Des solutions de conception innovantes pour des performances et une fiabilité moteur améliorées

Global Compression Services a été mandatée par USA Compression pour développer un système de fixation permettant d'intégrer un régulateur ActuCOM R8 et un allumage CD200 au moteur Cummins 855. Après une étroite collaboration avec le client et la mise au point de plusieurs prototypes, Global Compression Services a fourni une solution sur mesure et à la pointe de la technologie. La conception innovante de ce système a permis de supprimer le mécanisme d'accélérateur Venier, simplifiant ainsi le système de commande et réduisant considérablement la fatigue de l'opérateur. Cette amélioration a éliminé la nécessité pour les opérateurs de monter et descendre du compresseur pour ajuster le régime, réduisant ainsi les risques de glissades, de trébuchements et de chutes. L'intégration de la commande de vitesse au panneau de commande a permis d'améliorer l'efficacité et la sécurité de l'interface opérateur.

De plus, la suppression de la transmission d'accessoires Cummins et du régulateur hydraulique Woodward a amélioré la fiabilité et la durée de fonctionnement en stabilisant le régime moteur, tout en réduisant les coûts du cycle de vie de l'équipement . Le remplacement du système d'allumage par magnéto par un allumage électronique moderne a simplifié les réglages de calage, optimisant ainsi les performances et la fiabilité du moteur. Cette solution constitue une alternative pratique aux composants d'origine, de plus en plus difficiles à trouver. Elle répond aux problèmes de fiabilité courants, simplifie la maintenance et représente un moyen rentable de réduire les coûts du cycle de vie. La facilité d'installation et la perturbation minimale des opérations font de cette solution un choix judicieux pour les opérateurs souhaitant améliorer les performances et la fiabilité de leur moteur.

Dans la séance de questions-réponses qui suit, CT2 a demandé à Larry Osland de USA Compression et à Dakota Gormley de Global Compression Services plus de détails sur la façon dont ce projet a apporté une solution pratique et économique aux problèmes connus des options OEM.

Quels sont les problèmes de fiabilité courants du moteur Cummins 855 ?

LO : Le moteur Cummins 855, notamment pour les applications au gaz naturel, présente certains problèmes de fiabilité, principalement dus à sa conception initiale : il s’agit d’un moteur diesel adapté au gaz naturel. Bien qu’il ait globalement rencontré un franc succès et qu’il soit classé D pour les applications au gaz naturel , certaines caractéristiques de conception posent problème.

Le problème le plus fréquent concerne les culasses, notamment dans le secteur pétrolier et gazier où le moteur fonctionne souvent au gaz de puits non traité plutôt qu'au gaz naturel de qualité pipeline. Les impuretés présentes dans ce gaz peuvent accélérer l'usure et réduire la fiabilité. Un autre problème fréquent concerne la transmission des accessoires, qui alimente le générateur d'allumage, également appelé magnéto. Les défaillances de ce composant peuvent entraîner des temps d'arrêt importants. De plus, les régulateurs mécaniques ou hydrauliques, généralement fournis par Woodward, constituent une autre source fréquente de pannes qui affectent les performances et le fonctionnement du moteur.

Malgré ces quelques points à améliorer, le reste du moteur est généralement très fiable et fonctionne bien lorsqu'il est correctement entretenu.

Quels sont les meilleurs moyens de réduire les coûts du cycle de vie des équipements ?

Objectif : Pour réduire les coûts du cycle de vie du moteur Cummins 855, une des meilleures solutions consiste à le moderniser avec un système de contrôle électronique complet. Ce système permet au moteur de fonctionner avec un véritable rapport air/carburant en boucle fermée, améliorant ainsi son rendement et sa fiabilité. La plupart de ces moteurs sont réglés mécaniquement, à l'aide d'un papillon des gaz mécanique, d'un allumage par magnéto et d'un seul régime moteur. Si le moteur doit fonctionner à un régime différent, des réglages manuels sont nécessaires, ce qui peut s'avérer long et moins précis.

Cette mise à niveau offre plusieurs avantages. Par exemple, le remplacement de l'alternateur par un système d'entraînement plus fiable élimine une source de panne fréquente. De plus, les régulateurs hydrauliques ou mécaniques, souvent problématiques, peuvent être supprimés. Un élément clé de cette mise à niveau est le support sur mesure conçu par Dakota et son équipe, qui intègre un système d'allumage électronique, plus précisément le CD200. Ce système est calibré pour le moteur 855 et propose des tables d'allumage adaptées aux différents régimes.

DG : Cette mise à niveau améliore non seulement la fiabilité et l’efficacité globales, mais contribue également à prolonger la durée de vie des culasses en optimisant les performances dans diverses conditions de fonctionnement. Il s’agit d’une amélioration complète qui répond à de multiples préoccupations en matière de fiabilité et de coûts.

Qu'y a-t-il d'innovant dans la conception du support ?

LO : L’innovation de la conception de ce support réside dans sa robustesse et sa précision. Si certains pourraient le juger surdimensionné, dans le contexte des champs pétrolifères , où le couple de serrage des boulons n’est pas toujours optimal, ce surdimensionnement est un atout. Le support exploite pleinement les points de fixation du bloc-cylindres Cummins 855 , offrant ainsi une solution robuste et fiable.

Ce qui le distingue, c'est qu'il est spécifiquement conçu pour le moteur Cummins 855 ; il ne s'agit pas d'une pièce générique. Il s'adapte parfaitement sans nécessiter de modifications du bloc-cylindres ni de la culasse, ce qui rend l'installation simple et rapide.

De plus, le support fonctionne de concert avec une mise à niveau du système qui remplace d'abord l'entraînement des accessoires. Cette étape libère de l'espace et élimine un composant connu pour ses problèmes, permettant ainsi une installation aisée des nouvelles pièces provenant de fournisseurs internationaux. Cette intégration bien pensée rend la conception à la fois pratique et efficace pour améliorer la fiabilité du moteur dans les applications exigeantes .

DG : GCS propose de nombreuses configurations de supports pour s’adapter à différents modèles de moteurs. Nous pouvons également concevoir des supports sur mesure pour les moteurs non standard et autres applications spécifiques.

Pouvez-vous décrire le processus que vous avez suivi pour installer le nouveau modèle de support ?

LO : La conception et l’installation du nouveau support ont nécessité un travail très pratique. Dakota et Freddie sont venus sur place pour examiner plusieurs moteurs Cummins 855 en stock, afin d’identifier les éventuelles différences et de déterminer la solution la plus adaptée. Nous avons testé plusieurs prototypes avant de retenir la version finale, qui s’est avérée robuste et facile à installer, sans aucun problème.

Une fois la conception du support finalisée, nos techniciens, qui avaient participé aux installations sur site, étaient ravis des améliorations. Depuis l'installation, nous avons reçu des retours positifs de la part de nos techniciens et de nos clients. Cette mise à niveau a considérablement simplifié le fonctionnement des moteurs. Les opérateurs n'ont plus besoin de monter et descendre de l'unité ni de faire des allers-retours pour vérifier le régime moteur. Ils peuvent désormais rester au panneau de commande où toutes les fonctions sont facilement accessibles et mettre l'unité en service rapidement.

De plus, la nouvelle conception a amélioré le démarrage du moteur. Le système commande désormais une position de démarrage, évitant ainsi le noyage du moteur, un problème fréquent avec la commande manuelle. Le moteur attend maintenant le régime moteur requis avant d'ouvrir les gaz et d'injecter le carburant dans les cylindres, ce qui permet des démarrages beaucoup plus doux. Cela a non seulement permis d'économiser la batterie, mais aussi de réduire les temps d'arrêt, rendant ainsi l'équipement plus fiable . Nos clients qui louent ces unités sont absolument ravis des résultats.

DG : Nous collaborons avec le client pour nous assurer que le support est positionné de manière à minimiser l’impact sur la maintenance courante ; c’est une priorité lors de la conception des supports. Nous veillons à ce que leur fonctionnalité puisse répondre à d’autres besoins. Dans cet exemple, le support a été conçu pour accueillir à la fois l’ActuCOM et le système d’allumage CD200, afin de simplifier le montage et d’optimiser l’espace disponible sur le petit moteur .

Quels avantages a-t-on tirés de la suppression du mécanisme d'accélérateur Venier ?

LO : La suppression du mécanisme d'accélérateur Venier présente plusieurs avantages clés. L'un des principaux inconvénients de ce mécanisme est que, en cas de panne du compresseur (notamment avec les systèmes de commande plus anciens et traditionnels) , la seule solution pour réduire le régime moteur consiste à ce qu'un opérateur, souvent externe à notre entreprise, monte manuellement sur le compresseur, actionne l'accélérateur et le règle. Cette procédure est nécessaire pour redémarrer le moteur à un régime inférieur, le réchauffer ainsi que le compresseur, puis le ramener progressivement à son régime nominal.

En passant à un accélérateur électronique, le moteur se réinitialise automatiquement à un régime de ralenti bas à chaque arrêt et redémarrage du compresseur. Ceci garantit un démarrage optimal du moteur au régime adéquat pour sa mise en température avant d'atteindre son régime de fonctionnement normal.

DG : Un autre avantage majeur réside dans l’amélioration de la sécurité et du confort de l’opérateur. Au lieu de monter et descendre du compresseur pour effectuer des réglages, l’opérateur peut rester au panneau de commande, surveiller les indicateurs clés tels que la pression d’huile et la température du liquide de refroidissement, et effectuer les réglages directement depuis cet appareil . Le démarrage, l’utilisation et l’arrêt de la machine sont également facilités grâce à la commande électronique des gaz qui permet un contrôle précis des régimes moteur maximum et minimum. Ceci simplifie non seulement l’utilisation, mais réduit également l’usure du matériel.

Le variateur d'accessoires Cummins et le régulateur hydraulique Woodward sont-ils des composants essentiels ? Quels sont les problèmes liés à leur utilisation ?

LO : Le variateur d'accessoires Cummins et le régulateur hydraulique Woodward sont des composants essentiels de cette application, car ils remplissent des fonctions critiques. Le variateur d'accessoires alimente divers composants, tels que les pompes hydrauliques, les compresseurs d'air et, dans ce cas précis, le régulateur, qui contrôle le régime moteur et maintient un régime constant. Il entraîne également le magnéto mécanique ou le système d'allumage.

Ces composants ne peuvent être simplement retirés sans être remplacés correctement, car la transmission d'accessoires assure également le fonctionnement de systèmes essentiels tels que la pompe de refroidissement du circuit de refroidissement du moteur et d'autres composants entraînés par courroie. Pour pallier ce problème, nous avons trouvé une solution de transmission d'accessoires modernisée, compatible avec la gamme de produits actuelle de Cummins, même si elle n'est pas disponible auprès des fournisseurs internationaux.

Une fois ce système d'entraînement d'accessoires modernisé installé, nous pouvons remplacer les régulateurs hydrauliques ou mécaniques Woodward par des alternatives plus récentes. Le système ActuCOM R8 prend alors le relais, offrant une solution plus fiable et performante tout en éliminant les problèmes liés aux anciens composants.

DG : GCS collabore avec le motoriste pour trouver des pièces de rechange difficiles à obtenir pour la mise à niveau du moteur ActuCOM/CD200. Deux options sont proposées : un kit complet contenant tous les éléments nécessaires à l’installation de la mise à niveau, et une seconde option pour les moteurs ayant déjà reçu les composants mis à jour. Cette seconde option inclut tous les composants et supports Altronic nécessaires à la finalisation de la mise à niveau.

Que pouvez-vous dire du système d'allumage par magnéto ? Quelles sont ses caractéristiques modernes qui en font une amélioration par rapport aux systèmes précédents ?

LO : Le système d’allumage par magnéto est l’une des plus anciennes technologies d’allumage, remontant à la Ford Modèle T et même à des véhicules antérieurs. Il s’agissait du système d’allumage d’origine, utilisé avant l’apparition des systèmes à batterie ou plus avancés. Les magnétos sont robustes, simples à installer, à dépanner et à remplacer. Cependant, elles reposent sur de nombreux composants mécaniques internes susceptibles de s’user avec le temps, et leur dépannage exige une expérience considérable pour identifier efficacement les problèmes.

Dans le cadre de notre processus de conversion, nous remplaçons l'allumage par magnéto par un système d'allumage électronique moderne , sauf si le moteur a déjà été modernisé. Ce système électronique offre plusieurs avantages. Il simplifie le réglage de l'avance à l'allumage, facilitant grandement le travail des techniciens pour le réglage de l'étincelle à chaque cylindre. Le dépannage est également beaucoup plus simple grâce à des fonctionnalités telles qu'un voyant LED clignotant affichant les codes de diagnostic et indiquant si le système est actif et fonctionnel.

DG : Le système d’allumage électronique moderne est également plus durable car il élimine les pièces mobiles et les accouplements mécaniques. Il fonctionne électroniquement, utilisant les données de position du moteur pour déterminer le moment de l’allumage. Cela réduit considérablement l’usure et, sauf pannes majeures, en fait une conversion à vie, ce qui diminue les coûts du cycle de vie tout en améliorant la fiabilité et la facilité d’entretien.

Globalement, quel serait votre message aux personnes cherchant à améliorer les performances et la fiabilité de leur moteur ?

LO : Si vous souhaitez améliorer les performances et la fiabilité de votre moteur, cette conversion est un choix logique et économique . Les anciens régulateurs Woodward, bien que fiables à leur époque, ne sont plus fabriqués et ont été remplacés par des alternatives qui ne sont pas directement compatibles. Bien que les pièces détachées soient encore disponibles, trouver des prestataires de services qualifiés est de plus en plus difficile. Pour des équipements comme les compresseurs, qui fonctionnent 97 % du temps, minimiser les temps d'arrêt est crucial , faisant de cette mise à niveau une avancée naturelle pour améliorer la fiabilité.

DG : Les kits ActuCOM pour moteurs Cummins, ainsi que pour de nombreux autres modèles de moteurs, constituent une solution simple à installer qui améliore la fiabilité du moteur. En remplaçant les technologies plus anciennes, souvent sujettes à des inefficacités mécaniques nécessitant un entretien fréquent, ces kits intègrent une nouvelle technologie électronique avec moins de pièces mobiles. Il en résulte des intervalles d'entretien plus espacés et des performances globales accrues.

Avez-vous standardisé ces conversions pour tous les moteurs Cummins 855 qui passent par vos installations de remanufacturation ?

LO : Oui, nous l’avons fait. Une fois sur le terrain, cette mise à niveau n’ajoute qu’une trentaine de minutes à l’installation par rapport aux anciens moteurs équipés d’un allumage par magnéto et d’un régulateur hydraulique Woodward. Ce léger surcroît de temps d’installation est largement compensé par les avantages opérationnels considérables obtenus : performances accrues, maintenance simplifiée et fiabilité renforcée.

Au départ, nous avions des inquiétudes quant à la mise en œuvre, mais l'équipe de Dakota a fourni un excellent soutien sur site, une formation personnalisée pour nos techniciens et une assistance de dépannage de haut niveau. Ils ont également élaboré un ensemble complet de schémas de câblage, d'instructions d'installation et de documents de dépannage, ce qui a rendu l'ensemble du processus extrêmement simple. Nous sommes ravis des résultats obtenus et du soutien apporté par Dakota et son équipe industrielle internationale. Cette conversion s'est avérée être un choix judicieux et fiable pour optimiser les performances et la fiabilité du moteur sur le long terme.

Quelle est la prochaine étape à l’horizon ?

LO : Nous nous intéressons maintenant à une autre famille de moteurs de notre parc qui rencontre des problèmes avec l’actionneur de papillon Woodward ou le régulateur électronique. Nous envisageons d’installer le système ActuCOM R8 sur ces moteurs également. Forts des résultats positifs obtenus jusqu’à présent, nous sommes impatients d’étendre ces améliorations à un plus grand nombre de nos équipements.

DG : GCS recherche constamment de nouvelles opportunités pour aider ses clients à optimiser l’efficacité de leurs équipements, à espacer les interventions de maintenance et à améliorer globalement leurs performances opérationnelles. Distributeur majeur d’Altronic, GCS propose une gamme complète de produits permettant à vos équipes de maintenance de réduire les temps d’arrêt grâce à la mise à niveau vers les systèmes d’allumage, les régulateurs AFR, les panneaux de commande , les actionneurs de papillon et les commandes électroniques de volets les plus récents.