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Référence 21 février 2025

Un œil vigilant pour la réparation

WAGO automatise la surveillance de réacteurs à haute température

Dans le cadre de la décarbonation de son usine de gaz de synthèse sur le site de Stade, Air Liquide a mis en place une surveillance 24 heures sur 24 d'un nouveau réacteur. De cette façon, le processus continu peut se dérouler sans perturbations inutiles. La combinaison de la caméra thermique, de la passerelle WAGO IoT et de l'intégration transparente dans le système de contrôle des processus garantit que les anomalies sont détectées à temps et que la maintenance conditionnelle peut avoir lieu.

Au plus tard depuis l'introduction du système d'échange de quotas d'émission de CO2 dans l'Union européenne et en Allemagne, de nombreuses entreprises de l'industrie des matières premières ont commencé à planifier concrètement d'optimiser les processus en cours afin que des certificats moins coûteux puissent être acquis. C'est précisément cette réaction qui était souhaitée politiquement. Néanmoins, certaines entreprises ont depuis longtemps intégré la durabilité dans leur stratégie d'entreprise et investissent dans la protection du climat. Comme Air Liquide sur le site de Stade.

La WAGO IoT Box :

  • Solution entièrement préfabriquée qui numérise ultérieurement les machines et installations existantes avec un minimum d'effort

  • Universellement utilisable et parfaitement adaptée pour faire l'acquisition, entre autres, des courants, des tensions, des cycles de production et des états d'installation.

  • Connexion à l'infrastructure informatique via ETHERNET et WLAN ou de manière totalement indépendante de la localisation via le réseau de téléphonie mobile.

Investissement dans le futur

Des négociations fructueuses sur des contrats de livraison à long terme ont conduit à une modernisation fondamentale des installations existantes à Stade, l'un des plus grands sites de production chimique de Basse-Saxe. Air Liquide, le spécialiste du gaz industriel, a investi près de 40 millions d'euros ici l'année dernière. L'objectif du projet était de rendre la production de gaz de synthèse plus efficace et plus écologique. Outre la modernisation de deux installations de séparation d'air, l'installation d'oxydation partielle (POx) est rapidement devenue une priorité. Auparavant, le CO2 produit dans le réacteur en plus de l'hydrogène et du monoxyde de carbone était évacué dans l'environnement. Globalement, l'efficacité énergétique de l'installation augmente d'environ 15%. Dans le même temps, les émissions de CO2 diminuent d'environ 15 000 tonnes par an. Cela correspond à 80 % des émissions directes de CO2 du site Air Liquide.

Air Liquide est un leader mondial en matière de gaz, technologies et services pour l'industrie et la santé. Sur le site de Stade, Air Liquide met en place une surveillance 24 heures sur 24 d'un nouveau réacteur.

Air Liquide est très fier de cette innovation qui a un impact positif sur l'environnement. « Le nouveau réacteur de 16 mètres de haut pour notre installation d'oxydation partielle a été particulièrement impressionnant. Il pèse 58 tonnes et ses délais de livraison sont supérieurs à un an. En tant que pièce maîtresse de notre installation, la protection contre une panne imprévue était au sommet de notre liste de priorités », déclare Hendrik Gollek. Il est ingénieur de projet pour le Cluster Central Europe à Düsseldorf au sein du département automatisation et a réalisé le projet en collaboration avec l'équipe technique du réseau d'usines du nord d'Air Liquide.

À l'aide de caméras thermiques, les dangers peuvent être détectés à un stade précoce. Cela fonctionne ici en combinaison avec la technologie de contrôle intelligente de WAGO comme le PFC200. Le système détecte les anomalies thermiques indépendamment des autres conditions environnementales
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Déclarations fiables recherchées

En raison des conditions de réaction extrêmes d'environ 30 bar et plus de 1000 °C, le réacteur est garni de pierres réfractaires à l'intérieur. Peu de possibilités techniques s'offrent à nous pour reconnaître la dégradation inévitable de cette maçonnerie au fil du temps. Toutes ces méthodes sont soit coûteuses, soit produisent des résultats ambigus, soit les deux. Air Liquide cherchait donc une méthode qui pouvait fournir une déclaration fiable sur l'état sans avoir à arrêter le réacteur pour des inspections « suspectes » ou selon un calendrier serré.

Les processus de démarrage après un arrêt sont inefficaces et coûteux. Pour éviter cela, les experts d'Air Liquide ont proposé une détection précoce des dangers à l'aide de caméras thermiques industrielles. Prometheus a été choisi par TTS Automation, qui détecte les anomalies de température et se base sur la combinaison avec la technologie de contrôle intelligente de WAGO comme le PFC200 de la série 750. Le système détecte les anomalies thermiques indépendamment des autres conditions environnementales.

Le nouveau système émet un avertissement bien avant que la gaine métallique extérieure ne brille. Dans un tel cas, Air Liquide arrête le processus de manière contrôlée. Le réacteur est rincé et la couche protectrice interne est remise en état. Grâce à la technologie WAGO, le processus ne doit pas être inutilement arrêté à des fins de contrôle, mais seulement s'il y a un défaut. Le deuxième avantage est que l’intervention peut avoir lieu à un stade précoce, c’est-à-dire en cas de dommages mineurs ou localisés. Il faudrait des mois pour recouvrir entièrement le conteneur. Cependant, la réparation des défauts plus petits peut être effectuée en quelques jours. Si la gaine extérieure était endommagée, un nouveau réacteur serait nécessaire. L'installation serait alors à l'arrêt pour une période beaucoup plus longue, avec les coûts et les pertes de production en conséquence.

Le cœur du réacteur doit être surveillé en permanence. Pour cela, Air Liquide utilise la caméra thermique de TTS Automation et le WAGO PFC200 comme interface

Intégration sans fil dans le paysage de l'automatisation

Pour les ingénieurs d'Air Liquide, l'un des points décisifs pour choisir la combinaison du système de caméra et du contrôleur WAGO résidait dans la pérennité de la solution. « Il était important pour nous de ne pas utiliser le système de mesure comme solution autonome, mais de l'intégrer dans notre système de contrôle de processus Yokogawa. Cela réduit le travail manuel avec tous ses inconvénients, comme la perte de temps et la probabilité d'erreurs », explique M. Gollek. Pour un contrôle complet, deux jeux de trois caméras suffisent, disposées radialement autour du réacteur et une qui regarde par le haut la cuve. Ces sept caméras installées dans la moitié supérieure et chaude du réacteur montrent toutes les informations pertinentes dans le système de contrôle : valeurs maximales et minimales, divisées en secteurs. Ensemble, des valeurs d'alarme fixes ont été définies qui n'avertissent que si elles sont dépassées ou inférieures.

Le logiciel de la caméra fonctionne sur la WAGO IoT Box. Aucun traducteur n’est requis et aucun contact ne doit être transféré ou aucun câblage effectué. La passerelle parle le même langage que la caméra TTS. L’un des arguments clés en faveur de l’intégration avec la WAGO IoT Box était l’interface avec le système de contrôle. « Intégrer de tels appareils sans interruption dans la production de l'industrie des process est notre spécialité. Avec l'aide de nos solutions, Air Liquide peut utiliser toutes les fonctions de la caméra et traiter les données brutes. De plus, la gestion et le calcul des données d'anomalies au niveau de l'API soulagent le système et les opérateurs peuvent communiquer directement avec l'électronique de la caméra à partir du système de contrôle », explique Wolfgang Laufmann, Business Developer Smart Factory chez WAGO.

Dans le même temps, les interfaces sont un sujet dans chaque installation. « Ici, peu importe ce qui est demandé par l'utilisateur, que ce soit Modbus TCP, OPC UA, MQTT, protocole de télécontrôle ou une autre interface pour pouvoir se connecter à un système Scada et/ou Cloud. Notre boîte à outils est vaste et nous avons pu mettre en œuvre chaque solution rapidement et sereinement », déclare Laufmann. Cela présente l'avantage d'un câblage relativement simple. Les caméras, la passerelle et le système de contrôle des processus ne sont pas mis en réseau via une instrumentation de terrain normale avec éventuellement des distributeurs supplémentaires, mais via des fibres optiques fines. Chez Air Liquide à Stade, il n'était pas nécessaire de construire des échafaudages ni d'installer des distributeurs de terrain. « C'est une installation rentable que WAGO nous offre ici », confirme Gollek.

« Mais maintenant, je suis heureux que tant d'experts internes et externes économisent de nombreuses tonnes de CO2 dans la nouvelle usine et que nous ayons simplifié la maintenance grâce à la caméra de surveillance et à la WAGO IoT Box. « Dans le meilleur des cas, nous continuerons à produire jusqu'à la prochaine révision majeure dans cinq ans », se moque Gollek.

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