Les gestionnaires d’actifs, les exploitants et les opérateurs d’éoliennes ont deux objectifs clés : 1) optimiser la disponibilité des éoliennes, et 2) mettre en œuvre la stratégie de maintenance la plus rentable possible. Dans cet article, nous expliquons comment la surveillance des vibrations contribue à optimiser la disponibilité et l’efficacité de la maintenance des éoliennes.
La surveillance des vibrations fournit des informations sur la chaîne cinématique des éoliennes
Toute machine tournante industrielle est soumise à des vibrations, mais lorsque celles-ci s’intensifient à un ou plusieurs endroits de la machine, il est important d’en déterminer la cause. Les conséquences de vibrations excessives ne doivent pas être sous-estimées, car elles peuvent avoir des répercussions catastrophiques pour les personnes, l’environnement et la machine elle-même.
Dans le cas des éoliennes, il est donc important de surveiller les vibrations de tous les composants d’un train d’entraînement (arbre à basse vitesse, arbre à haute vitesse, réducteur et générateur), car la détection précoce d’une augmentation des vibrations et la détermination de leur cause réduisent considérablement le risque d’incidents, de coûts élevés imprévus et de réduction de la durée de vie.
Capteurs de vibrations sur la chaîne cinématique
L’ensemble de la chaîne cinématique est équipé de capteurs de vibrations qui mesurent en continu les vibrations de tous les composants et les transmettent à un système d’acquisition de données. Les données sont ensuite traitées et stockées, puis analysées périodiquement par des spécialistes des vibrations à l’aide de logiciels d’analyse avancés. L’analyse périodique des éoliennes permet d’établir une tendance, ce qui permet au spécialiste des vibrations de mieux cerner l’état de la chaîne cinématique grâce à l’analyse des tendances.
Optimisation de la disponibilité opérationnelle des éoliennes
Examinons tout d’abord le premier objectif, 1) l’optimisation de la disponibilité des éoliennes. Une disponibilité opérationnelle optimale est obtenue en minimisant le risque d’arrêts imprévus, en maximisant la durée de vie et en optimisant les performances.
Réduire au minimum les temps d’arrêt imprévus ; optimiser le rendement
Sans un bon suivi périodique du comportement vibratoire des composants rotatifs, et donc de l’état de la machine, le risque de temps d’arrêt imprévu est élevé. Par exemple, si un roulement est endommagé et que cela n’est pas détecté à temps en raison d’un manque d’informations sur son état, une intervention complète doit être mise en place à court terme pour remplacer ce roulement. Grâce à une surveillance et à une analyse périodiques des vibrations, un tel roulement défectueux peut être détecté plus tôt et mieux anticipé, ce qui réduit considérablement les coûts de réparation.
De plus, l’analyse des tendances susmentionnée contribue à optimiser le rendement. L’analyse des tendances permet de déterminer si un roulement présentant des signes de détérioration peut encore fonctionner de manière rentable pendant la saison offrant le plus fort potentiel éolien (de l’automne au printemps), ou s’il peut être nécessaire de limiter temporairement la vitesse maximale de l’éolienne concernée jusqu’à l’été, période généralement moins venteuse.
Prolonger la durée de vie grâce aux mesures de vibrations
En permettant de détecter précocement l’augmentation des niveaux de vibrations dans la chaîne cinématique, la surveillance des vibrations peut aider à identifier les facteurs susceptibles d’affecter la durée de vie de l’éolienne. Cela permet aux propriétaires et aux exploitants de prendre des mesures pour prolonger la durée de vie des éoliennes et améliorer leur disponibilité globale.
Optimisation des performances
Les systèmes de surveillance des vibrations peuvent également être utilisés pour optimiser les performances des éoliennes. En analysant les données, les ingénieurs peuvent ajuster le fonctionnement des éoliennes afin de maximiser la production d’énergie sans compromettre la sécurité. Cela contribue à une disponibilité accrue en améliorant le rendement des éoliennes.
Optimisation de l’efficacité de la maintenance des éoliennes
Examinons maintenant le deuxième objectif, 2) mettre en œuvre la stratégie de maintenance la plus rentable possible. Une stratégie de maintenance efficace est obtenue en rendant la maintenance planifiable, ou en suivant une stratégie de maintenance prédictive.
Pour de multiples raisons liées aux coûts, il est essentiel de pouvoir planifier la maintenance des éoliennes afin d’assurer une maintenance efficace. L’accent est fortement mis sur la réalisation des interventions sur la chaîne cinématique en haut de la tour, car les coûts augmentent considérablement lorsque ces interventions doivent être effectuées en bas de la tour. Malheureusement, il est parfois inévitable de devoir effectuer des interventions sur la chaîne cinématique en bas de la tour. Dans ce cas, il est essentiel de disposer rapidement d’informations sur l’état de la machine afin de pouvoir planifier la maintenance, en raison de la complexité du processus logistique. Cela commence par l’obtention des autorisations nécessaires, ce qui prend au moins 12 semaines, puis par la réservation de l’une des rares équipes spécialisées disponibles, la réservation d’une grue spéciale – elle aussi rare et transportée par environ 40 camions –, la mise à disposition des outils adéquats pour maintenir le reste de la chaîne cinématique en place – qui sont également rares –, et enfin l’obtention de la pièce de rechange appropriée.
De plus, il peut y avoir des coûts supplémentaires à prendre en compte, tels que les indemnités versées aux agriculteurs voisins contraints de sacrifier une partie de leur récolte pour permettre l’accès aux éoliennes. Il peut également être nécessaire de combler des fossés, et il faut tenir compte des influences saisonnières et météorologiques qui entravent la construction à l’aide de grues en raison de vents violents ou de sols boueux.
Tout cela signifie que lorsque la maintenance peut être planifiée grâce à la surveillance des vibrations et à l’analyse périodique des vibrations (ainsi qu’à des techniques supplémentaires), elle peut être effectuée de manière plus efficace.
