3/11 – La maintenance prédictive a soif de data

Comment exploiter les données à des fins de maintenance prédictive et ainsi optimiser la durée de vie des équipements ? L’innovation mise en place par EDF et Assystem à la centrale nucléaire de Flamanville vise à répondre, du moins en partie, à cette question.

Afin d’optimiser ses opérations, la filière nucléaire s’oriente vers une maintenance de plus en plus prédictive. La maintenance prédictive (aussi appelée conditionnelle ou prévisionnelle) permet de détecter l’apparition d’anomalies sur des machines avant qu’elles ne deviennent trop graves. Il s’agit donc d’anticiper les pannes. Pour cela, il est nécessaire de mettre en place une surveillance intelligente périodique de plusieurs paramètres sur les machines en fonctionnement.

Dans le déroulé de l’ensemble des opérations de surveillance du bon fonctionnement d’un site, la maintenance prédictive se situe entre la maintenance préventive et la maintenance corrective. La maintenance corrective est une action réalisée en réponse à une panne alors que la préventive est réalisée de manière systématique selon une périodicité fixée et basée sur le retour d’expérience et les données constructeurs. La maintenance prédictive doit donc permettre d’allonger la durée de vie des équipements pour une meilleure performance des installations en connectant plus fortement les opérations de maintenance à l’état réel des équipements.

Le rôle des dégrilleurs de la station de pompage

EDF et Assystem ont testé à Flamanville 1 et 2 – deux réacteurs de 1300 MW mis en service en 1985 et 1986 – une innovation sur les dégrilleurs de la station de pompage. Les dégrilleurs permettent de décolmater les grilles de préfiltration de l’eau de mer nécessaire au refroidissement de l’installation. Immergés dans l’eau plusieurs heures par jour, leur vieillissement est tributaire de nombreux facteurs externes dont des aléas météorologiques, en particulier les tempêtes.

« La station de pompage, rappelle Renaud Donner, ingénieur d’études à la direction technique (DIPNN) d’EDF, permet de refroidir l’îlot conventionnel, notamment le condenseur¹, mais aussi tous les systèmes de sûreté au sein de l’îlot nucléaire. La station de pompage fait circuler l’eau pour les besoins de la centrale, et ce qui est important, c’est de pouvoir la filtrer avant de l’envoyer dans nos circuits. Il y a trois grandes étapes de filtration. La première se situe en surface avec la drome flottante qui est un barrage fixe permettant de limiter l’aspiration des débris de surface. La deuxième étape est la phase de préfiltration qui est réalisée grâce à des grilles à parois fixes. Or ces grilles ont tendance à se colmater avec l’arrivée de débris et c’est là que les dégrilleurs interviennent. La dernière étape est la filtration fine réalisée, en général, avec des tambours filtrants. L’ordre de grandeur de cette filtration est alors de quelques millimètres. »

Le dégrilleur se compose d’une benne motorisée qui se remplit de détritus (bouts de bois, algues, etc.) au cours du nettoyage des grilles. La quantité de débris, et donc la sollicitation des dégrilleurs, varie selon la météo. De plus, leur immersion dans l’eau de mer accélère leur corrosion. « C’est pourquoi nous avons demandé à notre partenaire Assystem de trouver une solution pour instrumenter et suivre de manière précise le fonctionnement d’un dégrilleur afin de mettre en place une maintenance prédictive sur ce système », complète Renaud Donner.

Le déroulé du projet

Le projet a débuté en 2018. Assystem, avec ses partenaires Ob’dO et Saagie, développe alors un prototype de capteur intelligent et travaille sur une plateforme d’hébergement des données permettant de les traiter. Dès juillet 2019, la surveillance de l’installation se met en place et des rapports journaliers sont réalisés. En 2020 le projet entre dans une phase de mise en production et d’exploitation. « Nous avons ensuite mené une réflexion sur les étapes préliminaires nécessaires à la définition d’un programme d’ingénierie de maintenance afin d’industrialiser le procédé », précise Jean-Eudes Guilhot-Gaudeffroy, directeur du pôle Ingénierie digitale – Assystem.

Parmi les contraintes du projet, EDF a notamment demandé à Assystem que le capteur soit non intrusif et autonome en énergie pendant une durée minimale d’un an afin de ne pas avoir à générer des opérations de maintenance supplémentaires. Aujourd’hui, la centrale de Flamanville étudie les gains du dispositif pour passer, ou non, à l’étape de l’industrialisation.

L’instrumentation et la collecte des données

L’instrumentation désigne l’installation d’équipements nécessaires à la collecte de données. Une étape d’autant plus cruciale qu’il y avait assez peu de capteurs disponibles sur ces appareils, au demeurant peu ou pas monitorés. La première étape pour mettre en place cette maintenance prédictive consiste à instrumenter le dégrilleur avec un capteur étanche muni d’un accéléromètre trois axes. Couplé à des données externes, il est possible de déterminer des tendances en les analysant. « Dans notre cas, les données externes proviennent des fichiers météo et des données de la marée, précise Jean-Eudes Guilhot-Gaudeffroy. Une fois les données traitées par le système, un rapport est envoyé à l’exploitant, EDF. Nous avons installé ce capteur de position, accélérométrique, autonome en énergie mais aussi en termes de transmission de données afin d’éviter d’avoir un impact sur l’exploitation. Une fois les données collectées, il faut s’assurer de la continuité numérique [ces informations devant être disponibles sur l’ensemble des logiciels des intervenants concernés, ndlr]. »