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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 Fabrication à la juste qualité Schneider Electric Vers des process plus économes Francis NICOLAS 3
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 Schneider Electric Vers des process plus économes Francis NICOLAS 4
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 polluantes ou + Augmenter la production Schneider Electric Vers des process plus économes Francis NICOLAS 5
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 Schneider Electric Vers des process plus économes Francis NICOLAS 6
Ex : Résultats bénéfices client 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) Schneider Electric Vers des process plus économes Francis NICOLAS 7
Ex : Optimisation des fours d incinération d ordures ménagères : besoins exprimés > Contraintes du procédé d incinération Contraintes économiques Taxe Générale sur les Activités Polluantes (TGAP) Les marges se resserrent Contraintes environnementales Pollutions (COT, REFIOM, NOx, SOx, CO, ) Rejets thermiques en rivière > Une demande de productivité accrue Brûler les OM au maximum des capacités du (des) four(s) pour produire de la vapeur et de l électricité Réduire la consommation de réactifs (Urée, Calcaire, ) Réduire l autoconsommation électrique Principe de fonctionnement Schneider Electric Vers des process plus économes Francis NICOLAS 8
Ex : résultats Four à lit fluidisé dense Problèmes client Pics de CO excessifs Encrassement anormal de l économiseur Optimiser le rendement du four pour garantir une meilleure efficacité Bénéfices 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 Four à grille Martin Problèmes client Obsolescence du système d automatisme et de régulation de combustion Système existant fermé et non documenté Bénéfices client 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 Schneider Electric Vers des process plus économes Francis NICOLAS 9
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 Schneider Electric Vers des process plus économes Francis NICOLAS 10
Les 3 étapes du contrôle avancé: 1 Pré- Diagnostic Comprendre le processus industriel et sa chaîne de valeur Pourquoi? Quels problèmes rencontrés Quels sont les éléments qui influent sur la valeur ajoutée de la production. Quels priorités? Économies d énergie La qualité du produit (surtout limiter les surqualités) La quantité de production Faisabilité technique et économique 2 Diagnostic Prestation de protocole d identification Modélisation/identifi er Acquisition des données Traitement numérique Identification et validation Auditer Prestation type: Instrumentation/actionne urs Analyser la régulation en place Fonctionement du procédé 3 Réalisation Mises en place de la solution technologique Mise en place dans l automate Mise en service Contrôle des gains Définir les algorithmes adaptés Diagnostic Process: missions Tests courtes de simulation (un à quelques jours) d aide au diagnostic client numérique et optimisation de boucles de régulation. Missions contrôle avancé : (plusieurs semaines) diagnostic et optimisation du process Schneider Electric Vers des process plus économes Francis NICOLAS 11
Contrôle avancé Annexes
L optimisation De multiples opportunités Article extrait de l Usine Nouvelle Schneider Electric Vers des process plus économes Francis NICOLAS 13
Les économies d énergie : avec des régulateurs à commande prédictive MPC Model (Based) Predictive Control Exemple de régulateur avec la fonction MPC«Contrôle avancé» MPC On/Off Débit poudre 100 Kg/h Sans MPC Avec MPC (6% augmentation de production) Débit alim. sécheur Kg/h Vitesse Pompe HP % Consigne Temp. Air entrant C Concentration %TS Atomiseur contraint par la température d admission d air Temp. Extraction C Schneider Electric Vers des process plus économes Francis NICOLAS 14
Impact économique Nb d échantillons % Histogramme de la Production - Optimisation Niveau 2 Histogramme de de la la Production la Production -- Optimisation Commande Optimisation actuelle Niveau Niveau 1 Point de de fonctionnement Déplacement du Déplacement point de fonctionnement du point de fonctionnement GAIN Zone de Zone de rejet rejet 1 > Commande peu performante 2 > Commande optimisée 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10 6 6,5 7,5 8,5 9 9,5 10 10 Humidité produit (en %) Humidité produit (en (en %) %) 3 > Optimisation par déplacement du point de fonctionnement Être au plus juste tout en respectant les contraintes Schneider Electric Vers des process plus économes Francis NICOLAS 15
Outil et expériences des experts de Schneider Electric dans l optimisation des process 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 Schneider Electric Vers des process plus économes Francis NICOLAS 16
Ex de réglage réalisé par les experts de Schneider Electric Four à grille (avant notre intervention) Four à grille (après notre intervention) Les pics de CO ont été fortement réduits Schneider Electric Vers des process plus économes Francis NICOLAS 17
Ex : Les poudres alimentaires Problématique client Augmenter sa capacité de production Température produit Densité produit Niveau tank alimentation Concentration évaporateur Températures vapeur Niveau tampon Température sortie atomiseur Humidité poudre Atelier Poudres Vitesse MRV Débit TRV Système Multi variable Débit alimentation évaporateur Température air atomiseur Débit alimentation atomiseur Température air sécheur Température air sécheur Température sortie sécheur Une problématique complexe qui justifie la mise en place d un contrôle avancé Schneider Electric Vers des process plus économes Francis NICOLAS 18
Ex : Les bénéfices mesurés 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 Schneider Electric Vers des process plus économes Francis NICOLAS 19
Ex : Les Stations d Epuration (STEP) Le but essentiel : 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 Schneider Electric Vers des process plus économes Francis NICOLAS 20
Ex - Résultats Des économies d Energie, et un gain en qualité Consommation électrique moyenne de l aération MPC Model (Based) Predictive Control 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 Schneider Electric Vers des process plus économes Francis NICOLAS 21
Les Services Schneider Electric en France : Une compétence de proximité Services en Automatismes Industriels (SAI) : 9 centres, 150 personnes Centre de Services Distribution Électrique (DE) : 28 centres, 750 personnes Transfo Services : 5 ateliers, 130 personnes ISF : 2 centres de formation 120 personnes Centre Rétrofit DE : Grenoble & Macon 130 personnes Centre Logistique Services IND : Lyon 20 personnes 70 personnes Services Experts en ligne Schneider Electric Vers des process plus économes Francis NICOLAS 22
Chez vous, que pouvons-nous faire?... Merci de votre attention Francis NICOLAS Responsable développement des services industrie région Grand Ouest email : francis.nicolas@schneider-electric.com Schneider Electric Vers des process plus économes Francis NICOLAS 23
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