Système G+

Système dopage G+ Pantone

Réalisation d'un banc de test

Donc, comme il fallait faire ça avec nos modestes moyens, la récup et le système D étaient de rigueur !

Un de mes amis ayant à changer son véhicule de travail m'a fait don de sa vieille Xantia 1,9 l turbo diesel...
L'aubaine, le moteur, un TUD9 (version turbo du fameux XUD9) avec tous ses équipements périphériques était à notre disposition.

Cela a facilité la tâche de Claude, qui n'a pas eu à courrir de partout pour trouver les éléments manquants.

Il a donc réalisé un chassis en tubes carrés soudés, recevant les silent blocs en place pouvant accueillir le moteur "comme à la maison".

S'est posé évidement la question du frein moteur, puisque nous voulions pouvoir faire varier la charge à volonté.
Après avoir envisagé les différentes options - ralentisseur TELMA, génératrice, nous avons finalement opté pour la solution hydraulique, qui du point de vue récupération et mise en oeuvre était la plus rationnelle.
Il s'agit donc d'une pompe d'engin de travaux publiques, d'une puissance de 130 kW à 1500 tours/mn, alimentée par un réservoir d'huile de 150 litre, et refroidie par un échangeur maison en tube de cuivre muni d'une paire de gros ventilateurs :

On peut voir l'ami Claude, devant son oeuvre...

Vue de devant du bazar :

Comme la pompe tourne au maximum à 1500 tr/mn, et que nous voulions pouvoir pousser le moteur jusqu'à 3000 tr/mn, il fallait faire un accouplement réducteur par deux.
Claude à donc adapté une double couronne dantée sur l'arbre moteur, qui entraine deux grosses chaines reliées aux pignons récepteurs de la pompe.
Le montage est réalisé sur la boite de vitesse (vidée...) qui nous a permis de conserver l'embrayage (on peut ainsi, grace à un levier, désacoupler la pompe et le moteur...

On reste donc ainsi dans les plages de fonctionnement voulues tant pour le moteur que la pompe...

Pour la partie réacteur, Claude a réalisé un modèle modulable, de un à quatres tubes, facilement démontable, avec GV compact, en ayant le soucis du meilleur écoulement possible des fluides.
Il est équipé de quatre sondes K, et le GV est alimenté par une pompe contrôlé par électronique et logiciel, pour un débit horaire réglable précisément entre 0 et 4,5 litres / heure. Je me suis occupé de ces questions hard/soft, qui sont en dehors des compétences de Claude, et qui suscitent chez lui une certaine admiration à mon égard...

Sur cette vue, on peut voir la pompe, en bas à gauche, et le reste (réacteur, platine électronique, débimètres...)
Les deux débimètres (un sur l'aller et un sur le retour) sont des modèles à impulsion, le but étant de pouvoir, lors de nos acquisitions, afficher une consommation instantannée, et connaitre la consommation globale, en fin d'éprouvette.
Leur sensibilité est d'un ml par pulse, on peut donc, en calibrant bien le soft, obtenir une précision "au fil de l'eau", en cours d'acquisition, d'environ 10%, et sur cumul final d'environ 1%.
De quoi voir des différences - s'il y en a !

Voici une vue rapprochée du réacteur :

Les sondes de températures sont placées aux endroits stratégiques, et les fils sont centralisés dans une gaine qui aboutit, 6 mètres plus loin, sur le rack d'acquisition relié à l'ordinateur.
Cette gaine achemine également la sonde de tachymétrie, deux capteurs de pression/dépression, et la thermistance du système de refroidissement moteur.

Tout ces signaux transitent, pour interfaçage et mise en forme électrique, dans le rack de raccordement :

Cette photo, qui représente la première version de l'acquisition, nous montre une station OROS 16 voies, prêtée par nos sympathiques amis du laboratoire LASPI de l'IUT de Roanne. Elle est orientée spécifiquement vers l'acquisition et le traitement de signaux vibratoires (accéléromètres) avec possibilités de traitement du signal en FFT.
C'est ce modèle qui avait été utilisé lors de notre passage au banc à rouleau de la Merco, au lycée Carnot...
Malheureusement (le diable se cache dans les détails), les environnements matériel de la station, et logiciel (hébergé par l'ordinateur de droite) étaient tout a fait inapropriés aux signaux à traiter sur le banc :

4 capteurs de températures de type K, (analogique)
un signal impulsionnel 0/5V pour la tachy, (fréquence)
deux signaux impulsionnels 0/5V pour les débitmètres,(comptage)
deux signaux analogique 0/5V pour les pressions (analogique).

Impossible de faire un comptage digne de ce nom, et la conversion des sondes K était carrément aléatoire...

Du coup, j'ai dû changer mon fusil d'épaule, et la solution de remplacement est un module d'acquisition LabJack, piloté par un programme maison développé sur DaqFactory.

J'ai trouvé un module de connexion spécifique pour 4 sondes K, avec circuit de compensation en température intégré...
Tous les signaux sont connectés sur le LabJack, via mon rack de mise en forme.
Le logiciel permet de monitorer en temps réel tout les paramètres cités ci dessus, plus d'autres, sous forme numérique et graphique.
- 6 températures (les 4 ci dessus plus les T° ambiante et d'eau de refroidissement)
- 2 pressions
- Consommation du GO instantannée et cumulée
- débit d'injection d'eau
- tachymétrie
- chronomètre (durée d'une épreuve)

J'ai inclus une fonction de log, qui permet de sauvegarder tous ces paramètres, avec horodatage, une zone commentaires permettant de préciser les conditions de la manip, dans un fichier récupérable sous exel pour analyse et traitements ultérieurs.
Cela remplace avantageusement mes feuilles de manips papier du passage à Carnot !
Je mettrais des photos de cette nouvelle version prochainement.

J'ai ainsi pu regrouper le logiciel d'acquisition et celui de contrôle de la pompe dans mon portable (celui de gauche sur la photo), et après quelques mois de mise au point, l'ensemble (mécanique et électronique) tourne convenablement.

Nous avons déjà fait des dizaines d'acquisitions qui nous ont permis finaliser et valider notre banc.
Pour l'instant, et en l'état, après avoir procédé à diverses configurations de piquage du réacteur et de production de vapeur, nous n'avons pas pu détecter un gain significatif en consommation.
Sans doute un problème de rodage, car le réacteur était neuf sur nos premiers essais.
Un démontage récent nous a permi de constater que la tige n'avait pas encore fait sa "patine" et présentait une aimantation rémannante très faible...

Nous avons noté également quelque chose qu'il était difficile de mettre en évidence auparavent, à savoir que d'un jour sur l'autre, avec des conditions de pression athmosphérique et température ambiante/hygrométrie différentes, on obtient - à sec - des variations de la consommation du moteur de plus ou moins 10%

De ce fait, à chaque scéance, nous procédons en premier, moteur et huile hydrolique chauds, sans injection d'eau, à une épreuve de 3mn pour connaitre la consommation GO du jour...
Cette façon de procéder permet d'éviter de se faire de fausses joies ou déprimes, en comparant d'un jour sur l'autre...

Avec cette nouvelle méthodologie, je peux affirmer à coup sûr "qu'il se passe quelque chose" si je mesure une amélioration ne serait-ce que de 10% (ma précision de mesure du GO est d'environ 1%) et les 9 autres, je les mets sur les petites différences de réglage qu'on peut avoir d'une manip à l'autre.

Mise à jour du 12/10/09:

Comme promis, quelques photos du système dans son état actuel...

D'abord, une vue rapprochée des débimètres et de la platine d'interfaçage des capteurs:

Claude a amélioré le bloc de transfert de la pompe, avec un carter fermé, avec bain d'huile pour graisser les chaines (on a eu une casse qui nous a poussé à revoir ce point...)

Sur cette autre photo, on voit mieux les leviers d'embrayage et de contrôle de la charge :

Et une autre modification, le gros ventilo de reffroidissement du moteur est placé devant le banc, afin d'extraire la chaleur vers l'extérieur :

Et le "tableau de bord" - Claude avait récupéré des morceaux sur la Xantia, pour avoir un compte tour et la température de l'eau sous les yeux, plus les quelques interrupteurs pour la mise sous tension, la préchauffe et le démarrage. A gauche, le cadran accélérateur indexé, pour un contrôle manuel des rpm :

Côté électronique d'acquisition, suite aux évolutions décrites plus haut, voici d'abord le rack d'interface. Il est chargé de recevoir le faisceau de connectique en provenance du banc, et en interne, d'assurer la mise en forme des signaux.
De plus, il contient la carte AVR qui contrôle la pompe d'injection d'eau, reliée au PC de monitoring. J'ai accroché dessus le boitier d'interface thermocouple, et le module d'acquisition LabJack, lui aussi relié au PC...

Du coup, le poste informatique est constitué d'un portable, avec un écran supplémentaire, qui permet de gérer les acquisitions avec un logiciel maison développé sur Daqfactory, et un autre logiciel maison de contrôle de l'injection d'eau, développé sous Delphi :

Cette photo de l'applicatif sous Daqfactory, tous les paramètres sont affichés avec des histogrammes :

Et une vue rapprochée du logiciel de gestion de l'injection d'eau, il est un peu usine à gaz, car je peux modifier les timings des trains d'impulsions pour le contrôle moteur, c'est une version de mise au point, bien sûr ! L'afficheur jaune donne le taux d'injection en cours, et le bleu le taux précédent...On règle ce taux avec le curseur en bas, puis on valide avec le bouton "Validation"... A chaque changement validé, l'info est envoyée au module de contrôle de la pompe, dans le rack, et par port virtuel, à l'applicatif de supervision, ce qui permet de retrouver ces valeurs directement dans les log générés...

Voilà, ces photos vous donneront une meilleur idée de ce dont nous disposons à l'heure actuelle...
Ah, une précision concernant la pompe hydraulique, elle fait 80 cm3, ce qui donne 120 l/h à sa vitesse maximum, 1500 rpm (donc 3000 rpm pour le moteur...)

A suivre...

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