Avantages et inconvénients des appareils à gouverner électriques marins : un guide de sélection professionnel

01Cinq avantages essentiels de l'appareil à gouverner électrique pour navire

1. Structure compacte, économisant de l'espace dans la cabine

Il s'agit d'un appareil à gouverner électrique directement intégré à un moteur électrique, un réducteur et un contrôleur d'entraînement, éliminant la station de pompage hydraulique d'origine et les dizaines de mètres de système de canalisation.En prenant comme exemple un vraquier de 5 000 tonnes, après l'avoir converti en appareil à gouverner électrique, la surface occupée par la salle de l'appareil à gouverner peut être réduite d'environ 4 à 6 mètres carrés, ce qui offre une plus grande flexibilité pour l'aménagement d'autres équipements.. Cet avantage est particulièrement critique pour les remorqueurs dont l'espace est limité, ainsi que pour les bateaux de pêche et les petits bateaux de travail.

2. Efficacité énergétique supérieure et coûts d’exploitation réduits

Même lorsque le boîtier de direction hydraulique ne dirige pas, la pompe à huile doit toujours fonctionner pour maintenir la pression du système. Lorsqu'aucune charge n'est utilisée, la consommation d'énergie représente 40 à 60 %. L'appareil à gouverner électrique utilise le mode « travail à la demande », ce qui signifie que le moteur électrique ne démarre que lorsque les safrans sont en mouvement. Il est en veille et ne consomme aucune énergie lorsqu'il n'est pas en état de pilotage.Les données obtenues à partir de la navigation réelle montrent que la consommation électrique quotidienne moyenne d'un appareil à gouverner électrique sur des itinéraires conventionnels ne représente que 25 à 35 % de celle d'un appareil à gouverner hydraulique de même spécification.. En supposant que le navire navigue 300 jours par an et que le prix de l'électricité industrielle soit de 1,2 yuans par kilowattheure, un cargo de taille moyenne peut économiser environ 18 000 à 25 000 yuans en facture d'électricité en moyenne par an.

3. Contrôle précis et réponse rapide

Le mécanisme de direction servo-électrique AC moderne est associé à un encodeur absolu et la précision du contrôle de l'angle du gouvernail peut atteindre ± 0,1 °. Cette précision dépasse de loin les ±0,5° généralement possédés par les appareils à gouverner hydrauliques. Parmi les avantages et les inconvénients de l'appareil à gouverner électrique pour navire, une telle fonctionnalité de haute précision est particulièrement adaptée aux navires à positionnement dynamique DP, aux navires rouliers et aux ferries qui nécessitent un pilotage fréquent et précis. Par exemple, après le remplacement d'un ferry pour voitures et passagers par un appareil à gouverner électrique, le temps d'alignement lors de l'accostage a été réduit de 40 %, améliorant ainsi considérablement l'efficacité opérationnelle.

4. Aucun risque de fuite, améliorant la sécurité de la cabine

Pour l'appareil à gouverner hydraulique, le problème le plus gênant est la fuite d'huile hydraulique due au vieillissement des canalisations ou à une défaillance des joints, ce qui non seulement provoque une pollution de l'environnement, mais est également plus susceptible de provoquer des risques d'incendie dans l'environnement à haute température de la salle des machines. L'appareil à gouverner électrique élimine complètement la possibilité de fuite d'huile, en particulier, conformément aux dernières exigences en matière de sécurité incendie dans la salle des machines en vertu de la Convention internationale pour la sauvegarde de la vie humaine en mer (SOLAS), plusieurs armateurs ont signalé qu'après le remplacement de l'appareil à gouverner électrique, la salle de l'appareil à gouverner est passée du mode de fonctionnement d'origine de « nettoyage régulier de la pollution par les hydrocarbures conformément à la réglementation » à un état de « presque aucun besoin de nettoyage ».

5. Maintenance facile, abaissant le seuil technique de maintenance

Il est nécessaire de vérifier régulièrement le niveau d'huile de l'appareil à gouverner hydraulique, de remplacer l'élément filtrant, de nettoyer le réservoir d'huile et de tester le groupe de soupapes de pression, ce qui nécessite des compétences professionnelles élevées de la part de l'ingénieur. Les travaux de maintenance de l'appareil à gouverner électrique se concentrent sur : le contrôle de la graisse de la boîte de vitesses toutes les 2 000 heures et la mesure de la résistance d'isolement du moteur toutes les 5 000 heures. Aucun outil ni connaissance professionnel en maintenance hydraulique n'est requis, des ingénieurs ordinaires peuvent le faire. Après qu'une certaine flotte de pêche ait remplacé 27 navires de pêche par des gouvernails électriques, le temps de maintenance annuel en cas de panne du système de gouvernail est passé d'une moyenne de 11 jours par navire à 2 jours.

02Quatre inconvénients importants de l'appareil à gouverner électrique des navires

1. Le coût d’investissement unique est élevé

Habituellement, le prix d’achat initial est un facteur clé limitant son application généralisée.Sous le même cahier des charges, le coût d'achat initial d'un système de direction électrique est de 40 à 80 % plus élevé que celui d'un système de direction hydraulique.. Cela est principalement dû au fait que les servos électriques doivent être équipés de composants de base tels que des servomoteurs à couple élevé, des réducteurs de précision et des entraînements haute puissance. Par exemple, le prix d'un appareil à gouverner électrique qui ne convient pas à un navire de 3 000 tonnes est d'environ 120 000 à 180 000 yuans, tandis qu'un appareil à gouverner hydraulique ne coûte que 80 000 à 120 000 yuans.Cependant, sur la base de calculs de coûts sur l'ensemble du cycle de vie, y compris la consommation d'énergie, la maintenance, le remplacement de l'huile hydraulique, etc., les servos électriques peuvent généralement récupérer le prix supplémentaire initial en 2 à 3 ans.。

2. Inconvénients de taille et de poids dans les applications à forte puissance

Pour les grands navires ayant des exigences de couple de gouvernail extrêmement élevées, tels que les pétroliers et les porte-conteneurs de plus de 100 000 tonnes, l'appareil à gouverner électrique peut présenter des inconvénients. À mesure que le couple continue d'augmenter, le volume et le poids du moteur et du pilote affichent une tendance à la croissance non linéaire. À l’heure actuelle, le rapport densité de puissance de l’appareil à gouverner hydraulique présente plus d’avantages. Par conséquent, les avantages et les inconvénients des appareils à gouverner électriques pour navires montrent différentes situations sur des navires de tonnage différent : les avantages des appareils à gouverner électriques pour les navires de moins de 5 000 tonnes sont extrêmement significatifs ; cependant, les navires d'un tonnage extrêmement important utilisent toujours des appareils à gouverner hydrauliques comme courant dominant.

3. Exigences élevées en matière de qualité et de stabilité de l'alimentation électrique

Le système de commande du boîtier de direction électrique est très sensible aux fluctuations de tension et aux interférences harmoniques. Dans le réseau électrique du navire, les conditions de travail telles que le démarrage de gros équipements et la commutation de générateurs peuvent provoquer des chutes de tension (comme une chute de 440 V à 360 V). À ce moment-là, un appareil à gouverner électrique ordinaire peut déclencher un arrêt de protection. Les solutions incluent : la configuration d'un circuit d'alimentation dédié avec fonction de retard de sous-tension, l'installation d'un module de support CC ou la sélection d'un pilote à large plage de tension (tel qu'un type adaptatif 300 V - 480 V). Toutefois, les mesures ci-dessus augmenteront les coûts de soutien d'environ 15 %.

4. Tolérance au bruit électromagnétique et aux chocs

Lorsque l'appareil à gouverner électrique fonctionne, la commutation haute fréquence du module de puissance génère un bruit électromagnétique susceptible d'interférer avec les équipements de communication radio du navire. Bien que les produits qualifiés aient passé avec succès la certification de compatibilité électromagnétique (CEM) pour une utilisation marine, lors du remplacement d'anciens navires, il est toujours nécessaire d'évaluer la distance entre la position d'installation de l'appareil à gouverner et l'antenne, le radar et les autres équipements. De plus, dans des conditions de charge importante, le bruit d'impact mécanique du réducteur est d'environ 75 à 85 décibels, ce qui est légèrement supérieur au bruit de fluide du système hydraulique, qui est de 65 à 75 décibels.

03Décision de sélection et questions fréquemment posées (Q/A)

04Référence de cas d'application pratique

Cas 1 (Présentation des avantages) : Il existe un navire roulier côtier à passagers d'un tonnage total de 6 800 et une zone de navigation de​​​la baie de Bohai. L’appareil à gouverner hydraulique d’origine du navire perdait environ 400 litres d’huile hydraulique chaque année. Après l'avoir remplacé parkpuissanceAprès l'appareil à gouverner électrique Servo, il n'y a eu aucune fuite depuis 24 mois et la facture annuelle d'électricité est passée d'une moyenne de 36 000 yuans à 11 000 yuans. Le capitaine a donné son avis : « Dans le passé, il fallait nettoyer la boue dans la salle de l'appareil à gouverner à chaque fois que vous accostiez, mais maintenant, il vous suffit d'essuyer la poussière avec un chiffon en entrant dans la salle de l'appareil à gouverner. »

Cas 2 (vérification des défauts) : Un certain chalutier hauturier doté d'un moteur principal d'une puissance de 1 200 kW a tenté de modifier l'appareil à gouverner électrique haute puissance avec un couple de 45 kN·m. Cependant, pendant l'opération, la machine de treuillage était toujours démarrée fréquemment, provoquant des fluctuations de la tension du réseau, avec une plage de fluctuation de ± 22 %. Au cours de ces 6 mois, l'appareil à gouverner électrique a déclenché jusqu'à 17 fois des alarmes de protection contre les surtensions. Enfin, le système hydraulique a été remis en service et une alimentation électrique stabilisée UPS a été ajoutée.

Ces deux cas confirment objectivement les avantages et inconvénients analysés ci-dessus. Le boîtier de direction électrique n’est pas tout-puissant. La sélection doit être basée sur les conditions d'exploitation spécifiques du navire, ainsi que sur les conditions du réseau électrique et le cycle budgétaire.

05Recommandations de sélection finale (orientées vers l'action)

Sur la base de l’analyse économique et de fiabilité de l’ensemble du cycle de vie, les recommandations d’actions hiérarchiques suivantes sont proposées :

1. Scénarios adaptés à une utilisation immédiate des servos électriques :

En termes de tonnage des navires, il existe de tels navires, y compris des cargos d'un port en lourd de 5 000 tonnes et moins. Il existe également des remorqueurs, des bateaux de pêche, des bateaux d'ingénierie et des yachts.

Les caractéristiques de l'opération sont qu'il y a un pilotage fréquent, impliquant des traversiers, des navires-pilotes et des navires de recherche scientifique, qui sont le genre de navires qui nécessitent un positionnement DP ou un maintien précis du cap.

Les problèmes de gestion incluent les fuites d'huile hydraulique, qui ne se sont pas arrêtées même après des interdictions répétées, l'espace dans la salle des machines est dans un état extrêmement étroit et il existe certaines limites au niveau des techniciens des turbines.

2. Scénarios où il est recommandé d'évaluer soigneusement tout en choisissant un appareil à gouverner hydraulique :

Très gros pétroliers, minéraliers et porte-conteneurs de plus de 100 000 tonnes ;

Qu'en est-il des vieux navires de plus de 15 ans, il y a des difficultés dans la transformation du réseau électrique et le surplus de capacité de production est inférieur à 20 %.

Dans les conditions de basse température des régions polaires ou des hautes latitudes, la température annuelle moyenne est inférieure à moins 20 degrés Celsius et les conditions de préchauffage et de conservation de la chaleur ne peuvent pas être assurées.

3. La solution hybride, c'est-à-dire la proposition de compromis, est la suivante : pour un navire nouvellement construit, la position d'installation de l'appareil à gouverner électrique peut être réservée dès la phase de conception. Dans un premier temps, un appareil à gouverner hydraulique sera sélectionné pour maîtriser les coûts. Après sa mise en service, après deux à trois cycles d'inspection spéciaux, le vieillissement du système hydraulique et l'augmentation des coûts de maintenance seront mis à profit pour le transformer en appareil à gouverner électrique.. À ce moment-là, la technologie des appareils à gouverner électriques sera peut-être plus mature et le prix sera plus bas.

Voici le contenu réécrit : En résumé, les avantages et les inconvénients de l'appareil à gouverner électrique pour navire dépendent fortement du scénario d'application spécifique. Il présente les caractéristiques d'absence de fuite, d'efficacité énergétique élevée et de maintenance facile, et représente l'orientation du développement de la technologie des appareils à gouverner marins. Cependant, il présente des limites telles que le coût élevé de l'application d'un couple élevé et la sensibilité à la qualité de l'alimentation électrique, qui ne peuvent être ignorées. Il est recommandé aux armateurs et aux instituts de conception de prendre des décisions scientifiques dans la perspective du « calcul du grand livre général à partir de l'ensemble du cycle de vie », combiné aux conditions réelles de navigation du navire et au plan budgétaire. Si vous avez besoin d'un autre tableau de comparaison des paramètres techniques ou d'une liste de certification d'une société de classification, vous pouvez contacter le principal fabricant d'appareils à gouverner électriques pour obtenir le certificat d'approbation de type de produit, également appelé TA, et un calcul de sélection détaillé.