Rapport de Stage Taqa Morocco [PDF]

Zitiervorschau

Université Chouaib Doukkali Ecole nationale des sciences appliquées d’El Jadida Département génie énergétique et électrique

Rapport du Stage Stage d’étude réalisé au sein de Jorf Lasfar Energy Company Du 01/07/2016 au 12/08/2016

Rénovation de l'armoire de régulation by-pass basse pression des turbines des unités 1&2

Réalisé par : TAKNI Khalid

Encadré par : Mr. : A.BOUZEKRI

Année universitaire : 2015/2016

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Avant propos Dans le cadre de ma formation en 2éme année génie énergétique et électrique à l’école nationale des sciences appliquées d’El Jadida (ENSAJ), on est amené à effectuer un stage professionnelle de un à deux mois. Au cours de ce stage, que j’ai effectué à la centrale thermique de Jorf Lasfar « TAQA » au service instrumentation & contrôle commande entre le premier Juillet et le 15 Aout, j’ai eu pour mission la rénovation de l’armoire de régulation By-pass basse pression des turbines des unités 1&2, en vue d’éliminer les pertes gigantesque que peut causer le phénomène d’obsolescence des cartes qui constituent l’armoire (GBP). Cette expérience m’a permis d’apprendre énormément en termes de connaissances théoriques, pratiques et personnelles.

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Remerciements Nous ne pouvons entamer ce présent rapport sans exprimer nos sincères remerciements à tous ceux qui ont contribué, de près ou de loin, à l’aboutissement de ce projet. Tout d’abord, je tiens à présenter mes remerciement à M. ABDELMAJID IRAQUI HOUSSAINI, président directeur Générale du groupe TAQA, pour m’avoir permis d’intégré TAQA MOROCCO dans le cadre d’un projet industriel de fin d’études. J’adresse aussi mes sincères remerciements à toute l’équipe pédagogique de l’école nationale des sciences appliquées d’El Jadida (ENSAJ) et les intervenants professionnels responsables de la filière génie énergétique et électrique (G2E), pour avoir assuré la partie théorique de celle-ci. Je tiens à remercier tout particulièrement et à témoigner toutes nos reconnaissances à Monsieur HAJJAJI, Professeur chercheur à l’école nationale des sciences appliquées d’El Jadida (ENSAJ) et responsable de la filière génie énergétique et électrique (G2E), d’avoir nous offrit l’occasion d’entamer un stage à l’intérieur de société TAQA MAROCCO et pour son aide. Mes remerciements s’adressent à Monsieur BENZAKRI, notre tuteur de stage, pour nous avoir fait partager toute son expérience et ses compétences, pour le temps qu’il nous a consacré tout au long de cette période de stage, sachant répondre à toutes nos interrogations, sans oublier sa participation à la réalisation de ce mémoire. Je tiens à remercier Monsieur ASSIMI et Monsieur ABDELAZIZ CHAKOURI pour leurs judicieuses directives et pour l’intérêt avec lequel il ont poursuivi la progression de notre travail. Je tiens aussi à remercier l'ensemble du personnel de TAQA MOROCCO pour l'aide et le temps qu'ils nous ont octroyés. Nos sincères remerciements s’adressent à tous les agents de l’atelier électrique, de nous avoir fait profiter de leurs compétences, précieux conseils et de bienveillants encouragements.

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Résumée Ce projet industriel, ayant pour but de lutter contre le phénomène d’obsolescence, se présente sous le titre de : «Etude de la rénovation de l'armoire de régulation by-pass basse pression des turbines des unités 1&2 à la centrale thermique de TAQA ». A cet effet, une phase préliminaire a été réaliser afin d’analyser l’armoire GBP qui existe à la centrale thermique, et de cerner la problématique pour aboutir à un choix judicieux de la solution. La conception de l’armoire de contrôle commande constitue la phase essentiel de ce projet. Pour se faire, le travail a été répartie en deux volets essentiel à savoir : l’analyse fonctionnelle et le dimensionnement de la solution. L’étape qui suit, et qui traite l’automatisation et l’interface de supervision, vise à étudier la compatibilité de la solution avec la supervision existante, mais aussi à voir si le nouveau système peut être implémenté facilement dans le réseau. La dernière étape représente l'étude financière du projet, ayant pour objectif de déterminer l'investissement et le gain de ce projet. Cette étude a permis de trouver la solution convenable pour la rénovation de ses systèmes, cette solution qui va générer des gains à plusieurs niveaux, et enfin elle va diminuer les pertes catastrophiques du au phénomène d’obsolescence. Mots clés : Centrale thermique, chaudière, contrôle, commande, supervision.

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Table des matières Avant propos ........................................................................................................................................... 2 Remerciements ....................................................................................................................................... 3 Résumée .................................................................................................................................................. 4 Table des matières .................................................................................................................................. 5 Liste des figures ....................................................................................................................................... 8 Liste des tables ........................................................................................................................................ 9 Introduction........................................................................................................................................... 10 Chapitre 1 : CONTEXTE GENERALE ET PROBLEMATIQUE DU PROJET ................................................... 11 I. PRESENTATION DE L’ORGANISME D’ACCEUIL.................................................................................... 12 I .1. Présentation de JLEC filiale du groupe TAQA ............................................................................. 12 I.1.1. Historique sur la centrale thermique ................................................................................... 12 I.1.2. Participation de la CT dans la production d’énergie au Maroc : .......................................... 12 I.1.3. Organigramme de la centrale thermique : ........................................................................... 13 I.1.4. Processus de production de l’énergie électrique :............................................................... 14 I.2. Les étapes de production de l’énergie électrique à JLEC : .......................................................... 14 I.2.1. Manutention du charbon : ................................................................................................... 15 I.2.2. Chaine de broyage ................................................................................................................ 15 I.2.3. Adduction d’eau ................................................................................................................... 16 I.2.4. Chaudière ............................................................................................................................. 16 I.2.5. La turbine.............................................................................................................................. 16 I.2.6. Le condenseur ...................................................................................................................... 16 I.2.7. Les pompes d’extractions et de circulation.......................................................................... 17 I.2.8. L’alternateur ......................................................................................................................... 17 I.2.9. Le Transformateur ................................................................................................................ 17 II. PROBLEMATIQUE ET PLANING DU PROJET : ..................................................................................... 18 II.1. Présentation de la problématique : ........................................................................................... 18 II.1.1. Phénomène d’obsolescence :.............................................................................................. 18 II.1.2. Manifestation du problème dans l’armoire de régulation By-pass basse pression (GBP) . 18 II.2. Plan du projet : ........................................................................................................................... 18 CONCLUSION ......................................................................................................................................... 19

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Chapitre 2 : ANALYSE DE L’ANCIENNE ARMOIRE GBP........................................................................... 20 I. Présentation du système GBP: ........................................................................................................... 21 I.1 Rôle du système ........................................................................................................................... 21 I.2. Description du système ............................................................................................................... 21 I.2.1. Vannes de détentes vapeur (PCV 101-201).......................................................................... 22 I.2.2. Désurchauffeurs ................................................................................................................... 22 I.2.3. Système hydraulique ............................................................................................................ 22 I.3. Fonctionnement .......................................................................................................................... 22 I.3.1. Fonctionnement vannes de détente .................................................................................... 22 II. Présentation de l’armoire by-pass basse pression turbine (GBP).................................................... 23 II.1. Rôle de l'armoire de contrôle GBP ............................................................................................. 23 II.2. Description de l’armoire de contrôle GBP.................................................................................. 23 II.2.1. Interface opérateur SattCon OP45 ..................................................................................... 24 II.2.2. Système de commande SattCon 05 Slimline: ..................................................................... 24 II.2.3. Système de contrôle de position (Vickers) .......................................................................... 25 III. ETUDE DE L’ARMOIRE GBP .............................................................................................................. 26 III.1. Identification des entrées/ sorties ............................................................................................ 26 III.2. Instrumentation et protocole de communication .................................................................... 27 III.2.1. Les capteurs de mesure ...................................................................................................... 27 III.2.2. Les organes de commande (actionneurs ou effecteurs) .................................................... 28 III.3 Analyse QQOQCP............................................................................................................................ 29 CONCLUSION ......................................................................................................................................... 29 Chapitre 3 : ETUDE & CONCEPTION D’UNE NOUVELLE ARMOIRE DE CONTROLE GBP......................... 30 I. Analyse fonctionnelle : ....................................................................................................................... 31 I.1. Mise en évidence du but par la méthode bête à corne .............................................................. 31 I.2. Définition des milieux extérieurs par le diagramme pieuvre ...................................................... 31 II. Propositions et choix de solutions :................................................................................................... 32 II.1. Unité de traitement.................................................................................................................... 32 II.1.1. Choix de l’unité de traitement ............................................................................................ 32 II.2. Unité d’affichage: ....................................................................................................................... 34 II.2.1. Choix de l’unité d’affichage ................................................................................................ 34 II.3. Système d’actionnement électro-hydraulique avec des soupapes proportionnelles ............ 35 II.3.1. Caractéristique et composants du système ....................................................................... 35

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CONCLUSION ......................................................................................................................................... 42 Chapitre 4 : AUTOMATISATION ET INTERFACE DE SUPERVISION ......................................................... 43 I. Cahier de charge : ............................................................................................................................... 44 II. Le Grafcet de la station hydraulique : ............................................................................................... 44 III. Logiciel de programmation Siemens : Tia Portal .............................................................................. 49 III.1. Description du logiciel ............................................................................................................... 49 III.1.1. La vue du portail : ............................................................................................................... 49 III.1.2. La vue du projet : ................................................................................................................ 49 III.2. Création d’un projet .................................................................................................................. 50 III.3. Configuration et paramétrage du matériel : ............................................................................. 50 III.4. Présentation de l’interface : ...................................................................................................... 51 III.5.Relevé des adresses utilisées pour les entrées/sorties .............................................................. 51 III.6. Programmation de l’automate : ................................................................................................ 51 IV. Interface de supervision : ................................................................................................................. 52 V. La supervision via CENTRALOG: ........................................................................................................ 53 CONCLUSION ......................................................................................................................................... 53 Chapitre 5 : ETUDE ECONOMIQUE ........................................................................................................ 54 I. Introduction ........................................................................................................................................ 55 II. Apports de la réalisation du projet.................................................................................................... 55 III. Investissement à engager pour automatiser la plateforme ............................................................. 55 III.1. Equipements pour la partie automatisme ................................................................................ 55 III.1.2. Système de positionnement............................................................................................... 56 III.2. Equipements de supervision et d’affichage ............................................................................. 56 III.3. Logiciels ..................................................................................................................................... 56 III.4. Coût des anciens équipements de l'armoire GBP ..................................................................... 57 CONCLUSION ......................................................................................................................................... 58 Conclusion générale ............................................................................................................................. 59 Bibliographie ......................................................................................................................................... 60 Webographie : ...................................................................................................................................... 60 Annexe .................................................................................................................................................. 61

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Liste des figures Figure 1 : Situation géographie de la Centrale thermique de JLEC ....................................................... 12 Figure 2 : Production d'énergie au Maroc............................................................................................. 12 Figure 3 : Organigramme de la centrale thermique .............................................................................. 13 Figure 4 : Etape de production de l'énergie électrique dans une centrale thermique ......................... 14 Figure 5 : Etapes de production de l'énergie électrique au sein de JLEC .............................................. 15 Figure 6 : Schéma synoptique du contournement vapeur (By-pass) .................................................... 21 Figure 7 : Les éléments constituants l’ancienne armoire GBP .............................................................. 23 Figure 8 : SattCon OP 45 ........................................................................................................................ 24 Figure 9 : Système de commande SattCon 05 Slimline ......................................................................... 24 Figure 10 : Système de contrôle de position ......................................................................................... 25 Figure 11 : Signaux échangés dans PCS ................................................................................................. 25 Figure 12 : schéma synoptique des entrées /sorties ............................................................................ 26 Figure 13 : Pyramide CIM ...................................................................................................................... 27 Figure 14 : Capteur de pression ............................................................................................................ 27 Figure 15 : Capteur de température ..................................................................................................... 28 Figure 16 : Capteur de niveau ............................................................................................................... 28 Figure 17 : Diagramme bête à corne ..................................................................................................... 31 Figure 18 : Diagramme Pieuvre ............................................................................................................. 31 Figure 19 : Les grands acteurs des automates ...................................................................................... 32 Figure 20 : La famille SIMATIC S7 .......................................................................................................... 33 Figure 21 : Gamme de CPU.................................................................................................................... 33 Figure 22 : SIMATIC HMI Basic Panel..................................................................................................... 34 Figure 23 : Armoire AV6+ ...................................................................................................................... 35 Figure 24 : Fiche technique de l’armoire AV6+ ..................................................................................... 35 Figure 25 : Système d'actionnement électro-hydraulique .................................................................... 36 Figure 26 : Actionneur avec unité de contrôle ...................................................................................... 36 Figure 28 : Unité de contrôle PV ........................................................................................................... 37 Figure 27 : Vérin de type ASM ............................................................................................................... 37 Figure 29 : Unité de commande pas à pas APL,APLE AND 4/3 WEDz ................................................... 38 Figure 30 : Système de contrôle de sécurité SSB .................................................................................. 38 Figure 31 : Système de contrôle de sécurité SBE .................................................................................. 39 Figure 32 : Transmetteur de rétroaction R-SG 16 ................................................................................. 39 Figure 33 : Transmetteur de rétroaction............................................................................................... 40 Figure 34 : Système de vérin électro hydraulique (commande avec valve proportionnelle) ............... 40 Figure 35 : Bloc d'alimentation ............................................................................................................. 41 Figure 36 : Les deux pompes d'huile ..................................................................................................... 41 Figure 37 : Armoire AV6+ standard ....................................................................................................... 42 Figure 38 : Grafcet : Démarrage et arrêt des pompes 1,2 et 3 suite à une basse pression d’huile ...... 45 Figure 39 : Grafcet : Démarrage automatique de la pompe 3 .............................................................. 46

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Figure 40 : Grafcet et conditions: Démarrage automatique de la pompe 2 ........................................ 47 Figure 41 : Grafcet et conditions Démarrage automatique de la pompe 1 ......................................... 47 Figure 42 : Grafcet : Permutation des pompes 1 et 2 ......................................................................... 48 Figure 43 : Vue du portail ...................................................................................................................... 49 Figure 44 : Vue de projet ....................................................................................................................... 50 Figure 45 : Présentation de l'interface .................................................................................................. 51 Figure 46 : Table de variables ................................................................................................................ 51 Figure 47 : Interface de supervision de la station hydraulique ............................................................. 52 Figure 48 : Interface CENTRALOG.......................................................................................................... 53 Figure 49 : Coût d'automate programmable......................................................................................... 55 Figure 50 :Coût des licences de TIA PORTAL et de WINCC ................................................................... 56

Liste des tables Tableau 1 : Caractéristiques de l'alternateur ........................................................................................ 17 Tableau 2 : Caractéristiques du transformateur ................................................................................... 17 Tableau 3 : Analyse QQOQCP de l’armoire GBP.................................................................................... 29 Tableau 4 : Appréciation des fonctions ................................................................................................. 32 Tableau 5 : Caractéristique de CPU 313 ................................................................................................ 34 Tableau 6 : Les caractéristiques techniques du SIMATIC HMI Basic Panel .......................................... 34 Tableau 7 : Les entrées/sorties ............................................................................................................. 44 Tableau 8 : Conditions: Démarrage et arrêt des pompes 1,2 et 3 suite à une basse pression d’huile . 46 Tableau 9 : Conditions Démarrage automatique de la pompe 3 .......................................................... 47 Tableau 10 : condition Permutation des pompes 1 et 2 ...................................................................... 48 Tableau 11: Coût de rénovation de l'armoire GBP................................................................................ 57 Tableau 12 : Coût de l'ancienne armoire GBP ....................................................................................... 57

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Introduction Le système GBP dans les centrales thermiques est utilisé pour le contournement vapeur total ou partiel des corps MP / BP de la turbine pour le démarrage de la tranche 1&2 pour permettre le conditionnement chaudière, ainsi que pour assurer la continuité du circuit vapeur, sans rejet extérieur. A la centrale thermique de TAQA, les cartes qui constituent le système de régulation By-pass basse pression des turbines sont devenus obsolètes, d’où la nécessité de leurs rénovation, c’est dans ce cadre que s’inscrit ce projet à la centrale thermique de TAQA. L’obsolescence des cartes qui constituent ses systèmes est un phénomène qui s’avère très dangereux. En effet si une carte devient obsolète dans le marché alors que la centrale l’utilise toujours, cela peut générer des pertes catastrophiques, ainsi leur rénovation devient indispensable. La rénovation de ses systèmes constitue un véritable défi pour la société vu leur complexité en termes de composants, et enfin d’emplacement critique dans la centrale thermique. Notre but à travers cette étude sera avant tout d’éclaircir le fonctionnement de ses systèmes, d’étudier la faisabilité de leurs rénovations et de choisir le système le mieux adéquat qui pourra prendre la relève à leurs places. Ce rapport est le témoin d’un travail qui vise l’étude de la rénovation des systèmes GBP de la turbine des unités 1 & 2 de la centrale thermique de JLEC. Notre étude s’étale sur cinq chapitres :  Chapitre 1 : présente l’organisme d’accueil et nous approchent encore plus de la problématique.  Chapitre 2 : traite le système de contrôle qui existe à la centrale, à travers une analyse détaillés qui va nous servir à la conception de la nouvelle armoire de contrôle.  Chapitre 3 : quant à lui concerne le choix de la solution et son dimensionnement.  Chapitre 4 : traite l’automatisation de la chaudière, ainsi qu’une étude sur l’interface de supervision.  Chapitre 5 : consiste en une étude économique du projet.

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Chapitre 1 : CONTEXTE GENERALE ET PROBLEMATIQUE DU PROJET

Ce chapitre sera consacré à la présentation de la Centrale Thermique (CT) de JLEC filiale du groupe TAQA, lieu du déroulement de notre projet, ou il sera question d’exposer le processus de production de l’électricité, principale activité de la centrale. Ensuite on va présenter la problématique du projet et son planning associé, réalisé sur MS Project, afin de bien organiser notre travail tout au long de la période du projet.

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I. PRESENTATION DE L’ORGANISME D’ACCEUIL I .1. Présentation de JLEC filiale du groupe TAQA JLEC se situe à proximité du cap blanc à 20 km de la ville d'El Jadida, et s'ouvre sur l'océan Atlantique dans une position stratégique.

Figure 1 : Situation géographie de la Centrale thermique de JLEC

I.1.1. Historique sur la centrale thermique Fondée en 1997, Jorf Lasfar Energy Company (JLEC) se positionne comme un acteur majeur du secteur de l’énergie du Maroc avec un apport énergétique couvrant plus de 44% de la demande nationale et 25% de la capacité installée du Royaume. Depuis Mai 2007, JLEC est détenue indirectement à 100% par Abu Dhabi National Energy Company PJSC (TAQA), acteur mondial dans le domaine de l’énergie. I.1.2. Participation de la CT dans la production d’énergie au Maroc :

Figure 2 : Production d'énergie au Maroc

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Avec ses 350 collaborateurs et ses six unités de production, JLEC est la plus grande centrale thermique à charbon Indépendante de la région MENA et principal fournisseur de l’Office National d’Electricité (ONE), avec une capacité totale installée de 2 056 MW. Face aux enjeux énergétiques du Maroc et dans le cadre du Protocole d’Accord signé en Mai 2009 entre TAQA, JLEC et l’Office National de l’Electricité (ONE), Jorf Lasfar Energy Company poursuit son développement à travers un projet d’extension de la Centrale Thermique avec deux nouvelles unités de production. Véritable référence dans son domaine et consciente de sa responsabilité vis-à-vis de la société, JLEC se distingue à travers son engagement et ses actions citoyennes au niveau régional compte tenu de sa proximité avec la ville d’El Jadida. Une démarche basée sur la promotion de l’investissement, la création d’emplois et la protection de l’environnement. I.1.3. Organigramme de la centrale thermique :

Figure 3 : Organigramme de la centrale thermique

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I.1.4. Processus de production de l’énergie électrique : La production de l’énergie électrique dans une centrale thermique passe par une succession d’étapes de transformation d’énergie, allant de l’énergie chimique, calorifique, mécanique et enfin électrique. En effet, grâce à la réaction exothermique du combustible, au sein de la chaudière, l’énergie chimique se transforme en énergie calorifique, cette dernière est récupérée par l’eau pour se transformer en vapeur. Ayant atteint une température de 540°C environ et une pression de 182bar, la vapeur est utilisée pour faire tourner la turbine à 3000tr/min, ce qui engendre une énergie mécanique donnant un mouvement de rotation pour l’alternateur. Ainsi l’alternateur convertie cette énergie mécanique en énergie électrique. La figure suivante résume ces étapes de transformation d’énergie :

Figure 4 : Etape de production de l'énergie électrique dans une centrale thermique

I.2. Les étapes de production de l’énergie électrique à JLEC : Les six unités de production d’énergie électrique de la centrale thermique de Jorf Lasfar utilisent comme combustible de base le charbon importé principalement du Brésil et de l’Afrique du Sud. La centrale fonctionne au charbon, en raison de la compétitivité de ce combustible, les besoins pour six unités étant d’environ 3,5 millions de tonnes par an. Chaque unité est constituée principalement d’un générateur de vapeur, d’une turbine, d’un condenseur, d’un alternateur, d’un transformateur principal et d’un transformateur de soutirage. Des auxiliaires communs par paire de tranches sont prévus, tels que : la salle de commande et la cheminée, et des auxiliaires communs aux tranches, tels que : les installations d’alimentation en eau brute et en combustible, la prise d’eau de mer, le poste électrique d’évacuation de l’énergie, les bâtiments administratifs, les ateliers, les magasins et la chaudière auxiliaire. Les gaz de combustion sont rejetés à l’atmosphère à travers deux cheminées qui ont été dimensionnées sur la base des normes les plus récentes en matière de respect de l’environnement. La production annuelle de l’énergie est évacuée par les deux lignes de 225KV vers le poste Ghanem, Casablanca et Sidi Bouguedra.

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Le principe de fonctionnement de la centrale thermique de JLEC peut être résumé par la figure suivante :

Figure 5 : Etapes de production de l'énergie électrique au sein de JLEC

I.2.1. Manutention du charbon : La centrale thermique de JLEC produit de l’électricité en utilisant le charbon. Le système de manutention du charbon permet de véhiculer le charbon à partir du parc à charbon (Espace de stockage de charbon) vers les trémies à charbon brut. Le charbon importé est approvisionné au niveau du port de Jorf Lasfar où le déchargement est effectué moyennant un quai à 12,50 m de tirant d’eau pouvant recevoir des bateaux dont la capacité peut atteindre 75 000 tonnes environ. La satisfaction des besoins en charbon des six unités nécessite le déchargement d’environ 4 à 6 navires par mois selon la capacité des navires utilisés. L’acheminement du charbon entre le port et la centrale est effectué, avec un débit maximal de 2400 tonnes par heure, par un convoyeur qui alimente un parc de stockage d’une capacité de 1 million de tonnes environ, ce qui correspond à la consommation à pleine charge des 6 unités pendant deux mois environ. I.2.2. Chaine de broyage Le rôle des chaines de broyage à la centrale thermique consiste à transformer le charbon de l’état brut à l’état pulvérisé, tout en éliminant autant que possible son humidité et en assurant une finesse optimale pour une meilleure combustion dans la chaudière. Chaque chaudière est équipée de quatre chaines de broyages reliées entre elles, chaque chaine comprend : Un broyeur à boulets (18tr/min, 570 KW) ; Un tapis doseur ; Un séparateur et circuit de refus ; Un cyclone ; Un ventilateur broyeur ; Des gaines d’air chaud et de mélange Air + charbon pulvérisé ; Une trémie de charbon pulvérisé ; Une trémie de charbon brut. 15

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I.2.3. Adduction d’eau Dans les centrales thermiques, l’eau joue un rôle primordial dans les différents processus de production d’énergie. On l’utilise pour produire la vapeur, pour refroidir les installations, et pour évacuer les déchets de combustion. La centrale thermique de JLEC est alimentée en eau industrielle et en eau potable à partir d’un réservoir ONEP situé à environ 10 Km du site. D’autre part l’eau de mer sert aussi au refroidissement de la vapeur, la centrale dispose d’une station de prise d’eau de mer. I.2.4. Chaudière La chaudière est considérée comme étant la source chaude de la centrale thermique. En effet, elle permet d’assurer la combustion du combustible ainsi que les différents échanges de chaleur entre les gaz de combustion et le système eau/vapeur. Et cela à travers les différents échangeurs qui traversent la chaudière. Elle est conçue pour brûler du fioul ainsi qu’une grande variété de charbon. La chauffe se fait avec quatre caissons brûleurs et cinq broyeurs verticaux. I.2.5. La turbine La turbine est un moteur thermique où se transforme l’énergie de la vapeur en énergie mécanique pour entraîner le rotor de l’alternateur, cette transformation se fait en deux temps : Transformation de l’énergie potentielle (pression) de la vapeur en énergie cinétique (vitesse) c’est le rôle des tuyères. Transformation de l’énergie cinétique en énergie mécanique (rotation du rotor) c’est-àdire transfert de l’énergie cinétique de la tangente des roues à ailettes qui entraîne un alternateur. La turbine de la centrale thermique de JLEC à 3 corps (HP-haute pression, MP-moyenne pression et BP- basse pression) et la détente de la vapeur s'effectue en 2 étages. Entre les 2, la vapeur retourne à la chaudière pour y être "resurchauffée". Divers soutirages de vapeur sont prévus permettant le réchauffage de l’eau alimentaire avant son admission dans la chaudière. Elle est caractérisée par : Puissance nominale de la turbine : 330MW Vitesse de rotor : 3000 tr/min Pression du vapeur surchauffé : 182 bars Température du vapeur surchauffé : 540°C Pression au condenseur : 50mbar absolue Débit de vapeur : 950 Tonne/heure I.2.6. Le condenseur Le condenseur est un réseau de tubes, sous forme d’un échangeur où circule de l’eau froide en provenance de la baie des chaleurs. Lorsque la vapeur passe autour des tubes du condenseur, elle se refroidit et se transforme en eau. L’eau de refroidissement, est renvoyée une deuxième fois à la baie des chaleurs avec une température de 10°C plus élevée que celle qu’elle avait avant d’être pompée la première fois.

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A JLEC, pour chaque unité, le condenseur est installé transversalement. De type simple parcours, Il est constitué de deux faisceaux de tubes en titane et de plaques tubulaires en titane massif. I.2.7. Les pompes d’extractions et de circulation L’extraction de l’eau du condenseur est assurée par deux pompes d’extraction verticales, de capacité 100% chacune dont une en réserve. L’eau circule ensuite dans le poste de traitement des condensats qui comporte : Un filtre, Un échangeur cationique, Un échangeur à lit mélangé, Le circuit de contournement, Les pièges à résines de sortie, La fausse de neutralisation, La régénération de type externe. Le refroidissement du condenseur est assuré par un circuit ouvert à l’eau de mer. Ce système fonctionne à l’aide de deux pompes de circulation verticales de capacité 50%pour chaque unité. I.2.8. L’alternateur L’alternateur assure la transformation de l’énergie mécanique transmise par la turbine en énergie électrique alternatif triphasé moyenne tension 22KV. L’alimentation en puissance du système d’excitation est prise directement des bornes de l’alternateur et est transformée dans l’unité de puissance au moyen de thyristors en un courant continu qui est appliqué sur les bagues de l’enroulement rotorique de la machine synchrone. Ce système se distingue par sa rapidité en régulation. Ses caractéristiques sont les suivantes : Puissance apparente Puissance active Facteur de puissance Couplage des phases Tension de sortie Vitesse de rotation Fréquence

412 MVA 350MW 0.85 en étoile 22KV 3000tr/min 50 Hz

Tableau 1 : Caractéristiques de l'alternateur

I.2.9. Le Transformateur I.2.9.1. Transformateur principal

Il s’agit d’un transformateur élévateur de tension 22/225 KV, permettant d’évacuer l’énergie électrique à la sortie des bornes des alternateurs vers le réseau national 225KV. Ses caractéristiques sont les suivantes: Puissance apparente 412 MVA Facteur de puissance 0.85 Tension d’entrée 22KV Fréquence 50 Hz Tableau 2 : Caractéristiques du transformateur 17

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I.2.9.2. Transformateur de soutirage

Ce transformateur a pour fonction l’alimentation de la totalité des équipements de la centrale en énergie électrique 22KV/6.6KV. Il est composé de trois enroulements : un primaire et deux secondaires. En cas de défaut au niveau du secondaire le tertiaire prendra la relève d’alimentation. I.2.9.3 Transformateur auxiliaire

En cas de défaut du transformateur de soutirage, l’alimentation des équipements vitaux de la centrale en énergie électrique se fait moyennant un transformateur auxiliaire. Ce dernier est relié au réseau moyen tension (60KV) de l’ONE.

II. PROBLEMATIQUE ET PLANING DU PROJET : II.1. Présentation de la problématique : II.1.1. Phénomène d’obsolescence : L’obsolescence est le fait pour un produit d’être dépassé, et donc de perdre une partie de sa valeur en raison de la seule évolution technique, même s'il est en parfait état de fonctionnement. Pour se prémunir contre ce phénomène, les entreprises doivent exercer une action de veille technologique ou de veille sociétale pour prévoir, avec autant d'avance que possible, les changements risquant de remettre en question la valeur de leur savoir-faire. Le phénomène d’obsolescence peut causer des pertes au niveau de la production. Par exemple si une carte électronique tombe en panne, et qu’elle est obsolète dans le marché alors cela va obliger l’entreprise d’arrêter sa production, chose qui va générer des pertes catastrophiques. II.1.2. Manifestation du problème dans l’armoire de régulation By-pass basse pression (GBP) Le problème d’obsolescence se manifeste à la centrale thermique de JLEC dans l’armoire de régulation By-pass basse pression (GBP).Cette armoire qu’on va présenter par la suite assurent le contournement vapeur total ou partiel des corps MP / BP de la turbine. II.2. Plan du projet : Afin d’accomplir les tâches qu’elles nous ont été confiées durant cette période de stage au sein de JLEC, un diagramme GANT a été effectué à l’aide du logiciel MS PROJECT. Ce diagramme présente l’ensemble de tâches effectuées ainsi que leurs durées. La figure ci-dessous représente le diagramme Gant réalisé à l’aide du logiciel Gantt Project :

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CONCLUSION Après avoir présenté la centrale thermique de TAQA, et la problématique du projet, nous allons procéder à l’analyse de l’existant pour élaborer un cahier de charge pour bien concevoir le nouveau système de contrôle commande.

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Chapitre 2 : ANALYSE DE L’ANCIENNE ARMOIRE GBP

Lors de ce chapitre, nous allons décrire le système contournement turbine basse pression. Pour se faire une analyse QQCQOP est importante pour mieux cerner le besoin et éclaircir la problématique, enfin l’étude de l’armoire de régulation By pass basse pression GBP va être l’étape primordiale lors cette analyse.

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I. Présentation du système GBP: I.1 Rôle du système Le système GBP permet le contournement vapeur total ou partiel des corps MP/BP de la turbine : Au démarrage de la tranche pour permettre le conditionnement chaudière puis le démarrage TV. Lors d’un déclenchement GTA, pour assurer (avec le contournement HP) la continuité du circuit vapeur, sans rejet extérieur. I.2. Description du système Il consiste en une liaison assurant la détente et la désurchauffe de la vapeur resurchauffée avant son admission au condenseur. Il est composé essentiellement de : 2 vannes de détente à servomoteur hydraulique (PCV 101-201). 2 désurchauffeurs (101-201 DF) installés contre le condenseur. 1 groupe hydraulique assurant l’alimentation des servomoteurs. 4 (2 par désurchauffeur) vannes automatiques de désurchauffe (UV 103-PV 102-UV 203-PV 202). 1 armoire d’électronique d’asservissement des vannes.

Figure 6 : Schéma synoptique du contournement vapeur (By-pass)

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I.2.1. Vannes de détentes vapeur (PCV 101-201) Ce sont des vannes d’angle à cage. Les servo-moteurs hydrauliques sont à double effet. Les vannes sont équipées d’un transmetteur de position (ZT 101-201) et des fins de course ouverture (ZSH 101-201) fermeture (ZSL 101-201). I.2.2. Désurchauffeurs Ils sont équipés de 2 étages de désurchauffe alimentés par de l’eau d’extraction au travers des vannes automatiques pneumatiques de désurchauffe qui sont pilotées par les électro-vannes (UVX 103-203, PVX 102-202). I.2.3. Système hydraulique Groupe d’huile (HSU), Il est commun aux deux vannes de détente et il comprend essentiellement : Le réservoir d’huile (001 BA) 2 moto-pompes HP (001-002 PO) 1 moto_pompe de filtrage et réfrigération 1 réfrigérant eau/huile 1 accumulateur d’huile L’instrumentation de contrôle et asservissement 1 coffret de commande (001 CR) Panneaux d’asservissement (VCP, 101-201 CR) Il y en 1 par vanne de détente et chacun comprend : 1 tiroir de positionnement à double effet 1 électrovanne de fermeture rapide (UY 113 – UY 213) 1 électrovanne d’ouverture rapide (UY 112 – UY 212) I.3. Fonctionnement I.3.1. Fonctionnement vannes de détente En fonctionnement normal de la tranche, le système de contournement est fermé. II.3.1.1. Fonctionnement automatique

Les vannes de détente vapeur sont sous la dépendance d’une chaine de régulation limitant l’élévation de la pression de vapeur resurchauffée. Cette pression évoluant en fonction de la charge turbine, une consigne automatique proportionnelle à cette charge est élaborée, avec toutefois, un talon de consigne mimi à 15b. L’opérateur peut également passer en consigne manuelle et fixer celle-ci à l’aide de la station de consigne (HIK 001). Un dispositif hydraulique permettant l’ouverture rapide des vannes de détente (électrovanne) est actionné automatiquement en cas de : Ordre d’ouverture rapide du contournement HP/système FHA. Les vannes de détente dont remises sous la dépendance de la régulation dès leur ouverture complète.

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I.3.1.2. Fonctionnement manuel

Les vannes de détente peuvent être commandées manuellement depuis la salle de commande, à partir de la station de commande (HIC 001) I.3.1.3. Fonctionnement manuel

Un dispositif hydraulique (électrovanne) provoque automatiquement la fermeture rapide des 2 vannes de détente dès l’apparition de l’un des défauts de système. Température haute vapeur entrée condenseur (TSH 101-201) Pression haute condenseur (PSH001) Pression basse eau de désurchauffe (PSL 001) Défaut asservissement vannes de contournement (US 010)

II. Présentation de l’armoire by-pass basse pression turbine (GBP) II.1. Rôle de l'armoire de contrôle GBP L'armoire GBP commande et contrôle les vannes assurant le contournement turbine basse pression. Elle permet la commande et le contrôle de: La station hydraulique qui alimente les servomoteurs, assurée par l'unité de traitement. L'ouverture et la fermeture des vannes de détente, assurée par le système de contrôle de position. II.2. Description de l’armoire de contrôle GBP L'armoire de contrôle GBP comprend les éléments suivants : Panneau de commande OP 45 Système de contrôle de position (PCS) Interface des entrées / sorties (HSL)

Figure 7 : Les éléments constituants l’ancienne armoire GBP

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II.2.1. Interface opérateur SattCon OP45 SattCon OP45est une combinaison unique du système de commande et d'interface opérateur logées dans une seule unité. SattCon OP45 peut également être utilisé uniquement comme une interface opérateur, à communiquer avec un système de commande. Dans l’armoire existante, SattCon OP45 est utilisé comme une interface opérateur seulement pour afficher l’état des pompes ainsi que les alarmes et les alertes provenant de l’extérieur. Cette interface communique avec un système de commande qui est le SattCon 05 Slimline d’ABB. L’interface est constitué d'un menu principal, qui dans les conditions normales de services, doit toujours s'afficher. A partir du menu principal, l'opérateur peut sélectionner les fonctions de fonctionnement qu'il souhaite.

Figure 8 : SattCon OP 45

II.2.2. Système de commande SattCon 05 Slimline: SattCon 05 Slimline est une famille des automates programmables compacts pour petit pour les applications de taille moyenne. Une configuration modulaire, offrant quatre différentes cartes processeurs à quatre E / S unités, signifie que chaque système peut être sur mesure pour répondre à votre exacte exigences. La famille SattCon 05 Slimline comprend des unités d'E/S pour l'expansion du système(SD32D, SDA, SD24D, SD24RS et SACV) et d'autres accessoires. Le système intégré au niveau de l’armoire comprend le SD24D comme des unités d’E/S. SD24D est une unité E / S numérique avec 24 entrées opto-isolées (16-32 V DC) et 24 sorties de transistor optoisolées (12-50 V DC). L’image suivante présente le système de commande SattCon 05 Slimline.

Figure 9 : Système de commande SattCon 05 Slimline

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II.2.3. Système de contrôle de position (Vickers) Le système de contrôle de position "Position Control System" - PCS est conçu pour contrôler la position des vannes de réglage avec servomoteur électro hydraulique. Le PCS reçoit le signal de commande pour positionner la vanne et les signaux de position effective par le transmetteur de position de la vanne. Les signaux, traités dans le PCS, commandant les bobines des tiroirs hydrauliques montés sur le panneau hydraulique. Le PCS est monté dans une armoire de commande et est disponible dans des versions différentes en fonction du nombre de vannes à être contrôlé. Le nombre et le type d'ouverture et fermeture rapide signaux Les composants de base sont:

Figure 10 : Système de contrôle de position

 Les modules PCS;  La carte d'alimentation électrique;  Les unités d'alimentation en courant continu (si applicable).  Module PCS Un module PCS est monté dans un rack et comprend les éléments suivants :  Une carte de contrôle de position à deux voies, BTG-GC02;  Une ou deux carte amplificateurs, EEA-PAP-520-A-10 et/ou EEA-PAM525-A-10;  Une carte de circuits imprimés située en arrière-plan, BTG-PCS-BP-GC0202. Cette carte assure la connexion entre les cartes de contrôle de position, les cartes amplificateurs, et les borniers. Des relais pour les signaux d'ouverture et de fermeture rapides et la commande de vannes booster sont également montés sur cette carte.

Figure 11 : Signaux échangés dans PCS 25

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 Carte de distribution d'alimentation électrique La carte de distribution d'alimentation électrique BTG-PCS-BP-PS01 est montée dans le même rack que les modules PCS. Cette carte porte les éléments suivants:  L'unité d'alimentation électrique pour +ou- 15 V c.c. Cette unité fournit l'alimentation électrique pour les contrôleurs de position. Alimentation d'entrée: 220/110 V c.a.  Les borniers distribuent le + ou- 15V c.c et reçoivent et distribuent également l'alimentation électrique de 24V c.c.  Unité d'alimentation 24 V c.c. Cette unité fournit l'alimentation électrique pour le ou les tiroirs hydrauliques montés sur le panneau hydraulique. Chacun consomme 1.7 A. La dimension et le nombre d'unités d'alimentation dépend par conséquent de nombre de tiroirs hydrauliques devant être alimentés.

III. ETUDE DE L’ARMOIRE GBP Une étude profonde de l’architecture interne de l’armoire de commande GBP ainsi que ses entrées/sorties est effectuée afin de faciliter l’immigration à une nouvelle technologie. III.1. Identification des entrées/ sorties On a essayé de donner une cartographie représentative qui va nous aider lors de la conception de la nouvelle armoire de commande qui va remplacer celle-là.

Figure 12 : schéma synoptique des entrées /sorties 26

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III.2. Instrumentation et protocole de communication Le diagramme suivant montre les différents niveaux concernant l'organisation de la production dans une entreprise. Il situe ainsi l'emplacement des bus et des réseaux en mettant également l'accent sur l'interaction et le recouvrement croissants des domaines de l'automatique et de l'informatique. L’instrumentation (Capteur et actionneurs), représente le niveau 0 de la pyramide de CIM, à cette étape les capteurs captent les différentes mesures des paramètres à réguler au niveau du chantier, et les transmettent via des câbles aux automates industriels programmables (Niveau 1 de la pyramide), ces derniers permettent le traitement de ses données suivant une logique programmée par l’utilisateur qui contrôle et commande en même temps le déroulement du processus de production

Figure 13 : Pyramide CIM

III.2.1. Les capteurs de mesure Les capteurs sont des composants de la chaîne d'acquisition dans une chaîne fonctionnelle. Les capteurs prélèvent une information sur le comportement de la partie opérative et la transforment en une information exploitable par la partie commande. Il en existe plusieurs types dans le chantier, y compris : III.2.1.1.Capteur de pression :

Dans un capteur de pression, on mesure la force qui s'exerce sur la surface constante et connue S d'un corps d'épreuve. Pression (Pascal) P = F force (Newton)/ S Surface (m²) Il faut éviter d'exprimer la pression en bars (sauf pour les pressions hydrauliques). 1 bar = 1 daN/cm² = 0.1 Mpa Figure 14 : Capteur de pression

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III.2.1.2.Capteur de température :

Lorsque deux fils en métaux différents sont connectés à leurs deux extrémités, un courant continu circule dans la boucle s'il y a une différence de température entre les deux jonctions. On distingue la jonction chaude à la température Tc (à mesurer) et la jonction froide à la température Tf constante et connue (aujourd'hui cette pratique est évitée par une compensation électronique). On mesure la différence de potentiel E entre les deux jonctions, résultat du courant I, avec un voltmètre. Un calibrage à la fin pour obtenir la température correspondante à la mesure effectuée. Les capteurs de température les plus utilisés dans la centrale sont le PT100 et le thermocouple de type K.

Figure 15 : Capteur de température

III.2.1.3.Capteur de niveau :

Un dispositif électronique qui permet de mesurer la hauteur du liquide dans un réservoir. Une partie intégrante du contrôle de procédé dans de nombreuses industries, Le capteurs de niveau de mesure de point est utilisé pour marquer une seule hauteur de liquide discrète - une condition de niveau prédéfinie. Généralement, ce type de capteur de niveau fonctionne comme une alarme haute, pour signaler une condition de débordement, ou en tant qu'indicateur pour une condition d'alarme basse, il produit alors un signal logique TOR.

Figure 16 : Capteur de niveau

III.2.2. Les organes de commande (actionneurs ou effecteurs) Les commandes peuvent être de nature différente : logiques : mise en marche/arrêt des pompes, interrupteurs, moteurs,... Analogiques : ouverture plus ou moins grande de vanne de réglage, puissance de chauffe,... Pour le système de contournement GBP, on trouve les deux types de commande, la commande des pompes dans la station hydraulique ainsi que la commande analogique des deux vannes.

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III.3 Analyse QQOQCP Dans cette analyse on va appliquer la méthode QQOQCP la rénovation de l’armoire GBP de des unités 1 & 2 de la centrale thermique de TAQA. Cette analyse nous permettra d’obtenir un ensemble d’informations pour comprendre quelles sont les raisons ou les causes principales dans notre situation, d’identifier clairement et de manière structurée les aspects à traiter ou à améliorer et surtout de ne rien oublier lors de la planification Les résultats ainsi obtenues se résument dans le tableau suivant : La rénovation de l’armoire de régulation by pass basse pression turbine GBP des unités 1&2 dans la CT.

De quoi s’agit-il ?

En quoi consiste l’intérêt de la rénovation de l’armoire de régulation by pass basse pression turbine GBP des unités 1&2 ?

 Installer une nouvelle technologie qui existe déjà dans les autres unités de la centrale thermique.  Avoir un système plus performant.

Qui ?

Qui est concerné par cette situation ?

 Armoire GBP très ancienne.  Obsolescence des cartes qui constituent l’armoire.  Qualité des cartes qui se détériore avec le temps.  La division contrôle commande

Où?

Sur quel équipement ?

 Armoire de contrôle GBP

Quand est ce qu’on a recours à la rénovation de l’armoire de contrôle GBP ?

 Quand le système est défaillant.  Quand les cartes qui constituent le système deviennent obsolètes.  Quand le système est très ancien et n’est plus fabriqué par le constructeur.

Quoi ?

Quand ?

En quoi consiste la situation insatisfaisante ?

Quand est ce que les cartes peuvent devenir obsolètes ? Comment améliorer la situation actuelle ?

Comment ?

Quelles actions doit-on entreprendre ?

Pourquoi ?

Pourquoi une telle étude ?

 En choisissant un bon matériel en matière de fiabilité et de durée de vie.  En faisant une planification détaillée de la réalisation du projet.  Quantifié le nombre entrées sorties de notre système.  Choix d’une nouvelle armoire de contrôle GBP qui utilise une technologie moderne.

 Gain en production et en cout  Minimiser des risques Tableau 3 : Analyse QQOQCP de l’armoire GBP

CONCLUSION Lors de ce chapitre, nous avons l’armoire de contrôle GBP, et ce afin de mieux concevoir celle qui va le remplacer, et que nous allons choisir lors du chapitre suivant. 29

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Chapitre

3 :

ETUDE & CONCEPTION

D’UNE NOUVELLE ARMOIRE DE CONTROLE GBP

L’ultime objectif de ce chapitre est la conception du nouveau système de contournement turbine. Il est convenable de commencer par une analyse fonctionnelle à travers laquelle on va choisir la solution technologique qu’on va adopter. Dans un deuxième temps, on va présenter cette solution et choisir aussi les différents composants du système. A la fin, on va choisir l’architecture la plus convenable et optimale qui va être adoptée suivant le nouvel automate.

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I. Analyse fonctionnelle : L’analyse fonctionnelle est utilisée au début d’un projet pour créer ou améliorer un produit. C’est un élément indispensable à sa bonne réalisation. Dans notre cas nous allons utiliser cette méthode pour proposer les solutions possibles. En suivant la même démarche que celle utiliser dans la partie précédente. I.1. Mise en évidence du but par la méthode bête à corne Cette méthode a pour objectif de mettre en relation les trois questions fondamentales entourant la création de l’application : A qui le produit rend-il service ? Sur quoi le produit agit-il ? Dans quel but ? La figure suivante représente alors le diagramme bête à cornes ainsi obtenue :

Figure 17 : Diagramme bête à corne

I.2. Définition des milieux extérieurs par le diagramme pieuvre La méthode APTE est une méthode universelle pour la conduite d'un projet. En partant de l'expression d'un besoin ressenti et sans considérer a priori les solutions, elle permet d'évaluer l'ensemble des contraintes (techniques, économiques, culturelles...) qui affectent le projet. Elle constitue la première phase de conception débouchant sur l'édition du cahier des charges fonctionnel.

Figure 18 : Diagramme Pieuvre

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Après avoir fait une analyse fonctionnelle de l’armoire de commande GBP les fonctions principales et celles de contraintes ainsi regroupé sont les suivantes : FP1 : Permettre de contrôler et réguler les paramètres communiqués par les capteurs dans le chantier, et les consignes donné à partir de la salle de commande. FP2 : Permettre de commander les actionneurs à partir des informations communiqués par les capteurs et les consignes de la salle de commande. FC1 : S’interagir avec l’opérateur. FC2: S’alimenter par l’énergie électrique. FC3 : Permettre le contrôle et la surveillance de l’installation. FC4 : Être bien placé sur le support.; FC5 : Résister à l’environnement. FC6 : S’adapter avec l’installation actuelle. Pour mieux cerner les fonctions que doit réaliser la nouvelle armoire ou automate, on a essayé de préciser des critères d’appréciation de chaque fonction prédéfinis ci-dessus comme le montre le tableau suivant : Fonction Critères Temps de réponse. FP1 & FP2 Temps d’acquisition des donnés. Accessibilité de commande et de contrôle. Capacité de traitement de plusieurs données. Aptitude d’exécuter plusieurs actions en Même temps. Facilité d’utilisation. FC1 Alimentation en 220V. FC2 Simplicité d’outils de Contrôle et surveillance. FC3 Adaptabilité avec le positionnement actuel. FC4 Etanchéité. FC5 Résistance au choc et vibration. Etre compatible avec l’installation, réalisable et FC6 faisable. Tableau 4 : Appréciation des fonctions

II. Propositions et choix de solutions : II.1. Unité de traitement Dans l’industrie, l’automate programmable industriel est toujours une solution à choisir car il possède une interface facile à raccorder, il peut fonctionner dans des milieux précaires (très basses ou hautes températures, milieux humides, etc…) et il est facile à mettre en œuvre et surtout à le programmer via des langages standards comme le ladder ou le grafcet facile à comprendre. II.1.1. Choix de l’unité de traitement Le marché des automates est dominé par deux grands acteurs, Schneider et Siemens. Puis nous trouvons Allen-Bradley, Omron, ainsi que des constructeurs plus modestes, tel que Wago, Beckhoff, Crouzet…

Figure 19 : Les grands acteurs des automates 32

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L’automate utilisé dans l’ancienne armoire était le SattCon 05 Slimline du fameux ABB, or il est obsolète, la raison pour laquelle il faut penser un produit plus récent et disponible à tout moment. Le choix entre ces fabricants n’est pas facile, or pour des raisons de disponibilité en termes de SAV et de composants de rechange, notre choix s’est orienté vers SIEMENS, la famille SIMATIC S7 et plus précisément S7-300

Figure 20 : La famille SIMATIC S7

 SIMATIC S7-300 Le système d'automatisation SIMATIC S7-300 est un automate modulaire compact pour une gamme de compétence inférieure et moyenne. Le SIMATIC S7-300 est un système d'automatisation modulaire offrant la gamme de modules suivants : Unités centrales (CPU) de capacités différentes, certaines avec d'entrées/sorties intégrées ou avec interface PROFIBUS intégrée Modules d'alimentation PS avec 2A, 5A ou 10A Modules d'extension IM pour configuration de plusieurs lignes du SIMATIC S7-300 Modules de signaux SM pour entrées et sorties numériques et analogiques Modules de fonction FM pour fonctions spéciales Processeurs de communication CP pour la connexion au réseau Une gamme de CPU graduée avec une gamme de performances large est disponible pour la configuration de l’automate. Voici quelques-unes :

Figure 21 : Gamme de CPU 33

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Vu que le nombre des I/O est petit (17 entrées et 3 sorties) et les informations circulées sont de petite taille, on n’a besoin qu’un peu d’espace mémoire, du coup notre choix s’oriente vers la CPU 313 dont la capacité mémoire est de 128 KO et qui est largement suffisante : SIPLUS S7-300 CPU 313C CPU compacte, Mémoire vive 128 Ko, Tension d'alimentation 24 V CC, K 24 E/16 S TOR, 4 E/2 S ANA intégrées, Fonctions intégrées, MPI ; MMC nécessaire Plage de température étendue Tableau 5 : Caractéristique de CPU 313

II.2. Unité d’affichage: Afin d’assurer la fonction d’affichage et de la supervision de station hydraulique piloté par l’automate SIMATIC S7-300 décrit auparavant, il est nécessaire d’intégrer un pupitre de commande qui sert d’interface homme- machine. II.2.1. Choix de l’unité d’affichage Il existe une panoplie de pupitres d’affichage de très haute technologie dans le marché qui d’adapte parfaitement avec tout type d’automates. Dans notre cas, on a choisi le pupitre SIMATIC HMI Basic Panel 2ème génération de SIEMENS qui s’adapte parfaitement à notre automate de la même famille SIMATIC.

Figure 22 : SIMATIC HMI Basic Panel

Cette interface graphique innovante permet une grande flexibilité d’utilisation. Elle est équipée d’écran tactile convivial et de touches de fonction configurables très pratiques. Le pupitre Basic SIMATIC HMI peut être connecté à différents API grâce à une interface PROFIBUS ou PROFINET. Modèle Taille de l’écran Protocoles Logiciel de configuration Tension d'alimentation Consommation Mémoire de données d'utilisateur

KTP700 BASIC 7 TFT PROFINET à partir de STEP7 Basic, WinCC Basic (TIA Portal) DC 230 mA 10 MB

Tableau 6 : Les caractéristiques techniques du SIMATIC HMI Basic Panel

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II.3. Système d’actionnement électro-hydraulique avec des soupapes proportionnelles Pour le système de contrôle de position, on fera appel au même constructeur CCI (Control Components Inc), avec AV6+ Controller System. Ce système d'actionnement hydraulique CCI peut développer des forces d'actionnement jusqu'à 1200 kN (120 tonnes), des vitesses de course contrôlées jusqu'à 250 mm / s et une précision de positionnement stable de 0,1 mm.

Figure 23 : Armoire AV6+

II.3.1. Caractéristique et composants du système

Figure 24 : Fiche technique de l’armoire AV6+

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Le système d'actionnement électro-hydraulique est réalisé sous la forme d'un système modulaire. IL se compose des éléments suivants:       

L’actionneur ASM ou GHZ ; Unité de contrôle PV; Unité de positionnement PVR ; Unité de commande pas à pas APL ou 4/3 WEDz; Système de contrôle de sécurité SSB (Facultatif); Système de contrôle de sécurité SBE (Facultatif); Unité de puissance hydraulique seulement s'il n'y a pas déjà une unité de puissance hydraulique.

Figure 25 : Système d'actionnement électro-hydraulique

Chaque actionneur nécessite soit une unité de commande ou une unité de commande de pas. De plus, jusqu'à trois unités de commande supplémentaires par vanne peuvent être montées selon les besoins.

Figure 26 : Actionneur avec unité de contrôle 36

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 L’actionneur ASM ou GHZ Les vérins sont des cylindres hydrauliques à double effet. La tige du piston du vérin est actionnée par l’alimentation contrôlée et l’écoulement du fluide hydraulique depuis chaque côté du piston. De cette manière, les forces de positionnement pouvant atteindre 1200 KN sont obtenues par l’intermédiaire des grandes vitesses de positionnement et des vastes gammes de course. Les vérins de type ASM sont caractérisés par des paliers antiusure des pièces mobiles et leur Étanchéité exceptionnelle. Il est possible de monter jusqu’à quatre dispositifs de commande directement sur chaque vérin et chaque dispositif de commande peut avoir une fonction différente. Dans le cas où un système d’une plus grande fiabilité est requis, les dispositifs de Commande ayant la même fonction sont installés. Les vérins possèdent également des paliers anti-usure sur leurs pièces mobiles et ont aussi une étanchéité exceptionnelle. Il est possible de monter jusqu’à deux dispositifs de commande directement sur chaque vérin et chaque dispositif de commande peut avoir une fonction différente.

Figure 27 : Vérin de type ASM

 Unité de commande PV L'unité de commande convertit les signaux électriques provenant du système de commande dans un flux de fluide hydraulique. Il contrôle l’admission et l'évacuation du fluide hydraulique vers et depuis les chambres de piston de l'actionneur dans un mode de commande continu, ce qui permet un positionnement très précis de l'actionneur. Avec une sensibilité de réponse élevé et stable, avec un temps de moins de trois secondes qui peut être atteints sans difficulté. La fonction de blocage assure que l'actionneur maintient la dérive libre dans sa position en mode manuel ou en cas de dysfonctionnement. En outre, la fonction de blocage est assurée par deux pilotes anti-retour qui contrôle les soupapes. Si une panne de courant ou une perte de pression hydraulique se produit, les soupapes de contrôle ferment les orifices à l’actionneur.

Figure 28 : Unité de contrôle PV 37

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 Unité de commande pas à pas APL ou 4/3 WEDz L'unité de commande pas à pas est le moyen le plus simple de commander un actionneur. Il fournit seulement un mode de commande de marche et il est utilisé pour une pure opération marche / arrêt. La partie centrale des unités de commande pas à pas est une soupape à 4/3 voies actionnées par deux électro-aimants. Un système d'orifices d'étranglement et de pilotage de retenue libérables permet de régler la vitesse de positionnement indépendamment dans les deux sens et assure que l'actionneur est maintenu dans sa position sans dérive.

Figure 29 : Unité de commande pas à pas APL,APLE AND 4/3 WEDz

 Système de contrôle de sécurité SSB Le système de contrôle de sécurité garantit que, même si l’alimentation centrale tombe en panne, l’actionneur peut être positionné de façon fiable dans une position d'extrémité prédéterminée si nécessaire. L'énergie nécessaire pour ceci est tirée d'un accumulateur hydraulique supplémentaire d'une capacité de stockage suffisante pour un ou plusieurs traits, en fonction des besoins.

Figure 30 : Système de contrôle de sécurité SSB

 Système de contrôle de sécurité SBE Le système de by-pass de sécurité permet d'ouvrir la vanne sans aucune source d'énergie extérieure. Seules les forces exercées par le fluide sur la tige de la soupape sont utilisées. Ce système est utilisé principalement dans le cadre de stations de dérivation HP et avec des vannes d’actionneur de type MSV ou HSV de sécurité.

Le système de contournement de sécurité est presque toujours disposé de manière redondante pour augmenter la fiabilité du système. Trois blocs identiques de

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contournement de sécurité sont montés directement dans l’actionneur. Chacun se compose d’une vanne pilote et une vanne principale. Si la soupape pilote à électro-aimant est désexcité, le système ouvre automatiquement une ligne de contournement entre les chambres de piston supérieure et inférieure de l'actionneur. Par conséquent, la tige de la soupape est déplacée vers sa position ouverte par la force exercée sur la tige de soupape par le fluide.

Figure 31 : Système de contrôle de sécurité SBE

 Feedback transmetteur R-SG 16+4K: Le transmetteur de rétroaction R -SG 16 est pour les vannes avec fonction d'ouverture / fermeture et il est produit en différentes versions :  R-SG 16+4K transmetteur de position et 4 interrupteurs de fin de course  R-4K seulement 4 interrupteurs de fin de course Le transmetteur de rétroaction R -SG 16 + 4K est pour les vannes de commande. Le transmetteur de position SG 16 mesure la position de la soupape et transmet la position au contrôleur de position. Le contrôleur de position compare la position de la vanne à la position demandée et déplace la soupape selon la dérivation. Les interrupteurs de fin de course ne sont pas utilisés pour le positionnement, mais ils peuvent être utilisés pour indiquer les positions de la vanne.

Figure 32 : Transmetteur de rétroaction R-SG 16

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Figure 33 : Transmetteur de rétroaction

 Unité de puissance hydraulique Les composants du système :

Figure 34 : Système de vérin électro hydraulique (commande avec valve proportionnelle) 40

Rapport de stage

1 : Bloc d’alimentation hydraulique & 1Transmetteur de position 2 : Valve proportionnelle (fonction de blocage compris) 3 : Vérin 7 Connexion pour les vérins supplémentaires 4 : Valve de régulation 5 : transmetteur de position 6 : Contrôleur de position P : Conduite de pression T : Conduite de retour L’agrégat hydraulique :

Figure 35 : Bloc d'alimentation

Le bloc d’alimentation hydraulique fournit l’énergie hydraulique nécessaire pour les vérins. Un bloc simple peut fournir plusieurs vérins. Le composant principal du bloc d’alimentation hydraulique est la pompe qui va du réservoir à l’accumulateur hydraulique. Le bloc possède aussi un équipement de sécurité et de commande afin de garantir l’alimentation du fluide hydraulique depuis l’accumulateur. L’objectif de l’accumulateur est de faire face aux pointes de charge. Le détendeur de pression maintient constante la pression du système à l’intérieur de limites strictes. Les 2 pompes d’huile Pompes redondantes Une pompe est toujours en opération

Figure 36 : Les deux pompes d'huile 41

Rapport de stage

Si la pression se baisse, les deux pompes remontent la Pression. Accumulateur presque toujours chargé (plus de durée de vie) Armoire AV6+ standard, pré câblée, 2200mmx800mmx600mm (HxWxD)

Cette armoire sera montée au même endroit que l’armoire existante de l’AV6

Figure 37 : Armoire AV6+ standard

CONCLUSION Les éléments de la nouvelle armoire ont été choisis convenablement. Le chapitre suivant va traiter l’automatisation de la station hydraulique et l’interface de supervision.

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Chapitre 4 : AUTOMATISATION ET INTERFACE DE SUPERVISION

Lors de ce chapitre nous allons proposer un GRAFCET pour le fonctionnement automatique de la station hydraulique, ensuite nous allons présenter le logiciel de programmation de SIEMENS nommé TIA PORTAL, avant de terminer par une étude de l’interface de supervision.

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I. Cahier de charge : Après avoir consulté l’ancienne armoire GBP et étudier les différentes composantes qui interviennent dans cette dernière ainsi que son fonctionnement. On a pu établir un cahier de charge pour la rénovation et la mise à niveau de l’armoire GBP de régulation by-pass de la turbine unité 1&2.

II. Le Grafcet de la station hydraulique : Le grafcet (grafcet fonctionnel de commande des étapes et transitions) est un mode de représentation et d’analyse d’un automatisme à travers un cahier de charge. Il est adapté aux systèmes dont les évolutions peuvent s’exprimer séquentiellement. Dans notre cas, on se limite à la réalisation de trois grafcet qui assurent le fonctionnement du groupe hydraulique. La station hydraulique est caractérise par des entrées et des sorties pour se positionner dans le cycle définie par l’automate .Pour une bonne description voilà leur identification qui seront illustrer dans le tableau descriptif ci-dessous. DESIGNATION Alarme de filtre pompe hydraulique 001P0 Alarme de filtre pompe hydraulique 002P0 Alarme de filtre pompe hydraulique de circulation 003P0 Basse Pression d'huile Haute Pression d'huile Niveau d'huile basse Haute température d'huile Marche Manuel Pompe hydraulique 001P0 Surintensité Pompe hydraulique 001P0 Indication Pompe hydraulique 001P0 en marche Marche Manuel Pompe hydraulique 002P0 Surintensité Pompe hydraulique 002P0 Indication Pompe hydraulique 002P0 en marche Marche/ Arrêt Marche Manuel Pompe hydraulique 003P0 Surintensité Pompe hydraulique 003P0 Indication Pompe hydraulique 003P0 en marche DESIGNATION Pompe hydraulique 001P0 Pompe hydraulique 002P0 Pompe hydraulique 003P0 Tableau 7 : Les entrées/sorties

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ADRESSE %I0.0 %I0.1 %I0.2 %0.3 %I0.4 %I0.5 %I0.7 %I1.0 %I1.1 %I1.2 %I1.3 %I1.4 %I1.5 %I1.6 %I1.7 %I2.0 %I2.1 ADRESSE %Q0.0 %Q0.1 %Q0.2

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Pour une bonne lisibilité, on a choisie de représenter nos Grafcets par des conditions, de la manière suivante :

Figure 38 : Grafcet : Démarrage et arrêt des pompes 1,2 et 3 suite à une basse pression d’huile

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C1 C2 C3 C4 C5 C6

Basse pression & Arrêt d'urgence Pompe 1 en marche (armoire de contacteur) & Pas de surintensité au niveau de la pompe 1 & Pas d'arrêt d'urgence Pompe 1 en marche (armoire de contacteur) & Pas de surintensité au niveau de la pompe 1 || Pas d'arrêt d'urgence Surintensité au niveau de la pompe 1 & Temporisation de 5min & Arrêt d'urgence Pompe 2 en marche (armoire de contacteur) & Pas de surintensité au niveau de la pompe 2 & Pas d'arrêt d'urgence Pompe 2 en marche (armoire de contacteur) & Pas de surintensité au niveau de la pompe 2 & Pas d'arrêt d'urgence

C7

Surintensité au niveau de la pompe 2 || Temporisation de 5min & Arrêt d'urgence

C8

Pompe 3 en marche (armoire de contacteur) & Pas de surintensité au niveau de la pompe 3 & Pas d'arrêt d'urgence

C9

Pompe 3 en marche (armoire de contacteur) || Pas de surintensité au niveau de la pompe 3 & Pas d'arrêt d'urgence

C10

Surintensité au niveau de la pompe 3 & Temporisation de 5min

C11

=1

Tableau 8 : Conditions: Démarrage et arrêt des pompes 1,2 et 3 suite à une basse pression d’huile

Figure 39 : Grafcet : Démarrage automatique de la pompe 3 46

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C1

Marche automatique & Pas Arrêt d'urgence & Pompe 3 en marche (armoire de contacteur) & Pas de surintensité au niveau de la pompe 3 & L'étape initiale du grafcet basse pression active

C2

Surintensité au niveau de la pompe 3 & L'étape initiale du grafcet basse pression désactivé & Arrêt d'urgence & Pompe 3 n'est pas en marche (armoire de contacteur) & Bouton Marche automatique relâché

C3 C4

La pompe 1 & 2en arrêt & Niveau d'huile trop basse Temporisation T=0.5min Tableau 9 : Conditions Démarrage automatique de la pompe 3

C1

Marche manuel & Pas Arrêt d'urgence & Pompe 1 en marche (armoire de contacteur) & Pas de surintensité au niveau de la pompe 1 & L'étape initiale du grafcet basse pression active

C2

Surintensité au niveau de la pompe 1 & L'étape initiale du grafcet basse pression désactivé & Arrêt d'urgence & Pompe 1 n'est pas en marche (armoire de contacteur) & Bouton Marche Manuel relâché

Figure 41 : Grafcet et conditions Démarrage automatique de la pompe 1

C1 C2

Marche manuel & Pas Arrêt d'urgence & Pompe 2 en marche (armoire de contacteur) & Pas de surintensité au niveau de la pompe 2 & L'étape initiale du grafcet basse pression active Surintensité au niveau de la pompe 2 & L'étape initiale du grafcet basse pression désactivé & Arrêt d'urgence & Pompe 2 n'est pas en marche (armoire de contacteur) & Bouton Marche Manuel relâché

Figure 40 : Grafcet et conditions: Démarrage automatique de la pompe 2 47

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Figure 42 : Grafcet : Permutation des pompes 1 et 2

C1

Marche automatique & Pas Arrêt d'urgence & Pompe 1 en marche (armoire de contacteur) & Pas de surintensité au niveau de la pompe 1 & L'étape initiale du grafcet basse pression active

C2 C3 C4

Temporisation T=3h & compteur Z>0

C5

Marche automatique & Pas Arrêt d'urgence & Pompe 2 en marche (armoire de contacteur) & Pas de surintensité au niveau de la pompe 2 & L'étape initiale du grafcet basse pression active

C6 C8 C9

Temporisation T=3h & Compteur Z>0

Temporisation T=3h & compteur Z=0 Surintensité au niveau de la pompe 1 || L'étape initiale du grafcet basse pression désactivé & Arrêt d'urgence & Pompe 1 n'est pas en marche (armoire de contacteur) & Bouton Marche automatique relâché

Temporisation T=3h & compteur Z=0 Surintensité au niveau de la pompe 2 & L'étape initiale du grafcet basse pression inactive & Arrêt d'urgence & Pompe 2 n'est pas en marche (armoire de contacteur) & Bouton Marche automatique relâché Tableau 10 : condition Permutation des pompes 1 et 2

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III. Logiciel de programmation Siemens : Tia Portal III.1. Description du logiciel La plate-forme Siemens TIA (Totally Integrated Automation) Portal est la dernière évolution des logiciels de programmation Siemens. Cette plate-forme regroupe dans un seul logiciel la programmation des différents dispositifs d’une installation. On peut donc avec ce logiciel, programmer et configurer, en plus de l’automate, les dispositifs HMI, les variateurs, etc. Lorsque l’on lance TIA Portal, l’environnement de travail se décompose en deux types de vue : III.1.1. La vue du portail : Elle est axée sur les tâches à exécuter et sa prise en main est très rapide. Chaque portail permet de traiter une catégorie de tâche (actions). La fenêtre affiche la liste des actions pouvant être réalisées pour la tâche sélectionnée.

Figure 43 : Vue du portail

III.1.2. La vue du projet : Elle comporte une arborescence avec les différents éléments du projet. Les éditeurs requis s’ouvrent en fonction des tâches à réaliser. Données, paramètres et éditeurs peuvent être visualisés dans une seule et même vue. L’élément « Projet » contient l’ensemble des éléments et des données nécessaires pour mettre en oeuvre la solution d’automatisation souhaitée.

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Figure 44 : Vue de projet

Cet environnement de travail contient énormément de données. Il est possible de masquer ou réduire certaines de ces fenêtres lorsque l’on ne les utilise pas. Il est également possible de redimensionner, réorganiser, désancrer les différentes fenêtres. III.2. Création d’un projet Pour créer un projet dans la vue du portail, il faut sélectionner l’action « Créer un projet». On peut donner un nom au projet, choisir un chemin ou il sera enregistré, indiquer un commentaire ou encore définir l’auteur du projet. Une fois que ces informations sont entrées, il suffit de cliquer sur le bouton « créer » III.3. Configuration et paramétrage du matériel : Une fois votre projet crée, on peut configurer la station de travail. La première étape consiste à définir le matériel existant. Pour cela, on peut passer par la vue du projet et cliquer sur « ajouter un appareil » dans le navigateur du projet. La liste des éléments que l’on peut ajouter apparait (API, HMI, système PC). On commencera par faire le choix de notre CPU pour ensuite venir ajouter les modules complémentaires (alimentation, E/S TOR ou analogiques, module de communication AS-i,…). Lorsque l’on sélectionne un élément à insérer dans le projet, une description est proposée dans l’onglet information.

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III.4. Présentation de l’interface :

Figure 45 : Présentation de l'interface

Dans cette interface, on retrouve un navigateur de projet qui contient la liste de tous les composants du projet. On a une partie centrale de la fenêtre permet d’afficher la contenu sélectionné dans le navigateur de projet. Dans le menu à droite de l’écran, on a des blocs à intégrer lorsqu’un bloc de programme est sélectionné et dans la barre d’outils principale, on trouve certains icones permettant de compiler et de charger les programmes dans l’automate et d’autres pour le contrôle de l’automate connecté au PC. III.5.Relevé des adresses utilisées pour les entrées/sorties On a un module de simulation accouplé à l’automate. Ce module permet de simuler aux choix 16 entrées et 16 sorties ou 8 entrées et 8 sorties, qui nous permet de relever les adresses des différentes entrées/sorties de l’automate. III.6. Programmation de l’automate : Afin de faciliter la programmation, il est intéressant de créer une table de variables, dans cette variable, on indique son nom, son adresse et aussi sont type. On peut également insérer un commentaire qui nous renseigne sur cette variable.

Figure 46 : Table de variables 51

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Les opérations binaires sont les opérations réalisées sur les variables de type « Bool ». On retrouve dans ces opérations les fonctions logiques (ET, OU, OU Exclusif), les bascule RS, les détections de fronts,… Plusieurs langages de programmation sont disponibles : le schéma à contact (LADDER), les logigrammes (LOG) ou le langage LIST (instructions). Mais dans notre cas on va utiliser le langage Ladder. Ce Ladder Diagram (LD) ou Langage Ladder ou schéma à contacts est un langage graphique très populaire auprès des automaticiens pour programmer les automates programmables industriels. Il ressemble un peu aux schémas électriques, et est facilement compréhensible.

IV. Interface de supervision : La supervision est une technique industrielle de suivi et de pilotage informatique de procédés de fabrication automatisées. La supervision concerne l'acquisition de données (mesures, alarmes, retour d'état de fonctionnement) et des paramètres de commande des processus généralement confiées à des automates programmables. On a utilisé le même logiciel TIA PORTAL pour créer l’interface de supervision de la station hydraulique, ce dernier est compatible avec l’automate SIMATIC S7-300 de Siemens.

Figure 47 : Interface de supervision de la station hydraulique 52

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V. La supervision via CENTRALOG: Le système CENTRALOG® est l’élément principal de la salle de commande, il intègre des fonctions de contrôle et de supervision de la centrale via des vues d’écran ainsi qu’une aide pour l’opérateur pour pouvoir réaliser des analyses détaillées du procédé. Afin de satisfaire les exigences fortes du contrôle et de la supervision du procédé de production d’énergie, CENTRALOG est équipé de composants matériels standard soigneusement sélectionnés, de logiciels de haute qualité qui fournissent une interface homme/machine (IHM) à l’ergonomie attrayante, ainsi que des performances dynamiques et une large gamme de fonctions d’exploitation d’un haut niveau de fiabilité. Le système propose une bibliothèque de calculs standards, des simulations de procédé et des fonctions de gestion de production. CENTRALOG permet la supervision à distance. Le système stocke une quantité très importante de données et permet ensuite leur exportation en mode local ou distant. Il assure également l’interfaçage avec les logiciels de bureautique du site et avec les sites externes.

Figure 48 : Interface CENTRALOG

CONCLUSION L’automatisation du contournement de la vapeur de la turbine reste un choix indispensable pour TAQA, vu les normes de sécurité très exigeant cependant la programmation de la station hydraulique, et la commande des variables analogiques à travers la nouvelle armoire de contrôle commande, est faisable. D’autre part la compatibilité de l’armoire de contrôle commande avec la supervision va offrir une plateforme de travail parfaite pour les exploitants vu les nouvelles options qui vont être utilisées. 53

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Chapitre 5 : ETUDE ECONOMIQUE

Ce dernier chapitre va traiter une étude économique, ensuite nous établirons le bilan du coût d’investissement ainsi que les gains escomptés.

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I. Introduction Pour pouvoir mettre en oeuvre notre rénovation, Nous allons faire une étude économique qui permet d’évaluer la rentabilité du projet. Nous allons tout d’abord donner l’apport du projet pour le fonctionnement des installations, ensuite nous établirons le bilan du coût d’investissement ainsi que les gains escomptés. II. Apports de la réalisation du projet Dans le deuxième chapitre nous allons présenter les limites et les inconvénients du système de contrôle commande actuel. Le remplacement de ce système par un système à base d’automates programmables a une grande importance puisqu’il permettra de palier les problèmes actuels. Le recours à l’automatisation et à la supervision de la station hydraulique dans la phase de préparation de pâte apporte plusieurs avantages notamment : une fiabilité supérieure que celle de l’ancien système. une amélioration de la disponibilité du système. extensibilité de l’installation. un réseau ouvert. possibilité de centraliser la commande. archivage des données.

III. Investissement à engager pour automatiser la plateforme III.1. Equipements pour la partie automatisme Nous avons conçu un système d’automatisation constitué d’un automate Siemens équipé des modules d’Entrées/Sorties analogiques et numériques. En ce qui concerne le coût du matériel nécessaire pour l’automatisation du contournement basse pression, nous allons donner les coûts proposés par le constructeur.

Figure 49 : Coût d'automate programmable

Le coût pour un automate programmable est de : 10 816.78 DH. Pour avoir une meilleure disponibilité nous avons opté pour une architecture redondante ce qui implique l’acquisition d’un autre automate programmable, donc le coût total d’investissement est d’environ : 21 633.56 DH.

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III.1.2. Système de positionnement Le système AV6+ choisi pour le positionnement des vannes est un système modulaire constitué de plusieurs élément (carte électronique de positionnement, transmetteur, système de sécurité, …) assemblés entre eux, permettent un positionnement de vanne sécurisé. Le prix de la carte électronique de positionnement proposé par le constructeur est : 73 600, 24 DH. Le prix des autres éléments sera mentionné dans un tableau qui rassemblera le prix de tous les équipements nécessaires. III.2. Equipements de supervision et d’affichage Les équipements de la supervision comportent un PC qui va contenir l’application de supervision conçue pour le contrôle et le commande de la station hydraulique et les vannes de position. Le coût du PC est d’environ : 5 000DH. Concernant l’écran de commande de la station hydraulique (interface IHM) choisie qui est le SEMATIC IHM Basic panel, son prix est de : 5 853,88 DH III.3. Logiciels Les logiciels nécessaires pour la solution proposée sont les suivants :  Une licence pour TIAPORTAL.  Une licence pour WINCC.

Figure 50 :Coût des licences de TIA PORTAL et de WINCC

Le tableau suivant résume l’investissement à engager pour la mise en place de la solution proposée : Désignation

Quantité

Automate SIMATIC S7-300 Ecran de commande de la station hydraulique SIMATIC HMI Basic Panel Ordinateur pour supervision Licence WincC Licence TIA PORTAL Carte électronique de positionnement PVR 10 Transmetteur de position des vannes By-Pass BP Capteur de position SG16 56

Cout total (DH TTC)

4 2

43 267.12 11 707.76

2 1 1 2

10 000 10 000 10 000 147 200.48

4

253 224.6

4

118 605.8

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Elément Amortisseur des transmetteurs de position RSG16+4K Elément de sécurité pour les vannes By-Pass BP des unités 1&2 Elément de commande des vannes d’isolement de By-Pass BP Electrovanne à 2/3 voies pour PV de commande de By-Pass BP Distributeur proportionnel Relais d’interface 24 V DC Commutateur ETHERNET Module d’alimentation Vin 220V AC, Vout 24V DC, 2.4A, 50/60 Hz Total

4

6365.44

4

286559.76

4

257908.8

4

36054.16

4 10 2 2

281053.6 18 858.3 6752.82 16 000 1513558.64

Tableau 11: Coût de rénovation de l'armoire GBP

III.4. Coût des anciens équipements de l'armoire GBP L'ancienne armoire GBP contient des équipements définit comme suit, en mentionnant leurs coût correspondants. Désignation

Quantité

Module PCS Panneau de commande SattCon OP 45 Ordinateur pour supervision Carte REF-BTG-GC02-02 pour Ampli GC 02 Carte amplificateur : EEA-PAM520-A-14 Module POWER SUPPLY réf : 23215A Transmetteur de position des vannes By-Pass BP Electrovanne de contrôle de direction Distributeur E/H de contrôle proportionnel Amplificateur de contrôle de position Relais borne 24 V DC Module d’alimentation Vin 220V AC, Vout 24V DC, 2.4A, 50/60 Hz Total

Cout total (DH TTC)

2 2

26 080 42 000

2 2

10 000 13 080

4

36 040

2

5 841.72 4

49 080

4

50 880

2

281053.6

4

508 000

10 2

11 858.4 16 000 1 049 913.72

Tableau 12 : Coût de l'ancienne armoire GBP

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CONCLUSION Dans ce chapitre, nous avons esquissé une rentabilité des investissements à engager dans par la présentation des apports techniques stratégiquement importants puis, nous avons avançant les capitaux à engager dans le projet.

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étude économique globale pour évaluer la la solution proposée. Nous avons commencé et économiques de la solution qui sont détaillé notre étude économique globale en

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Conclusion générale

Ce projet effectuer à la centrale thermique de TAQA, a eu pour objectif l’étude de la rénovation de l’armoire de contrôle et de commande GBP, à travers cette étude nous avons pu voir l’importance de la rénovation de cette armoire, le besoin en modification, et le gain que peut apporter la solution choisit pour la société. Le choix de la solution d’usage d’un automate SIEMENS, a généré plusieurs avantages, que ça soit en termes de cout, de performance, ou de compatibilité, cet automate est le mieux apte pour prendre la relève. L’étude économique a montré le danger de l’obsolescence, ainsi la seule solution pour la société est le renouvellement et la rénovation des systèmes existants. En guise de perspectives, nous proposons de faire une étude similaire pour les autres armoires de contrôle commande, pour constituer un dossier complet en vue d’une rénovation de ses systèmes le plus tôt que possible, et de lutter contre le phénomène d’obsolescence. Ce projet ne se termine pas au terme du cahier des charges. En effet, il reste d’autres étapes à réaliser pour l’amélioration du projet, on en cite :

 Choix des matériels adéquats,  Assurer la redondance en utilisant un autre API,  Réaliser une interface graphique où on peut intégrer les positionneurs.

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Bibliographie [2]: Alstom Power Electrical and Control Systems: « MICROREC K Guide descriptif GRE & GSE». [3]: Mme ACHAK: Les outils de la qualité, 4émé Année « Management de la qualité » 2015/2016. [4]: M. BALLOUTI : « Les automates programmables industriels (API), 4émé Année 2015/2016. [5] : M. SAIDI: « Prise de décision », 4émé Année 2015/2016. [6]: ALTOM POWER SYSTEME: ALSPA Series 6 - ALSPA CONTROPLANT DCS Thermique PTP20A48515-fr Rev.B CCPP/STPP Architectures. [7]: M. BELHOURA: « Diagramme fonctionnel GRAFCET », 3éme Année 2014/2015.

Webographie : [1]: Site JLEC : http://eduscol.education.fr/rnchimie/gen_chim/regulation/rhode/reg_ana.pdf. (s.d.).

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Annexe Annexe 1 : Commandes a disposition de l’opérateur Annexe 2 : Chaine contrôle logique ouverture rapide vannes de contournement PCV 101-201 Annexe 3 : Armoire de contrôle plan de circuit alimentaire Annexe 4 : schéma logique d’alimentation hydraulique

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