ARCHIVÉE - Système de mesure

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Aperçu

La présente section est consacrée aux caractéristiques de l'équipement de mesure disponible et à l'infrastructure nécessaire pour la saisie et le stockage des données.

Ci-après, on donne les grandes lignes d'une approche destinée à guider l'utilisateur final vers la mise en place d'un système de comptage et de mesure tout en gardant à l'esprit les questions clés suivantes :

  • Ai-je besoin de compteurs supplémentaires pour gérer la consommation d'énergie?
  • Comment décider où installer les compteurs?
  • Quelles sortes de compteurs devrais-je utiliser?
  • Comment dois-je relier ces compteurs à mes systèmes de surveillance?
  • Suis-je en mesure de faire une telle dépense? Sinon, quelles sont les priorités?
  • Quels sont les aspects d'ordre pratique ou autres que je devrais connaître?

La figure 37 présente une approche structurée pour l'élaboration d'un plan de mesure de la consommation d'énergie.

Figure 37. Plan de mesure de la consommation : Une approche structurée

9.1 Introduction

Les compteurs et les mesures représentent un aspect clé du SIGE. La mesure en temps opportun de la consommation, des conditions ambiantes et des variables des procédés permet au personnel de l'installation :

  • d'établir une comptabilité par centre de coûts;
  • d'identifier les zones qui connaissent un problème avant que celui-ci ne devienne incontrôlable;
  • de vérifier la facturation des services d'utilité publique;
  • de participer à l'achat de l'énergie;
  • de participer à la maintenance et au diagnostic d'anomalies;
  • de participer à la détermination et à la surveillance des projets énergétiques;
  • de fournir des données importantes en vue du dimensionnement et de la conception des installations et de l'amélioration du matériel.

Il est bon de souligner que, peu importe la variable mesurée, les données recueillies ne peuvent à elles seules permettre l'identification des causes d'un événement. À ce stade, on encourage l'utilisateur final à noter les modifications et les écarts dans les courbes de données, et à en rechercher les causes possibles. D'un autre côté, la difficulté de mesurer tous les paramètres simultanément impose à l'utilisateur final la nécessité de sélectionner quelques domaines clés et de les surveiller avec une attention particulière, afin de détecter toute modification soudaine, tout événement inhabituel ou tout autre signe avant-coureur. Les données ayant été recueillies, l'utilisateur final peut les interpréter en s'appuyant sur les principes suivants :

  • Puisque les mesures ne signifient rien en elles-mêmes, il faut analyser les données pour déterminer si un résultat dépasse ou respecte le budget, s'il est meilleur ou moins bon que celui de la dernière période similaire, s'il est supérieur ou inférieur à la moyenne de l'industrie, ou meilleur ou moins bon que celui d'un autre produit, etc. Évaluer le rendement en faisant des comparaisons internes et externes.
  • Lorsque l'on fait des comparaisons, les mots sont souvent trop vagues pour être utiles. Les valeurs chiffrées sont préférables (p. ex., « 100 kg de produit/MWh représente une amélioration par rapport à 85 kg/MWh » est plus précis que « nous nous sommes améliorés »).
  • Normaliser les données afin d'effectuer des comparaisons vraisemblables. Prendre en compte les variations saisonnières relatives à la consommation, à l'occupation ou au procédé (p. ex., « m3 de gaz naturel » en dit moins que « m3 de gaz naturel pour le chauffage par degré-jour »).

9.2 Nécessité des mesures

Avant d'envisager une augmentation des capacités de mesure ou de choisir des capteurs, des compteurs ou d'autres appareils de surveillance, il faut élaborer une stratégie ou un plan de gestion de l'énergie. Ce plan servira de base à la prise de décisions relatives au projet d'installation de compteurs, au-delà des mesures déjà effectuées par les services publics pour la facturation. Sauf dans le cas de petites usines ou installations, les compteurs des principaux services publics ne suffisent pas pour établir les profils de consommation. L'utilisateur final doit clairement savoir si les compteurs sont installés uniquement afin de pouvoir suivre les économies réalisées et s'ils seront installés de façon permanente ou temporaire. L'installation de compteurs divisionnaires permet d'imputer la consommation à l'utilisateur final, qui exerce la plus grande influence sur la réduction des coûts d'exploitation, contrairement au personnel des usines ou des services publics.

La prévision de la consommation, aux fins de négociation de contrats d'achat d'énergie, constitue une autre raison d'accroître la capacité de comptage et de mesure. Dans certaines régions, les tarifs de l'énergie varient maintenant selon l'heure de consommation, et les prix moyens changeront selon les horaires ou l'utilisation. Dans de tels cas, les profils de consommation auront une influence sur les coûts, les profils plus uniformes correspondant à des coûts moyens plus bas.

Les distributeurs d'énergie peuvent offrir des tarifs simplifiés qui nivellent les variations selon l'heure de consommation, mais ces taux ne sont pas forcément les plus avantageux. Les tarifs variables peuvent se traduire par les tarifs moyens les plus bas lorsqu'ils sont choisis dans le cadre de stratégies visant à réduire, à niveler ou à déplacer la demande de pointe. La connaissance de votre profil type de consommation totale quotidienne et de la consommation enregistrée par les principaux compteurs divisionnaires pourrait vous amener à découvrir comment réduire les prix actuels et futurs, ainsi que le coût total. Une meilleure connaissance de votre consommation aidera votre fournisseur d'énergie à vous offrir le prix le moins élevé et le plus prévisible.

Le même raisonnement peut s'appliquer aux prévisions de consommation et à l'achat de gaz naturel. Du point de vue des producteurs, des transporteurs et des fournisseurs, une demande constante pendant toute la journée et toute l'année serait idéale. Les variations de la demande ont tendance à faire grimper les coûts de manière importante. Une connaissance détaillée de la consommation de gaz, appuyée par l'utilisation de compteurs divisionnaires, permettra au client de déterminer ses exigences de consommation de base et de consommation interruptible lors de la conclusion de contrats.

En résumé, les contrats d'achat d'énergie peuvent être sensibles à une consommation de pointe qui dépasse les niveaux maximaux stipulés dans les contrats d'achat, rendant donc nécessaire une surveillance étroite de la consommation de l'usine ou de l'installation. Une entreprise qui ne connaît pas précisément sa consommation d'énergie ou ses profils de consommation de pointe ne sera pas en mesure de négocier le meilleur contrat d'achat possible dans un marché libre.

Il faut s'assurer de connaître les paramètres suivants :

  • à quel moment l'énergie est consommée (variations selon l'heure du jour et la saison);
  • quelles sont les charges dont la consommation peut être contrôlée (déplacée, répartie ou réduite).

9.3 Emplacement des compteurs et des capteurs

Après avoir déterminé les besoins liés au comptage et à la mesure de la consommation, il faut élaborer un plan qui touche l'installation de l'équipement de surveillance. Ce plan devrait indiquer :

  • tous les points de surveillance;
  • les types de capteurs et l'endroit où ils seront installés;
  • le schéma du câblage et les dispositifs de communication sans fil;
  • la documentation nécessaire.

On devrait terminer l'élaboration du plan de mesure de la consommation avant de préparer le plan d'acquisition des données et d'analyse ultérieure. L'utilisateur final doit déterminer la fréquence des mesures (toutes les 15 minutes, toutes les heures, etc.) et décider si la surveillance se fera à court ou à long terme.

9.3.1 Étape 1 : Examiner les plans existants des installations

Si l'on dispose de plans à jour des installations, les circuits de distribution d'électricité et de gaz naturel vers les principales charges devraient être indiqués au moyen de diagrammes simples. Les schémas électriques indiqueront la distribution aux transformateurs, aux centres de commande des moteurs et aux principales charges. Ces schémas, qui donnent la confi-guration de la distribution énergétique et des dispositifs de mesure, permettront de déterminer si les systèmes de distribution existants peuvent facilement être utilisés pour faire des mesures à des fins de répartition des coûts.

Dans de nombreux cas, l'alimentation de différents centres de coûts de l'usine ou de l'installation peut être assurée par de nombreux points de mesure de la consommation de gaz naturel ou de nombreux centres de commande des moteurs. L'installation de compteurs supplémentaires pour chacune de ces charges serait probablement trop onéreuse ou impossible en raison des contraintes budgétaires de l'installation. Les étapes indiquées ci-après aideront à prendre une décision éclairée quant au nombre et à l'emplacement des compteurs, afin de conserver un équilibre entre les objectifs et les contraintes budgétaires de l'installation.

9.3.2 Étape 2 : Établir une liste des compteurs

Il faut établir une liste des compteurs à installer afin de l'inclure dans la stratégie globale d'allocation des coûts. Le tableau 7 donne un exemple d'une telle liste.

Tableau 7. Liste des compteurs
Point de mesure Consommation mesurée
CA 1 Compresseurs d'air nos 1 et 2
E 1 Sous-station de 115 kV
E 2 Bâtiment administratif
W 1 Service d'eau municipal
NG 1 Entrée principale
NG 2 Séchoirs
E 3 Éclairage et prises pour chauffe-moteur du stationnement
W 2 Pompes à eau nos 1, 2 et 3
S 1 Chaudières de service nos 1 et 2
E 4 Unités de CVC nos 1, 2 et 3

9.3.3 Étape 3 : Désigner des centres de comptabilisation de la consommation d'énergie

Après avoir établi la liste des compteurs, on peut désigner des centres de comptabilisation de la consommation d'énergie en fonction des unités fonctionnelles de l'usine ou de l'installation. Le tableau 8 présente un exemple de configuration de ces centres correspondant à la liste des compteurs donnée dans le tableau 7.

Tableau 8. Centres de comptabilisation de la consommation d'énergie
Unité fonctionnelle Centre de comptabilisation de la consommation d'énergie Variable de mesure du rendement Consommation
mesurée
Services
du site
Bâtiment administratif Tonne de produit E 2
Services
du site
Stationnement Tonne de produit E 3
Services
du site
Chauffage des bâtiments Température extérieure NG 1 – NG 2
Services
du site
Climatisation Outdoor air temperature E 4 – Calculated Factor
Services
du site
Eau potable Tonne de produit W 1
Process Production et manutention des matériaux Tonne de produit E 1 – (E 2 + E 3 + E 4)
Process Chauffage pour les procédés Tonne de produit NG 2
Process Air comprimé Tonne de produit CA 1
Process Eau pour les procédés Tonne de produit W 2
Process Vapeur pour les procédés Tonne de produit S 1

9.3.4 Étape 4 : Décider où améliorer la capacité de comptage ou de mesure

En adoptant une approche systématique pour établir la liste des compteurs et des centres de comptabilisation de la consommation, on met en évidence les zones où il est possible d'améliorer le comptage de l'énergie et la prise de mesures.

Afin d'obtenir plus de renseignements sur la consommation, on pourrait, par exemple, mesurer la consommation d'électricité individuelle des principales unités des procédés, comme les pompes ou les moteurs, plutôt que de se fier à des données brutes obtenues par soustraction, comme l'illustrent les tableaux 7 et 8.

De plus, on pourrait obtenir des renseignements potentiellement utiles sur la consommation du système d'air comprimé, consommation qui n'est pas mesurée selon la liste des compteurs. Pour le moment, on ne peut que comparer le débit d'air comprimé consommé (en m3/s) avec la production totale (tonne de produit). La mesure de la consommation électrique des compresseurs d'air (nos 1 et 2) permettrait de suivre le rendement de l'équipement à air comprimé, en (m3/s)/kW, et d'obtenir des renseignements précieux. Si on décidait de faire des mesures au point E 5, le tableau des centres de comptabilisation de la consommation comporterait l'ajout suivant :

Unité fonctionnelle Centre de comptabilisation de la consommation d'énergie Variable de mesure du rendement Consommation
mesurée
Procédé Air comprimé Écoulement d'air total E5

9.4 Types de mesures à utiliser et considérations d'ordre pratique

9.4.1 Mesure de la consommation d'électricité

Dans de nombreux cas, la qualité de l'approvisionnement en énergie et les problèmes de continuité de cet approvisionnement – plutôt que des considérations relatives à la gestion de l'énergie – sont des éléments qui incitent à mesurer localement la consommation d'électricité. Lorsqu'on décide d'installer des compteurs supplémentaires pour des raisons de gestion de l'énergie et de limitation des coûts, il faut choisir parmi les types de compteurs commerciaux disponibles en tenant compte des paramètres qui suivent.

Pour commencer, il faut utiliser à leur pleine capacité les compteurs existants installés aux fins de facturation par les services publics, en particulier pour évaluer le profil de consommation électrique totale de l'installation et vérifier la facturation. Voici certains des problèmes que pose l'utilisation de ces compteurs :

  • Ces compteurs étant réglementaires et la propriété du service public, seul le personnel du service public peut y apporter des modifications.
  • Les modifications consistent généralement en une modernisation par l'installation d'un générateur d'impulsions ou d'un séparateur d'impulsions sur un générateur existant.
  • Il est primordial de connaître la valeur des impulsions, soit en la lisant sur le compteur, soit en l'obtenant auprès du service public.
  • Lorsque les compteurs existants ne peuvent pas être modernisés au moyen de générateurs d'impulsions ou lorsque les tensions utilisées empêchent l'installation de nouveaux compteurs à un coût rentable, on peut installer de nouveaux transformateurs de courant de 5 A sur le côté secondaire des transformateurs de courant existants, qui seraient à leur tour branchés au nouvel équipement de mesure. Cette approche ne donne pas des résultats aussi précis que les mesures directes, car les mesures de courants secondaires introduisent une deuxième erreur dans la mesure.

Les compteurs propriétés de l'entreprise servant à surveiller la consommation totale d'un centre principal doivent habituellement être installés au point de livraison (sous-station) et servir à la surveillance de la puissance consommée et de l'impulsion Q des compteurs des services publics servant à la facturation. À partir de ces données, on calcule les valeurs totales en kVA, en kW et en kVAR. Les compteurs numériques typiques de la consommation pour ce type d'application comportent un dispositif d'affichage numérique et ont une fréquence d'échantillonnage maximale de 128 Hz. Les versions standard peuvent comporter jusqu'à quatre canaux de mesure. À titre comparatif, avec des compteurs haut de gamme, on disposerait des mêmes options mais on aurait en plus accès à un terminal vidéo et jusqu'à 42 canaux. Cette dernière version est généralement mieux adaptée aux compteurs installés aux fins de facturation et permettrait une analyse de la qualité de l'alimentation et la sauvegarde de données déclenchées par un événement.

Une unité bon marché de mesure de la puissance, installée aux fins de lecture de la consommation locale, comprendrait un dispositif de lecture numérique et aurait une fréquence d'échantillonnage maximale de 32 Hz. En général, on mesure avec ce type d'unité la puissance apparente (en VA), la puissance réactive (en VAR) et le facteur de puissance (FP), toute comme avec les modèles haut de gamme susmentionnés. Ce type d'unité est idéal lorsqu'il sert de transducteur pour des systèmes SCR, SGD, SCADA et à CP.

Dans un marché déréglementé, il se peut qu'on doive satisfaire à certaines exigences sur les relevés de la consommation. Nous donnons les adresses des sites Web suivants à titre de référence. On pourra y trouver des renseignements sur des produits servant à mesurer la consommation d'électricité, qui sont censés satisfaire aux exigences de certains marchés libres :

On encourage les utilisateurs finaux à examiner les exigences qui doivent être satisfaites dans la région où se trouve l'usine ou l'installation.

9.4.2 Mesure de la consommation de gaz naturel

Dans la plupart des cas, on se sert de compteurs à cadran pour les mesures locales de la consommation de gaz naturel. Bien que ces compteurs soient équipés d'un dispositif de lecture des impulsions, cette option est rarement utilisée, principalement à cause de considérations financières présumées. Les zones de plus grande consommation de gaz naturel peuvent être équipées de compteurs utilisant le signal d'impulsion du service public.

Les compteurs de gaz naturel comportent un raccord à brides de 2 po (50 mm) et ont une capacité de mesure allant de 800 à 56 000 pi3/h (22,6 à 1 600 m3/h). Pour les faibles pressions commerciales allant jusqu'à 15 lb/po2 (1 bar), on peut acheter des compteurs compacts, montés en ligne, comportant un cadran ou un dispositif de lecture de type odomètre. Pour les consommations industrielles de plus grand volume, on peut acheter toute une gamme de compteurs acceptant des pressions allant jusqu'à 300 lb/po2 (24 bars).

De nombreux compteurs, propriété de l'installation, donnent des lectures non corrigées pour les variations de température et de pression, ce qui remet en question la précision des volumes qu'ils indiquent. La compensation pour les effets attribuables à la température peut être réalisée au moyen d'un dispositif mécanique à bilame en spirale placé à l'entrée du compteur dans un logement scellé. Dans la gamme de températures allant de 220 à 120 °F (229 à 49 °C), les lectures des volumes de gaz naturel peuvent être rajustées à 60 °F (15 °C) et affichées en pieds cubes normaux (pi3 nor) ou en mètres cubes normaux (Nm3).

Les facteurs de correction de la pression peuvent être calculés à l'aide de la formule suivante :

(Pression de livraison par le service public + pression atmosphérique à l'installation) / Pression atmosphérique au niveau de la mer

Par exemple, si la pression de livraison du service public est de 50 lb/po2 (344 kPa), la pression atmosphérique estimative à l'installation du site de 14,6 lb/po2 (100,66 kPa) et la pression atmosphérique au niveau de la mer de 14,73 lb/po2 (101,56 kPa), le facteur de correction de la pression sera de :

(50 + 14.6) / 14.73 = 4.39

Dans ce cas, le volume mesuré sera donc multiplié par 4,39 afin d'obtenir une valeur réelle.

Les principaux distributeurs vendent des compteurs avec compensation de température et de pression. Dans certains de ces compteurs, le dispositif de compensation est doté d'un microprocesseur et alimenté avec une pile. Ce dispositif peut être incorporé à l'intérieur du compteur ou monté à l'extérieur sur un mur, une canalisation ou le compteur.

Les compteurs fonctionnant sur le principe de la dispersion thermique permettent de réaliser les mesures de façon relativement simple, grâce à un orifice unique pratiqué dans la canalisation, éliminant ainsi les dispositifs de mesure de la pression et de la température et les calculs de compensation de masse volumique qui étaient nécessaires avec les compteurs à pression différentielle, à vortex ou à turbine. On a donc besoin de moins de matériel pour mesurer de manière fiable les débits de gaz, et ce genre de compteur à dispersion thermique offre une bonne solution de rechange à la mesure des flux gazeux. La transmission des données du débitmètre vers le système de traitement est assurée grâce à deux câbles à deux brins. Les signaux de sortie linéaires de 0-5 V c.c. ou de 4-20 mA sont captés par une interface de type RS 232 ou RS 485.

Les points d'entrée du gaz et les compteurs étant habituellement situés à l'extérieur, il faut se rappeler qu'un point de mesure de 1 000 $ peut entraîner des dépenses totales de 10 000 $ lorsque sont pris en compte les coûts pour creuser des tranchées, enfouir les canalisations et faire pénétrer les canalisations dans les bâtiments. Dans de tels cas, l'utilisation de systèmes de communication sans fil peut représenter une solution de rechange intéressante.

Tout comme dans le cas des compteurs électriques, on peut demander au service public d'installer un générateur d'impulsions sur les compteurs de gaz existants afin de fournir des signaux partagés. Lorsqu'un générateur d'impulsions est déjà installé sur le compteur, on peut installer un séparateur d'impulsions. Voici certains des points importants à prendre en considération lorsqu'on veut utiliser des signaux partagés pour la mesure de la consommation de gaz naturel :

  • accorder assez de temps au service public pour la coordination;
  • obtenir du service public le facteur d'échelle adéquat pour le compteur;
  • prévoir la compensation des données fournies par le générateur d'impulsions en fonction de la température et de la pression.

Il est bon de noter que, bien que le partage des signaux avec les compteurs des services publics puisse être rentable, ce partage avec des compteurs existants des installations peut engendrer des dépenses imprévues d'étalonnage et d'entretien. Voici certains des problèmes éventuels d'un tel système :

  • toutes les imprécisions du système de mesure existant sont implicites;
  • la taille des compteurs existants de l'installation pourrait ne pas convenir;
  • la documentation sur l'étalonnage peut être limitée ou non disponible;
  • le démontage des compteurs d'un système sous pression est peu pratique et peut imposer leur étalonnage sur le terrain, avec les erreurs que comporte une telle opération.

9.4.3 Mesure de la consommation de vapeur

On utilise généralement des compteurs à diaphragme dans les usines. Les données d'étalonnage doivent être obtenues soit à partir des registres d'étalonnage de l'installation, soit à partir des plaques signalétiques des compteurs. Le débit de vapeur est proportionnel à la racine carrée de la différence de pression entre les deux côtés du diaphragme. Si les débits sont faibles, cette différence de pression peut ne varier que faiblement pour des changements importants de débit, ce qui peut entraîner des erreurs. Si la production de vapeur devient inférieure au taux de variation de débit, la précision nominale du compteur à diaphragme peut constituer un problème et des données inexactes peuvent être générées.

Lorsqu'on utilise ces débitmètres à diaphragme, il faut également faire attention au problème lié à la diminution de la pression de vapeur. Les valeurs de débit de vapeur obtenues à l'aide de dispositifs à diaphragme sont généralement affectées par une baisse de la pression de vapeur découlant d'une baisse correspondante de la masse volumique de la vapeur. Il en résulte une chute de pression plus grande au niveau du diaphragme pour un débit donné, ce qui se traduit par une valeur affichée du débit de vapeur proportionnellement plus grande. Dans ce cas, on peut appliquer des facteurs de correction de débit massique calculés pour ces valeurs affichées afin d'obtenir les valeurs réelles. Des discussions tenues avec le personnel travaillant sur place ont révélé que la compensation automatique de pression est rarement appliquée.

On donne ci-après un exemple de correction de débit massique s'appliquant à la lecture du débit de vapeur saturée avec un débitmètre à diaphragme.

Si la valeur affichée est de 13 607 kg/h de vapeur saturée, la pression de travail normal de 690 kPa et la pression nominale pour le diaphragme de 862 kPa, quel est le débit massique réel?

La formule de correction est : Cm=√(dD/dA) × (dA/dD)

Dans laquelle dA = la masse volumique de la vapeur à la pression réelle
dD = la masse volumique de la vapeur à la pression nominale
Cm = le facteur de correction de débit massique

D’après les tables de vapeur : dB = (1/volume massique) = 1/0,201 = 4,976 kg/m3
dA = (1/volume massique ) = 1/0,243 = 4,120 kg/m3
Cm=√(4,976/4,120) × (4,120/4,976) = 0,9098

Le débit réel de vapeur est donc de 0,9098 × 13 607 = 12 380 kg/h.

La différence de pression est généralement mesurée à l'aide d'un manomètre différentiel et transformée en un signal de 4-20 mA ou en un signal satisfaisant à une autre norme de l'industrie, qui est ensuite enregistré par un système de surveillance et de gestion de l'énergie.

Les débitmètres à vortex, bien que plus chers, sont plus précis que ceux à diaphragme et ont une gamme de mesure au moins trois fois plus grande. Les débitmètres Annubar sont une autre solution de remplacement aux débitmètres à diaphragme. Ce sont des capteurs en forme de diamant qui sont insérés dans le circuit de vapeur. Ils produisent une perte permanente de pression plus faible à cause de leur encombrement moindre, et sont plus faciles à installer. Par exemple, un Annubar installé sur une canalisation de 8 pouces (200 mm) ne nécessite que 4 pouces linéaires (20 cm) de soudure, comparativement au 50 pouces (125 cm) que nécessite un débitmètre à diaphragme. Les économies sur les coûts d'installation vont de 25 p. 100 pour les canalisations les plus petites à 70 p. 100 pour celles de plus grand diamètre. Comme pour les débitmètres à diaphragme, il faut consulter les données fournies par le fabricant pour déterminer les facteurs appropriés de compensation de température et de pression. La gamme de mesures est semblable à celle des débitmètres à diaphragme.

9.4.4 Mesure de la consommation d'eau et de condensat

À moins qu'ils ne soient trop anciens, les débitmètres existants à turbine, à disque rotatif, à vortex ou magnétiques peuvent être modernisés en les équipant d'une tête à impulsion. Les fabricants de ces débitmètres pourront indiquer si une telle modification est possible, et il est conseillé de les consulter au préalable à ce sujet. Bien qu'ils soient rarement étalonnés, la plupart de ces débitmètres donnent des lectures d'une précision raisonnable s'ils sont en bon état de fonctionnement. Il est bon de noter que le coût de démontage, de remplacement de pièces et d'étalonnage d'un compteur peut souvent être équivalent à celui d'un compteur neuf. On suggère d'installer un registre local lors de toute installation d'une tête à impulsion afin de pouvoir relever les valeurs lues.

Si les canalisations du compteur comportent une vanne d'arrêt pour interrompre le passage du condensat ou de l'eau dans le compteur et que cette vanne d'arrêt subit une défaillance, le débit peut être mesuré correctement sur le registre local mais peut être mesuré plusieurs fois par la tête à impulsion.

Dans les usines, on retrouvera divers types de compteurs venturi, Annubar ou à diaphragme, qui fonctionnent avec des transmetteurs à pression différentielle. Ces compteurs sont sujets à de nombreux problèmes de fonctionnement et d'étalonnage.

Les débitmètres de type non intrusif sont un moyen de faire des vérifications ponctuelles. Parmi ces débitmètres, on retrouve ceux de type magnétique, à temps de transit et à effet Doppler. Les principaux avantages de ce type d'équipement sont qu'il est portable et que le flux n'est pas obstrué (pas de perte de pression dans les canalisations). Parmi les points importants à prendre en considération lors du choix d'un compteur non intrusif, il y a ceux-ci :

  • les débitmètres magnétiques sont relativement chers mais ont une gamme étendue (30/1) et conviennent aux fluides sales et aux mesures de flux bidirectionnelles;
  • les débitmètres soniques à temps de transit sont très précis pour des fluides relativement propres, mais sont perturbés par la présence de bulles ou de particules dans le circuit et de dépôts sur les parois des canalisations, et nécessitent un débit complet dans la canalisation avec des turbulences modérées;
  • la précision des débitmètres à effet Doppler dépend de la présence de particules en suspension ou de bulles.

9.4.5 Mesure de la consommation d'air comprimé

Bien que d'utilisation courante, les compteurs à diaphragme ne conviennent pas aux systèmes à air comprimé, car ils ont une marge de réglage limitée (3/1) et ils produisent des pressions différentielles relativement importantes. On suggère d'utiliser des appareils à tube de Pitot qui offrent une meilleure marge de réglage et des pressions différentielles pratiquement négligeables. Afin d'obtenir les valeurs réelles des débits, ces appareils devraient être munis d'un dispositif de compensation de température et de pression. Les compteurs à tube de Pitot et à thermocouple de type J devraient être installés dans une partie non perturbée de la canalisation d'air comprimé de chaque compresseur.

L'absence de jauges de pression ou la présence de jauges non étalonnées dans le système empêchera la mesure des pressions différentielles au niveau d'éléments critiques comme les filtres, les refroidisseurs et les séparateurs. L'installation de points d'essai à des emplacements choisis permet d'utiliser un appareil de précision étalonné pour obtenir des lectures précises de pression et d'éviter l'entretien et l'étalonnage de nombreux appareils de mesure.

9.4.6 Enregistreurs

Là où l'accès au système est difficile (p. ex., boîtier de moteur ou de ventilateur, boîtes de raccordements électriques, ouverture d'aération), on peut surveiller les données relatives à la température, à l'humidité relative, à la tension et au courant électriques, à la pression et à la teneur en CO2 grâce à des enregistreurs. Puisque ce sont des appareils autonomes, on peut les réutiliser pour d'autres tâches. Leur coût est relativement faible si on le compare à celui de systèmes permanents d'acquisition de données.

La plupart des enregistreurs peuvent être raccordés à un ordinateur personnel. Certains sont munis de connexions externes pour les relier directement à des appareils de mesure et des capteurs existants qui donnent des signaux en tension, ce qui permet ainsi de surveiller et d'enregistrer les données de sortie de ces dispositifs.

Les enregistreurs constituent une solution pour les situations où un petit nombre de projets de rénovation simples (p. ex., de l'éclairage) sont répétés un grand nombre de fois et où seul un échantillonnage représentatif est requis. Lorsqu'on sait que le profil de consommation d'énergie d'un système de moteurs ou d'éclairage est uniforme, il est facile de calculer cette consommation.

9.5 Raccordement des compteurs aux systèmes de surveillance

Après avoir choisi l'équipement de mesure, il faut configurer le système permettant de communiquer au logiciel du SIGE les données obtenues en temps réel grâce aux divers appareils électroniques de mesure en temps réel (gaz naturel, électricité, air comprimé, vapeur et eau).

Actuellement, la plupart des compteurs comportent des options de sortie analogique (4-20 mA) ou de sortie numérique en série (RS 232) et une interface de communication avec un réseau de type bus, comme Ethernet ou téléterminal Modbus (RTU). Bien que la plupart des compteurs puissent être initialement utilisés de manière autonome, ils peuvent être intégrés dans une installation complète ou un système à la grandeur de l'usine, afin d'assurer un contrôle et une surveillance au moyen d'un lien de communication commun disponible grâce à une architecture ouverte.

La figure 38 illustre un système couramment utilisé comportant des RTU intégrés dans le circuit qui permettent de surveiller la consommation d'énergie dans diverses parties d'une usine ou d'une installation. Les RTU sont interconnectés avec l'ordinateur central du SIGE au moyen d'un réseau local (LAN).

Figure 38. Configuration courante d'un SIGE

9.6 Coûts

Le coût représente toujours un facteur de premier ordre. Après avoir planifié les mesures et les données à acquérir, il faut décider si l'infrastructure de mesure existante peut être utilisée ou s'il faut acheter de l'équipement neuf. Il faut garder à l'esprit que les économies réalisées par l'utilisation d'un compteur existant peuvent être contrebalancées par les coûts de conversion encourus pour satisfaire aux nouvelles exigences de mesure, sans compter les coûts d'inspection, de réparation et d'étalonnage. Parmi les autres facteurs, il y a les exigences techniques du projet, le fait que le comptteur peut remplir ou ne pas remplir son objectif d'origine et le besoin éventuel de se doter d'une installation permanente.

La rentabilité des mesures dépend grandement des économies d'échelle lors de l'utilisation finale. Par exemple, bien que le coût de surveillance d'un moteur de 200 HP soit comparable à celui d'un moteur de 20 HP, le moteur de 200 HP présente des économies potentielles dix fois plus importantes.

En l'absence de données techniques détaillées et étant donné la susceptibilité des coûts dans les conditions actuelles du marché, il est difficile d'évaluer ces coûts pour les besoins de ce guide.

9.7 Conclusions

L'ambition d'une précision absolue de toutes les mesures sur un site de production et la difficulté d'atteindre cette précision sont souvent perçues comme un frein à la mise en service d'une meilleure infrastructure de surveillance. Ces considérations ne devraient pas empêcher la modernisation des systèmes de mesure de l'installation avant la mise en place d'un SIGE. Une modernisation par étapes réalisée dans le cadre de contraintes budgétaires est un moyen pratique de faire bouger les choses. À ce stade, il est important de réaliser que dans la pratique, les mesures ne seront pas parfaites.

Les actions destinées à apporter des améliorations sont mieux acceptées lorsque la culture d'entreprise encourage et récompense les initiatives de réduction de la consommation d'énergie. Le SIGE a pour but de fournir de l'information et des données utiles sur les habitudes de consommation de l'installation. Pour communiquer efficacement, encourager la participation et favoriser l'engagement du personnel à tous les niveaux, il faut des aptitudes en relations humaines. La motivation d'une équipe se maintient lorsqu'elle connaît rapidement le succès en présentant des résultats validés par le SIGE. La crédibilité de ces résultats accentuera aussi la motivation et l'adhésion de tout le personnel. Avec l'aide de l'équipe des ressources humaines, on doit développer des méthodes visant à récompenser le bon rendement, ce qui peut se faire par des publicités (p. ex., affiches spéciales, publications de l'entreprise comme des bulletins de nouvelles, récompenses non monétaires lors d'événements organisés par l'entreprise, etc.) ou sous forme de modestes récompenses en argent. La motivation du personnel sera aussi renforcée, celui-ci sachant que de l'aide est disponible afin de corriger un mauvais rendement.

Bien que les procédures et les normes comme celles de l'ISO aient un but légitime, il ne faut pas leur accorder un trop grand rôle dans l'amélioration de l'efficacité énergétique. Par exemple, on considère généralement que la norme ISO 14000 a fait ses preuves pour une gestion environnementale efficace et complète. Bien que son champ d'application soit assez étendu pour couvrir l'efficacité de l'utilisation de l'énergie, il peut négliger des aspects importants de la gestion énergétique. Par exemple, les achats stratégiques d'énergie en constituent un élément clé mais complexe dans un environnement déréglementé. L'objectif principal de la norme ISO 14000 est centré sur la conformité aux lois environnementales, et en tant que tel, cette norme n'offre aucune directive sur l'achat d'énergie, car l'achat n'est pas habituellement relié à la conformité. Il existe indénia-blement un lien direct entre l'énergie et l'environnement, et un SIGE peut servir d'outil complémentaire utile pour les problèmes environnementaux.

Trop se fier à une seule personne peut être une autre source de problèmes. De nombreuses organisations se sont retrouvées dans des situations où il n'était pas possible d'obtenir de l'information nécessaire, car une seule personne était au courant et cette personne était absente. Un SIGE efficace consignera les connaissances collectives sur la consommation et les rendra largement accessibles. De plus, en réduisant le temps de collecte des données, le personnel pourra consacrer plus de temps à trouver des solutions aux problèmes.

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