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Il est temps de Torque pour l'optimisation

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Article du WordlCement Edition de novembre

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Le broyage du ciment et d'autres matières premières à l'aide de presses à rouleaux est l'une des principales activités de la division des réducteurs industriels d'Eickhoff. Au fil des ans, l'entreprise a accumulé un certain nombre de références dans ce domaine. Pour la fiabilité de l'ensemble de l'installation, le réducteur joue un rôle clé. L'entraînement, en tant que composant essentiel du succès en matière de disponibilité de l'installation, assure la quantité de production prévue. Le développement de la nouvelle série de réducteurs ED d'Eickhoff a nécessité non seulement l'intégration des dernières découvertes scientifiques en matière de calcul et de conception, mais aussi l'expérience pratique de l'entreprise au cours des 10 dernières années. Grâce à cela, la société a pu transférer les normes de haute qualité de l'activité de série dans l'éolien à ses réducteurs industriels. Cela a été rendu possible grâce à l'utilisation de machines-outils ultramodernes et à la surveillance constante de la qualité des matériaux. Avec ses 24 tailles, la nouvelle série de réducteurs planétaires ED offre une gamme de couples allant de 200 kNm à 8000 kNm. Avec un à quatre étages d'engrenages, les rapports de 4,5 à 3550 peuvent être ajustés avec précision pour s'adapter à l'application

Les utilisateurs bénéficient d'une densité de puissance accrue grâce à une utilisation optimale des matériaux et d'une plus grande disponibilité grâce à un concept de pièces brutes optimisé, sans devoir renoncer à l'adaptabilité de l'équipement.

Contrôle de la situation

La base du développement du système Torque Monitoring a été la prise de conscience qu'à l'avenir, les produits se caractériseront essentiellement par leur capacité à être intégrés dans des systèmes en réseau et moins par les développements technologiques des composants existants, tels que les engrenages ou les roulements. Le concept de Torque Monitor permet à l'utilisateur final de déterminer facilement le couple de son processus pendant le fonctionnement, optimisant ainsi son système. En même temps, l'utilisateur garde le contrôle de ses données et du savoir-faire de son processus.

En particulier dans l'exploitation des cimenteries, il est important d'avoir une connaissance précise des paramètres du processus afin de pouvoir les adapter de manière optimale au matériau à broyer. Un entraînement en réseau permet d'évaluer des paramètres supplémentaires qui fournissent des informations sur l'efficacité de l'installation. De nouvelles possibilités s'ouvrent alors, comme la détection précoce des irrégularités de fonctionnement. Les utilisateurs peuvent ainsi réagir rapidement et réduire au minimum les risques potentiels de défaillance de la machine. Cela garantit une planification suffisante des réparations nécessaires et réduit leur ampleur également au minimum.

Grâce à la surveillance continue du couple, il est également possible d'ajuster les paramètres d'entrée afin de configurer le système pour qu'il fonctionne le plus efficacement possible. Cela offre un potentiel de réduction des émissions de CO2 et donc de réduction des coûts. Avec la nouvelle série ED, Eickhoff offre les conditions préalables à une nouvelle génération d'installations en réseau qui garantissent des résultats optimaux avec une consommation d'énergie minimale grâce à une liaison et une évaluation intelligentes des paramètres déterminant le processus.

À l'avenir, chaque réducteur de la nouvelle série sera livré avec des capteurs intégrés qui permettront de mesurer en continu la vitesse et le couple au niveau de l'entraînement. Le montage ultérieur de réducteurs de remplacement ou de réducteurs déjà sur le terrain est également possible sur demande.

Composé de deux capteurs à jauge de contrainte, d'un aimant et d'une antenne pour la collecte des signaux, le système de capteurs est installé de manière permanente dans le réducteur et est donc protégé de manière optimale contre l'influence des conditions ambiantes difficiles. En intégrant l'antenne dans le couvercle du roulement, le concept a pu être mis en œuvre de manière très compacte.

Grâce à un procédé spécial de soudage par points, l'ensemble de capteurs, composé de deux capteurs à jauges de contrainte et d'un aimant, est solidement relié à l'arbre d'entraînement et protégé de la corrosion par un revêtement. La figure 1 montre la section appliquée d'un arbre d'entraînement avec les capteurs. En haut de l'image se trouve l'un des deux capteurs à jauges de contrainte pour déterminer le couple et en bas, l'aimant pour mesurer la vitesse. L'antenne est fixée de manière statique et capte les signaux des capteurs rotatifs. À cette fin, un champ d'induction est créé par le fil de cuivre intégré dans l'antenne. Les composants installés dans la boîte de vitesses sont résistants à l'huile et aux contraintes mécaniques. Cela garantit la durabilité du système.

Sur le côté du couvercle du palier, à un endroit protégé, se trouve une prise pour la lecture des valeurs mesurées. Cette prise est dotée d'une protection IP-67 et empêche la pénétration de grosses saletés et de particules de poussière. La figure 2 montre la prise fermée.

La prise permet de brancher une fiche à cinq broches et sert d'interface pour le raccordement de la boîte de vitesses. Un capot de protection fixé à la boîte de vitesses du côté de l'entrée offre une protection supplémentaire contre les contraintes mécaniques sur la prise. A la livraison, le capot de protection recouvre la prise.

Sur la base de l'étiquette apposée sur le capot de protection (figure 3), il est possible d'identifier les boîtes de vitesses préparées pour une mesure grâce à l'empreinte. En outre, le code QR renvoie à un manuel d'assemblage dans lequel la mise en service est décrite plus en détail.

Après l'assemblage en usine, un test fonctionnel du système de capteurs et des interfaces associées est effectué lors de chaque essai. Les préréglages du système de capteurs sont enregistrés au cours de cette étape du processus. Ainsi, le système peut être facilement mis en service si nécessaire. Une démonstration de la configuration est présentée à la figure 5.

Intégration du système de mesure

Le système de mesure est configuré à l'aide du boîtier de mesure, des câbles de connexion, des outils et d'une licence logicielle. L'ensemble comprend tous les composants nécessaires à l'intégration du système de mesure dans l'infrastructure informatique. Cela permet de réaliser l'idée de plug and play du système de mesure. Comme mentionné dans la section précédente, le boîtier de mesure peut être connecté à la boîte de vitesses au moyen d'un connecteur à cinq broches. Le connecteur est marqué du chiffre 2 sur la figure 4. L'unité d'évaluation installée est également représentée sur cette figure (marquée du numéro 1).

Le signal est transmis par la prise à cinq broches située sur le couvercle du palier. L'alimentation est assurée par le bloc d'alimentation (100 - 240 V ; 50/60 Hz ; 0,45 A). La connexion à l'alimentation électrique est assurée par une fiche Schuko®. La fiche à 12 pôles (numéro 3) illustrée à la figure 4 est prévue à cet effet. Le boîtier de mesure est fixé à l'intérieur du capot de protection à l'aide des outils et des vis fournis. Deux trous filetés sont prévus dans le capot de protection pour ce raccordement. Ainsi, le capot de protection offre non seulement une protection supplémentaire pour la prise, mais aussi pour le boîtier de mesure. Les guides-câbles permettent également de poser facilement les câbles. La connexion du boîtier de mesure à l'ordinateur ou à l'ordinateur portable se fait via une interface USB et le câble fourni. L'emplacement 4 représenté sur la figure 4 est prévu pour une telle connexion. En option, le boîtier de mesure est également fourni avec une sortie CAN supplémentaire. Cela permet d'intégrer le système de mesure dans les systèmes de commande de machines courants. Pour un OEM, l'avantage est que l'alimentation électrique et la transmission des données peuvent se faire via la machine. La compatibilité IP-67 des fentes ainsi que des câbles de connexion est assurée même après le câblage complet du système. Cela signifie que le système de mesure est idéalement équipé pour les environnements poussiéreux et difficiles.

La fréquence d'échantillonnage du système de mesure est de 2,0 kS/s. Il est possible de régler le système de mesure sur différentes plages de mesure. Dans la configuration standard, le système de mesure a une précision de ±5%, qui peut être améliorée à <1% par un processus de calibration. Une précision de mesure plus élevée peut être obtenue par un calibrage supplémentaire des arbres. L'affichage graphique des données de mesure est obtenu en installant le logiciel fourni. Celui-ci est compatible avec tous les systèmes d'exploitation Windows courants. La vitesse et le couple sont traités en temps réel et visualisés par un graphique à barres et une valeur numérique. La sortie des valeurs mesurées s'effectue via une interface analogique ou, en option, via une interface numérique CAN.

Perspectives

Le premier pas dans la direction de la surveillance des conditions (CM) peut être fait avec la mise en œuvre du concept de surveillance du couple.

Les utilisateurs bénéficient d'une densité de puissance accrue grâce à une utilisation optimale des matériaux et d'une plus grande disponibilité grâce à un concept de pièces brutes optimisé, sans devoir renoncer à l'adaptabilité de l'équipement.

Contrôle de la situation

La base du développement du système Torque Monitoring a été la prise de conscience qu'à l'avenir, les produits seront essentiellement caractérisés par leur capacité à être intégrés dans des systèmes en réseau et moins par les développements technologiques des composants existants, tels que les engrenages ou les roulements. Le concept de Torque Monitor permet à l'utilisateur final de déterminer facilement le couple de son processus pendant le fonctionnement, optimisant ainsi son système. En même temps, l'utilisateur garde le contrôle de ses données et du savoir-faire de son processus.

En particulier dans l'exploitation des cimenteries, il est important d'avoir une connaissance précise des paramètres du processus afin de pouvoir les adapter de manière optimale au matériau à broyer. Un entraînement en réseau permet d'évaluer des paramètres supplémentaires qui fournissent des informations sur l'efficacité de l'installation. De nouvelles possibilités s'ouvrent alors, comme la détection précoce des irrégularités de fonctionnement. Les utilisateurs peuvent ainsi réagir rapidement et réduire au minimum les risques potentiels de défaillance de la machine. Cela garantit une planification suffisante des réparations nécessaires et réduit leur ampleur également au minimum.

Grâce à la surveillance continue du couple, il est également possible d'ajuster les paramètres d'entrée afin de configurer le système pour qu'il fonctionne le plus efficacement possible. Cela offre un potentiel de réduction des émissions de CO2 et donc de réduction des coûts. Avec la nouvelle série ED, Eickhoff offre les conditions préalables à une nouvelle génération d'installations en réseau qui garantissent des résultats optimaux avec une consommation d'énergie minimale grâce à une liaison et une évaluation intelligentes des paramètres déterminant le processus.

À l'avenir, chaque réducteur de la nouvelle série sera livré avec des capteurs intégrés qui permettront de mesurer en continu la vitesse et le couple au niveau de l'entraînement. Le montage ultérieur de réducteurs de remplacement ou de réducteurs déjà sur le terrain est également possible sur demande.

Composé de deux capteurs à jauge de contrainte, d'un aimant et d'une antenne pour la collecte des signaux, le système de capteurs est installé de manière permanente dans le réducteur et est donc protégé de manière optimale contre l'influence des conditions ambiantes difficiles. En intégrant l'antenne dans le couvercle du roulement, le concept a pu être mis en œuvre de manière très compacte.

Grâce à un procédé spécial de soudage par points, l'ensemble de capteurs, composé de deux capteurs à jauges de contrainte et d'un aimant, est solidement relié à l'arbre d'entraînement et protégé de la corrosion par un revêtement. La figure 1 montre la section appliquée d'un arbre d'entraînement avec les capteurs. En haut de l'image se trouve l'un des deux capteurs à jauges de contrainte pour déterminer le couple et en bas, l'aimant pour mesurer la vitesse. L'antenne est fixée de manière statique et capte les signaux des capteurs rotatifs. À cette fin, un champ d'induction est créé par le fil de cuivre intégré dans l'antenne. Les composants installés dans la boîte de vitesses sont résistants à l'huile et aux contraintes mécaniques. Cela garantit la durabilité du système.

Sur le côté du couvercle du palier, à un endroit protégé, se trouve une prise pour la lecture des valeurs mesurées. Cette prise est dotée d'une protection IP-67 et empêche la pénétration de grosses saletés et de particules de poussière. La figure 2 montre la prise fermée.

La prise permet de brancher une fiche à cinq broches et sert d'interface pour le raccordement de la boîte de vitesses. Un capot de protection fixé à la boîte de vitesses du côté de l'entrée offre une protection supplémentaire contre les contraintes mécaniques sur la prise. A la livraison, le capot de protection recouvre la prise.

Sur la base de l'étiquette apposée sur le capot de protection (figure 3), il est possible d'identifier les boîtes de vitesses préparées pour une mesure grâce à l'empreinte. En outre, le code QR renvoie à un manuel d'assemblage dans lequel la mise en service est décrite plus en détail.

Après l'assemblage en usine, un test fonctionnel du système de capteurs et des interfaces associées est effectué lors de chaque essai. Les préréglages du système de capteurs sont enregistrés au cours de cette étape du processus. Ainsi, le système peut être facilement mis en service si nécessaire. Une démonstration de la configuration est présentée à la figure 5.

Intégration du système de mesure

Le système de mesure est mis en place à l'aide du boîtier de mesure, des câbles de connexion, des outils et d'une licence logicielle. L'ensemble comprend tous les composants nécessaires à l'intégration du système de mesure dans l'infrastructure informatique. Cela permet de réaliser l'idée de plug and play du système de mesure. Comme mentionné dans la section précédente, le boîtier de mesure peut être connecté à la boîte de vitesses au moyen d'un connecteur à cinq broches. Le connecteur est marqué du chiffre 2 sur la figure 4. L'unité d'évaluation installée est également représentée sur cette figure (marquée du numéro 1).

Le signal est transmis par la prise à cinq broches située sur le couvercle du palier. L'alimentation est assurée par le bloc d'alimentation (100 - 240 V ; 50/60 Hz ; 0,45 A). La connexion à l'alimentation électrique est assurée par une fiche Schuko®. La fiche à 12 pôles (numéro 3) illustrée à la figure 4 est prévue à cet effet. Le boîtier de mesure est fixé à l'intérieur du capot de protection à l'aide des outils et des vis fournis. Deux trous filetés sont prévus dans le capot de protection pour ce raccordement. Ainsi, le capot de protection offre non seulement une protection supplémentaire pour la prise, mais aussi pour le boîtier de mesure. Les guides-câbles permettent également de poser facilement les câbles. La connexion du boîtier de mesure à l'ordinateur ou à l'ordinateur portable se fait via une interface USB et le câble fourni. L'emplacement 4 représenté sur la figure 4 est prévu pour une telle connexion. En option, le boîtier de mesure est également fourni avec une sortie CAN supplémentaire. Cela permet d'intégrer le système de mesure dans les systèmes de commande de machines courants. Pour un OEM, l'avantage est que l'alimentation électrique et la transmission des données peuvent se faire via la machine. La compatibilité IP-67 des fentes ainsi que des câbles de connexion est assurée même après le câblage complet du système. Cela signifie que le système de mesure est idéalement équipé pour les environnements poussiéreux et difficiles.

La fréquence d'échantillonnage du système de mesure est de 2,0 kS/s. Il est possible de régler le système de mesure sur différentes plages de mesure. Dans la configuration standard, le système de mesure a une précision de ±5%, qui peut être améliorée à <1% par un processus de calibration. Une précision de mesure plus élevée peut être obtenue par un calibrage supplémentaire des arbres. L'affichage graphique des données de mesure est obtenu en installant le logiciel fourni. Celui-ci est compatible avec tous les systèmes d'exploitation Windows courants. La vitesse et le couple sont traités en temps réel et visualisés par un graphique à barres et une valeur numérique. La sortie des valeurs mesurées s'effectue via une interface analogique ou, en option, via une interface numérique CAN.

Perspectives

Le premier pas dans la direction de la surveillance des conditions (CM) peut être fait avec la mise en œuvre du concept de surveillance du couple.

Cela pose les bases de développements ultérieurs afin de rassembler tous les paramètres nécessaires permettant à l'opérateur d'optimiser son processus et de fournir une sécurité de planification pour le composant central de la transmission.

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