Il faut environ 75 000 gallons d'eau pour produire une seule tonne d'acier, ce qui rend la gestion de l'approvisionnement en eau tout aussi cruciale que les hauts fourneaux eux-mêmes.
Dans une grande aciérie de Crawfordsville, dans l'Indiana, cinq puits télécommandés — alimentés par une canalisation de 16 km — assurent l'approvisionnement d'un bassin de décantation sur site et permettent à la production de fonctionner sans interruption. Le défi consistait à coordonner en temps réel le fonctionnement des pompes de ces puits, à éviter toute surpression dans la canalisation et à offrir aux opérateurs une visibilité totale sur un système s'étendant sur des kilomètres d'infrastructures.
Voici comment l'équipe a résolu le problème grâce à une solution SCADA gérée.
Le réseau d'approvisionnement en eau de Crawfordsville en bref
| Détails | Spécifications |
|---|---|
| Installation | Aciérie — Crawfordsville, IN |
| Besoins en eau | environ 75 000 gallons par tonne d'acier produite |
| Source d'eau | 5 puits télécommandés reliés par un pipeline de 16 km |
| Stockage | Lagune sur place |
| Matériel SCADA | Unités de télécommande (RTU) avec plateforme SCADA gérée |
| Fonctions de contrôle | Interconnexion numérique |
| Interface de surveillance | Tableau de bord SCADA central + écran de l'opérateur local |
| Nombre maximal de pompes en fonctionnement simultané | 2 à 3 en raison des limitations de pression dans la canalisation |
Le défi
L'installation s'alimente en eau à partir de puits situés à plusieurs kilomètres de l'usine, ce qui constitue une véritable contrainte opérationnelle : si trop de pompes fonctionnent en même temps, la pression dans les conduites peut dépasser les limites autorisées.
« Nous ne voulons que deux pompes en fonctionnement simultané — trois au maximum — car la conduite d'eau est soumise à des restrictions de pression », explique Steve Long, électricien chargé des installations. Avant la mise à niveau du système SCADA, la coordination du fonctionnement des pompes entre les puits distants nécessitait davantage de surveillance manuelle et offrait une bien moindre visibilité sur l'état du système.
La solution
L'usine a mis en place des unités de télécommande (RTU) Mission Communications dotées de capacités d'interconnexion numérique afin d'automatiser le remplissage du bassin de décantation. Les mesures analogiques relevées au niveau du bassin déclenchent des commandes qui activent et désactivent les pompes de puits via des sorties relais intégrées, réduisant ainsi le besoin d'intervention manuelle.
L'interconnexion numérique permet de coordonner la commande des pompes en utilisant un changement d'état d'une entrée numérique sur une unité de télécommande (RTU) pour activer ou désactiver un relais de sortie sur une autre RTU. Concrètement, lorsqu'une pompe de puits se met en marche, elle déclenche automatiquement un verrouillage sur un autre puits afin que les deux pompes ne dépassent pas les limites de pression de la canalisation.
Comment fonctionne le verrouillage de la pompe
| 1 pompe | Puits à deux pompes | Action système |
|---|---|---|
| Course à pied | au ralenti | L'entrée numérique se ferme, ce qui active un relais de verrouillage au puits 2 et empêche le démarrage |
| Inactif | Course à pied | L'entrée numérique se ferme, ce qui active un relais de verrouillage au puits 1 et empêche le démarrage |
| Inactif | Inactif | Les deux options sont disponibles ; le niveau de la lagune détermine le prochain cycle de pompage |
| Course à pied | Course à pied | Non autorisé en fonctionnement normal ; l'interconnexion empêche les exécutions simultanées au-delà du seuil de pression |
Surveillance et visibilité
Les opérateurs surveillent le système via l'interface 123SCADA et un écran local en temps réel installé sur un PC à écran tactile industriel. L'écran affiche les données RTU en direct dans un format familier, semblable à celui d'une salle de contrôle, avec notamment l'état animé des pompes et des graphiques de tendance mis à jour automatiquement.
La présentation de l'écran a été adaptée pour correspondre à l'ancien système de contrôle, ce qui a facilité la transition pour le personnel de l'usine. Comme le souligne Long, l'équipe dispose désormais d'une bien meilleure visibilité sur ce qui se passe au niveau des puits éloignés qu'auparavant.
Capacités de surveillance
| Fonctionnalité | Fonctionnalités | Mode d'emploi |
|---|---|---|
| Affichage en temps réel pour l'opérateur | Affiche les données RTU en temps réel dans une interface de type salle de contrôle | Les opérateurs surveillent l'état des pompes, les niveaux des bassins de décantation et l'activité des puits |
| Accès au tableau de bord SCADA | Offre une visibilité sur le système via un navigateur ou le réseau | Les équipes vérifient l'état du système sans se rendre physiquement sur chaque site |
| Rapports sur les flux | Suit le débit mesuré sur l'ensemble des puits | Permet de détecter les fuites, de surveiller les pertes et d'analyser la consommation |
| Mises en page personnalisées | Enregistre les dispositions d'écran préférées | Facilite l'alignement sur les processus existants et simplifie la mise en œuvre |
| Tendances sous forme de graphiques et de tableaux | Présente les données historiques sous forme de graphiques et de tableaux | Prend en charge l'exportation vers un tableur et l'analyse comparative |
Détection des fuites et importance pour les services publics
Chaque puits est équipé d'un débitmètre surveillé via le système SCADA, et le personnel utilise les rapports de débit pour détecter les anomalies et repérer les fuites avant qu'elles ne se transforment en problèmes coûteux. Cette visibilité a permis de faire évoluer les opérations d'une maintenance réactive vers une gestion proactive de l'eau, améliorant ainsi la disponibilité des installations et réduisant le gaspillage.
Les mêmes principes SCADA utilisés ici — coordination à distance des pompes, gestion de la pression, visibilité en temps réel et détection des fuites — s'appliquent également de manière directe aux réseaux d'approvisionnement en eau en milieu rural, aux installations de traitement des eaux usées et aux autres services publics gérant des infrastructures réparties sur de longues distances.
Avant et après
| Capacité | Avant la mise en place du système SCADA géré | Après le système SCADA géré |
|---|---|---|
| Coordination des pompes | Une surveillance manuelle est nécessaire pour éviter que les pompes ne fonctionnent simultanément | Le système automatisé de verrouillage des raccordements garantit le respect des limites de pression |
| Visibilité du système | Connaissance limitée de l'état des puits à distance | Données en temps réel via les écrans SCADA centraux et les affichages locaux |
| Détection des fuites | Réactif ; des fuites ont été détectées après une importante perte d'eau | Proactif ; les rapports de flux signalent rapidement les anomalies |
| Accès aux données | Principalement sur place, avec très peu de documents d'archives | Données accessibles avec historique des débits exportable pour l'analyse des tendances | Interface utilisateur | Ancien système offrant une transparence limitée | Une mise en page intuitive et personnalisable |
| Approche de maintenance | Réactif | Proactif et axé sur les données |
Points clés à retenir
- Le verrouillage automatique des pompes permet d'éviter toute surpression dans les conduites sans intervention manuelle.
- La visibilité SCADA en temps réel remplace les conjectures par des données d'exploitation en temps réel.
- Le suivi des débits permet une détection proactive des fuites et une gestion efficace des pertes d'eau.
- Une interface utilisateur familière peut réduire le temps de formation et atténuer la réticence des opérateurs.
- Un système SCADA géré permet d'améliorer le contrôle sans nécessiter une infrastructure informatique interne importante.
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