Une nouvelle technologie d’huile isolante plus performante et plus durable

Certains types de transformateurs de puissance embarqués (TFP) voir photographie 1, ont des températures de fonctionnement relativement élevées.

L’huile mise en œuvre dans ces transformateurs va donc subir des réactions d’oxydations, qui vont se traduire par la formation de composés acides. Une acidité trop élevée va entrainer à terme une dégradation des isolants des transformateurs de puissance embarqués, voir photographie 2 et 3 (papiers, cartons moulables…). 

La trame de maintenance SNCF sur ces organes implique donc une analyse régulière de l’acidité de l’huile. Si la valeur obtenue est au-delà de la limite haute d’acceptation, l’organe est déposé et expertisé.

Pour ces transformateurs une vidange tous les ans est obligatoire pour conserver la bonne santé des isolants.

L’ICC Transformateur Principal et Selfs immergées Nicolas DUBERT et l’animatrice du comité technique lubrifiant de la Famille techno Chimie Sandrine MULLER ont cherché à identifier en partenariat avec  un fournisseur une huile isolante ayant une meilleure tenue à l’oxydation ainsi qu’une meilleure bio dégradabilité que le produit actuellement utilisé, afin d’avoir une huile plus « verte ».

Une huile de synthèse, extraite à partir de gaz naturel à l’aide du procédé  Gas-To-Liquids (GTL), permettant d’obtenir des huiles très pures, exempte d’impuretés du type azote organique, métaux lourds, composés chlorés… a été sélectionnée et testée par le Groupe Électro-Mécanique (CIN-ÉM) et l’Agence d’Essai Ferroviaire (AEF).

Afin de valider cette huile les tests suivants ont été réalisés :

• Compatibilité avec les huiles minérales actuellement utilisées ;
• Compatibilité avec les élastomères présents ;
• Avis toxicologique, au minima favorable avec précaution ;
• Essais en service d’une durée de 3 ans ;
• Résultats des essais de biodégradabilité.

Tous ces tests se sont avérés probants et l’essai en service a permis de repousser la périodicité de la vidange de 1 à 5 ans.  En effet au bout de ces 5 ans la limite haute d’acidité de 0,3 mg KOH/g n’était toujours pas atteinte (voir graphe 1) et les inhibiteurs présents à l’origine, non consommés. Cette huile se dégrade donc très peu sous l’effet de l’oxydation.

Ce report de potentiel se traduit par un gain estimé à plus de 1 000 000 €/an (en moyenne sur 20 ans) et à une limitation importante de la dégradation des transformateurs du fait d’une acidité élevée. A terme, l’utilisation de cette huile se traduira donc également par une diminution des déposes de transformateurs de puissance embarqués.

Cette huile innovante, également plus biodégradable que les huiles à base  minérale utilisées aujourd’hui, nous permet donc d’augmenter à la fois la performance industrielle et  la performance environnementale !  

Elle est déjà disponible, et son déploiement est en cours depuis le 1^er mars 2021 sur les TGV Dasye, avant d’être, à terme, généralisée à l’ensemble de la flotte TGV.

Des capteurs à l’affût des défauts de lubrification et de fonctionnement des organes en service

Afin d’anticiper les casses d’organes en service commercial, l’AEF réalise actuellement des essais afin de valider le suivi de l’état de santé des huiles par télédiagnostic. Le rôle des capteurs mis en place consiste à suivre en temps réel les principales caractéristiques des huiles afin d’alerter en cas de détection d’une anomalie.

Focus sur les huiles moteur

Les résultats des analyses d’huile effectuées en laboratoire ont permis de mettre en évidence les principaux défauts rencontrés en service (Fig. 1). Il s’agit de pollutions par du silicium du ballast, de l’eau, du liquide de refroidissement, des métaux d’usure, de dilution par le gazole, d’oxydation et de baisse du TBN (Total Base Number qui traduit la basicité d’origine de l’huile).

Pour cette étude, des capteurs capacitifs, conductimétriques et électrochimiques ont été sélectionnés. En parallèle, un bain d’huile a été confectionné de manière à reproduire la plage de température et le flux de l’huile dans l’organe en service (Fig. 2). Une partie des tests effectués à l’AEF a consisté à faire vieillir l’huile à haute température (120 °C) et à suivre son vieillissement. L’effet combiné de la température et de l’air entraîne une oxydation accélérée de l’huile. Les données des capteurs ont été comparées avec les résultats du suivi de l’oxydation obtenus par des mesures en laboratoire. Quelques résultats permettent de mettre en évidence le potentiel de ces capteurs (Fig. 3).

Lors du vieillissement accéléré des huiles, on constate que les courbes d’évolution du facteur de perte (Fig. 3a) et de l’indice d’oxydation (Fig. 3b) sont très bien corrélées. L’huile a en effet tendance à s’oxyder lors de son vieillissement, ce qui se traduit bien par l’augmentation du facteur de perte. L’utilisation de capteurs est donc adaptée au suivi du vieillissement de l’huile. A terme, ces capteurs alerteront les agents selon l’état de dégradation de l’huile. Pour cela, il suffira de fixer des seuils d’alerte comme illustré sur la Fig. 4.

Ceci représente une piste intéressante pour la maintenance prédictive. L’autre avantage de ces capteurs est qu’ils peuvent être utilisés pour d’autres applications telles que les organes de transmission. Ils offrent la perspective de suivre le vieillissement normal de l’huile sous air, de détecter des pollutions non désirées, d’anticiper des casses et d’optimiser les pas de maintenance.

Destinée à tous les agents amenés à manipuler des huiles ou des graisses, elle apporte les connaissances de base pour répondre aux interrogations suivantes :

• Pourquoi devons-nous lubrifier un organe ?   
• Pourquoi utiliser une graisse ou une huile ?
• Quel est l’impact d’un défaut d’appoint sur l’organe ?

Vous voulez tout savoir sur les lubrifiants, inscrivez-vous  ! 

Cette formation est constituée de 5 modules. Elle dure au total 2 heures.

C’est lui qui en parle le mieux ! 

«  Maintenant c’est à vous … Cette formation, je vous la recommande vivement !! »

Thierry FORT, Directeur de l’ingénierie du matériel 

INSCRIPTIONS

Le coût et de 400 euros et le code RAF : MALUB-E

Vous voulez tout connaitre sur les lubrifiants, sur leurs dégradations et sur les moyens de les expertiser ?

L’AEF propose deux formations dispensées par des experts pour mieux comprendre le rôle des composants des lubrifiants, leurs dégradations dans le temps, les risques encourus en cas de défaut de lubrification.

Ces deux formations vous donnent des moyens simples et efficaces avec 3 de vos sens pour préétablir un diagnostic de l’état des graisses sur le terrain.

Deux formations vous sont proposées par l’AEF, via le catalogue de formation du technicampus.

1-Les bases de la lubrification via la formation MA LUB

Cette formation a pour but d’apporter aux agents une culture générale sur les lubrifiants, une rigueur et efficacité dans leur travail de maintenance journalier.

Les différents items étudiés sont :

• la différence entre une huile et une graisse ;
• les caractéristiques fondamentales d’un lubrifiant ;
• le bon lubrifiant ;
• le risque encouru et les décisions à prendre dans le cas d’un mélange de lubrifiant
• les moyens d’analyses des lubrifiants ;
• l’interprétation des résultats des analyses d’huile moteur et leur association aux défaillances organe.

• les dégradations subies par le lubrifiant au cours du temps ;
• l’optimisation de la maintenance de mon matériel ;
• les avantages et les inconvénients des appoints.

Fin 2020 cette formation se fera via un E-learning de plusieurs modules d’une dizaine de minutes chacun.

2-Comment expertiser la graisse de boite d’Essieu (MA OREG)

L’objectif de cette formation est de comprendre l’importance de la lubrification et de savoir expertiser une graisse de boîte d’essieu. Après cette expertise l’agent sera capable d’appliquer les décisions adéquates.

Les différents items étudiés sont :

• les rôles de chaque constituant des graisses de boite d’essieu ;
• le but de la lubrification ;
• l’impact d’un défaut de lubrification ;

• le diagnostic de l’état des graisses usagées avec ses trois sens ;

• les décisions en adéquation avec la dégradation diagnostiquée.

Cette formation est dispensée en présentiel à l’AEF, sur site ou en visioconférence. 

Les planifications de ces formations sont consultables sur le site du technicampus.