Brevet FR3032530A1 — publié le 20160812

Installation et procédé de suivi de l'évolution de la qualité d'un lubrifiant La présente invention a trait à une installation de suivi de l'évolution de la qualité d'un lubrifiant circulant dans un équipement, tel qu'un moteur de navire. L'invention a également trait à un procédé de suivi de l'évolution de la teneur en fer dissout d'un lubrifiant. Dans le domaine des moteurs à combustion interne utilisés sur les navires de commerce, il est connu qu'il convient de suivre la situation d'un moteur en analysant un lubrifiant circulant dans ce moteur. Une telle analyse permet de détecter des phénomènes d'usure ou de corrosion qui ont tendance à se produire dans un moteur. Par le passé, le fonctionnement des moteurs était relativement stabilisé et il suffisait de contrôler la qualité d'un lubrifiant de façon ponctuelle, lors des escales, pour anticiper les opérations de maintenance à réaliser. De nos jours, les moteurs sont de plus en plus élaborés et sensibles aux phénomènes d'usure ou de corrosion, de sorte que des analyses doivent être réalisées en mer, notamment pour suivre l'indice de basicité ou BN (de l'Anglais « Base Number ») de l'huile moteur ou sa teneur en fer particulaire résultant de phénomènes d'abrasion. Ceci impose de former le personnel et d'embarquer un matériel élaboré, dont le fonctionnement est relativement difficile à maitriser, même par un matelot formé. En outre, ceci augmente la charge de travail du personnel. Dans ce cadre, il est connu de l'article « A low cost mid-infrared sensor for on line contamination monitoring of lubricating oils in marine engines » de Ben Mohammadi et al. (Optical Sensing and Detection Conference - Bruxelles - 12-15/4/2010) de prévoir un système d'analyse du TBN (ou « Total Base Number ») qui correspond à l'indice de basicité total, au moyen d'un capteur dans lequel est disposé un échantillon du lubrifiant à étudier. Le matériel utilisé est élaboré et sa manipulation est complexe. Si un tel matériel devait être embarqué sur un navire, sa mise en oeuvre nécessiterait de prélever régulièrement sur le moteur du navire une quantité d'huile destinée à constituer un échantillon de mesure. Ceci serait à la fois long et complexe. WO-A-03/073075 divulgue une méthode d'analyse de la basicité d'un lubrifiant au cours de laquelle une mesure, effectuée sur un échantillon d'un lubrifiant à contrôler, est comparée à des mesures effectuées sur des échantillons de lubrifiant de référence. Là encore, cette démarche est prévue pour un fonctionnement en laboratoire et requiert une main d'ceuvre qualifiée. WO-A-2010/046591 prévoit d'utiliser un système embarqué dans lequel l'huile sortant d'un moteur est dirigé vers un composant fonctionnel associé à un système de 3032530 2 mesure permettant de déterminer son indice de basicité ou sa teneur en particules métalliques. En pratique, le débit d'huile sortant du moteur est faible et l'écoulement en sortie du moteur est constitué de gouttelettes qui ruissèlent à l'intérieur d'une canalisation, au point qu'il n'est pas certain que le composant fonctionnel soit alimenté avec un débit 5 d'huile suffisant pour que les mesures qu'il effectue soient correctes. Ces méthodes et matériels connus ne permettent pas de tenir compte de la teneur en fer dissout du lubrifiant, alors que cette teneur est significative de certains phénomènes qui se produisent au sein du moteur, et plus particulièrement du phénomène de corrosion des chemises d'un moteur, ce phénomène étant lié à la condensation 10 d'acides minéraux, tels que l'acide sulfurique résultant de la combustion des carburants soufrés, ou encore d'acides organiques résultant de la combustion et de la dégradation du lubrifiant lui-même. Cette teneur en fer dissout est également représentative de la qualité de l'huile, c'est-à-dire de ses propriétés physiques et/ou chimiques. D'autre part, les équipements de laboratoires qui pourraient permettre de détecter 15 la teneur en fer dissout d'un lubrifiant sont difficilement transportables et d'une utilisation complexe, ce qui les rend peu accessibles à un matelot, même formé pour cela. Ces problèmes se posent non seulement sur les moteurs deux temps ou quatre temps de propulsion des navires mais également sur d'autres moteurs secondaires également embarqués sur des navires, par exemple pour des accessoires de type palan. 20 De façon générale, la surveillance de la teneur en fer dissout d'un lubrifiant est importante pour tous les moteurs lubrifiés et les techniques connues sont peu propices à une automatisation. C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant une nouvelle installation de suivi de l'évolution de la qualité d'un lubrifiant 25 circulant dans un équipement qui est adapté pour fonctionner de façon simple et autonome, ce qui libère notamment le personnel embarqué à bord d'un navire de tâches répétitives et élaborées. A cet effet, l'invention concerne une installation de suivi de l'évolution de la qualité d'un lubrifiant circulant dans un équipement, cette installation comprenant au moins une 30 conduite de circulation du lubrifiant, cette conduite étant raccordée, en amont, à l'équipement et, en aval, à un bac de récupération. Conformément à l'invention, cette installation comprend une première vanne d'interruption commandée de la circulation du lubrifiant dans la conduite, un réservoir tampon d'accumulation du lubrifiant, une première ligne de dérivation raccordée d'une part à la conduite, en amont de la première vanne et 35 d'autre part au réservoir tampon, une deuxième vanne d'interruption commandée de la 3032530 3 circulation du lubrifiant dans la première ligne de dérivation, une deuxième ligne d'évacuation du lubrifiant, du réservoir tampon vers le bac de récupération, ainsi qu'une troisième vanne d'interruption commandée de la circulation du lubrifiant dans la deuxième ligne d'évacuation et un capteur de détermination de la teneur en fer dissout d'une 5 quantité de lubrifiant contenue dans le réservoir tampon. Grâce à l'invention, le réservoir tampon est utilisé pour accumuler une quantité de lubrifiant suffisante pour permettre au capteur de fer dissout de réaliser une mesure adaptée, sans nécessiter de manipulation complexe. Le lubrifiant dont il est question dans la présente invention comprend au moins 10 une huile de base lubrifiante. En général, les huiles de base lubrifiantes peuvent être des huiles d'origine minérales, synthétiques ou végétales ainsi que leurs mélanges. Les huiles minérales ou synthétiques généralement utilisées appartiennent à l'un des groupes I à V selon les classes définies dans la classification API (ou leurs équivalents selon la classification ATIEL) telle que résumée ci-dessous. La classification API est définie dans 15 American Petroleum Institute 1509 "Engine oil Licensing and Certification System" 17ieme édition, Septembre 2012. La classification ATIEL est définie dans "The ATIEL Code of Practice", numéro 18, Novembre 2012. Teneur en Teneur en Indice de saturés soufre viscosité Groupe I Huiles minérales 0,03 % 80 VI REVENDICATIONS1.- Installation (2) de suivi de l'évolution de la qualité d'un lubrifiant circulant dans un équipement (M), cette installation comprenant : - au moins une conduite (4) de circulation (F1) du lubrifiant, cette conduite étant raccordée, en amont, à l'équipement et, en aval, à un bac de récupération (6) caractérisée en ce que l'installation comprend : une première vanne (20) d'interruption commandée de la circulation (F1) du lubrifiant dans la conduite (4), un réservoir tampon (26) d'accumulation du lubrifiant, une première ligne (28) de dérivation raccordée, d'une part, à la conduite, en amont de la première vanne et, d'autre part, au réservoir tampon, une deuxième vanne (32) d'interruption commandée de la circulation du lubrifiant dans la première ligne de dérivation, une deuxième ligne (42) d'évacuation du lubrifiant, du réservoir tampon vers le bac de récupération, une troisième vanne (44) d'interruption commandée de la circulation du lubrifiant dans la deuxième ligne d'évacuation un capteur (50) de détermination de la teneur en fer dissout d'une quantité (L1) de lubrifiant contenue dans le réservoir tampon (26). 2.- Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le capteur fonctionne selon la technologie de spectroscopie sur plasma induit par laser ou LIBS. 3.- Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que le capteur (50) comprend : un émetteur (50B) apte à émettre un faisceau laser (F2) vers une interface (126) entre la quantité (L1) de lubrifiant contenue dans le réservoir tampon (26) et une quantité d'air contenue dans le réservoir tampon (26), un récepteur (50C) destiné à recevoir un faisceau (F2R) émis en retour, à partir de l'interface. 4.- Installation selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que le capteur (50) est installé en partie supérieure (262) du réservoir tampon (26). 3032530 21 5.- Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un autre capteur (46, 48), disposé sur la deuxième ligne d'évacuation (42) et apte à déterminer un paramètre physico-chimique (D, V, H, T, BN) de la quantité (L1) de lubrifiant contenue dans le réservoir tampon. 5 6.- Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que le deuxième capteur est sélectionné parmi - un capteur (46) de densité (D), viscosité (V), humidité (H) et température (T), - un capteur (48) d'indice de basicité (BN). 10 7.- Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (12, 22, 36, 40 ; 12, 22, 62) de mise sous pression gazeuse du volume intérieur (V26) du réservoir tampon (26), notamment une source d'air comprimé (12) et un jeu de vannes (36, 40) ou un distributeur pneumatique (62) de mise 15 en communication sélective du volume intérieur (V26) du réservoir tampon (26) avec la source d'air comprimé ou l'atmosphère ambiante. 8.- Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (54, 56 ; 60) de détection du niveau de lubrifiant dans le 20 réservoir tampon (26), notamment un capteur (60) de la pression gazeuse dans le volume intérieur (V26) du réservoir tampon (26). 9.- Procédé automatisé de suivi de l'évolution de la teneur en fer dissout d'un lubrifiant circulant dans un équipement (M), au moyen d'une installation (2) selon l'une 25 des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins des étapes consistant à : a) fermer la première vanne (20), b) ouvrir la deuxième vanne (32) et fermer la troisième vanne (44) pour alimenter le réservoir tampon à partir d'une quantité (L ; L') de lubrifiant accumulée dans 30 la conduite (4), en amont de la première vanne, c) utiliser le capteur (50) pour déterminer la teneur en fer dissout de la quantité (L1) de lubrifiant contenue dans le réservoir tampon (26). 35 3032530 22 10.- Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que - il est mis en oeuvre avec une installation (2) selon l'une des revendications 5 ou 6 - il comprend une étape supplémentaire d), postérieure aux étapes a) et c) et 5 consistant à : d) ouvrir la troisième vanne (44) pour faire circuler le lubrifiant présent dans le réservoir tampon (26) à travers la deuxième ligne d'évacuation, au contact du deuxième capteur (46, 48). 10 11.- Méthode de suivi du fonctionnement d'un équipement (M) embarqué sur un navire, caractérisée en ce qu'elle comprend la détermination, à bord du navire, de la teneur en fer dissout d'un lubrifiant de l'équipement par la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des revendications 9 ou 10. 15