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#Tendances produits
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Les concepteurs de moteurs à deux temps construisent des connexions de données plus profondes
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Les exigences en matière de données des exploitants de navires modernes entraînent des améliorations au niveau de la commande des moteurs, de la surveillance à distance et de la technologie des capteurs
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La demande de fonctions de commande supplémentaires et l'intégration de nouveaux composants sont à l'origine de la refonte de l'architecture de commande de l'un des principaux concepteurs de moteurs marins à deux temps. WinGD lancera dès l'année prochaine un nouveau système de commande moteur avec une puissance de calcul améliorée. WinGD Integrated Control Electronics (WiCE) remplacera les systèmes de commande WECS et UNIC actuels, initialement conçus il y a plus de 15 ans.
Wolfgang Östreicher, directeur général de la commande et de l'automatisation, explique que les exigences élevées en matière d'acquisition de données et de commande imposées à un moteur moderne signifient que les systèmes de commande actuels sont devenus très chargés. Un moteur bicarburant moderne, par exemple, nécessite une surveillance et un contrôle pour l'injection de carburant liquide, la lubrification, l'admission de gaz, la pré-injection et la détection des NOx, entre autres, avec des exigences supplémentaires si le post-traitement des NOx est utilisé en mode diesel.
"Vous pouvez ajouter de nouveaux modules au fur et à mesure que d'autres composants sont nécessaires, mais la communication entre les modules devient alors le goulot d'étranglement ", dit-il.
La numérisation croissante du transport maritime, ainsi que la perspective de devoir intégrer d'autres sources d'énergie hybrides, ne devraient qu'alourdir la charge des systèmes de contrôle moteur. WiCE s'attaquera à ces problèmes en ajoutant un module de communication dédié, y compris un pare-feu, grâce auquel le système pourra se connecter aux systèmes de diagnostic et recevoir les mises à jour logicielles. Le système de bus, qui permet la communication entre les modules, sera considérablement amélioré par rapport aux systèmes de contrôle existants.
"La numérisation croissante du transport maritime, ainsi que la perspective de devoir intégrer d'autres sources d'énergie hybrides, devraient alourdir la charge pesant sur les systèmes de commande des moteurs"
Le système est entièrement modulaire tant au niveau logiciel (système et applications) qu'au niveau matériel. Il sera préparé en vue de futures mises à niveau, chaque composante étant vérifiée et validée séparément. Cela signifie que lors de l'ajout de nouveaux modules, seuls ce module et la performance du système devront être validés, plutôt que de revalider tous les autres modules.
L'équipage qui utilise le moteur à bord ne devrait pas remarquer de différence entre la nouvelle interface WiCE et les anciennes architectures WECS ou UNIC, sauf pour un design plus moderne. WinGD s'attend à ce que l'équipage familiarisé avec les moteurs à deux temps soit en mesure d'utiliser les commandes après une période de formation de cinq jours.
Combustion en boucle fermée
Le spécialiste allemand de la surveillance des cylindres, Imes, a également remanié ses produits à la lumière des développements des moteurs modernes. Elle a développé un nouveau capteur de pression de cylindre robuste spécialement conçu pour répondre aux exigences très précises et fiables des moteurs les plus récents, en particulier ceux qui sont équipés d'un contrôle de combustion en boucle fermée. Cette méthode de contrôle permet aux moteurs de fonctionner avec un rendement élevé même lorsqu'ils fonctionnent avec des gaz de différentes qualités.
En raison de pressions efficaces moyennes indiquées plus élevées sur les moteurs à gaz, les capteurs de pression des cylindres sont soumis à des conditions de fonctionnement et d'environnement plus extrêmes. Le nouveau capteur, avec membrane frontale et filetage M10 ou M14, a été développé pour résister à ces conditions tout en répondant à l'exigence de précision avec une dérive d'étalonnage minimale.
Le capteur transmet la pression par l'intermédiaire d'un ressort de mesure. Sur la surface de mesure, qui fait partie du ressort de mesure, se forment des zones de résistance à la traction et à la compression égales. Comme la surface de mesure est soumise à des déformations, un pont de résistance en film mince haute température y est appliqué. En fonction de l'importance de la contrainte, un signal de tension sera mesuré proportionnellement à la variation de pression.
Le ressort de mesure résiste à une combustion anormale avec des augmentations de pression extrêmement élevées allant jusqu'à 1000 bar/ms et atteint une grande précision thermodynamique pour la commande du moteur. Il est conçu pour plus d'un billion de cycles de charge. Une céramique résistante aux hautes températures pour des températures allant jusqu'à 400°C constitue la base des connexions électriques du capteur, tandis que le filage permet de supporter une température supérieure à 350°C.
Des évaluations sur un moteur d'essai monocylindre et des comparaisons avec un capteur piézoélectrique refroidi à l'eau ont confirmé sa précision. Le capteur a également été testé avec succès sur des moteurs de navires à double carburant. Ils sont installés depuis mars 2017 sur le porteur suédois d'asphalte Bit Viking, qui est entraîné par des moteurs six cylindres Wärtsilä 50DF. Les capteurs ont également été testés sur le moteur bicarburant à 18 cylindres d'une barge des Caraïbes. Imes présentera les résultats de ces essais et une description de son travail de développement au congrès CIMAC en juin.
Afin d'exploiter ces capacités croissantes pour surveiller et contrôler avec précision les moteurs, une nouvelle infrastructure numérique est également nécessaire. MAN CEON sera la plate-forme par laquelle tous les futurs services numériques de MAN Energy Solutions seront fournis et devrait offrir une gamme croissante de services à distance payants. Il sera standard sur tous les nouveaux moteurs, turbines et compresseurs MAN à partir de cette année et offre déjà un service de surveillance et d'optimisation à distance lancé récemment par la division après-vente MAN PrimeServ de l'entreprise.
Le responsable de la stratégie et du numérique chez MAN, Per Hansson, explique que la plate-forme a été conçue pour surveiller plusieurs milliers d'installations de clients en parallèle, avec une capacité de traitement de données qui "dépasse celle de nombreuses grandes plateformes de médias sociaux".
Toutes nos machines sont équipées de centaines de capteurs qui transmettent des données en permanence. MAN CEON permet la collecte, le stockage et l'évaluation efficaces de ces volumes de données. Nous surveillons jusqu'au niveau des petits sous-composants, un peu comme avec un "jumeau numérique", avec des données à haute résolution disponibles sur demande."
Moins de 100 navires équipés de moteurs à deux temps MAN sont équipés d'un système de diagnostic à distance via un tunnel VPN sécurisé depuis une dizaine d'années. Ceux-ci seront migrés vers MAN CEON. Les moteurs à quatre temps sont également surveillés par PrimeServ depuis plus d'une décennie.
"MAN CEON s'appuie sur ce principe pour fournir un accès aux données en temps quasi réel afin de permettre un conseil proactif et de fournir à ces équipes clients les mêmes outils de surveillance et d'analyse que ceux utilisés par nos équipes MAN PrimeServ ", explique M. Hansson.
Cette dernière remarque est poignante. Il a été affirmé que les entreprises poursuivent souvent la numérisation sans avoir le sens de l'orientation. Donner aux armateurs le même niveau et la même visibilité immédiate sur les moteurs que les techniciens de service est un objectif louable qui aura un impact durable sur l'efficacité du transport maritime.