Les variateurs sécurisent les machines de l’industrie agroalimentaire

Les variateurs de vitesse (VSD) ont remplacé de nombreuses techniques traditionnelles pour contrôler les machines utilisées dans le secteur des aliments et des boissons. En plus du contrôle de processus précis et d’une efficacité énergétique considérablement augmentée, les variateurs aident également les fabricants de machines à respecter les normes de sécurité requises et à réduire la complexité des systèmes.

L'industrie agroalimentaire utilise des machines très variées dans des processus allant de la manipulation de matériaux bruts au pompage et au transport d’ingrédients ; de la transformation au mélange et à la cuisson ; ainsi que pendant l’emballage et le stockage. Mais peu importe la diversité des applications, elles reposent toutes sur un seul facteur commun : le moteur électrique basse tension (BT) en CA (courant alternatif) et en CC (courant continu), et notamment les derniers moteurs à aimants permanents et à réluctance synchrone.

Il est tout à fait possible de contrôler les pompes, les ventilateurs et même les décanteurs en faisant tourner leur moteur BT à pleine vitesse et en réglant leur sortie à l’aide de méthodes mécaniques relativement brutes, comme avec des engrenages ou un étranglement. Cependant, au cours des 30 dernières années, nous avons assisté à l’adoption d’une approche plus élégante et plus efficace d’un point de vue énergétique, basée sur les variateurs de vitesse (VSD).

La sécurité des machines est essentielle dans l'industrie agroalimentaire, notamment dans l’industrie du sucre dans laquelle de grosses machines sont utilisées pour des applications variées. 

Des variateurs pour les opérations de prise en charge de la sécurité des machines

Un VSD garantit qu’un processus atteigne sa vitesse et son couple optimaux tout en conservant la précision requise. Les avantages des variateurs CA sont bien connus en termes d'améliorations considérables pour la productivité et l’efficacité des usines, d'économies d’énergie et d’usure réduite des équipements mobiles. Cependant, en raison des commandes précises qu’ils permettent, les variateurs peuvent jouer un rôle tout aussi important pour garantir l’arrêt des machines en toute sécurité.

La sécurité fonctionnelle fait partie d’un régime de sécurité général qui dépend du bon fonctionnement d’un système ou d’un équipement en réponse aux entrées. Pour les machines, la sécurité fonctionnelle se traduit généralement par des systèmes qui surveillent de manière sûre et, lorsque cela est nécessaire, prennent contrôle des applications de la machine pour faire revenir le fonctionnement à un état sûr, ou pour garantir que l’action souhaitée, comme un arrêt de sécurité, se produise. 

Nos variateurs BT CA prennent en charge le fonctionnement des machines et la sécurité des processus. Les variateurs offrent une vaste sélection de fonctions de sécurité en standard ou intégrées au module de fonctions de sécurité en option des variateurs. Les options des fonctions de sécurité certifiées dans un variateur réduisent la nécessité de recourir à des ajouts externes de sécurité tels que les contacteurs et relais de sécurité, ainsi qu'au câblage que ces ajouts impliqueraient.
 

Les fonctions de sécurité les plus fréquentes d’un variateur

L’une des fonctions de sécurité les plus essentielles est sans doute l’absence sûre de couple (STO), qui fait passer une machine à un état sans couple en toute sécurité et/ou l’empêche de démarrer accidentellement. Cette fonction permet le nettoyage et l’entretien mécanique en toute sécurité des machines de transformation des aliments. Sinon, elle peut permettre à un opérateur de repositionner un produit lorsque le variateur est en mode pause, et prêt à reprendre le fonctionnement avec une interruption minimale de la production. Les fonctions de diagnostic interne du variateur s’exécutent également pendant l’arrêt, ce qui permet d’analyser ces événements par la suite, une fonctionnalité qui peut s’avérer très avantageuse lors de l’optimisation d’un processus.

Une fonction liée est l’arrêt de sécurité 1 (SS1), qui fait s’arrêter la machine en toute sécurité si certaines conditions sont détectées. Lorsque cette fonction s’active, elle fait baisser la vitesse du moteur et lance la fonction STO après un certain délai.

Le maintien de l’arrêt de sécurité (SOS) maintient le moteur à l’arrêt en toute sécurité tout en conservant le couple du moteur, et est lié à l’arrêt de sécurité 2 (SS2), qui arrête le moteur en toute sécurité, lançant le SOS en deçà d’une vitesse spécifiée ou après une limite de temps définie.

De nombreuses autres fonctions de sécurité définies peuvent être incorporées aux variateurs, notamment des fonctions telles que la vitesse réduite sûre (SLS) qui empêche le moteur de dépasser une limite de vitesse définie ; la direction sûre (SDI) qui empêche l’arbre du moteur de se déplacer dans une direction non souhaitée ; le contrôle de freinage sûr (SBC), qui fournit un signal de sortie sûr pour contrôler le frein mécanique du moteur tout en s’assurant que l’action s’est produite ; le moniteur de vitesse de sécurité (SSM) qui fournit une sortie sûre indiquant que la vitesse ne dépasse pas la limite de vitesse définie.

 

Applications typiques des aliments et boissons pour les variateurs liés à la sécurité

Avec la STO intégrée en standard, le nouveau variateur ACS880 d’ABB peut être fourni avec les fonctionnalités de sécurité les plus fréquemment certifiées intégrées à son module de fonctions de sécurité en option. Les fonctions typiques de ces types de variateurs liés à la sécurité sont SS1, SBC et SLS. Le SS1 est particulièrement important pour les applications telles que les grandes centrifugeuses à sucre. Si un opérateur se retrouvait coincé dans le mécanisme, l’utilisation de la STO seule pourrait laisser la centrifugeuse tourner pendant une heure à cause de l’inertie puissante. Le SS1 arrête la centrifugeuse sous contrôle, en utilisant généralement un freinage actif à partir d’un variateur à régénération. La STO serait alors lancée pour supprimer le couple et sécuriser la centrifugeuse.

On utiliserait le contrôle de freinage sûr (SBC) sur un chargeur ou un convoyeur vertical.  Le frein mécanique peut être utilisé pour arrêter le mouvement en toute sécurité dans les cas où le moteur ne peut fournir suffisamment de couple pour soulever la charge, ou si la charge se déplace ou accélère de manière incontrôlée. Le frein est activé soit avec une fonction d’arrêt, ou lorsque le mouvement du moteur n’est pas celui prévu par la surveillance de sécurité. La SLS garantit qu’une machine ne dépasse pas une vitesse prédéfinie, ce qui permet de s’assurer que, par exemple, un centrifugeur décanteur d’huile liquide ne soit pas endommagé par des forces de rotation excessives.

 

 

Le module de fonctions de sécurité en option peut être installé dans le variateur ACS880 pour fournir des fonctions de sécurité supplémentaires.

Pourquoi les fonctions de sécurité sont un avantage pour votre application

Dans de nombreuses applications pour les aliments et les boissons, un centrifugeur décanteur utilise des forces centrifuges très puissantes pour séparer les solides des liquides. La clé de la séparation est la force centrifuge élevée. Bien que cela présente l’avantage d’augmenter le résultat du processus, ce qui fait gagner du temps et de l’argent, cela engendre également des problèmes de sécurité auxquels il faut répondre. 

Tout mauvais fonctionnement ou problème mécanique peut présenter un grave danger pour la sécurité. Par exemple, une petite vibration causée par le fonctionnement du décanteur au-delà d’une certaine vitesse peut rapidement entraîner des problèmes de sécurité plus graves, non seulement pour la machine, mais aussi pour le personnel de l’usine et pour la production. Les variateurs de vitesse peuvent aider le fabricant de centrifugeurs décanteurs à répondre aux normes de sécurité requises, en intégrant les fonctions de sécurité les plus adaptées pour aider à réduire le nombre de pièces et la complexité du système général.

La fiabilité des variateurs modernes leur permet d'être reconnus comme un élément intégral d’un système de sécurité. Grâce à des fonctionnalités de sécurité consacrées, ils représentent un élément de plus en plus important qui contribue à aider l’industrie agroalimentaire à améliorer son bilan de sécurité tout en maximisant la productivité et donc la rentabilité.

 

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