Construction d'armoires électriques et confection de faisceaux de câbles chez Nordex
Peut-on déterminer avec précision sur ordinateur la longueur d'un faisceau de câblage acheminé dans la tour de 120 mètres de haut d'une éolienne et raccordé directement à l'Armoire de distribution dans la nacelle ? Oui, c'est possible. Nordex, cinquième plus grand Fabricant mondial, travaille pour cela avec la plateforme Eplan, qui est utilisée de manière intensive et avec un niveau de détail extrême, et pas seulement pour la confection des fils et l'ingénierie des faisceaux de câblage.
Les éoliennes installées rien qu'en Allemagne affichent une puissance d'environ 50 GW. Les installations du groupe Nordex y contribuent largement, puisque l'entreprise, qui opère sur ce marché en pleine croissance depuis 1985, fait partie des cinq plus grands fabricants d'éoliennes au monde. En avril 2016, Nordex a fusionné avec la branche énergie éolienne du groupe espagnol Acciona : le groupe nouvellement créé emploie aujourd'hui plus de 4800 personnes dans le monde, a réalisé en 2016 un chiffre d'affaires d'environ 3,4 milliards d'euros et a installé à ce jour des installations d'une puissance de 21 GW.
La stratégie de plateforme avec diverses options
Nordex propose à ses clients deux familles d'installations : la gamme de produits Nordex, qui est principalement utilisée en Europe, et la gamme d'installations Acciona Windpower, qui est demandée dans les pays non européens. Sur son marché principal, l'Europe, Nordex se concentre sur le segment de volume de la classe 2,4 à 4,5 MW pour l'utilisation onshore.
Dans chaque plage de puissance, le client dispose d'une série d'installations Nordex parfaitement adaptée aux conditions de vent : Il peut choisir entre des turbines pour des vitesses de vent faibles, moyennes et élevées, opter pour différentes hauteurs de tour et différents diamètres de rotor et ajouter des options telles que le système anti-givrage, la surveillance conditionnelle et des fonctions d'amélioration des performances. Klaus Faltin, responsable du département Electrical Drives & ; Design chez Nordex : "Nous proposons 15 à 20 options pour les différentes séries. A cela s'ajoutent les différentes exigences régionales, par exemple pour le raccordement au réseau."
Fabrication en ligne moderne - également pour les armoires de distribution
Les différentes séries sont construites à plusieurs milliers d'exemplaires. Nordex est donc un fabricant en série classique et a transformé très tôt les principaux sites de production de Rostock en une fabrication en ligne ultramoderne. Cela vaut aussi bien pour les nacelles et les pales de rotor que pour la fabrication des armoires de distribution, qui emploie près de 100 personnes.
Dans cinq lignes, jusqu'à 30 armoires sont déplacées sur des skids de station en station et complétées au fur et à mesure, et ce en grande quantité. Wolfgang Conrad, responsable du développement des armoires de distribution : "Dans chaque salle des machines, outre le boîtier central, sept armoires et boîtiers de commande décentralisés sont installés pour des fonctions individuelles, comme par exemple l'entraînement Yaw, Azimuth et Pitch."
Des armoires de distribution Rittal sont utilisées à cet effet. L'Armoire de distribution centrale dans la salle des machines se compose par exemple de deux travées TS8 du système de juxtaposition éprouvé de Rittal ou de produits alternatifs d'autres fabricants renommés.
"Nous voulons tirer le meilleur parti d'Eplan".
Nordex utilise la plateforme Eplan et la destination est clairement définie : Les concepteurs électriques de Rostock s'efforcent d'uniformiser le plus possible le développement et de reproduire chaque détail, même le plus petit, avec la plateforme Eplan.
Wolfgang Conrad : "Notre destination est de tirer le meilleur parti d'Eplan et d'utiliser le plus intensivement possible les possibilités de développement et de fabrication standardisés". Cela se remarque déjà au fait que les nomenclatures et les schémas des connexions sont d'une très grande qualité et d'un niveau de détail très bas. Tous les éléments utilisés - jusqu'aux petites et très petites pièces comme les vis, les écrous et les rondelles - sont saisis et attribués aux projets de manière automatisée.
Cela présente notamment l'avantage de détecter immédiatement les incohérences au niveau physique : "Si un élément ne présente pas d'affectation ou n'a pas reçu de placement, cela est immédiatement détecté car tous les composants sont reliés logiquement."
Il en va de même pour le traitement de la tôle des armoires de distribution. Enrico Durka, ingénieur de développement : "À l'origine, le personnel de fabrication appliquait les images de perçage sur les armoires de distribution et les boîtiers de commande Rittal à l'aide d'un gabarit. Maintenant, nous générons l'image de perçage à partir d'Eplan Pro Panel et l'envoyons directement à la machine d'usinage sous forme de fichier DXF". Résultat : le délai de livraison (interne) des armoires de distribution percées est passé de plusieurs semaines à 48 heures, voire une semaine maximum.
Eplan Pro Panel : Routage 3D avec confection automatisée des conducteurs
Les concepteurs électriques de Nordex utilisent en outre intensivement Eplan Pro Panel en connexion avec Eplan Smart Wiring. Ils s'appuient sur les données de la structure de montage 3D et sur les informations de connexion du Schéma des connexions. Le résultat de cette planification est, entre autres, la détermination de la longueur des conducteurs sur la base d'un routage 3D précis. Sur cette base, un enregistrement électronique est à son tour généré et envoyé au confectionneur de fils externe.
Wolfgang Conrad : "Nous ne concevons plus de nouvelles armoires de distribution qu'avec Eplan Pro Panel et le module Smart Wiring. Il crée les conditions d'un standard de qualité très élevé - même s'il faut tenir compte du fait qu'il exige aussi un travail très précis."
Passage des câbles dans la tour et la nacelle avec Eplan Harness proD
Les bonnes expériences faites avec Eplan Pro Panel ont conduit Nordex à réaliser dans un deuxième temps l'ingénierie des faisceaux de câblage - c'est-à-dire le cheminement des câbles vers la tour et depuis les armoires de distribution vers les consommateurs - dans un modèle 3D. C'est là qu'intervient Eplan Harness proD, que Nordex utilise à nouveau de manière très intensive. Martin Richter, responsable de la planification des faisceaux de câblage : "Les faisceaux de câblage sont guidés à l'intérieur de la nacelle arrondie, car la chaîne cinématique continue se trouve au centre. C'est pourquoi la détermination de la longueur est tout à fait exigeante". En conséquence, chaque câble est décrit en 16 paramètres. En font partie la source/le creux, les points de contrôle et les rayons de courbure. Même la position des colliers de serrage et des bandes de mise à la terre est définie avec précision. "Au final, nous profitons du fait que toutes les longueurs de câbles, les variantes de connecteurs, les BMK, etc. sont désormais cohérentes et univoques."
Toujours adapté : Routage "tout compris
Lors de la mise en œuvre d'Eplan Harness proD, les planificateurs électriciens ont fait l'essai d'un test comparatif entre "l'homme" et "la machine". Martin Richter : "La tâche consistait à mesurer la salle des machines d'un prototype et à déterminer les longueurs de 50 câbles qui courent le long du mur. Il a fallu une journée à deux employés de la production pour relever les valeurs exactes.
Avec Eplan Harness proD, nous n'avons plus besoin de cette charge de travail". Cela signifie que nous n'avons plus besoin que d'un tiers du temps pour cette tâche". Ce résultat positif a été confirmé une nouvelle fois après avoir obtenu les résultats d'un test tout à fait similaire avec un Faisceau de câblage de tour : "Il s'agissait ici d'acheminer 27 lignes individuelles d'environ 120 mètres de long par phase. Les erreurs étaient de l'ordre du centimètre. Le Circuit s'adapte toujours, nous n'avons pas besoin de prévoir des suppléments, même pour des câbles aussi longs". Suite à ces expériences, les constructeurs de Nordex sont passés à un routage des câbles dans la tour sous forme de Câblage Source-Destination jusque dans les armoires de distribution.
Destination : image numérique de la turbine complète
Avec la plate-forme Eplan, les concepteurs électriques de Nordex se rapprochent de leur destination : numériser l'intégralité de l'éolienne. Dr Klaus Faltin : "Si nous avons un 'mock-up numérique' de l'installation dans l'ordinateur, nous pouvons nous passer d'un prototype réel pour la conception et produire directement un premier échantillon pour la fabrication". C'est souhaitable, ne serait-ce que parce que les installations deviennent de plus en plus complexes. Aujourd'hui déjà, plus de 500 capteurs sont intégrés dans une seule installation - et la tendance est à la hausse.
En tout cas, la base des données Eplan est déjà largement disponible. Wolfgang Conrad : "Nous travaillons avec de très grands modèles de données de 9 à 11 Go". En parallèle, Nordex gère également la vaste base de données des composants utilisés. Il s'agit notamment de modèles de données 3D issus du Data Portal d'Eplan, qui doivent encore être préparés et enrichis. En outre, les données générées dans Eplan seront utilisées à l'avenir au-delà de la construction. Klaus Faltin : "À l'avenir, nous travaillerons encore plus avec l'Eplan Visualisateur, par exemple directement sur les lignes de production. Nous sommes actuellement en phase de test dans ce domaine."