consigne plus régulièrement ou plus rapidement engendre des bénéfices importants.
Plusieurs objectifs : - Réduire des pertes de production rebus, rejets, etc…
- Réduire l’utilisation de matières premières et/ou d’énergies - Réduire les dépassements, la sur-qualité - Réduire les émissions polluantesou + Augmenter la production+ Augmenter la robustesse d’un procédé aux perturbations dues à une fluctuation inhérente du procédé, ou à des perturbations extérieures.
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Ex : Optimisation d’une Carrière • Le besoin du client
●Maximaliser la capacité de production
●Réduire la consommation électrique
●Minimiser l’impact sur l’installation actuelle
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●Augmentation de la capacité de production de 100t/h
●Réduction de la consommation électrique
●Amélioration de la durée de vie et de la maintenance des équipements mécaniques
Retour sur investissement rapide (< 3 mois)
Ex : Résultats bénéfices client
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Principe de fonctionnement
Ex : Optimisation des fours d’incinération d’ordures ménagères : besoins exprimés
> Contraintes du procédé d’incinérationContraintes économiques
Taxe Générale sur les Activités Polluantes (TGAP)Les marges se resserrent
Contraintes environnementalesPollutions (COT, REFIOM, NOx, SOx, CO,…)Rejets thermiques en rivière
> Une demande de productivité accrueBrûler les OM au maximum des capacités du (des) four(s) pour produire de la vapeur et de l’électricitéRéduire la consommation de réactifs (Urée , Calcaire, … )Réduire l’autoconsommation électrique
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Ex : résultats
• Obsolescence du système d’automatisme et de régulation de combustion
• Système existant fermé et non documenté
• Augmentation du débit vapeur moyen> Possibilité de produire plus de
vapeur (cogénération)• Diminution de l’excès d’air
> Gain sur le rendement• Diminution des pics de CO
> Moindre pollution
ROI : 10 mois
Four à grille Martin
Four à lit fluidisé dense
Problèmes client Bénéfices client
• Pics de CO excessifs• Encrassement anormal de
l’économiseur• Optimiser le rendement du four
pour garantir une meilleure efficacité
Problèmes client
• Rendement amélioré• Rejets de CO réduits
> Norme fixe la limite du rejet à 60h/an• Amélioration de la continuité de l’installation
> Encrassement économiseur fortement réduit
Bénéfices client
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Et pour quelles applications ?
●Les séchoirs●Les centrales thermiques Sup. à 50 T/h●Les réacteurs chimiques●Les chaudières industrielles et les fours industriels●Les échangeurs thermiques et les systèmes de séchage●Les systèmes mécaniques (levage, systèmes de
positionnements par vérins,…)●Les salles blanches et climatisation●Les systèmes de dosage et mélangeurs●Le broyage●...
Le contrôle avancé peut intervenir à tous les niveaux du process : machines / lignes servitudes / contrôle / applications
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1 Pré-Diagnostic
Comprendre le processus industriel et sa chaîne de valeur
Pourquoi ?Quels problèmes rencontrésQuels sont les éléments qui influent sur la valeur ajoutée de la production.
Quels priorités ?Économies d ’énergieLa qualité du produit (surtout limiter les sur-qualités)La quantité de production
Faisabilité technique et économique
Les 3 étapes du contrôle avancé:
2 DiagnosticPrestation de protocoled’identification
Modélisation/identifierAcquisition des donnéesTraitement numériqueIdentification et validation
Auditer Instrumentation/actionneursAnalyser la régulation en
placeFonctionement du procédé
Définir les algorithmes adaptés
Tests de simulation numérique
3 RéalisationMises en place de la
solution technologique
Mise en place dans l’automate
Mise en service
Contrôle des gains
Prestation type:Diagnostic Process: missions courtes (un à quelques jours) d’aide au diagnostic client et optimisation de boucles de régulation.
Missions contrôle avancé : (plusieurs semaines) diagnostic et optimisation du process
Contrôle avancé Annexes
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Article extrait de l’Usine Nouvelle
L’optimisation De multiples opportunités
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Les économies d’énergie : avec des régulateurs à commande prédictive MPC Model (Based) Predictive Control
Débit poudre 100 Kg/h
Débit alim. sécheur
Kg/h
Vitesse Pompe HP
%
Consigne Temp.Air entrant°C
Temp. Extraction
°C
Concentration%TS
Sans MPC Avec MPCMPC On/Off
Atomiseur contraint par la températured’admission d’air
(6% augmentation de production)
●Exemple de régulateur avec la fonction MPC« Contrôle avancé »
Quick Win
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Histogramme de la Production - Commande actuelle
6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10
Humidité produit (en %)
%Zone de
rejet
Point de fonctionnement
Histogramme de la Production - Optimisation Niveau 1
6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10
Humidité produit (en %)
%
Point de fonctionnement
Zone derejet
Histogramme de la Production - Optimisation Niveau 2
6 7 8 9 10
Humidité produit (en %)
%
Déplacement du point de fonctionnement
Zone derejet
Histogramme de la Production - Optimisation Niveau 2
6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10
Humidité produit (en %)
%
Déplacement du point de fonctionnement
Zone derejet
Impact économique
1 > Commande peu performante
3 > Optimisation par déplacement du point de fonctionnement
2 > Commande optimisée
Nb
d’é
cha
ntil
lon
s GAIN
Être au plus juste tout enrespectant les contraintes
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Un constat dans l’industrie : ● 40% des régulateurs sont réglés approximativement par essais-erreur.
Commencer par un bon réglage
Logiciel de réglage OptiReg : Un modèle du procédé les réglages à adopter
Outil et expériences des experts de Schneider Electric dans l’optimisation des process
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Four à grille (avant notre intervention) Four à grille (après notre intervention)
Ex de réglage réalisé par les experts de Schneider Electric
Les pics de CO ont été fortement réduits
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Densité produit
Température produit
Concentration évaporateur
Vitesse MRV
Débit TRV
Température air atomiseur
Humidité poudre
Débit alimentation évaporateur
Températures vapeur
Niveau tampon
Température sortie atomiseur
Température air sécheur
Température sortie sécheur
Débit alimentation atomiseur
Niveau tank alimentation
Température air sécheur
Atelier Poudres
Ex : Les poudres alimentaires
Une problématique complexe qui justifie la mise en place d’un contrôle avancé
Augmenter sa capacité de production
• Problématique client
Système Multi variable
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Evaporateur / Sécheur 1
●L’optimisation des régulateurs permet une augmentation de débit de 7 à 9%
●Correspond à un minimum de 4,8 tonnes par jour d’augmentation de production
Evaporateur / Sécheur 2
●L’optimisation des régulateurs permet une augmentation de débit de 7.7 %
●Correspond à un minimum de 6 tonnes par jour d’augmentation de production
Retour sur investissement < 6 mois
Ex : Les bénéfices mesurés
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Ex : Les Stations d’Epuration (STEP)
Normes de rejets (arrêté du 2 février 1988) : en sortie : MES, DBO, DCO, Phosphore, Azote total
doivent être inférieurs à des valeurs fixées avec la consommation d’énergie minimale
Complexité du traitement de l’eau : des interactions et des contraintes multivariables
Une problématique complexe
• Le but essentiel :
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Consommation électrique moyenne de l’aération
Sans le contrôle avancé
de 1 300 MWh/an)
à 1 450 MWh/an
Avec le contrôle avancé
950 MWh/an
REDUCTION de la consommation électrique de 25% à 35%
Gains sur qualité des rejets
• Des économies d’Energie, et un gain en qualité …
Ex - Résultats
MPC Model (Based) Predictive Control
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Centre de Services Distribution Électrique (DE) :28 centres, 750 personnes
Transfo Services : 5 ateliers, 130 personnes
ISF : 2 centres de formation120 personnes
Centre Rétrofit DE : Grenoble & Macon130 personnes
Centre Logistique Services IND : Lyon 20 personnes
Les Services Schneider Electric en France : Une compétence de proximité
Services en Automatismes Industriels (SAI) :9 centres, 150 personnes
70 personnes Services Experts en ligne
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Francis NICOLASResponsable développement des services industrie région Grand Ouestemail : francis.nicolas@schneider-electric.com
Chez vous, que pouvons-nous faire ?...
Merci de votre attention
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