Les évolutions techniques actuelles dans le secteur offshore ne montrent aucun signe d'essoufflement. Jusqu’à présent, la technologie de transmission utilisée communément sur les navires et les plates-formes offshore était hydraulique. En raison d'exigences de sécurité grandissantes et de réglementations environnementales plus strictes, l'emploi d'une technologie de transmission électrique a été au cœur d'un débat acharné.
Sa haute précision, sa dynamique et son rendement amélioré font de plus en plus d'émules en haute mer. En coopération avec Bonfiglioli, les grues offshores à flèche en treillis montées sur pied avec un concept de réducteur électrique innovant ont été récemment commandées par Palfinger Marine. Les exigences mécaniques ont suscité l'intérêt des ingénieurs. Pour les grues à flèche en treillis d'acier avec une portée de 57 mètres et une charge de fonctionnement en sécurité de 60 tonnes, l'objectif consistait à développer les réducteurs électriques les plus compacts possibles pour le treuil principal et le treuil de flèche.
La structure en treillis d'acier de la flèche de grue dictait des contraintes d'espace d'installation strictes, parce que, pour des questions de sécurité, rien ne peut dépasser sous la structure en treillis. La taille de la grue imposait, d'autre part, des consignes d'épaisseur et de longueur de câbles ainsi que des dimensions précises du tambour. Les chiffres de couples et de puissances nécessaires aux moteurs n'ont pas tarder à démontrer clairement qu'un simple modèle électrique n'était pas en mesure de fonctionner convenablement dans l'espace disponible. La mission de conception visait donc à répartir la puissance sur plusieurs moteurs tout en transférant le couple total au tambour de treuil. Un espace d'installation exigu impose un plan de disposition spécifique. Selon les calculs dans les conditions données, la transmission pour le treuil à câble qui actionne le crochet était répartie entre quatre moteurs électriques CEI 280, pesant chacun 1,2 tonne.
Le treuil de flèche comptait deux moteurs CEI 315, pesant chacun 1,7 tonne. Si le coté de l'entrée était résolu, il restait une autre tà¢che de conception à affronter : le plan de disposition effectif et la connexion aux moteurs du système de treuil. La transmission de puissance devait être prise en compte sans négliger toutefois la taille ou le poids des moteurs. À environ deux mètres de longueur et avec un poids par moteur d'une telle ampleur, les moteurs asynchrones spéciaux sont un facteur décisif. Lorsqu'il s'agit de répartir la charge du réducteur, qui est géré par une commande électronique, les éléments purement mécaniques doivent également être agencés en toute sécurité.
La solution mécanique de Bonfiglioli O&K Antriebstechnik met en œuvre deux composants, des deux cà´tés du tambour : une bride de moteur et un système à renvoi d'angle entrant dans le système de treuil réel. En ce qui concerne le treuil de flèche, le réducteur à renvoi d'angle est conçu de manière à avoir un frein de sécurité monté du côté opposé de la puissance du moteur, pour les cas d'urgence. Cette conception se traduit par des implications importantes en matière de sécurité, puisque la flèche de grue demeure en position et ne peut fléchir, même en cas de coupure d'alimentation. Un réglage du réducteur à couple conique transfère très efficacement le couple d'entrée du moteur au réducteur épicycloïdal du treuil, situé dans son tambour. Aménagé sur la grue à tour, le treuil ne perçoit que les mouvements de rotation de la tour. Il ne devrait pas y avoir d'anomalies lors de la lubrification du réducteur à renvoi d'angle. Un système de contrôle supérieur assure un fonctionnement synchrone des réducteurs des deux côtés du treuil. Le grand tambour de treuil à câble, de deux mètres de largeur, est monté près de la tour, dans la flèche de la grue. Les quatre réducteurs de treuil à câble sont également aménagés des deux côtés du tambour de treuil : deux réducteurs de chaque cà´té se font directement face. Ces moteurs sont montés avec une bride sur un réducteur à renvoi d'angle. Cela permet de transférer la puissance combinée des deux moteurs, qui sont unis à angle droit au réducteur épicycloïdal incorporé dans le tambour du treuil. Le système de lubrification sophistiqué pour le réglage du réducteur à couple conique revêt une importance toute particulière dans ce cas-ci. Il assure une alimentation parfaite en lubrifiant, indépendamment de la position de la flèche.
Les quatre moteurs sont également à convertisseur de fréquence et travaillent en parfaite synchronisation l'un avec l'autre. La peinture sur les éléments des réducteurs de Bonfiglioli O&K Antriebstechnik est conforme aux normes C5M spécifiques pour les applications maritimes en trois couches selon ISO 12944 ou en quatre couches selon NORSOK M-501.
Une électrification totale offre des avantages évidents
De même que les réducteurs rotatifs, la grue à flèche est totalement électrique. À la pointe du progrès technologique actuel, le système de commande fonctionne et réagit rapidement pour assurer une sécurité allant jusqu'à une hauteur de vague de six mètres. Une telle hauteur ne peut être atteinte que par vents de tempête. Les réducteurs électriques bénéficient d'un autre atout : les diagrammes de charge optimisés, gage de flexibilité de fonctionnement, permettent même d'accéder à la grue à distance. Cette technologie peut être appliquée, par exemple, lors du dépannage et du service après-vente rapide. De plus, le système fonctionne essentiellement avec des composants normaux, ce qui facilite l'entretien et accélère la livraison des pièces de rechange. Au final, les réducteurs électriques sont synonymes de rendement énergétique accru, par conséquent d'une moindre consommation d'énergie. Ils sont pratiquement exempts de risque de contamination de l'huile, susceptible de se produire en cas de panne ou d'accident impliquant le système hydraulique. Les réducteurs électriques se sont avérés totalement efficaces pendant des décennies dans d'autres secteurs industriels qui opèrent dans des conditions environnementales pénibles.
Sur les machines de chantier, ils servent aux quatre coins du globe et en conditions atmosphériques extrêmes avec autant de fiabilité que les réducteurs de translation ou de rotation utilisés dans les éoliennes. Mis au point pour se conformer à des normes EN13852-1 et NORSOK R002 strictes, ils satisfont de façon fiable à toutes les exigences, même dans les applications offshores.
Les composants des grues équipées de la technologie du réducteur électrique sont moins vulnérables à l’usure. Les frais d'entretien sont donc naturellement réduits. Bien plus silencieux, ils provoquent nettement moins de vibrations. Les raisons qui plaident en faveur de ce changement ne manquent pas. L'expérience et l'expertise sont fondamentales.
Forts d'une expertise solide et de dizaines d'années d'expérience dans la technologie des réducteurs, les ingénieurs de Bonfiglioli O&K Antriebstechnik ont mis au point les composants de réducteurs con çus sur mesure. En étroite collaboration avec les fabricants, ils développent et conçoivent des solutions spécifiques aux machines dans des délais extrêmement rapides. Après une série exhaustive de tests élaborés en fonction des exigences des applications, le produit sera mis en production en série afin d'assurer une fourniture fiable à la clientèle.
