CADETECH améliore la surveillance des pelles électromécaniques dans les plus grandes mines de cuivre au monde

Daniel Ramírez, CADETECH S.A.

« L’application de surveillance sur la plate-forme CompactRIO peut sélectionner les périodes les plus propices pour effectuer les analyses et optimiser le rapport signal/bruit ».

- Daniel Ramírez, CADETECH S.A.

Le défi :

Développer un système de surveillance continue hautement spécialisé dédié aux pelles minières électromécaniques afin de mettre en place une stratégie de maintenance prévisionnelle de ces machines critiques.

La solution :

Créer un système de surveillance continu des vibrations et des contraintes entièrement fonctionnel et sur mesure à l’aide de la plate-forme NI CompactRIO et du logiciel NI LabVIEW.

Les pelles électromécaniques d’exploitation minière à ciel ouvert sont des machines volumineuses et mobiles utilisées pour charger les tombereaux, qui transportent le minerai vers les usines de traitement. En général, le rapport entre les pelles et les camions est d’environ 1 à 12. Par conséquent, les temps d’arrêt imprévus ont un impact direct sur la production. Les pelles électromécaniques sont donc considérées comme des machines critiques.

 

Depuis toujours, il est difficile d’appliquer des techniques de surveillance d’état et de prévision à ces pelles électromécaniques en raison d’algorithmes et d’équipements d’analyse inadaptés et de l’environnement hostile. L’analyse des vibrations traditionnelles (l’outil principal de maintenance prévisionnelle des machines rotatives) effectuée par les équipements traditionnels est basée sur la transformée de Fourier, laquelle suppose une vitesse de rotation constante. Celle-ci n’est pas appropriée pour les pelles, il faut donc adopter une autre approche.

Le besoin urgent de passer d’une stratégie de maintenance réactive et préventive à une stratégie prédictive et proactive a conduit à la création de SiAMFlex, un système avancé de surveillance flexible. SiAMFlex était à l’origine une initiative du professeur Pedro Saavedra de l’université de Concepción, au Chili, qui a entamé des recherches pour développer un algorithme d’analyse des vibrations adapté aux signaux de vibration des pelles électromécaniques. Une fois l’algorithme prêt, la deuxième étape consiste à appliquer cette technique en tant que noyau d’un système de surveillance en continu. SiAMFlex est désormais supporté et régulièrement mis à jour par le partenaire NI Silver Alliance CADETECH afin de maintenir l’outil complet de gestion et d’analyse de l’intégrité des actifs mécaniques et structurels.

Le système de surveillance est composé d’équipements embarqués, d’un serveur externe, d’ordinateurs et d’équipements réseau sans fil. L’équipement embarqué d’une pelle inclut : 

  • Le système CompactRIO avec le châssis embarqué NI cRIO-9014 à 8 emplacements 
  • Le module NI 9233 de mesure des vibrations 
  • Le module NI 9237 de mesure de déformation dynamique 
  • Le module NI 9422 pour des données tachymétriques précises et haute résolution 
  • Le module NI 9205 pour les signaux complémentaires du système de contrôle de pelle 
  • Des accéléromètres piézoélectriques montés sur les principaux composants rotatifs de la pelle (moteurs et transmissions de boîtes de vitesse) 
  • Des jauges de déformation montées sur les principaux composants structurels de la pelle 
  • Des encodeurs incrémentaux sur les moteurs principaux 
  • Des équipements de réseau sans fil 
  • Des équipements de filtrage de puissance

 

 

Le système CompactRIO embarqué acquiert des signaux simultanés provenant d’accéléromètres, d’encodeurs et de jauges de déformation. Les signaux de vibration et de déformation sont constamment surveillés et comparés aux points de consigne d’alerte et d’alarme considérés comme premier indicateur de problème. Les signaux sont stockés périodiquement à des intervalles définis par l’utilisateur en cas d’alerte ou d’alarme. Le cas échéant, l’application de surveillance du système CompactRIO recherche les meilleures périodes de mesure pour analyser et optimiser le rapport signal/bruit. Avec cette approche, les données sont stockées à des intervalles réguliers et prédéfinis pour contrôler les changements mécaniques éventuels au niveau de la machine. Les données sont ensuite enregistrées lorsqu’un événement soudain se produit. Dans les deux cas, les signaux complémentaires du système de contrôle de pelle sont stockés à titre de référence et pour accroître les possibilités de corrections proactives.

Les données acquises sont temporairement stockées sur le disque flash interne CompactRIO, puis téléchargées automatiquement via une liaison sans fil vers un serveur maître, où les données sont traitées, comparées à des paramètres d’alerte et d’alarme plus complexes, et stockées dans une base de données. Si la liaison sans fil vers le serveur est indisponible, l’utilisateur peut se connecter et télécharger manuellement les données via une liaison sans fil point à point de courte portée (l’utilisateur doit se rapprocher de la pelle pour établir la liaison), connecter un câble Ethernet direct ou simplement insérer une clé USB dans le port USB du CompactRIO, où les données sont automatiquement téléchargées.

 

 

 

Une fois les données traitées et stockées, elles pourront être visualisées, analysées et traitées manuellement par l’utilisateur. Ce dernier pourra également gérer les tendances sur le serveur ou sur n’importe quel ordinateur disposant d’un accès réseau à la base de données. Les logiciels de configuration, de transfert de données, de traitement, de visualisation et d’analyse ont été construits avec LabVIEW.

Depuis 2008, neuf pelles sont constamment surveillées par SiAMFlex dans quatre mines à ciel ouvert au Chili, dont deux d’entre elles sont les plus importantes mines de cuivre au monde. Outre des systèmes de surveillance ininterrompue, la société CADETECH a développé plusieurs instruments portables pour les pelles qui n’ont pas recours au système SiAMFlex. L’un est basé sur le système NI CompactDAQ et l’autre utilise CompactRIO et l’ordinateur à écran tactile NI TPC-2006 pour configurer un instrument à 16 voies entièrement autonome et robuste, dans un format valise, qui effectue une analyse des vibrations.

Ces développements témoignent de la flexibilité, de la facilité d’utilisation et du déterminisme de la plate-forme de développement matériel et logiciel de National Instruments.  

 

Informations sur l’auteur :

Daniel Ramírez
CADETECH S.A.
Chili
Tél. : +56 41 2621500

Les pelles électromécaniques d’exploitation minière peuvent charger 100 tonnes de minerais par passage. Leur puissance nominale combinée est d’environ 3 MW.
Le matériel doit pouvoir survivre dans un environnement hostile.
Le logiciel d’analyse est entièrement intégré dans LabVIEW.