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Introduction au diagnostic des défaillances T. AL ANI Laboratoire A2SI-ESIEE-Pa

Introduction au diagnostic des défaillances T. AL ANI Laboratoire A2SI-ESIEE-Paris e-mail: t.alani@esiee.fr Introduction au diagnostic des défaillances 20/05/2019 1 Tarik AL ANI, A2SI-ESIEE – Paris Ce cours est basé principalement sur l’excellent ouvrage de Gilles ZWINGELSTEIN [1]. Avertissement Introduction au diagnostic des défaillances 20/05/2019 2 Tarik AL ANI, A2SI-ESIEE – Paris Concepts et terminologie –Définition de la défaillance –Définition de défauts et pannes Diagnostic PLAN DU COURS Introduction au diagnostic des défaillances 20/05/2019 3 Tarik AL ANI, A2SI-ESIEE – Paris Classification des méthodes de diagnostic Méthodes internes –Méthodes de modèle, –Méthodes d ’identification de paramètres, –Méthodes d ’estimation du vecteur d ’état. Méthodes externes – Reconnaissance des formes, –Réseaux de neurones artificiels, –Systèmes experts. Méthodes inductives et déductives Méthodes internes - Identification de paramètres Théorie de la décision. Introduction au diagnostic des défaillances 20/05/2019 4 Tarik AL ANI, A2SI-ESIEE – Paris Un processus assure la fabrication d’un produit ou fournit une service. Exemples : Une raffinerie : produits pétroliers élaborés Une central électrique : courant électrique Un avion : service de transport de bien ou de personnes Un ordinateur : service de calculs scientifiques ou de gestion CONCEPTS ET TERMINOLOGIE Système et composants Introduction au diagnostic des défaillances 20/05/2019 5 Tarik AL ANI, A2SI-ESIEE – Paris Un processus industriel est une installation complexe assumant un objectif fonctionnel de haut niveau (production de bien ou de service). Introduction au diagnostic des défaillances 20/05/2019 6 Tarik AL ANI, A2SI-ESIEE – Paris Pour assurer ces objectifs fonctionnels de haut niveau, le processus fais appel à un ensemble de systèmes interconnectés, Figure 1. Chaque système assure une ou plusieurs fonctions bien définie(s). Introduction au diagnostic des défaillances 20/05/2019 7 Tarik AL ANI, A2SI-ESIEE – Paris PROCESSUS SYSTEME 1 SYSTEME 2 SYSTEME N sous système 1 sous système 2 c1 c2 cN Sous système n Composants Fig. 1. Décomposition hiérarchique d ’un processus. Introduction au diagnostic des défaillances 20/05/2019 8 Tarik AL ANI, A2SI-ESIEE – Paris Exemples des systèmes : Dans une central nucléaire, un générateur de vapeur a pour fonction principal d’évacuer la chaleur du circuit primaire et de produire de la vapeur. Pour un avion, les moteurs contribuent à la fonction propulsion. Introduction au diagnostic des défaillances 20/05/2019 9 Tarik AL ANI, A2SI-ESIEE – Paris Les systèmes sont décomposés en sous-systèmes. Les sous-systèmes sont décomposés en composants bien déterminés. En règle générale et en pratique ce sont sur ces composants que l’on effectuera de la maintenance et non sur des systèmes. Chaque composant peut être ensuite décomposé en pièce élémentaire qui en général est l’élément qui fera l’objet d’un échange standard. Introduction au diagnostic des défaillances 20/05/2019 10 Tarik AL ANI, A2SI-ESIEE – Paris Exemples des composants bien identifiés : Des moteurs électriques et diesels Des vannes et des pompes Des unités centrales d’ordinateurs Introduction au diagnostic des défaillances 20/05/2019 11 Tarik AL ANI, A2SI-ESIEE – Paris Nature des systèmes et composants Les méthodes de diagnostic ne possèdent pas de caractère universel. En fonction de la nature de processus, systèmes, sous- systèmes, composants, il faudra mettre en œuvre à chaque fois des méthodes spécifiques tenant compte des technologies déployées. Introduction au diagnostic des défaillances 20/05/2019 12 Tarik AL ANI, A2SI-ESIEE – Paris Nature des systèmes et composants (suite) Technologies déployées : systèmes mécaniques dynamiques : moteurs, pompes, turbines, réacteurs, …, systèmes mécaniques statiques : tuyauterie, enceintes… systèmes mécaniques programmés, systèmes thermodynamiques : échangeurs, fours, colonnes de distillation, …, systèmes électriques ou électroniques analogiques ou logiques : capteurs, régulateurs et automates programmables… Introduction au diagnostic des défaillances 20/05/2019 13 Tarik AL ANI, A2SI-ESIEE – Paris Les fonctions assurées par le système possèdent une hiérarchie en terme d’importance et il convient toujours de s’interroger sur les aspects technico- économiques avant d ’envisager la mise en œuvre d’une méthode de diagnostic. Nature des systèmes et composants (suite) Introduction au diagnostic des défaillances 20/05/2019 14 Tarik AL ANI, A2SI-ESIEE – Paris – les fonctions du système en distinguant les missions principales et secondaires et leurs importances relatives, Nature des systèmes et composants (suite) Pour effectuer cette analyse il est nécessaire d’identifier les caractéristiques des systèmes et composants : – la structure du système en analysant les liens entre systèmes et composants, – les modes de fonctionnement des systèmes et des caractéristiques des composants, – les conditions d’exploitation du système, – l’environnement du système pour connaître ses délimitation et l’influence des facteurs extérieurs, – l’inventaire des moyens de mesures. Introduction au diagnostic des défaillances 20/05/2019 15 Tarik AL ANI, A2SI-ESIEE – Paris Nature des systèmes et composants (suite) Deux cas de figure se présentent : soit le projet se situe à la phase de conception, soit ce projet doit prendre en compte l’existant. Introduction au diagnostic des défaillances 20/05/2019 16 Tarik AL ANI, A2SI-ESIEE – Paris Nature des systèmes et composants (suite) Dans le premier cas : il est alors possible de procéder à une analyse de la sûreté de fonctionnement pour se fixer les objectifs a priori de disponibilité. Dans ce cas on pourra alors prévoir des matériels redondants et une instrumentation pertinente pour avoir accès à l’information indispensable pour la mise en œuvre du diagnostic. Introduction au diagnostic des défaillances 20/05/2019 17 Tarik AL ANI, A2SI-ESIEE – Paris Nature des systèmes et composants (suite) Dans le second cas : il faudra très souvent se contenter de l’information existante ce qui limitera l’exhaustivité du diagnostic. Introduction au diagnostic des défaillances 20/05/2019 18 Tarik AL ANI, A2SI-ESIEE – Paris Selon la norme AFNOR X 06-501, il s’agit là du produit auquel s’applique l’étude : –composant (le plus petit constituant irréparable par l’utilisateur), –sous-ensemble, –ensemble. Définition du dispositif Introduction au diagnostic des défaillances 20/05/2019 19 Tarik AL ANI, A2SI-ESIEE – Paris C’est la cessation de l’aptitude d’un ensemble à accomplir sa ou ses fonctions requise(s) avec les performances définies dans les les spécifications techniques. L’ensemble est indisponible suite à la défaillance. Définition de la défaillance Introduction au diagnostic des défaillances 20/05/2019 20 Tarik AL ANI, A2SI-ESIEE – Paris Définition de la défaillance (suite) Une décomposition fonctionnelle fait appel à des fonctions principales, secondaires, techniques, de contraintes internes et externes … Une décomposition matérielle prend en compte les notions de système, sous- système, ensemble, sous-ensemble, composants ... Introduction au diagnostic des défaillances 20/05/2019 21 Tarik AL ANI, A2SI-ESIEE – Paris Définition de la défaillance (suite) La décomposition fonctionnelle est en parfaite cohérence avec la définition d’une défaillance qui s’énonce ainsi d’après la norme AFNOR 60010X : Une défaillance est l’altération ou la cessation de l’aptitude d’un ensemble à accomplir sa ou ses fonctions requises avec les performances définies dans les spécifications techniques. Introduction au diagnostic des défaillances 20/05/2019 22 Tarik AL ANI, A2SI-ESIEE – Paris Définition de la défaillance (suite) Exemple : Décomposition fonctionnelles et matérielles d’un système industriel Fig. 2 résume les démarches préconisée pour un exemple de système complexe en provenance de l’industrie nucléaire. Introduction au diagnostic des défaillances 20/05/2019 23 Tarik AL ANI, A2SI-ESIEE – Paris Système de contrôle volumétrique et chimique Ensemble des pompes de charge Groupe motopompe électrique Moteur électrique Stator Enroulement Assurer l’injection aux joints des pompes primaires Mettre en mouvement un fluide Transformer une énergie mécanique en énergie électrique Créer un champ magnétique tournant DECOMPOSITION FONCTIONNELLE DECOMPOSITION MATERIELLE Fig. 2. Décomposition fonctionnelles et matérielles d’un système industriel. Définition de la défaillance (suite) Introduction au diagnostic des défaillances 20/05/2019 24 Tarik AL ANI, A2SI-ESIEE – Paris Définition de la défaillance (suite) Le principe de décomposition fonctionnelle est indispensable pour éclairer les notions de défaillance, de leurs causes et de leurs effets. En effet, la principale source d’incompréhension dans les discussions entre spécialistes provient du fait que chaque interlocuteur possède sa propre décomposition fonctionnelle qui ne correspond pas nécessairement à celle des autres interlocuteurs. Introduction au diagnostic des défaillances 20/05/2019 25 Tarik AL ANI, A2SI-ESIEE – Paris Définition de la défaillance (suite) Un défaut est tout écart entre la caractéristique observée sur le dispositif et la caractéristique de référence lorsque celui- ci est en dehors des spécifications. Les défauts sont classifiées d’une façon similaire aux défaillances (voir [1], chapitre 2). Introduction au diagnostic des défaillances 20/05/2019 26 Tarik AL ANI, A2SI-ESIEE – Paris Définition de la défaillance (suite) Les défaillances, compte tenu de leurs manifestations, de leurs effets et de leurs conséquences ont fait l ’objet de plusieurs classifications. On qualifiera alors les pannes de mineurs, majeurs, critiques, catastrophiques, partiels, totales, etc.(voir [1], chapitre 2) . Introduction au diagnostic des défaillances 20/05/2019 27 Tarik AL ANI, A2SI-ESIEE – Paris Le concept de défaut est important dans les opérations de surveillance et la maintenance des processus industriels. Un défaut est tout écart entre la caractéristique observée sur le dispositif et la caractéristique de référence lorsque celui-ci est en dehors des spécifications. Les défauts sont classifiées d ’une façon similaire aux défaillances (voir [1], chapitre 2). Définition des défauts et pannes Introduction au diagnostic des défaillances 20/05/2019 28 Tarik AL ANI, A2SI-ESIEE – Paris La panne est l’inaptitude d’un dispositif à accomplir une fonction requise. Dès l’apparition d’une défaillance, caractérisé par la cessation du dispositif à accomplir uploads/Sante/ diagnostic.pdf