Contribution à la modélisation et à la prédiction de défaillances sur les moteurs diesel marins

Contribution on modeling and prediction of failures on marine diesel engines

• Auteur / Autrice : Hassan Moussa-Nahim
• Direction : Mustapha Ouladsine, Rafic Younes
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique
• Date : Soutenance le 22/02/2016
• Etablissement(s) : Aix-Marseille en cotutelle avec Université Libanaise. Faculté de génie
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mathématiques et Informatique de Marseille (Marseille ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences de l'information et des systèmes (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Gérard Bloch
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fadila Maroteaux, Hassan Shraim, Rafic Younes
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ahmed El Hajjaji, Fadila Maroteaux

Mots clés

Mots clés contrôlés

Temps entre défaillances, Analyse des

Modélisation CFD

Modélisation électrothermique

Simulateurs

Moteurs marins

Mots clés libres

Moteur diesel

Modelisation dynamique

Panne

Simulateur

Simulation des defauts

Diesel engine

Dynamic modeling

Failure

Simulator

Failure simulation

Résumé

Ce travail présente un modèle orienté vers le développement d’un simulateur pour un moteur diesel marin. Dans le but d’avoir un simulateur qui répond aux besoins du moteur étudié au niveau de l’efficacité, la rapidité, et la prise en considération des défauts, le modèle étudié est basé sur des modélisations physiques, semi physique, empirique, mathématique et thermodynamique. Le modèle du moteur est divisé en plusieurs sous-modèles chacun présente un système réel, ces systèmes sont : le refroidissement, la lubrification, l’air, l’injection, la combustion et les émissions. Les sous-modèles et les caractéristiques dynamiques du chaque bloc sont conçus en respectant les équations principales du fonctionnement du moteur ainsi que les données expérimentales collectées du banc d’essai du moteur marin diesel fabriqué par la société SIMB sous la référence 6M26SRP1. Ce modèle a été implémenté sur Matlab/Simulink, et la simulation calcule les variables suivantes : pression, température, efficacité, échange de chaleur, angle de vilebrequin, débit du fuel et émissions, et ceci dans les différentes sous-blocs. Le simulateur est utilisé pour montrer la performance du moteur lors de l’occurrence des défauts et peut aider dans l’application des stratégies d’optimisation pour le dimensionnement, de diagnostic et de pronostic.

This work presents a simulator model of a marine diesel engine based on physical, semi-physical, mathematical and thermodynamic equations, allowing fast predictive simulations. The whole engine system is divided into several functional blocs: cooling, lubrication, air, injection, combustion and emissions. The sub-models and dynamic characteristics of individual blocs are established according to engine working principles equations and experimental data collected from a marine diesel engine test bench for SIMB Company under the reference 6M26SRP1. The overall engine system dynamics is expressed as a set of simultaneous algebraic and differential equations using sub-blocs and S-Functions of Matlab/Simulink. The simulation of this model, implemented on Matlab/Simulink has been validated and can be used to obtain engine performance, pressure, temperature, efficiency, heat release, crank angle, fuel rate, emissions at different sub-blocs. The simulator is used to study the engine performance in faulty conditions, and can be used also to assist marine engineers in FDI (fault detection and isolation) as well as designers to predict the behavior of the cooling system, lubrication system, injection system, combustion, emissions, in order to optimize the dimensions of different components.