Étude de cas : Rétrofit sans fil pour la détection des micro-fuites
Grâce à des algorithmes spécialisés et à de nombreuses années d’expérience dans la surveillance des systèmes d’alimentation énergétique, Gomero — en collaboration avec les capteurs de densité Trafag — détecte les micro-fuites dans les appareillages haute tension. Cela permet aux clients de réaliser une maintenance optimale et adaptée aux besoins. Les facteurs clés de succès sont les algorithmes de Gomero ainsi que la fiabilité, la précision et la stabilité des capteurs de densité Trafag. Un autre facteur décisif a été la collaboration ouverte, efficace et professionnelle, ainsi que l’excellent soutien que Gomero a reçu de Trafag et Regal. Cette interview donne un aperçu de la collaboration entre Gomero, Regal et Trafag avec des clients aftermarket.
«Depuis 2008, Trafag AG est un fournisseur de confiance pour Regal Components, développant un partenariat solide et étroit au fil des années. Les capteurs fiables et de haute qualité de Trafag jouent un rôle essentiel pour Gomero, leur permettant de collecter des données précises pour leurs solutions système innovantes..»
Maximilian Grudin, Sales Manager Regal
Gomero a développé une solution innovante pour la surveillance des fuites de gaz isolants. Qu'est-ce qui a rendu la collaboration avec Trafag si précieuse pour votre système?
Malin (Gomero): «La collaboration avec Trafag a été précieuse à plusieurs niveaux. Ils nous ont été recommandés par nos clients, ce qui nous a donné une grande confiance dès le départ. Trafag possède également une longue expérience sur le marché, ce qui témoigne de leur fiabilité. Leurs capteurs sont robustes et maintiennent une haute qualité, exactement ce dont nous avons besoin. Nous avons validé leurs performances, et ils fournissent constamment d'excellents résultats.»
Maximilian (Regal): «Depuis 2008, Trafag AG est un fournisseur de confiance pour Regal Components, favorisant au fil des ans un partenariat fort et étroit. Les capteurs fiables et de haute qualité de Trafag jouent un rôle crucial pour Gomero, leur permettant de collecter des données précises pour leurs solutions système innovantes.»
Malin: «Une partie cruciale a également été le soutien que nous avons reçu via Regal. Ils ont apporté une expertise technique et nous ont aidés à comprendre les besoins des clients et les exigences d'installation pour différents fabricants et modèles. Leur engagement a été inestimable et a permis à notre solution complète de fonctionner de manière transparente pour le client. C'est précisément ce type de collaboration, où toutes les parties assument une responsabilité partagée, qui nous permet de fournir la meilleure solution possible.»
Les capteurs de densité de gaz, associés aux algorithmes logiciels alimentés par l'IA que vous avez développés, constituent la base de la détection des micro-fuites. Pourriez-vous expliquer brièvement comment cela fonctionne?
Malin: «Notre solution repose sur la collecte de données, l’élimination du bruit dû à la température et autres facteurs externes, et notre expérience de terrain pour comprendre quels paramètres influencent les mesures et quand il est préférable de les effectuer. Grâce au filtrage et aux algorithmes d'IA, nous pouvons distinguer les fuites réelles des variations naturelles. Il s'agit d'interpréter les valeurs de mesure dans leur contexte, puisque la densité du gaz est affectée par des facteurs tels que la météo, le rayonnement solaire et la fréquence d'utilisation d'un interrupteur. Les seules valeurs de capteur ne suffisent pas ; nous devons être capables d'éliminer le bruit naturel pour identifier de véritables micro-fuites. C'est ce que permet notre solution.»
Andreas (Trafag): «Un défi particulier que Gomero a très bien résolu est la petite fluctuation au cours de la journée due aux variations de la température ambiante. Pendant ces changements de température, l'appareillage ne se réchauffe pas uniformément ; certaines zones réagissent plus rapidement aux variations de température que d'autres. La distribution inégale de la température dans la chambre à gaz, où la pression est identique partout, signifie que la densité locale du gaz peut varier jusqu'à ce que des conditions thermiques stationnaires se rétablissent.»
Quelle a été la raison technique décisive du choix du capteur de densité de gaz Trafag?
Malin: «Au-delà du fait que les capteurs de Trafag sont robustes et fiables, c'est leur solution technique qui a été décisive. Les capteurs mesurent à la fois la température et la densité du gaz, et nous pouvons utiliser une formule au niveau du système, adaptée au gaz spécifique, pour convertir la densité en pression. Cela signifie que nous pouvons prendre en charge différents gaz et mélanges sans avoir besoin de changer des capteurs sur le terrain. Toute la configuration se fait centralement, ce qui offre une grande flexibilité et rend la solution très évolutive et rentable.»
Maximilian: «Notre rôle principal a été de soutenir Gomero dans l'évaluation des options disponibles et d'assurer l'intégration technique transparente du capteur dans leur système. La solution de Trafag répondait à toutes les exigences techniques et pouvait être mise en œuvre sans effort dans le système de surveillance de Gomero. La combinaison de la mesure de densité et de température, ainsi que des capacités de configuration centralisée, en a fait un choix techniquement robuste et pérenne.»
Johannes (Trafag): «D'un point de vue commercial et stratégique, l'une des plus grandes forces de Trafag est de combiner une fiabilité technique éprouvée avec une disponibilité mondiale. Nos capteurs sont approuvés par tous les grands OEM et fournissent une qualité constante dans le monde entier, donnant à des partenaires comme Gomero la confiance nécessaire pour étendre leurs solutions sans requalification ou approvisionnement complexe. Cette combinaison de technologie robuste, de flexibilité et de coopération étroite a rendu le partenariat naturel.»
Pourquoi des capteurs de densité de gaz stables et sans dérive sont-ils si importants?
Malin: «La stabilité dans le temps est cruciale lorsqu'il s'agit de détecter de petites variations. Nous devons pouvoir faire confiance au fait qu'une valeur déviante est réellement due à une fuite et non à la dérive du capteur lui-même. Si nous voulons réduire les interventions sur le terrain et offrir une surveillance rentable, nous avons besoin de capteurs qui fonctionnent de manière fiable sans nécessiter de calibrations récurrentes. Sinon, nous risquons des fausses alertes ou des fuites manquées, et alors toute la valeur de la surveillance à distance s'effondre.»
Andreas: «Comme l'infrastructure surveillée dans les réseaux haute tension est exploitée pendant de nombreuses années — souvent des décennies — les capteurs sans dérive sont décisifs pour la surveillance d'état. Même une légère dérive d'un capteur s'accumulera au fil du temps à un niveau qui rendra inévitable une recalibration ou un remplacement du capteur. Contrairement aux capteurs de pression courants, les capteurs de densité Trafag sont basés sur le principe de mesure à fourche de quartz sans dérive, ce qui en fait le choix idéal pour cette application.»
Votre système peut-il également détecter des micro-fuites d'autres gaz?
Malin: «Comme nous convertissons la densité du gaz en pression au niveau du système, nous pouvons adapter les algorithmes pour différents gaz et mélanges. Le SF6 est le plus courant, mais dans les climats plus froids, des mélanges d'azote sont parfois utilisés pour de meilleures propriétés d'isolation à très basse température. Les capteurs de Trafag nous fournissent la valeur de densité, et nous utilisons la formule appropriée pour chaque gaz. De cette façon, nous pouvons utiliser le même matériel et les mêmes algorithmes, rendant la solution très flexible.»
Andreas: «Les capteurs de densité de Trafag ont par conception une très large plage de mesure, et le principe de mesure est totalement indépendant du gaz spécifique. Le signal générique du capteur peut être converti en densité spécifique au gaz soit comme le fait Gomero dans le logiciel de surveillance, soit directement dans le capteur de densité. De plus, les capteurs à sortie numérique fournissent la température du capteur, ce qui peut donner des informations précieuses sur les conditions environnementales.»
Quels avantages vos clients voient-ils dans la mise en œuvre de votre solution, et qu'est-ce que les gestionnaires de réseaux peuvent en attendre à l'avenir?
Malin: «Notre solution est évolutive et facile à étendre. Une fois la technologie en place, il est rapide de connecter des signaux et capteurs supplémentaires sans repartir de zéro pour chaque nouvelle application. Les clients obtiennent des informations plus rapides et plus précises sur leurs installations, ce qui permet d'agir de façon proactive et de mieux planifier la maintenance. Parallèlement, le besoin d'interventions physiques sur site diminue. Cela permet de passer d'une maintenance traditionnelle et réactive à une surveillance basée sur les données et les besoins — ce qui devient de plus en plus important à mesure que les exigences en matière de robustesse et de durabilité des systèmes énergétiques augmentent.»
Maximilian: «D'après mon expérience, les opérateurs de réseau apprécient beaucoup les solutions qui minimisent les temps d'arrêt non planifiés et réduisent le besoin de travail sur site. Ils apprécient également les systèmes qui peuvent évoluer avec leurs besoins sans nécessiter de coûteux remplacements de matériel. L'approche de Gomero, intégrant la technologie de capteur de Trafag, inspire la confiance que les décisions fondées sur les données reposent sur des informations précises et fiables — un facteur critique pour progresser vers une maintenance prédictive et axée sur les données.»
Johannes: «L'approche de Gomero montre exactement ce que nous valorisons chez Trafag dans des partenariats solides : agilité, transparence et un focus partagé sur l'avantage client. Avec notre réseau mondial de partenaires, y compris Regal, nous assurons un support local rapide et une sécurité d'approvisionnement à long terme. Pour les opérateurs de réseau, cela signifie des données fiables, moins d'interventions sur site et une solution durable et pérenne. Ce mélange de technologie éprouvée et d'expertise locale fait de Trafag le fournisseur privilégié de nombreux OEM et intégrateurs système dans le monde.»
Quelles évolutions attendez-vous généralement dans la surveillance du SF6 au cours des prochaines années ?
Malin: «La surveillance du SF6 devient de plus en plus importante, en particulier avec des exigences environnementales plus strictes et la soi-disant réglementation européenne sur les gaz F. Cela stimule le besoin de meilleurs outils pour surveiller et minimiser les émissions. Avec des capteurs fiables et une analyse basée sur l'IA, nous pouvons offrir un niveau complètement nouveau de surveillance, y compris la détection des micro-fuites, ce qui était auparavant très difficile. En collectant de grandes quantités de données et en les analysant dans leur contexte, nous obtenons des informations plus approfondies et pouvons agir de manière plus précise. Notre solution est également compatible retrofit, ce qui signifie qu'elle peut être mise en œuvre sur des installations existantes sans modifications majeures. Nous observons une évolution claire vers des systèmes plus intelligents, où davantage de données conduisent, au fil du temps, à une précision et une valeur accrues.»
Andreas: «L'infrastructure réseau dans de nombreux pays est en service depuis plusieurs décennies. Pour prolonger sa durée de vie, mais aussi pour minimiser les coûts d'exploitation en optimisant les intervalles de maintenance et de service, les opérateurs veulent surveiller tous les actifs de manière plus étroite et avec des données en direct. Nous constatons une demande nettement croissante pour des capteurs de densité électroniques et des surveillants de densité hybrides qui permettent précisément cette surveillance continue. Les capteurs de densité électroniques sont idéaux pour les projets de retrofit où les commutateurs de sécurité opérationnels du moniteur de densité d'origine sont réutilisés, tandis que les surveillants de densité hybrides sont typiquement destinés aux nouvelles installations et couvrent à la fois les fonctions de sécurité opérationnelle avec sorties de commutation mécaniques et la surveillance continue pour la maintenance préventive.»
Maximilian: «À l'avenir, j'anticipe que la surveillance du SF6 deviendra plus connectée et axée sur les données, avec une intégration plus profonde dans les systèmes de gestion des actifs numériques et un intérêt croissant pour l'analytique prédictive afin d'éviter les défaillances avant qu'elles ne se produisent. À mesure que l'industrie évolue vers des alternatives au SF6 et des gaz mixtes, la demande pour des capteurs flexibles capables de gérer plusieurs gaz sans changements matériels augmentera rapidement. La technologie de capteur sans dérive de Trafag basée sur des fourches de quartz, combinée à la solution de Gomero, répond déjà à ce besoin et offre aux opérateurs une approche pérenne dès le départ.»
Johannes: «Nous voyons clairement que le marché évolue vers des solutions de surveillance plus numériques, connectées et durables. Le rôle de Trafag est d'être l'épine dorsale technologique stable de cette transition tout en restant agile et réactif aux besoins de nos partenaires. Avec nos capteurs de densité hybrides et électroniques, nous soutenons à la fois les projets de retrofit et les nouvelles installations, garantissant une transition en douceur vers une maintenance axée sur les données. La collaboration étroite avec des OEM et fournisseurs de solutions de premier plan comme Gomero nous permet de nous adapter rapidement aux nouveaux types de gaz et aux exigences réglementaires et d'aider les entreprises de services publics à atteindre efficacement leurs objectifs environnementaux et opérationnels.»
À propos de Gomero
Gomero est une entreprise technologique suédoise spécialisée dans les systèmes et services intelligents pour le secteur de l’énergie. Gomero développe des solutions de maintenance prédictive pour les systèmes et infrastructures énergétiques. Des capteurs et l’analyse des données sont utilisés pour enregistrer et évaluer les conditions afin de rendre les actions de maintenance planifiables et efficaces. La technologie est utilisée notamment dans les réseaux électriques pour prévenir les pannes et prolonger la durée de vie des installations.
À propos de Regal
Regal est une filiale d’Axel Johnson International, spécialisée dans le développement, la production et l’intégration système de solutions de capteurs et d’entraînements électriques de haute qualité pour machines et véhicules. Regal est réputée pour ses solutions sur mesure, qui peuvent être intégrées de manière flexible dans des applications industrielles.
Le capteur de densité est monté sur la chambre de pression remplie de gaz (B) via une liaison de process adaptable (A) et protégé par un élément filtrant (C) contre des sous-produits agressifs. Les capteurs de densité Trafag fonctionnent selon le principe de la comparaison de la fréquence de résonance constante d’un oscillateur à quartz sous vide (D) avec la fréquence de résonance d’un oscillateur à quartz identique entouré par le gaz isolant (E). Un gaz de densités différentes influence la fréquence de résonance prédéfinie de l’oscillateur à quartz entouré par le gaz isolant. Le temps de réponse pour détecter les variations de densité est inférieur à 10 ms. Le décalage de la fréquence de résonance est proportionnel à la densité du gaz isolant mesuré et est évalué par l’électronique du capteur (F). L’électronique d’évaluation comprend un capteur de température supplémentaire. Le signal de mesure est fourni via des connexions de sortie électrique sélectionnables (G).
L’enregistrement de la mesure de densité accompagné de la température montre que la mesure de densité fluctue également au cours de la journée en raison des variations de température. Même dans une installation intérieure présentant des fluctuations de température très faibles, le signal de densité n’est pas complètement constant. Le logiciel de Gomero lisse ces fluctuations (zone verte) à l’aide d’algorithmes spéciaux tenant compte à la fois de la température mesurée et d’autres paramètres.
Mesure sans micro-fuite
Le graphique représentant le cours de l’année indique qu’il n’y a pas de fuites dans la chambre. Les fluctuations du signal du capteur liées aux variations quotidiennes et saisonnières de température sont lissées par le logiciel Gomero, ce qui indique l’absence de fuites.
La fuite détectée dans cette chambre est nettement plus petite que les variations quotidiennes et saisonnières causées par les changements de température. La détection de ces micro-fuites requiert non seulement des algorithmes sophistiqués, mais également des capteurs absolument sans dérive, tels que le capteur de densité Trafag 8775, comme base indispensable.
Le système de surveillance Gomero peut être installé très rapidement, car l’intégralité du système critique de surveillance de la densité reste inchangée. Il suffit d’une connexion (A) pour le capteur de densité Trafag (B) dans la chambre à gaz et d’une option de montage pour le module sans fil Gomero (C) auquel est connecté le capteur de densité Trafag. Le système peut être étendu avec un impact minimal sur les opérations.
Lorsque la chambre à gaz de l’unité de commutation se réchauffe au cours de la journée (par exemple au lever du soleil), elle ne se réchauffe pas de manière homogène mais varie selon le rayonnement solaire, la répartition de la masse thermique et les coefficients d’échange thermique. Cela implique que différentes températures prévalent à l’intérieur de la chambre pendant la phase transitoire. Toutefois, comme la pression est identique dans toute la chambre, cela entraîne des densités locales variables. Le capteur de densité Trafag mesure la densité locale en un point précis. Cette valeur mesurée peut différer d’une valeur de pression mesurée avec un manomètre, qui est convertie en densité en utilisant la température (mesurée à un autre point). En raison de la distribution inhomogène de la densité dans la chambre pendant la variation de température, qui évolue également durant la phase transitoire, « la densité » ne peut pas être déterminée par des capteurs locaux à l’état instationnaire pour des raisons physiques.
En pratique, cela n’est généralement pas nécessaire, car la surveillance critique pour la sécurité de la densité est habituellement effectuée à l’aide d’un détecteur de densité mécanique qui compare la pression de la chambre avec la pression d’une chambre de référence et n’est donc pas sensible à la distribution inhomogène de la densité dans la chambre de l’installation. Les capteurs de densité qui mesurent des densités locales sont généralement utilisés pour la surveillance continue afin de détecter des tendances à long terme. Il est donc particulièrement important que les valeurs soient reproductibles et sans dérive afin de pouvoir détecter les plus petits changements dans la chambre dans des conditions identiques. Le principal avantage de la mesure directe de densité selon le principe Trafag avec un oscillateur à quartz par rapport à la mesure pression-température est que, contrairement aux capteurs de pression et de température, elle est sans dérive.
