Un fabricant de produits électroniques économise 455 000 euros par an grâce à la surveillance de son réseau d'air comprimé
L'air comprimé est indispensable dans le secteur industriel, car il s'agit de l'une des sources d'énergie les plus utilisées. Il peut représenter entre 10 % et 30 % de la consommation énergétique totale dans la production industrielle, voire davantage dans certains cas. L'air comprimé est l'un des services publics les plus coûteux ; c'est pourquoi son utilisation efficace revêt une importance cruciale.
Malheureusement, dans de nombreuses usines, les économies d’air comprimé ne font pas l’objet d’une attention suffisante. On ne consacre pas assez d’efforts ni de temps à l’amélioration continue de l’efficacité du système d’air comprimé, et cela commence par un manque de surveillance adéquate du système. On constate souvent :
- Il n'existe absolument aucun système de surveillance ni de mesure
- Lorsqu'il existe un système de surveillance, celui-ci est composé de compteurs d'énergie. Aucun manomètre ni débitmètre n'est installé. On ne dispose donc pas d'une vue d'ensemble complète.
- Même lorsque des instruments sont présents, voire connectés à un système global, les informations disponibles ne sont pas suffisantes pour affiner les mesures d'amélioration du réseau d'air comprimé.
Cette étude de cas montre comment un fabricant de produits électroniques a réussi à améliorer considérablement le rendement de son réseau d'air comprimé en mettant en place un système de surveillance adapté.
Étude de cas : fabricant de produits électroniques
À propos de notre client
Notre client est l'un des plus grands fabricants mondiaux de semi-conducteurs pour écrans et de MLED, situé à Pékin, en Chine. En tant que fabricant électronique de premier plan, il dépend fortement de l'air comprimé pour des processus critiques tels que le séchage des puces, l'intégration de matériaux dans les puces et les cartes, la fabrication de cartes de circuits imprimés et le refroidissement des puces pendant la production. Dans cette usine, comme dans l'industrie des semi-conducteurs en général, la pureté de l'air comprimé doit répondre aux normes les plus strictes en raison de ses applications critiques. Pour obtenir des produits de la meilleure qualité, l'environnement de fabrication doit être exempt de contaminants et l'air comprimé doit être totalement exempt d'huile.
Notre client est l'un des plus grands fabricants mondiaux d'écrans à semi-conducteurs et de MLED, situé à Pékin, en Chine.
Description du système d'air comprimé
L'usine de ce grand fabricant d'électronique exploite l'un des plus grands réseaux d'air comprimé de la région. Celui-ci se compose de sept compresseurs centrifuges sans huile, de deux compresseurs à vis sans huile, de deux réservoirs tampons de 15 m³, de quatre sécheurs à adsorbant et d'un système de filtration. L'installation est regroupée dans une seule salle des compresseurs au sein de la centrale électrique, avec une prise d'air naturel par les fenêtres. Le débit d'air total requis côté consommation est d'environ 640 m³/min.
À l'époque, il n'existait pas de véritable système de surveillance énergétique. Le client disposait de quelques capteurs de débit et de pression. Ces capteurs avaient plus de dix ans et n'étaient plus utilisés. Les données de mesure n'étaient donc pas fiables.
L'usine consommait chaque jour d'importantes quantités d'air comprimé, ce qui représentait jusqu'à 20 % de sa consommation énergétique totale. Le coût annuel d'exploitation du système d'air comprimé s'élevait à 20 millions de yuans, ce qui constituait une forte incitation à améliorer l'efficacité de l'air comprimé dans l'ensemble de l'usine.
Nouveau système de gestion de l'air comprimé
Un nouveau système de mesure et de surveillance de l'air comprimé a été mis en place dans toute l'usine, comprenant :
- 10 VPFlowScope Probe destinées à mesurer le débit massique, la pression, la température et le débit total. Sept d'entre elles ont été installées sur les conduites principales desservant différents services, tandis que les trois autres ont été placées au niveau des machines.
- Un capteur de point de rosée a été installé en aval des sécheurs.
- Un système de surveillance énergétique permettant de collecter toutes les données de mesure en temps réel, de les analyser, de générer des rapports et d'accompagner la mise en œuvre d'un projet d'économies d'énergie.
Conclusions et solutions
L'analyse de toutes les données de mesure recueillies a permis d'établir les diagnostics suivants. Ces données ont ainsi permis de prendre des décisions d'investissement fondées sur des faits quant à la manière d'améliorer le système. De plus, le suivi de la situation avant et après a permis de déterminer les économies réalisées au final.
Les conditions de ventilation du local abritant la station de compresseurs d'air ont une incidence sur le rendement des compresseurs.
Les conditions environnementales de la salle des compresseurs peuvent avoir une incidence sur le rendement de ces derniers, en particulier dans le cas des compresseurs centrifuges. Dans cette usine, l'air d'admission passait par un simple système de filtres en non-tissé, qui s'obstruait facilement. Il en résultait une forte dépression dans la station de compresseurs d'air. Même si les filtres étaient remplacés chaque semaine, la dépression se situait entre -30 Pa et -40 Pa. Plus le cycle de remplacement des filtres était long, plus la dépression était importante. De plus, en raison de la mauvaise ventilation, la température ambiante dépassait la plage admissible pour le fonctionnement des équipements. Il est prouvé que lorsque la température de l'air à l'entrée du compresseur diminue de 3 °C, le volume d'échappement augmente de 1 %.
Les conditions environnementales du local des compresseurs peuvent avoir une incidence sur le rendement de ces derniers.
Afin d'améliorer la ventilation de la station de compresseurs d'air, 10 filtres en non-tissé de 1 x 2 m ont été installés sur la paroi latérale de la pièce pour augmenter l'apport d'air frais. En conséquence, la valeur de la pression négative de la pièce est passée à -10 Pa. La température du côté ouest de la station de compresseurs d'air a baissé d'environ 1 °C, et celle du côté est a même baissé de 6 à 8 °C, ce qui a considérablement amélioré les conditions de fonctionnement des compresseurs d'air et des sécheurs.
Chaque bar de pression en moins permet d'économiser 7 % d'énergie.
La pression globale du réseau avait été réglée à un niveau excessivement élevé, à 7 bars, alors que tous les services n'avaient pas besoin d'une telle pression pour fonctionner. Le maintien de cette pression dans l'ensemble de l'usine entraînait une consommation d'énergie plus importante. Une pression globale de 6 bars s'est avérée suffisante. Grâce à cette seule amélioration, l'usine a déjà réalisé une économie de 7 % sur sa facture d'énergie.
Chaque bar de pression en moins permet d'économiser 7 % d'énergie.
Ajouter un volume tampon suffisant pour améliorer le contrôle du compresseur.
Le volume du réservoir tampon était trop faible, et la pression du système fluctuait considérablement (plus de 0,5 bar). Lorsque la pression du système descendait en dessous de 7,0 bars ou atteignait cette valeur, un compresseur de secours à froid se mettait automatiquement en marche, puis se déchargeait et s'arrêtait peu après. Cela entraînait une consommation d'énergie supplémentaire sans avoir d'incidence sur la consommation d'air comprimé. Deux réservoirs tampons, 12 m3 et 15 m3, ont été ajoutés afin d'augmenter la capacité tampon. Cela a permis de réduire les fluctuations à environ 0,2 bar. Associé à la baisse générale du niveau de pression, cela a évité le déclenchement inutile du compresseur de secours à froid.
L'ajout d'un réservoir tampon permettra d'atténuer les fluctuations de pression.
Le passage d'un système de régulation des sécheurs à désiccant basé sur la durée à un système basé sur le point de rosée a un effet positif sur la consommation d'énergie.
Un capteur de point de rosée a été ajouté au système, à proximité du côté « demande » de l'usine. Il a révélé que le point de rosée était très bas en hiver. Ces données ont justifié le passage d'une régulation temporisée à une régulation basée sur le point de rosée. Lorsque le point de rosée atteint -70 °C, les tours de séchage sont activées. La consommation d'électricité et la quantité de gaz de régénération nécessaires au cycle de régénération ont été réduites. Le temps de fonctionnement du sécheur a été prolongé de 8 à 12 heures.
Capteur de pointVPInstruments permet de mesurer avec précision le point de rosée dans les conduites de votre usine.
Conclusions
Les mesures, associées au système de suivi énergétique, se sont révélées, à l'issue d'une série d'expériences, être un outil efficace pour améliorer l'efficacité énergétique dans l'usine de ce fabricant de produits électroniques.
- Grâce aux données fournies par le système de surveillance de l'air comprimé, les spécialistes ont pu réaliser un diagnostic approfondi. Les données de mesure sont transmises directement vers le cloud et sont accessibles à tout moment, où que l'on se trouve dans le monde. L'Industrie 4.0 est en marche et la surveillance à distance améliore l'efficacité de la gestion énergétique à tous les niveaux.
- Plusieurs mesures d'économie d'énergie ont été mises en place pour améliorer l'efficacité énergétique de l'usine. Après chaque mesure, les données en temps réel ont fourni des retours d'expérience concrets, ce qui a permis aux ingénieurs d'analyser ces données et de mettre en œuvre de nouvelles solutions pour réduire la consommation d'énergie.
- Grâce à toutes ces améliorations, le taux d'économies d'énergie de l'usine a augmenté de 13 %. L'entreprise économise ainsi environ 455 000 euros sur sa facture d'électricité chaque année.
L'Industrie 4.0 est en marche et la surveillance à distance améliore l'efficacité de la gestion énergétique à tous les niveaux.
Source : Yang Jianguo et al., « Application des plateformes cloud et de l'analyse de données à l'économie d'énergie dans les systèmes d'air comprimé » [J], Technologie des compresseurs, février 2017
Recevez une présentation gratuite pour vous et votre équipe sur les avantages de la surveillance permanente
Une surveillance permanente de votre réseau d'air comprimé et de vos autres services techniques est essentielle pour optimiser vos économies d'énergie. Comme le montre l'exemple ci-dessus, elle offre de nombreux avantages, notamment des décisions d'investissement fondées sur des données, des alertes, une meilleure prise de conscience et, dans certains cas, une augmentation de la production. Notre équipe d'experts vous propose, à vous et à votre équipe, une présentation en ligne gratuite sur les avantages de la surveillance permanente. Cela vous intéresse ? Prenez rendez-vous dès aujourd'hui !
Chine (chinois simplifié)
Royaume-Uni (anglais)
