Présentation générale
Une papeterie du sud-est des États-Unis a évité une panne de transformateur potentiellement catastrophique ainsi qu’un temps d’arrêt imprévu important en tirant parti de la technologie des ultrasons aériens, notamment d’une caméra acoustique Si2-PRO et d’un Ultraprobe 10 000, afin d’identifier un défaut caché qui n’avait pas été détecté par les méthodes d’inspection traditionnelles. Ce qui n’a finalement nécessité qu’une intervention corrective mineure aurait pu dégénérer en une panne de plusieurs jours, entraînant d’importantes pertes de production et des coûts de remplacement des équipements.
Le site exploite une ligne de production de papier stratégique alimentée par un transformateur de 10 000 kVA (13,8 kV à 2,3 kV) qui alimente une machine à papier. Cet équipement est essentiel au bon fonctionnement continu de l’installation, où chaque heure d’arrêt est estimée à environ 25 000 dollars. Dans le cadre d’un programme proactif de fiabilité, le site effectue des inspections trimestrielles par ultrasons et infrarouges, en plus des analyses d’huile de routine et des inspections visuelles.
Près d’un million de dollars de risques évités
En identifiant et en corrigeant le défaut avant que la défaillance ne se produise, l’installation :
- Prévention des arrêts imprévus
- A permis d’éviter une interruption de service qui aurait pu durer plusieurs jours
- Pertes de production évitées, estimées à environ 25 000 dollars par heure
- Économie estimée à 150 000 dollars sur le coût de remplacement d’un transformateur
- Réduction du risque opérationnel total, qui avoisine désormais le million de dollars
«Nous avons tenté à deux reprises de localiser la source du bruit à l’intérieur de l’armoire, mais nous avons échoué à chaque fois. Toutes les sources habituelles avaient été écartées, et nous étions à court d’options. La caméra Si2-PRO a donné des résultats exceptionnels en localisant avec précision la source du bruit. Sans cette caméra, je doute que nous aurions pu identifier le problème. Elle a permis d’éliminer toute approximation. Je recommande vivement cet appareil. »
Un employé anonyme
LE DÉFI
Un problème persistant dont la cause n’est pas clairement identifiée
Depuis plusieurs mois, l’équipe de maintenance constatait la présence de bruits électriques ultrasoniques intermittents au sein du transformateur. Ce problème survenait de manière sporadique et suscitait des inquiétudes quant à la fiabilité à long terme d’un équipement de production essentiel.
Ce transformateur alimentant une machine à papier indispensable au bon fonctionnement de l’usine, toute panne imprévue pourrait entraîner des pertes de production importantes et un arrêt prolongé. Malgré les efforts de surveillance continus, l’origine de cette anomalie restait inconnue.
Identification, à l’aide de la caméra acoustique Si2-PRO, de la source sonore au niveau du raccordement de la traversée du transformateur.
Lorsque les méthodes traditionnelles se sont révélées infructueuses
Afin de déterminer la cause du problème, l’établissement s’est appuyé sur plusieurs technologies d’inspection et pratiques de maintenance éprouvées.
La thermographie infrarouge n’a révélé aucune anomalie thermique. Les inspections visuelles n’ont pas permis de tirer de conclusions, et l’analyse de l’huile n’a montré aucun signe de rupture ou de détérioration de l’isolation. Les mesures correctives prises précédemment n’ont pas non plus permis d’éliminer le problème.
Alors que les symptômes persistaient, aucune des méthodes d’inspection traditionnelles n’a permis d’identifier la cause profonde du problème, ce qui a laissé l’installation confrontée à un risque de fiabilité non résolu.
LA SOLUTION
La technologie des ultrasons permet d’identifier la source
Dans le cadre du programme proactif de fiabilité de l’installation, les inspecteurs ont eu recours à la technologie des ultrasons pour approfondir l’analyse du problème.
À l’aide de la caméra acoustique Si2-PRO, les inspecteurs ont détecté des émissions acoustiques à haute fréquence et ont localisé leur source au niveau d’un composant spécifique du transformateur. Les enregistrements ont ensuite été réalisés à l’aide d’un Ultraprobe 10 000, puis analysés à l’aide d’un logiciel d’analyse spectrale.
Les données recueillies à l’aide de la caméra acoustique Si2-PRO et de l’Ultraprobe 10 000 ont révélé des signes de jeu mécanique et d’arcs électriques intermittents, apportant ainsi des preuves qui n’avaient pas été détectées par d’autres méthodes d’inspection.
Analyse de la forme d’onde à 10 000 échantillons/s réalisée avec l’Ultraprobe, montrant l’impact et la décroissance associés au défaut du transformateur.
Un petit défaut aux conséquences majeures
En s’appuyant sur les résultats de l’échographie, les inspecteurs ont procédé à une évaluation plus approfondie du transformateur sous tension, tout en respectant l’ensemble des procédures de sécurité applicables.
Le problème a été attribué à deux écrous de serrage de douille desserrés.
L’analyse a révélé que les écrous vibraient sous l’effet d’harmoniques à 60 Hz. Ces vibrations produisaient des signaux d’impact et de décroissance visibles dans les données ultrasonores. À mesure que les écrous vibraient, de petits arcs électriques intermittents se formaient ; ceux-ci apparaissaient dans l’analyse de la courbe temporelle et cessaient dès que les vibrations s’arrêtaient.
Comme l’arc électrique était intermittent et générait peu de chaleur, aucune signature thermique n’était détectable. Par conséquent, le défaut est resté invisible lors des contrôles infrarouges, bien qu’il présentât un risque significatif pour la fiabilité.
LES RÉSULTATS
Une réparation d’une heure permet d’éviter une panne majeure
Pour remédier à ce problème, le transformateur a été mis hors tension pendant une fenêtre de maintenance programmée d’une durée d’environ une heure.
Les techniciens ont resserré les écrous de fixation de la douille, qui étaient desserrés, d’environ un huitième de tour.
Après la remise sous tension, des contrôles par ultrasons ont confirmé que les vibrations, les arcs électriques et les signatures acoustiques anormales avaient été éliminés. Aucune anomalie n’a été détectée lors des inspections ultérieures.
L’analyse par ultrasons a permis de mettre en évidence la formation intermittente d’arcs électriques liée à un mauvais serrage de la douille.
Le contrôle effectué après la réparation a confirmé la disparition des vibrations, des arcs électriques et des signaux acoustiques anormaux.
Enseignements tirés
- Toutes les pannes électriques ne génèrent pas de chaleur.
- L’échographie a permis de mettre en évidence un jeu mécanique et des arcs électriques intermittents qui ne produisaient aucune signature thermique détectable.
- Un jeu mécanique et des arcs électriques intermittents peuvent se produire sans générer suffisamment de chaleur pour être détectés lors d’inspections par infrarouge.
- De petits défauts peuvent entraîner des risques opérationnels et financiers importants s’ils ne sont pas corrigés.
- Le partage des conclusions entre les équipes de maintenance et de fiabilité renforce les stratégies globales de gestion des actifs.
Pourquoi est-ce important ?
Lorsque les méthodes d’inspection traditionnelles se sont révélées incapables d’identifier la source d’un défaut naissant sur un transformateur, la technologie des ultrasons a fourni les informations nécessaires pour localiser le problème et orienter les mesures correctives.
En détectant deux écrous de serrage de douille desserrés avant qu’ils ne puissent entraîner une défaillance plus grave, l’équipe de maintenance a éliminé un problème potentiellement catastrophique grâce à une intervention d’une heure et a ainsi permis à l’établissement d’éviter près d’un million de dollars de risques opérationnels.