Brevet FR3091345A1 — publié le 20200703

Description Titre de l'invention : Dispositif de détermination d'au moins un paramètre de fonctionnement d'une machine tournante, ensemble et procédé de maintenance associés [0001] La présente invention concerne un dispositif de détermination d'au moins un paramètre de fonctionnement d'une machine tournante embarquée à bord d'un navire. [0002] La présente invention concerne également un ensemble comprenant une machine tournante et ce dispositif de détermination. [0003] La présente invention concerne également un procédé de maintenance d'une machine tournante embarquée à bord d'un navire mis en oeuvre par ce dispositif. [0004] Sur un navire, il est connu de mesurer le nombre d'heures de marche d'une ins- tallation comprenant une machine tournante au moyen de compteurs connectés à l'alimentation électrique générale de l'installation. [0005] Il est également connu, lorsque l'installation est pilotée par un automate pro- grammable, de mesurer le nombre d'heures de marche de l'installation par exploitation des données issues de cet automate. [0006] Cependant, ces moyens de mesure permettent uniquement d'obtenir des données de fonctionnement relatives à l'installation sans dissocier les heures de fonctionnement pour chacun des éléments constitutifs de l'installation. Cela entraine alors des erreurs d'interprétation ou de réinitialisation lorsque certaines opérations de maintenance de la machine tournante sont réalisées. [0007] De plus, il existe une certaine difficulté à assurer un suivi du fonctionnement de la machine tournante durant toute sa durée de vie. En effet, il est courant lors d'une préparation d'une mission d'un navire de remplacer une machine tournante défectueuse sans mettre à jour les compteurs présents dans le navire. Ainsi, les compteurs présents dans le navire sont erronés et entraineront une mauvaise planification des maintenances de la machine tournante. [0008] La présente invention a donc pour but de proposer un dispositif permettant un suivi de la machine tournante plus fiable et dont l'installation est aisée sur une machine tournante préexistante embarquée à bord d'un navire, tout en étant peu onéreux. [0009] À cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de détermination d'au moins un paramètre de fonctionnement d'une machine tournante embarquée à bord d'un navire, la machine tournante comprenant un boitier et une partie rotative disposée dans le boitier, le dispositif comprenant des moyens d'attache configurés pour faire passer le dispositif d'une configuration de repos dans laquelle le dispositif est à l'écart de la machine tournante à une configuration de mesure dans laquelle le dispositif est en 2 contact avec une surface externe du boitier ; au moins un capteur configure pour mesurer au moins une grandeur physique relative à la machine tournante et un module de traitement configure pour déterminer au moins un paramètre de fonctionnement spécifique de la machine tournante à partir de l'au moins une grandeur mesurée par le ou chaque capteur. [0010] Suivant d'autres aspects avantageux de l'invention, le dispositif comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolement ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : [0011] - le dispositif comprend deux capteurs, chaque capteur étant configure pour mesurer au moins une grandeur physique relative à la machine tournante ; [0012] - le ou chaque capteur est choisi parmi le groupe consistant en : un accéléromètre propre à mesurer les vibrations de la machine tournante et un magnétomètre propre à mesurer le champ électromagnétique créé par la machine tournante ; [0013] - le ou chaque paramètre de fonctionnement est choisi parmi le groupe consistant en : la durée de fonctionnement de la machine tournante et le nombre de démarrages de la machine tournante ; [0014] - le dispositif comprend en outre un module de transmission configure pour transmettre le ou chaque paramètre de fonctionnement à un système de surveillance extérieur au dispositif ; [0015] - le dispositif comprend en outre une puce électronique de communication sans fil selon une gamme de fréquence comprise entre 860 et 960 MHz, le module de transmission étant configure pour transmettre le ou chaque paramètre de fonctionnement via la puce électronique ; [0016] - le dispositif comprend une source d'alimentation électrique interne autonome ; [0017] - le dispositif comprend une mémoire configurée pour stocker au moins une in- formation relative à la machine tournante ; et [0018] - la dimension transversale maximale du dispositif est inférieure à 5 cm. [0019] L'invention a également pour objet un ensemble comprenant une machine tournante comprenant un boitier et une partie rotative disposée dans le boitier et un dispositif de détermination d'au moins un paramètre de fonctionnement de la machine tournante, le dispositif de détermination étant tel que défini ci-dessus. [0020] L'invention a également pour objet un procédé de maintenance d'une machine tournante embarquée à bord d'un navire au moyen d'un dispositif de détermination tel que défini ci-dessus, la machine tournante comprenant un boitier et une partie rotative disposée dans le boitier, le procédé comprenant les étapes suivantes : [0021] - passage du dispositif de la configuration de repos à la configuration de mesure ; [0022] - mesure d'au moins une grandeur physique relative à la machine tournante ; [0023] - détermination d'au moins un paramètre de fonctionnement spécifique de la machine 3 tournante à partir de l'au moins une information acquise par le ou chaque capteur ; et [0024] - programmation d'une opération de maintenance de la machine tournante à partir du ou des paramètres de fonctionnement. [0025] Ces caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la des- cription qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : [0026] [fig.1] la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un ensemble selon l' invention ; [0027] [fig.2] la figure 2 est une représentation en perspective éclatée d'un dispositif de dé- termination selon l'invention ; et [0028] [fig.3] la figure 3 est une représentation schématique du dispositif de détermination de la figure 2. [0029] Un ensemble 10 selon l'invention est représenté sur la figure I. [0030] L'ensemble 10 est propre à être embarqué à bord d'un navire. [0031] Par navire, on entend tout engin civil ou militaire se déplaçant sur la surface des mers tel qu'un bateau ou au-dessous de cette surface tel qu'un sous-marin. [0032] L'ensemble 10 comprend une machine tournante 12 et un dispositif de détermination 14 selon l'invention. [0033] La machine tournante 12 est par exemple une machine tournante électrique, une turbine, un compresseur, un turboréacteur, une électropompe, une électrovanne, un moteur à combustion interne ou un électro-ventilateur. [0034] En particulier, la machine tournante 12 comprend un boitier 16 et une partie rotative 18. [0035] Le boitier 16 comprend une paroi 20 externe définissant un volume intérieur 21. La partie rotative 18 est disposée dans le volume intérieur 21. [0036] La paroi 20 comprend une surface interne en regard de la partie rotative 18 et une surface externe 22 à l'opposé de la partie rotative 18. [0037] Le boitier 16 est par exemple composé d'un matériau métallique. [0038] La partie rotative 18 est propre à être mise en rotation autour d'un axe A-A' fixe par rapport au boitier 16. La partie rotative 18 est par exemple une roue à aubes d'une pompe, un rotor associé à un stator ou une turbine autour d'un arbre. [0039] Le dispositif de détermination 14 est propre à déterminer au moins un paramètre de fonctionnement de la machine tournante 12. [0040] Comme visible sur la figure 2, le dispositif de détermination 14 comprend des composants mécaniques dont des moyens d'attache 24 et avantageusement une coque 30, une puce électronique de communication sans fil 32 et une source d'alimentation 36 électrique interne autonome. [0041] Comme visible sur la figure 3, le dispositif de détermination 14 comprend en outre des composants électroniques dont au moins un capteur 26, un module de traitement 28 et avantageusement un module de transmission 34 et une mémoire 38. [0042] Les moyens d'attache 24 sont configurés pour faire passer le dispositif 14 d'une configuration de repos dans laquelle le dispositif 14 est à l'écart de la machine tournante 12 à une configuration de mesure, représentée sur la figure 1, dans laquelle le dispositif 14 est en contact avec la surface externe 22 du boiticr 16. [0043] Les moyens d'attache 24 sont en outre configurés pour faire passer le dispositif 14 de la configuration de mesure à la configuration de repos. [0044] Les moyens d'attache 24 sont par exemple des vis, des goupilles, un aimant, de la colle, etc. [0045] Avantageusement, le dispositif 14 comprend deux capteurs 26. [0046] Chaque capteur 26 est configure pour mesurer au moins une grandeur physique relative à la machine tournante 12. [0047] Dans un mode de réalisation avantageux, le ou chaque capteur 26 est choisi parmi le groupe consistant en un accéléromètre et un magnétomètre. [0048] L'accéléromètre est propre à mesurer les vibrations de la machine tournante 12. Les vibrations sont en particulier ducs à la mise en rotation de la partie rotative 18 de la machine tournante 12. [0049] Le magnétomètre est propre à mesurer le champ électromagnétique créé par la machine tournante 12. Le champ magnétique est en particulier dû à la mise en rotation de la partie rotative 18 de la machine tournante 12. Avantageusement le magnétomètre est un magnétomètre MEMS (de l'anglais Microelectromechanical systems soit Systèmes miernélectromécaniques en français), bien connu de l'homme du métier. [0050] Le magnétomètre est propre à passer d'une configuration de mesure active dans laquelle le magnétomètre est propre à mesurer le champ magnétomètre à une configuration d'attente dans laquelle la consommation électrique du magnétomètre est réduite. [0051] Le module de traitement 28 est configuré pour déterminer au moins un paramètre de fonctionnement spécifique de la machine tournante 12 à partir de l'au moins une grandeur mesurée par le ou les capteurs 26. [0052] Par « spécifique », on entend que le paramètre de fonctionnement est directement lié au fonctionnement de la machine tournante 12 et non au fonctionnement d'une installation comprenant entre autres la machine tournante 12. [0053] Avantageusement, le ou chaque paramètre de fonctionnement est choisi pkumi le groupe consistant en : la durée de fonctionnement de la machine tournante 12 et le nombre de démarrages de la machine tournante 12. [0054] En particulier, le module de traitement 28 est propre à détecter la mise en rotation de la partie rotative 18 de la machine tournante 12 à partir de la mesure par le ou les capteurs 26 des vibrations ou du champ magnétique induits par la mise en rotation de la partie rotative 18. Le module de traitement 28 est ainsi propre à déterminer si la machine tournante 12 est active ou non et ainsi à déterminer la durée de fonctionnement de la machine tournante 12 et son nombre de démarrages. [0055] La coque 30 définit un volume intérieur. Avantageusement, tous les composants du dispositif 14 sont disposés dans le volume intérieur défini par la coque 30. [0056] La coque 30 est par exemple composée d'un matériau plastique. [0057] Avantageusement, la dimension transversale maximale du dispositif 14 est inférieure à 5 cm. [0058] La puce électronique de communication sans fil 32 est propre à fonctionner selon une gamme de fréquence comprise entre 860 et 960 MHz. Cette gamme correspondant à la gamme dite UHF pour Ultra Hautes Fréquences. La puce électronique 32 est en particulier propre à mettre en oeuvre la norme ISO 18000-6C. [0059] La puce électronique 32 est avantageusement une puce RF1D (de l'anglais radio frequency identification ou identification par radiofréquence en français). [0060] La puce électronique 32 est en outre propre à mettre en oeuvre la norme MIL- STD-464 C qui permet de limiter les puissances d'émission à l'intérieur des bâtiments de la Marine Nationale de l'armée française. [0061] Le module de transmission 34 est configure pour transmettre le ou chaque paramètre de fonctionnement à un système de surveillance extérieur 40 au dispositif 14. [0062] En particulier, le module de transmission 34 est configuré pour transmettre le ou chaque paramètre de fonctionnement via la puce électronique 32. [0063] Le système de surveillance extérieur 40 est par exemple un terminal numérique mobile tel qu'un téléphone portable ou une tablette numérique ; ou un terminal fixe connecté à un réseau du navire ou à un automate programmable. [0064] La source d'alimentation 36 est une source d'alimentation électrique interne autonome. La source d'alimentation 36 est propre à alimenter tous les composants du dispositif 14 en électricité. La source d'alimentation 36 est par exemple une pile ou une batterie. L'homme du métier comprendra qu'avantageusement la source d'alimentation 36 n'est pas branchée à une source extérieure au dispositif 14 afin de recevoir de l'électricité. [0065] La mémoire 38 est configurée pour stocker au moins une information relative à la machine tournante 12. [0066] L'information est en particulier une information de traçabilité relative à la machine tournante 12. La ou les informations sont par exemple un numéro de référence de la machine tournante 12, un numéro de série de la machine tournante 12, un historique de fonctionnement et de maintenance de la machine tournante 12 ou le nom du navire. Ainsi, il est aisé pour un opérateur ou un dispositif de surveillance externe d'assurer un 6 suivi du dispositif 14 et de la machine tournante 12 associée. [0067] La mémoire 38 est en outre configurée pour stocker l'historique des paramètres de fonctionnement déterminés par le module de traitement 28. [0068] La mémoire 38 est configure° pour transmettre les données stockées au module de transmission 34. [0069] Selon un exemple de réalisation, le module de traitement 28 et le module transmission 34 se présentent sous la forme d'un calculateur indépendant comprenant en outre au moins un processeur et une mémoire. Dans ce cas, les modules précités se présentent au moins partiellement sous la forme de circuits logiques programmables de type FPGA (de l'anglais « Field-Programmable Gate Array ») et/ou de logiciels stockes dans la mémoire du calculateur et exécutables par le processeur de celui-ci. [0070] Selon un autre exemple de réalisation, le module de traitement 28 et le module transmission 34 sont mis en oeuvre par un autre calculateur. Dans ce cas, les modules précités se présentent au moins partiellement sous la forme de logiciels stockés dans une mémoire d'un tel calculateur et exécutables par un processeur de celui-ci. [0071] Un procédé de maintenance mis en oeuvre au moyen du dispositif de détermination 14 sera désormais expliqué. [0072] Initialement, la machine tournante 12 est disposée dans un navire. [0073] Le dispositif de détermination 14 est fourni dans la configuration de repos, à l'écart de la machine tournante 12. [0074] Puis, un opérateur fait passer le dispositif de détermination 14 de la configuration de repos à la configuration de mesure en le fixant sur la surface externe 22 de la machine tournante 12. [0075] Le procédé de maintenance comprend ensuite une étape de mesure d'au moins une grandeur physique relative à la machine tournante 12 par le ou les capteurs 36 du dispositif 14. [0076] Dans un mode de réalisation avantageux, l'accéléromètre mesure les vibrations de la machine tournante 12 et le magnétomètre mesure le champ électromagnétique créé par la machine tournante 12. [0077] Puis, le dispositif 14 détermine au moins un paramètre de fonctionnement spécifique de la machine tournante 12 à partir des informations acquises par les capteurs 26. [0078] En particulier, le dispositif 14 détermine la durée de fonctionnement de la machine tournante 12 et le nombre de démarrages de la machine tournante 12 en détectant la mise en rotation de la partie rotative 18 de la machine tournante 12 à partir de la mesure par les capteurs 26 des vibrations et du champ magnétique induits par la mise en rotation de la partie rotative 18. [0079] Puis, le dispositif 14 stocke avantageusement les paramètres de fonctionnement de la machine tournante 12 déterminés par le module de traitement 28 dans la mémoire 38. 7 [0080] En complément, le module de transmission 34 transmet les paramètres de fonc- tionnement à un système de surveillance extérieur 40 au dispositif 14 via la puce électronique 32. [0081] Le procédé de maintenance comprend alors une étape de programmation d'une opération de maintenance de la machine tournante 12 à partir du ou des paramètres de fonctionnement. [0082] En particulier, un opérateur ou le dispositif de surveillance extérieur 40 détermine si une opération de maintenance est nécessaire à partir de la durée de fonctionnement de la machine tournante 12, de son nombre de démarrages et avantageusement de l'historique de maintenance de la machine tournante 12 stocké dans la mémoire 38. [0083] On conçoit alors que la présente invention présente un certain nombre d'avantages. [0084] En effet le dispositif 14 selon l'invention permet un suivi régulier et fiable du fonc- tionnement de la machine tournante 12 grâce à la détermination des paramètres de fonctionnement spécifiques de la machine tournante 12. [0085] Le dispositif 14 est installable facilement sur une machine tournante 12 préexistante grâce aux moyens d'attache 24 et à la source d'alimentation 36 électrique interne autonome. De plus, la détermination des paramètres de fonctionnement s'effectue de façon non intrusive et ainsi ne nécessite donc aucune modification de la machine tournante 12 et n'affecte pas le fonctionnement de cette dernière. [0086] La fabrication et l'installation du dispositif 14 est en outre peu onéreuse en com- paraison au moyens de mesures de l'état de la technique. [0087] Grâce au dispositif selon l'invention, il est possible de mettre en oeuvre un procédé de maintenance permettant une programmation des opérations de maintenance plus pertinentes en fonction des paramètres de fonctionnement de la machine tournante 12 déterminés. [0088] Ainsi, l'invention permet d'augmenter la durée de vie de la machine tournante 12 et évite une défaillance de cette dernière pouvant avoir des conséquences critiques sur le fonctionnement du navire. 8 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6]