Introduction au projet
Les installations de traitement des eaux usées (EPU) sont parmi les environnements les plus difficiles pour les instruments industriels.et équipements électromécaniques denses générant des interférences électromagnétiques importantes (EMI), l'intégrité du signal est une bataille persistante.
Cette étude de cas examine un scénario du monde réel à l'occasion d'un WWTP de grande envergureliaison de communication RS-485 critiqueLa connexion entre un système de contrôle central et un bâtiment de contrôle à distance était en panne de façon intermittente, menaçant la fiabilité opérationnelle et la conformité réglementaire.
(Installations de traitement des eaux usées)
1Le problème: quand la pluie rencontre une mauvaise performance du câble
Le scénario:
-
Localisation:Une usine de traitement des eaux usées de 200 acresPlus de 50 millions de gallons par jour
-
Le lien:Communication RS-485 entre un DCS central (système de contrôle distribué) et un PLC dans un bâtiment distant600 mètres environà l' écart
-
Le symptôme:Les opérateurs ont indiqué queChaque fois qu'il pleuvait, les communications du PLC sont devenues "flacées" - perte de signal intermittente provoquant des lacunes de données et des retards de contrôle
(La veste en PE peut absorber jusqu'à 3% de son poids dans l'eau, ce qui entraîne une défaillance de la capacité)
Enquête initiale:
Les techniciens ont utilisé un réflectomètre à domaine temporel (TDR) pour tracer la trajectoire du câble.submergé sous l'eauLe câble spécifié à l'origine est un type standard bi-axial avec unVêtement en polyethylène (PE)Il n'a jamais été destiné à l'inhumation directe ou à l'immersion continue.
Révélation du fabricant:
"La veste est en polyéthylène.3% de son poids en eauIl n'a jamais été destiné à l'enterrement direct. "
Le résultat:L'absorption de l'eau a augmenté lecapacité par pieddépassant les spécifications, déformant le signal de données de 56 kbit/s jusqu'au point de défaillance.
2Les données: efficacité du blindage et performance des matériaux par les chiffres
Pour comprendre pourquoi cette défaillance s'est produite et comment l'éviter, nous devons examiner les paramètres de performance quantitative des câbles d'instrumentation appropriés.
Tableau 1: Normes relatives à l'efficacité du blindage (SE) des câbles industriels
| Type de bouclier |
Construction |
Couverture |
SE typique (dB) |
Meilleure application |
| Bouclier en feuille |
Laminé d'aluminium-polyester enveloppé longitudinalement |
~ 100% |
60 à 90 dB(EMI/RFI à haute fréquence) |
Installations fixes, salles de télécommunications |
| Bouclier tressé |
D'une épaisseur n'excédant pas 10 mm |
70 à 95% |
40 à 70 dB(fréquence moyenne basse) |
Applications dynamiques ou flexibles, EMI générale de l'usine |
| Bouclier composite |
Combinaison feuille + tresse |
100% de feuille + tresse |
> 90 dB(A large spectre) |
Infrastructures essentielles: eaux usées, raffineries, centrales électriques |
| Le système de détection de l'émission de CO2 doit être équipé d'un système de détection de la CO2 qui est équipé d'un système de détection de la CO2. |
Pas de blindage métallique |
0% |
< 30 dB(seulement en paire tordue) |
Environnements de bureau/LAN uniquement |
Une idée clé:La norme CEI 61000-4-21 précise qu'un ensemble de câbles correctement blindé doit atteindre> 90 dB d'atténuationpar 18 GHz pour les applications critiquesLe câble raté dans notre étude de cas avaitpas de blindage efficacecontre les changements de capacité induits par l'humidité.
Tableau 2: Menaces environnementales dans les usines de traitement des eaux usées
| Risque pour l'environnement |
Mécanisme d'interférence |
Les effets quantitatifs |
Caractéristique requise du câble |
| Humidité/immersion dans l'eau |
L'absorption de l'eau augmente la constante diélectrique, augmentant la capacité |
La veste en PE absorbe jusqu'à3%de son poids en eau |
Vêtement LSZH, XLPE ou PURavec une absorption d'eau < 0,1% |
| Une foudre |
Surtension directe ou induite à travers le bouclier du câble |
Les éclairs:100 millions à 1 milliard de volts |
Écran de sol flottant + protection contre la surtension tressée |
| Exposition aux produits chimiques |
Corrosion du conducteur/du bouclier (H2S, chlore, acides) |
Les taux de corrosion peuvent dépasser450 par an(mils par an) |
Conducteurs en cuivre en conserve+ gilet résistant à la corrosion (PUR/FEP) |
| EMI des pompes et moteurs |
Les moteurs à fréquence variable (VFD) émettent du bruit |
Intensité du champ EMI >50 V/mprès de grands moteurs |
Bouclier composite(feuille + tresse) > 90 dB SE |
| Des températures extrêmes |
Expansion/contraction du matériau, fissuration de l'isolation |
Les PTPM dans l'Arctique:-40°Cenvironnement |
Isolation nominale par XLPE-40°C à +125°C |
(Diagramme de section transversale du câble blindé d'instrumentation blindé montrant les 7 couches de protection)
Tableau 3: Comparaison des matériaux de câbles pour les environnements difficiles
| Matériel |
Absorption de l'eau |
Plage de température |
Résistance chimique |
Flexibilité (côte A) |
Meilleur cas d'utilisation |
| Pvc |
00,5% à 1,0% |
-10°C à 105°C |
Modérée |
80 ¢ 95 |
Zones sèches à l'intérieur |
| PE (polyéthylène) |
Jusqu'à3% |
-40 à 80 °C |
Les pauvres |
60 ¢ 70 |
Ne pas utiliser dans des environnements humides |
| XLPE |
< 0,1% |
-40°C à125°C |
C' est bon! |
70 ¢ 85 |
Étanchéité/extérieur, distribution d'énergie |
| LSZH |
< 0,2% |
-30 à 90 °C |
C' est excellent. |
80 ¢ 95 |
Tunnels, espaces fermés(faible fumée) |
| PUR |
< 0,1% |
-40°C à 125°C |
C' est excellent.(pétrole/chimique) |
70 ¢ 90 |
Enterrement direct, exposition chimique |
| Le FEP |
Le taux de dépistage est le suivant: |
-60°C à200°C |
Supérieur |
5565 |
Extrême produit chimique/thermique |
(Un soulagement approprié de la contrainte empêche l'abrasion de la gaine du câble, une cause courante de pénétration d'humidité)
3La solution: câble d'instrumentation correctement spécifié et blindé
La stratégie de mise à niveau:
Après avoir diagnostiqué la panne, l'usine a mis en œuvre un programme complet de remplacement des câbles avec les spécifications suivantes:
Construction de câbles sélectionnée (par ligne d'instrumentation de Dingzun Cable):
| Couche |
Spécification |
Justification du rendement |
| Conducteur |
Copper en conserve (10*2,5 mm2 de noyaux) |
Résistance à la corrosion pour les environnements riches en H2S |
| Isolement |
Les produits de la sous-famille de l'espèce sont soumis à des prescriptions de conformité. |
< 0,1% d'absorption d'eau, à 90 °C en continu |
| Une protection individuelle |
Feuille AL-PET + fil de vidange (par paire) |
100% de couverture pour l'isolement par paires |
| Défense globale |
Tresses en cuivre en conserve (couverture ≥ 85%) |
Protection contre les IEM à large spectre |
| Vêtement intérieur |
LSZH (halogène à faible teneur en fumée) |
Sécurité incendie pour le routage de la salle de contrôle |
| L'armure |
GSWA (armure en fil d'acier galvanisé) |
Protection contre l'écrasement ou les rongeurs pour l'enterrement direct |
| Vêtements à talons |
LSZH ou PUR |
Barrière hydrologique/chimique |
Le résultat:
-
Le signal est rétabli.à une vitesse de transmission totale de 56 kbit/s (pas besoin de réduire la vitesse à 9 600 baud)
-
Zéro panne liée à la pluieen exploitation depuis plus de 3 ans
-
Le câble est passéRétractabilité à la flamme selon la norme IEC 60332-3etIEC 61034 faible teneur en fuméeles tests
Note du terrain:Comme le montrent des installations similaires, les systèmes IQ SensorNet de YSI ont démontré quecâbles réseau correctement blindés avec conception "sol flottant"peut survivre à des coups de foudre directs nécessitant seulement un redémarrage du système, tandis que les câbles non blindés seraient complètement détruits.
4Les principales leçons pour les ingénieurs d'usine
| La leçon |
Point d'action |
| Ne présumez jamais que le câble est le câble. |
Vérifier l'adéquation du matériau de la vestelieux d'enfouissement direct/humidesLe PE est inacceptable |
| Le blindage n' est pas négociable. |
Dans les installations avec VFD, pompes ou risque de foudre, préciserbouclier composite (feuille + tresse)avec > 90 dB SE |
| Armoires à protection mécanique |
GSWA empêche les rongeurs de les endommager et de les écraser lors du remplissage |
| Test avant enterrement |
Utilisez le TDR pour vérifier l'intégrité de l'installation |
| Considérez le coût total de possession |
Les coûts d'un câble correctement défini25 à 50% de plus en avancemais empêcheheures de temps d'arrêt de dépannage |
À propos de Dingzun Cable
En tant que leader dans la fabrication de câbles haut de gamme,Le câble DingzunElle est spécialisée dans la fourniture de solutions de connectivité robustes pour les projets d'infrastructure mondiaux.L'excellence opérationnelle, nous produisons des câbles d'instrumentation haut de gamme qui répondent aux exigences rigoureuses du traitement des eaux usées, du traitement chimique et de l'automatisation industrielle lourde.
Nos produits sont conçus pour une intégrité maximale du signal., avec:
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Écran EMI avancé(composite feuille + tresse, > 90 dB SE)
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Matériaux résistants à la corrosion(cuivre en conserve, LSZH, PUR, XLPE)
-
Options blindées(GSWA pour la protection mécanique)
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Plus de 20 ans d'expérience dans la fabricationavec une certification ISO 9001:2015
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Extrême personnalisation- du nombre de conducteurs à la couleur de la veste, nous adaptons à vos spécifications exactes
Notre équipe technique fournitcommunication directe et professionnellede la spécification à la livraison, assurant le fonctionnement de votre installation à un rendement maximal.
Prêt à sécuriser l'intégrité du signal de votre centrale?
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