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Types essentiels de capteurs pour groupes électrogènes et leur positionnement critique
Capteurs de température du moteur et de pression d’huile : une installation à proximité des sources de chaleur et d’huile
Les capteurs de température du moteur et de pression d’huile jouent un rôle dans la détermination de la fiabilité d’un groupe électrogène. Les capteurs de température doivent être installés directement dans le flux de liquide de refroidissement et/ou sur les culasses du moteur afin de surveiller la température, et doivent être montés à moins de 15 cm des chambres de combustion. Évitez tout contact direct avec la flamme et/ou les gaz d’échappement. Les capteurs de pression d’huile doivent être installés dans la galerie principale de lubrification et dans une zone soumise à une pression extrêmement élevée afin de mesurer avec précision la pression du système au niveau du filtre principal. Conformément à la norme NFPA 110, ces deux capteurs doivent être thermiquement isolés et fixés de manière à éviter toute vibration lorsque la température dépasse 52 °C.
Mesure de la tension, de la fréquence et du courant pour la charge : emplacement permettant de capturer les paramètres électriques pertinents
Afin d'éviter une dérive dans la mesure et une perte de fidélité du système de commande, le positionnement des capteurs électriques est critique. Les transformateurs de courant entourent l'ensemble des conducteurs triphasés à la sortie du générateur. Ils doivent être placés directement en aval des enroulements du stator de l'alternateur et directement en amont de tous les dispositifs de protection. La mesure de la tension doit être effectuée directement et en aval du dispositif principal de protection en sortie. La mesure de la fréquence doit être effectuée à l’extrémité haute des enroulements de réglage de l’alternateur. Dans la mesure du possible, prévoir au moins trente centimètres de dégagement autour des câbles destinés aux fortes intensités, car leur proximité peut entraîner une dégradation du signal d’installation pouvant atteindre 2 %.
Capteurs de température des gaz d’échappement (EGT) : positionnement, précision et compromis entre longévité et réactivité thermique
Le compromis entre la sensibilité thermique et la longévité est évident en ce qui concerne le positionnement des sondes EGT. Les capteurs EGT installés directement sur le collecteur d’échappement détectent les signaux thermiques le plus rapidement, en environ 0,5 seconde, contre 2 à 3 secondes lorsqu’ils sont installés en aval. Toutefois, ils subissent également des cycles thermiques extrêmes, avec des températures dépassant 1 800 °F (~982 °C), ce qui exige l’utilisation d’alliages résistants à haute température tels que l’Inconel, en plus du décalage thermique de 2 à 3 secondes. Il est également possible d’installer les capteurs EGT en aval de façon à éviter à la fois ce décalage thermique important, les conditions de cyclage thermique en aval, et un espacement optimal de 45 à 60 cm (à placer environ à 45 à 60 cm en aval, dans une position verticale ou à 10 heures ou 2 heures, en aval de l’orifice d’échappement et avant les catalyseurs ou les tubulures d’échappement).
Contraintes réglementaires et environnementales relatives au positionnement des capteurs des groupes électrogènes
Le placement des capteurs de générateur doit être de telle sorte qu'ils soient facilement accessibles et ne nécessitent qu'un minimum d'effort pour être entretenus (NFPA 110 et NEC article 700). Dans le contexte des conditions météorologiques et de l'emplacement des dispositifs, ils doivent également être étiquetés de manière semi-permanente avec leurs fonctions et leurs limites de sécurité. Des revêtements IP (protection contre les intrusions) d'un minimum de IP54 pour les environnements contrôlés et IP66 pour l'exposition incontrôlée à l'environnement doivent également être assurés pour protéger les appareils de l'humidité et de la poussière, avec un espacement de 18 pouces entre les colle L'étanchéité dans les environnements de construction ne doit pas permettre les particules de 50 microns et plus (OSHA).
Comment les conditions d'installation physique peuvent imposer des restrictions au placement des capteurs: obstruction par dégagement, ventilation et boîtier.
Bien que des barrières physiques puissent imposer des restrictions en matière d’emplacement, le positionnement technique optimal peut demeurer irréalisable. L’installation d’un couloir de service de 36 pouces à proximité d’un groupe électrogène — zone toujours chaude et zone de vibrations dangereuses — peut rendre le positionnement optimal d’un capteur irréalisable. En particulier, dans les voies de ventilation de la plupart des unités refroidies par air, certains emplacements optimaux doivent parfois être sacrifiés au profit de la précision des mesures. Des poutres de soutien en acier de type cartésien, ainsi que, de façon paradoxale, les conduites de carburant et les circuits de liquide de refroidissement, éliminent effectivement de nombreux emplacements possibles. Les interférences électromagnétiques, quantifiées en fonction de l’espacement, révèlent que l’installation d’un capteur de courant à proximité immédiate de poutres de soutien en acier entraîne des interférences importantes. En outre, lorsqu’il est requis, le positionnement d’un capteur exige une grande expertise et une justification rigoureuse afin d’installer effectivement un capteur, plutôt que de se contenter d’une pratique « théoriquement » optimale ; ce positionnement garantit, outre une symétrie de stabilité thermique et de facilité d’entretien, l’intégrité du signal.
Compensation de l'intégrité du signal et de l'intégration système : responsabilité fonctionnelle du capteur générateur.
Tout comme le positionnement d'un capteur exige une justification relative à l'intégrité du signal, le remplacement d'un capteur générateur implique également une justification. Tant que le capteur est exposé à un risque, un générateur voisin, un capteur voisin ou un équipement adjacent peut être requis pour justifier son remplacement. Un signal peut ne pas être reçu, et même s'il l'est, il peut ne pas être éliminé. Un signal est défini comme une grandeur, le plus souvent dynamique, qui, en cas de défaillance, engendre le capteur générateur. Une mesure de grandeur dynamique ou de défaillance, fondée sur les évaluations selon la norme NEMA MG-010-1921 (10 mA), est remplacée. Dans la tentative de justifier sa suppression, une défaillance du capteur générateur peut, de fait, être requise. Afin d'éviter de justifier de façon inappropriée le remplacement d'un capteur générateur, l'intégrité structurelle peut exiger la suppression de sp
L'intégration robuste du système améliore la communication entre les couches de commande. Les protocoles de bus de terrain, tels que Modbus RTU et le bus CAN, nécessitent une impédance de terminaison adaptée afin de limiter les réflexions de signal, évitant ainsi la perte de paquets et les variations temporelles des horodatages. Pour les systèmes intégrés à des systèmes de gestion technique du bâtiment (SGTB), des essais de validation en conditions de charge nominale garantissent que les horodatages sont synchronisés à moins de 10 ms les uns des autres. Cela permet aux clients d’effectuer une analyse efficace des pannes en cascade. Une architecture de système fermé, associée à l’intégration de la corrélation et de la communication, élimine 73 % des alarmes intempestives, comme observé dans l’étude sur le terrain menée selon la norme NFPA 110. Elle fournit également des diagnostics de cohérence temporelle fonctionnelle à travers les différentes phases d’exploitation, telles que le démarrage, le régime permanent et les régimes transitoires.
Dispositions éprouvées sur le terrain des capteurs de groupe électrogène, adaptées à diverses échelles d’application
L'emplacement des capteurs du groupe électrogène est déterminé davantage par son importance opérationnelle que par la taille du système ou son champ d'application. Pour les systèmes résidentiels de moins de 20 kW, la surveillance ponctuelle est la plus courante, avec un suivi des températures, de la pression d'huile et des capteurs de tension. Des câbles de signal non blindés sont acheminés vers la sortie. Pour les systèmes commerciaux et de santé, les normes NFPA 99 exigent une redondance double aux interfaces critiques afin d'isoler les défauts et de préserver l'alimentation des systèmes de sécurité vitale. Une pratique de redondance est adoptée pour évaluer l'importance de l'isolement des défauts, et surtout pour déterminer le délai maximal admissible du système.
Questions fréquemment posées
Où doivent être situés les capteurs de température du moteur ?
Placer aussi près que possible de la chambre de combustion, à moins de 15 cm, afin d'obtenir des mesures plus réactives et précises. Éviter tout contact direct avec la flamme ou les gaz d'échappement.
Comment installer les capteurs de pression d'huile ?
Pour mesurer la pression créée par le système, les capteurs de pression d’huile doivent être vissés dans les galeries principales de lubrification du circuit d’huile, en amont du filtre à huile.
Où installer les capteurs de tension et de courant ?
Les capteurs de tension sont installés entre le disjoncteur de sortie principal et le disjoncteur du tableau de répartition, tandis que les transformateurs de courant sont placés autour des conducteurs de phase aux bornes du groupe électrogène, directement sous l’alternateur.
Comment les normes NFPA 110 et l’article 700 du NEC définissent-elles l’étiquetage des capteurs ?
Des étiquettes permanentes et résistantes aux intempéries indiquant la fonction, les intervalles d’étalonnage et les limites de sécurité des capteurs répondent aux exigences de la NFPA et du NEC.
Comment s’assurer que l’intégrité des signaux émis par les capteurs de votre groupe électrogène est préservée ?
L’utilisation de câbles à paires torsadées avec blindage continu mis à la terre (uniquement du côté commande), ainsi que la séparation des câblages des capteurs des câbles à forte puissance, permet de préserver l’intégrité des signaux émis par les capteurs de votre groupe électrogène.
