Rapport Chambre Du Combustion [PDF]

Zitiervorschau

École d'Ingénierie Informatique PROJET DE FIN D’ETUDES Pour l’obtention du diplôme

Filière Automatismes

, Informatique Industrielle et Systèmes Embarqués

MEMOIRE DE STAGE DE FIN D’ETUDE

Optimisation de fonctionnement d’une chambre à combustion Par

BOUDO rachid Réalisé à

JORF FERTILIZERS COMPANY V

1|Page

Dédicace Nous dédions ce modeste travail en premier lieu à nos parents qui n’ont rien épargné quant à notre éducation et à notre formation, et qui n’ont jamais cessé de nous encourager pour faire de mieux. Au personnel de JFC V Qui nous ont épaulés durant la période de stage. A nos enseignants Qui nous ont soutenus en témoignage de notre

reconnaissance,

pour

toute

la

sollicitude

et

les

encouragements Qu’ils n’ont cessés de nous prodiguer. A nos amis et nos collègues qui nous ont beaucoup encouragés, nous leurs souhaite le bonheur et la réussite dans leur vie.

Remerciement Tout d’abord, je tiens à remercier toute l’équipe du service électrique et régulation de la JFC V, pour leur accueil et leur collaboration.

2|Page

Plus précisément, je tiens à remercier sincèrement Mr Boumiz, chef du service maintenance électrique, pour sa disponibilité, les discussions que nous avons partagées ont permis d’orienter mon travail d’une manière pertinente. Mr Redoine pour m’avoir introduit aux installations électriques de l’atelier phosphorique. Ainsi que Mr Charhi pour leurs assistances, et pour la documentation mise à ma disposition. Je tiens à présenter ma gratitude et mon vif remerciement à Mr Ighachane, qui m’a aié et orientés avec ses corrections et ses précieux conseils tout au long de ce stage. Je remercie également tous les professeurs qui m’ont enseigné durant mon parcours universitaire, et pour le savoir qu’ils m’ont transmis. Et j’adresse mes sincères remerciements à Monsieur Baala, Professeur à HIGH TECH, pour la confiance qu’il m’a faite en acceptant d’encadrer ce travail, pour son assistance ininterrompue et ses conseils judicieux qui m’ont aidés à mener à bout ce travail. Je le remercie également d’avoir accepté de participer au jury de ce PFE.

Table des matières Dédicace....................................................................................................................................................................2 Remerciement...........................................................................................................................................................3 Abstract.....................................................................................................................................................................7 Liste des Figures………………………………………………………...……………………………………..…8.9 Liste des tableaux....................................................................................................................................................10 Introduction générale..............................................................................................................................................11 Chapitre I : Présentation générale...........................................................................................................................12 Introduction :...........................................................................................................................................................13 1.

Découverte

du

phosphate

au

Maroc

:

…………………………………………………………………………..14 2. Historique du groupe O.C.P : ………………………………………………………………………………….15

3|Page

3.

Statut

juridique

du

groupe

O.C.P

:

……………………………………………………………………………...16 4. Rôles et activités : ……………………………………………………………………………………………… 17 5. Organigramme d’OCP : ………………………………………………………………………………………..18 6. Présentation de l’organisme d’accueil : ………………………………………………………………………..19 6.1.

Organigramme

JFC

V :

...

…………………………………………………………………………………….20 7.

Description

des

procédés

de

production

principaux :

………………………………………………………….21 7.1.

Acide

sulfurique

:

………...

…………………………………………………………………………………..22 7.2.

L’acide

phosphorique :

……………………………………………………………………………………….23 7.3.

Les

engrais :

………………...

………………………………………………………………………………..24 7.3.1.

Equipements

principaux

de

la

ligne :

……………………………………………………………………….25 Conclusion : ………………………………………………………………………………………………………26 Chapitre II : Description du fonctionnement de la chambre...................................................................................27 Introduction :...........................................................................................................................................................28 1. Présentation du procédé :....................................................................................................................................29 1.1. Description de la chambre de combustion :.....................................................................................................30 1.2.

L’intérêt

de

la

modélisation :

..

………………………………………………………………………………..31 1.3. Modélisation du procédé en boucle ouverte :..................................................................................................32 Conclusion : ………………………………………………………………………………………………………33 Chapitre III : Etude critique de la chambre à combustion ……………………………………………..................34 Introduction :...........................................................................................................................................................35 1. Etude de la disponibilité des chambres à combustion :.......................................................................................36 1.1. Disponibilité de la chambre à combustion de la ligne 306 :............................................................................37 2. Interprétation des résultats :................................................................................................................................38 3. Les éléments de la boucle de régulation :...........................................................................................................39 3.1. Eléments de mesure, Capteur de pression différentiel :...................................................................................40 3.2. Actionneurs, un moteur asynchrone :...............................................................................................................41 3.3. Régulateur, le variateur de vitesse :.................................................................................................................42 3.4. L’organe correcteur, ventilateur centrifuge :...................................................................................................43 4. Identification en boucle ouverte : .......................................................................................................................44 4.1. Teste à vide :....................................................................................................................................................45 4.2. Teste en charge :...............................................................................................................................................46

4|Page

5. Régulation de la ΔP : ..........................................................................................................................................47 5.1. Réglage du régulateur :....................................................................................................................................48 5.2. Diagramme de Bode :.......................................................................................................................................49 6. Implémentation sur Unity pro :...........................................................................................................................50 6.1. Unity pro :........................................................................................................................................................51 6.2. Diagramme de Bode :.......................................................................................................................................52 Chapitre VI : Etude economique de la solution......................................................................................................53 Introduction :...........................................................................................................................................................54 1.

Calcul

de

l’investissement

total :

……………………………………………………………………………….55 1.1 Cout liée à l’instrumentation : ………………………………………………………………………………..56 1.2. Cout des anciens équipements :.......................................................................................................................57 1.3. Pertes dues à l’arrêt de la chambre à combustion :..........................................................................................58 1.4. Couts d’exploitation en énergie et d’installation :...........................................................................................59 Conclusion...............................................................................................................................................................60 Conclusion générale : …………………………………………………………………...…………………..……61

Abstract

5|Page

To face up rapid developments of an increasingly competitive market end the challenge in terms of management, companies are constantly seeking ways to increase productivity. On the industrial plan, the automated and supervised systems play a primordial role in this process of productivity improvement. Indeed, the mastery of such systems allows control

of

production

processes

to

answer

customer’s

expectations and market needs. As part of a strategic vision for reliable and profitable production units, OCP group has opted for automation, instrumentation and supervision of all JFC V’s units by implementing Distributed Control Systems. The aim of our training, in Bunge Phosphorus Morocco, was the study of various existing burners in this industrial complex.

Liste des Figures Figure 1: l'ensemble des ateliers de production du groupe JFC V..........................................................................10 Figure 1: organigramme D’OCP…………………………………………………………………………………. 11 Figure 2: organigramme JFC V…………………………………………………………………………………… 11

6|Page

Figure

3 :

schéma

descriptif

du

Pré-

neutraliseur…………………………………………………………………..12 Figure 4 : schéma descriptif du Granulateur……………………………………………………………………… 12 Figure

5 :

schéma

descriptif

du

Sécheur…………………………………………………………………………..13 Figure 6 : schéma descriptif des Cribles et Broyeurs……………………………………………………………… 14 Figure

7 :

schéma

descriptif

du

Refroidisseur

et

Enrobeur………………………………………………………..15 Figure 8 : localisation de la chambre à combustion…………………………………………………………….… 17 Figure

9

:

bruleur

de

type

SKV

80……………………………………………………..

………………………….19 Figure 10 : schéma d'un atomiseur à coupelle rotative…………………………………….………………. ……..21 Figure

11:

volet

régulateur

du

débit

d'air………………………………………………………………………….22 Figure 12: régulation croisé du fioul……………………………………………………………………………… 22 Figure 13: vue coté bruleur du foyer de combustion……………………………………………………………...23 Figure

14:

entrée

et

sorties

du

système,

noire:

valeurs

dont

on

n'a

pas

accès……………………………………..23 Figure

15

:

la

courbe

en

bleu

du

modèle

colle

à

88.52%

à

la

sortie

réel

en

gris…………………………………..24 Figure 16 : disponibilité de la chambre de combustion de la ligne 306………………….………………………… 25 Figure

17 :

Pareto

de

la

chambre

306…………………………………………………..25

7|Page

de

combustion

de

la

ligne

Figure

18:

localisation

du

volet

de

régulation

et

de

la

perturbation……………………………………………….26 Figure 19 : delta P…………………………………………………………………………………………….. …..26 Figure

20:

transmetteur

DP………………………………………………………………………………………..27 Figure

21

:

Comportement

de

la

membrane

de

la

cellule

de

mesure

a…………………………………………….30 Figure

22 :

ventilateur

centrifuge………………………………………………………………………………….31 Figure

23

:

boucle

de

régulation………………………………………………………………………….

………..34 Figure

24

:

tableaux

combustion………………………………………………………………………….

……….35 Figure 25 : valeur de la difference de pression relevé lors du demarrage de la chambre………………………… 37 Figure

26

:

zoom

sur

la

réponse

du

delta

P

à

un

signal

en

échelon

de

50hz……………………………………….40 Figure 27 : identification par matlab……………………………………………………………………………… 41 Figure

28:

fonction

de

transfert

du

modèle………………………………………………………………………..42 Figure 29 : courbe de reaction…………………………………………………….………………………………43 Figure 30: réponse en utilisant un PI……………………………………………….……………………………..44 Figure

31

:

réponse

en

utilisant

un

PID…………………………………………………………………………….45 Figure

32

:

boucle

fermée

de

régulations………………………………………………………………………….46 Figure 33 : configuration de automate TSXH57 24M…………………………….……………………………… 47

8|Page

Figure

34

:

configuration

de

la

sortie

de

la

carte

TSX

ASY

410………………………………………………….49 Figure

35

:

fonction

bloc

PIDFF…………………………………………….

…………………………………….50 Figure

36

:

bloc

PIDFF

et

REAL_TO_INT……………………………………………………………………….50 Figure 37 : écran d'exploitation…………………………………………………………………………………… 51 Figure

38

:

le

module

de

sorties

analogues

TSX

ASY

410……………………………….

……………………….60

Liste des tableaux YTableau 1 : type d’engrais « MAP » ....................................................................................................................26 Tableau 2 : type d’engrais « DAP »........................................................................................................................28 Tableau 3 : type d’engrais « TSP ».........................................................................................................................30 Tableau 4 : caractéristiques Fioul lourd 2 ..............................................................................................................31 Tableau 5 : des charges et ouvertures fioul/air correspondantes ..………………………………………….….…23 Tableau 6 : caractéristiques du moteur asynchrone ……………...……………………………………………….23 Tableau 7 : description des paramètres d'entrée sur le bloc PIDFF .………………………………. …………......23

9|Page

Tableau 8 : configuration de la variable ‘PID_Para’…………………………..…………………………. ……….23 Tableau

9 :

table

des

mnémoniques

.….…………………...……..……...………………………..…...

………….23

Introduction générale Le séchage est une étape déterminante dans le procédé de fabrication des engrais. Il permet de réduire le taux d’humidité de produit, afin d’éviter les phénomènes de colmatage et de la prise en masse au cours de stockage. Et par conséquent, il permet d’améliorer à la fois les conditions de fonctionnement de l’installation et la qualité de produit engrais. Dans l’atelier de production des engrais au Jorf Fertilizers Company V, l’opération de séchage s’effectue dans un tambour rotatif. Elle consiste en un

10 | P a g e

contact direct entre le produit humide et une masse gazeuse produite par la combustion de fuel dans une chambre à combustion. Ainsi, toute amélioration au niveau de cette dernière influencera positivement la qualité de l’opération. C’est dans ce cadre, que s’inscrit, notre projet de fin d’étude, effectué au sein du groupe OCP – JFC V, et dont l’objectif est d’optimiser la marche des chambres à combustion de l’unité des engrais. Pour traiter ce sujet, nous avons divisé notre travail en plusieurs chapitres : Le premier chapitre de ce rapport est consacré à la présentation de l’entreprise d’accueil d’une manière générale, ainsi que la description des missions. Le deuxième chapitre traitera la partie modélisation du l’ensemble du système, on se basant sur des outils mathématiques et les notices du fournisseur. Le troisième chapitre on va faire une l’étude critique du système, on a abordons une solution pour la résolution des défaillances. Finalement Le dernier chapitre du rapport est consacré à l’étude économique des solutions proposées pour l’amélioration des performances du système.

11 | P a g e

CHAPITR EI PRESENTATION GENERALE

INTRODUCTION

Ce projet porte essentiellement, comme décrit dans l’introduction générale sur une étude technico-économique pour l’amélioration des performances actuelles de la chambre de combustion.

12 | P a g e

Ce premier chapitre, permettra au lecteur de découvrir le groupe OCP et de mettre en évidence l’organisation du complexe Jorf Fertilizer Compagny V, et la présentation du processus de production des différents engrais au niveau de cette unité.

1. Découverte du phosphate au Maroc : Un peu plus tôt, à la fin du XIXe siècle, les Français prospectent dans les régions d’Afrique du Nord sous leur domination. Dans les années 1880, des phosphates ont été trouvés en Tunisie et en Algérie, et exploités dans la foulée. Il faut attendre le tout début du XXe siècle et un Maroc un peu plus accessible aux missions françaises pour que soient repérées (en 1905) des traces du minerai dans les environs d’Imin Tanout. La découverte est tout simplement exceptionnelle.

13 | P a g e

Le premier gisement à être exploité, en 1921, est le site de Boujniba, un village à quelques encablures de la ville de Khouribga. Une fois le phosphate extrait, il est acheminé vers les axes de circulation à dos de mulet, le travail se cantonne pratiquement à l’exploitation du phosphate brut. Il faut attendre la libéralisation du pays, pour que le royaume se dirige vers la transformation du phosphate en dérivés, en premier lieu en engrais pour l’agriculture. Chose qui vue le jour avec l’ouverture de « Maroc Chimie», dans la ville de Safi en 1961. Même s'il est dépassé depuis 2 ans par l'automobile, le phosphate reste un des principaux produits d'exportations du Maroc à 44 milliards de dirhams (1000 dirhams = 93 euros) en 2015 sur un total de 366 milliards de dirhams d'exportations. Le Maroc concentre 75% des réserves mondiales de phosphates, soit au rythme actuel plus de 1000 ans de production.

2. Historique du groupe O.C.P : L’office chérifien des phosphates fût crée le 7 août 1920, il se réservait tous les droits de recherche et d’exploitation du phosphate, ainsi que, le monopole des ventes de ce minerai au marché mondial. L’exploitation effective du minerai ne fût entreprise qu’en 1921 dans la région de Oued-Zem (gisement Oulade Abdone), le premier mars 1921.et le premier navire chargé le 23 juillet 1921.Dès cette date, l’O.C.P connût une très vive expansion sans relâche, grâce à la qualité du minerai extrait et à l’appréciation des pays demandeurs. A partir de 1921, l’historique de l’O.C.P est l’histoire prodigieuse expansion. En effet, le phosphate marocain ayant une teneur de 75% BPL (bon phosphate lime) c’est ce qu’on appelle couramment la teneur en phosphate Tricalcique, ce fournit à l’industrie des engrais la possibilité de faire un bond en avant du superphosphate, la demande pour le phosphate marocain fut très élevée. Encouragé par cette réussite l’O.C.P étudie alors la mise en exploitation d’un nouveau gisement à Youssoufia, la teneur de phosphate de ce gisement (70%), bien inférieure à celle du phosphate de Khouribga reste néanmoins supérieure à celle des gisements exploités dans les autres pays (U.S.A, Algérie, Tunisie…).

14 | P a g e

La mise en exploitation de ce minerai coïncide avec la crise économique mondiale de 1929 qui provoque un brusque abaissement de la demande de phosphate qui demeurait jusqu’à la seconde guerre mondiale. En 1939, la guerre éclate et les relations commerciales avec un grand nombre de pays sont rompues (en 1940 l’O.C.P n’a pu exporter que 714 290 tonnes). Au lendemain de la guerre (1944-1945), la restauration des sols et la restructuration du secteur agricole des pays européens exige des quantités croissantes d’engrais et les exportions de l’O.C.P reportent en flèche pour dépasser 10 millions de tonnes en 1964. En 1975, dans le cadre de la récupération des provinces sahariennes, l’O.C.P a pris en charge l’exploitation du phosphate de Boucraa, et en 1979 il démarra l’exploitation d’une nouvelle zone minière : le centre de Benguerir. En matière de transformation sur place du phosphate produit, en acide phosphorique et engrais l’O.C.P a mis en service plusieurs usines :  Maroc Chimie I en 1965 à Safi.  Maroc Chimie II en 1976 à Safi.  Maroc phosphore III et IV en 1986 à Jorf Lasfar. Ainsi le groupe O.C.P met tout en oeuvre pour répondre aux besoins mondiaux en produits phosphatés, compte tenu de l’importance, de la quantité et la position géographique des gisements du pays qui confèrent naturellement au Maroc une place particulière dans l’industrie phosphatée.

3. Statut juridique du groupe O.C.P : L’OCP a été constitué sous forme d’un organisme d’état, mais étant donné le caractère de ses activités commerciales et industrielles le législateur a tenu à le doter d’une organisation qui lui permet d’agir avec le même dynamisme et la même souplesse que les puissantes entreprises avec lesquelles il se trouve en concurrence. En ce qui concerne la gestion

15 | P a g e

financière, il est entièrement séparé de celle de l’état et chaque année l’OCP établit son bilan, sec comptes de résultats et son prix de revient comme toute entreprise privée. L’OCP fonctionnant comme une société dont le seul actionnaire est l’Etat marocaine, est dirigé par le directeur général nommé par un Dahir. Le contrôle est exercé par un conseil d’administration qui représente l’intérêt de la Nation. Le personnel OCP est régi par un statut du mineur du premier juillet 1964. Ce statut a été élaboré en conformité avec le Dahir 60-007 du 24 décembre 1960, portant le statut du personnel des entreprises minières. Les ingénieurs et assimilée (hors cadre) sont régis par un statut particulier. Les structures actuelles ont été définies par l’OS (Organisation Sociale) no 716 du premier janvier 1917.

4. Rôles et activités : Extraction : C’est la première opération qui se fait en ciel ouverte soit en galeries souterraines. Elle consiste à enlever le phosphate de la terre suivant quatre cycles : Forage, Sautage, Décapage & Défruitage. Traitement : Cette opération est nécessaire en vue de purifier le phosphate de tout résidu et d’améliorer sa qualité minière. Valorisation : Cette opération consiste à transformer le phosphate brut en produits chimiques notamment en acides phosphoriques et sulfuriques, ou sous forme d’engrais. Ventes : Le phosphate et ses dérivés sont commercialisés aussi bien à l’intérieur qu’à l’extérieur du Maroc.

5. Organigramme d’OCP :

16 | P a g e

P résid en t d ir ect eu r gén éra l

Secréta r ia t gén ér a l

Ca binet d u p r ésid ent d ir ect eu r gén éra l

Ca binet d u p r ésid ent d ir ect eu r gén éra l

Dir ection a u d it et cont rôl e

P ôle fina nces et su p p or t d e gest ion Pôle R H, in frastructures et environn em ent

Ma r oc P hosp h ore SAFI

Ma r oc P hosp h ore J orf La sfa r

P ôle m ines

EMAP HOS

P ôle ca p ita l h um a in

P ôle chim ie

P a k ista n Ma r oc P hosp h ore

P ôle com m er cia l

J FC V

Figure 1: organigramme D’OCP

6. Présentation de l’organisme d’accueil :

17 | P a g e

IMACID

Jorf Fertilizer Company V occupe une surface de 18 hectares, et est localisé au côté sud des unités existantes de l’Acide Phosphorique MPIII&IV près du port de Jorf Lasfar donnant sur L’Océan Atlantique du Maroc. Le coût estimatif de l’investissement est de: 2.535 MDH. Cette usine comporte une unité de production d'acide phosphorique de 375.000 tonnes par an et une unité de production d'engrais d'une capacité de 610.000 tonnes/an (340.000 T/an d'engrais Mono-Ammonium Phosphate et 270.000 T/an d'engrais Triple Super Phosphate). Jorf Fertilizer Company V est une filiale 100% du Groupe OCP depuis 2013. Jusqu’alors détenue à part égales par OCP et Bunge. La JV a permis de produire, depuis son démarrage en 2008, des engrais et des produits élémentaires à base de phosphate à destination des filiales du leader mondial de l’agroalimentaire Bunge en Amérique du Sud. Pour rappel, la joint-venture a été créée en avril 2008 à Jorf Lasfar et a démarré son activité en mars 2009. Cette acquisition a permis de renforcer l’engagement du Groupe dans la région SudAméricaine et de consolider sa flexibilité commerciale et logistique en portant la capacité de production d’engrais propre à OCP de la plateforme de Jorf Lasfar à environ 7 millions par an.

18 | P a g e

6.1 Organigramme JFC V : La figure suivante montre les différents ateliers et servies du Jorf Fertilizers Company V :

Figure 2: organigramme JFC V

7. Description des procédés de production principaux : 7.1 Acide sulfurique : La fabrication de l’acide sulfurique est réalisée en règle générale en 3 étapes : - La combustion consiste à brûler du soufre dans un four pour former l’anhydride sulfureux (SO2). - Le conversion consiste à combiner l’anhydride sulfureux dans un convertisseur pour produire de l’anhydride sulfurique SO3.

19 | P a g e

- L’absorption consiste à combiner l’anhydride sulfurique à l’eau dans des tours d’absorption pour former une solution contenant 98 à 99℅ d’acide sulfurique H2SO3. En bref : La production de l’acide sulfurique passe par trois réactions :

Combustion :

S

+

O2

SO2

Conversion :

SO2

+

½ O2

SO3

Absorption :

SO3

+

H2O

H2SO4

7.2 L’acide phosphorique : Le procédé de fabrication utilisé est par voie humide. Dans l’acide est obtenu par l’attaque du phosphate minerai par un acide fort (acide sulfurique). Les trois principales phases comprennent :  Le broyage : le broyage du phosphate brut a pour but d’augmenter la surface d’attaque des minerais par l’acide sulfurique.  L’attaque et la filtration : le phosphate broyé est attaqué par l’acide sulfurique concentre à 98.5℅ et l’acide phosphorique moyen (18 à 22℅ de P2O5).en milieu aqueux le mélange donne une bouillie.  La filtration de cette bouillie consiste à séparer l’acide phosphorique 29℅ P2O5) du phosphate via un filtre rotatif. Le produit est ensuite stocké dans des bacs de décantation. La concentration : La fonction de la concentration de l’acide phosphorique est de permettre l’évaporation de l’eau pour obtenir un acide tirant 54℅ de P2O5.

7.3 Les engrais :

20 | P a g e

L’usine fabrique trois sortes d’engrais, MAP (Mono Ammoniac Phosphaté), DAP (Duo Ammoniac Phosphaté) et TSP (Triple Super Phosphate). Le principe de fabrication des engrais est basé sur la réaction entre l’acide phosphorique et l’ammoniac (pour les types MAP et DAP).et sur l’attaque des phosphate par l’acide phosphorique pour le type TSP. Pour les engrais MAP et DAP, la méthode consiste d’abord à neutraliser l’acide phosphorique par l’ammoniaque, en présence de l’acide sulfurique il se forme alors une bouillie qui sera expédiée vers un graduateur. Le produit granulé ainsi récupéré est introduit dans un sécheur chauffé par des gaz provenant de la chambre à combustion. A la sortie du sécheur le produit subit alors une sélection par tamisage à travers un crible. Le produit marchant ainsi obtenu est refroidit puis enrobé par le fuel afin d’éviter les prises en masse au moment de stockage. La fabrication du TSP est basée sur la réaction du phosphate broyé avec l’acide phosphorique à 42℅ de P2O5. L’attaque est ensuite complétée par un séchage progressif de la bouillie. Apres granulation le produit subit une sélection dans des tamis. Les engrais rendent le processus de la croissance des cultures plus rapides, de telles façons que les agricultures sont plus abondantes et plus développés. Ce sont des minéraux solubles dans l’eau. Ils doivent avoir la capacité de se dissoudre dans l’eau pour que les plantes puissent les absorber à travers leurs racines. Les engrais nourrissent les plantes avec les éléments chimiques essentiels à leurs croissances en particulier en nitrogène, phosphates et potassium. Le nom, les formules et caractéristiques chimiques des trois types produits sont présentés si dessous. Fiche technique des engrais :

21 | P a g e

Tableau 1: type d’engrais « MAP »

Tableau 2 : type d’engrais « DAP »

Tableau 3 : type d’engrais « TSP »

22 | P a g e

7.3.1 Equipements principaux de la ligne : Pré-neutraliseur « PN » : C’est une cuve d’inox cylindrique verticale où ont introduit l’acide phosphorique 54%, l’acide sulfurique, le liquide de lavage et l’ammoniac gazeux. Le mélange est agité par un agitateur vertical qui favorise l’homogénéisation du produit, il comporte un Système de Pulvérisation d’Ammoniac (huit tube de pulvérisation d’ammoniac) pour réaliser un bon contact avec l’acide phosphorique.

Figure 3 : schéma descriptif du Pré-neutraliseur

Granulateur M03 : C’est un tambour rotatif incliné de 3,57° pour faciliter le transfert de la charge circulante, reposant sur 4 galets et possédant une roue dentée entraînée par un moteur réducteur. Il comporte essentiellement : - Une virole tournante : qui aide à distribuer de façon uniforme la bouillie sur la surface du produit recyclé. - Un arroseur d’ammoniac : c’est une rampe maintenue par un minimum de supports lourds qui pulvérise l’ammoniaque liquide.

23 | P a g e

- Une paroi intérieure : Elle est constituée des panneaux en caoutchouc flexibles pour éviter le colmatage du produit. - Un racleur : actionné par un cylindre d’air, il est conçu pour éviter l’accumulation sur le tuyau de support de l’arroseur d’ammoniac. - Un RTG : est un réacteur tubulaire de granulateur, il est situé sur le tuyau de support et équipé de 4 pulvérisateurs à jet conique creux de 90° qui aident à distribuer la bouillée. Ce réacteur est alimenté par la bouillie venant du Pré-neutraliseur, l’acide phosphorique 54% et l’ammoniac gazeux, on peut utiliser le RTG sans le Pré-neutraliseur. - Système de Ventilation : pour aspirer les échappements des gazes

Figure 4 : schéma descriptif du Granulateur

Sécheur : Il est divisé en deux parties : - La chambre de combustion « F01 » : revêtue par un réfractaire, et alimentée par un brûleur de la combustion, fuel oïl. - Le tube sécheur « F02 » : c’est un tambour rotatif équipé intérieurement par des palettes releveuses favorisant l’écoulement du produit sous forme de pluie, afin d’assurer l’échange thermique, et entraînant le produits vers l’avant.

24 | P a g e

Figure 5 : schéma descriptif du Sécheur

Cribles et Broyeurs : Chaque ligne est équipée de : - 4 cribles à doubles étages, munis de moteurs vibrants, pour criblage primaire : S01, S02, S03 et S04. - 4 broyeurs B01, B02, B03 et B04. - 2 tamis finisseurs munis chacun de 4 moteurs vibrants : S06 et S11.

Figure 6 : schéma descriptif des Cribles et Broyeurs

25 | P a g e

Refroidisseur E02 : C’est un refroidisseur à lit fluidisé d’une surface totale de 22 m2. Il est constitué de deux compartiments, un compartiment coté entrée produit comportant deux sorties d’air et un compartiment coté sortie produit comportant une seule. Chacun des compartiments est doté d’une sole de fluidisation rectangulaire (grille en acier inoxydable, inclinée d’une pente de 1%) constituée de six tôles perforée d’une épaisseur de 2 mm, un diamètre des trous de 2 mm, un coefficient de perforation de 8% et une surface utile de 10.15 m2. Les soles des deux compartiments sont décalées de 200 mm. Enrobeur M04 : C’est un tube cylindrique rotatif ou les engrais sont enrobés par pulvérisation du fuel ou de l’huile aminée.

Figure 7 : schéma descriptif du Refroidisseur et Enrobeur

26 | P a g e

CONCLUSION Dans ce chapitre nous avons fait un rappelle sur l’historique des phosphates au Maroc, nous avons aussi décrit le processus de fabrication des différents types d’engrais MAP et DAP et TSP. De plus cette partie a présenté d’une manière brève, les unités de la JFC V du complexe industriel Jorf Lasfar en tant qu’établissement d’accueil par ailleurs ce chapitre a permis de mesurer l’importance de la JFC V dans le tissus industriel marocain.

27 | P a g e

CHAPITRE II

DESCRIPTION DU FONCTIONNEMENT DE LA CHAMBRE

28 | P a g e

INTRODUCTION Dans cette partie nous aborderons une présentation détaillée de la chambre de combustion de l’unité 306 de l’atelier des engrais situé à la JFCV. Cette description permettra de cerner le rôle et l’importance de la chambre. Par la suite, nous ferons le point sur la modélisation de celle-ci.

29 | P a g e

1. Présentation du procédé : 1.1 Description de la chambre de combustion :

Il s’agit d’une chambre cylindrique horizontale montée sur berceaux supports d’une capacité thermique de 20 th/h avec une température des gaz chauds de l’ordre de 950°C. Localisation : La chambre à combustion se situe au niveau de la ligne 306 de JFC 5, elle est suivit d’un tambour rotatif sécheur suivi d’un séparateur gaz solide (cyclone). Rôle centrale : Le séchage est une étape déterministe dans le procédé de fabrication des engrais. Il permet de ramener le taux d’humidité du produit sortant du granulateur à une valeur de l’ordre de 1,5%. Afin d’éviter les phénomènes de colmatage des appareils de broyage, criblage et conditionnement ainsi que la prise en masse au cours du stockage des engrais. Et par conséquent, il permet d’améliorer à la fois les conditions de fonctionnement de l’installation et la qualité de produit engrais.

30 | P a g e

Dans l’atelier de production des engrais au JFC V, l’opération de séchage s’effectue dans un tambour rotatif. Elle consiste en un contact direct entre le produit humide et une masse gazeuse produite par la combustion du fuel dans la chambre à combustion (il en existe deux 306 et 307, notre étude portera sur la 306).

Figure 8 : localisation de la chambre à combustion

Foyer F-01 : Dans tout appareil d’utilisation de l’énergie thermique dégagée à partir d’une combustion, le foyer constitue une partie essentielle. C’est une enceinte limitée dans laquelle la combustion est organisée. Ceci suppose donc que l’enceinte reçoive de l’extérieur le combustible et le comburant nécessaire aux réactions. Comme dans la plupart des applications industrielles, le combustible et le comburant sont introduits côtes à côte dans le foyer ou s’effectue le mélange préalable à la combustion. Combustion :

31 | P a g e

La combustion est l’une des plus important procédés de conversion d’énergie, durant laquelle l’énergie contenue dans le fuel est relâché par réaction chimique exothermique. Une énergie considérable est relâchée pendant une très courte durée de temps quand le fuel est brulé, résultant en une augmentation dramatique de la température des gazes de combustion. La réaction de combustion ne peut se produire que si l'on réunit trois éléments en quantités suffisantes : Un combustible : Les combustibles liquides constituent la source essentielle d’énergie thermique pour l’industrie. Les combustibles lourds contiennent beaucoup de produits résiduels des opérations de raffinage et ils ne sauraient être vaporisés à pression atmosphérique par simple chauffage sans subir une décomposition thermique importante. Ils sont donc introduits sous forme pulvérisée dans le comburant dans le foyer. La pulvérisation des combustibles visqueux, en particulier la pulvérisation mécanique, exige que l’on élève au préalable leur température pour ramener leur viscosité à 30 ou 35 cSt ce qui, comme l’on a à faire a un combustible lourd correspond à une température de 80-90°C. Donc avant d’être admis dans le bruleur le fuel arrivant du réservoir de stockage par les pompes P07 à une température de l’ordre de 60-70°C avec une pression de 1,5 bar, est préchauffé dans l’unité E-06 jusqu’à une température de 80-90°C à l’aide d’un préchauffeur. Admis au niveau du bruleur, le fioul est mélangé avec de l’air puis est allumé. Le combustible liquide initial est donc introduit par pulvérisation sous forme de brouillard dans le foyer. Ces brouillards combustibles sont constitués de gouttelettes dont les diamètres sont variables. La pulvérisation préalable des combustibles se fait essentiellement soit par entraînement par un fluide auxiliaire de pulvérisation (air ou vapeur le plus souvent), soit par voie mécanique en forçant le combustible à passer sous haute pression par un ajustage calibré. La pulvérisation par coupelle rotative dont on dispose peut être considérée comme un procédé mixte dans lequel la fine lame de combustible s’écoulant au périphérique de la coupelle est déchirée par l’air comburant qui s’écoule de façon axiale.

32 | P a g e

Figure 9 : bruleur de type SKV 80

Figure 10 : schéma d'un atomiseur à coupelle rotative

Le type de fuel utilisé dans la chambre à combustion 306 est : Fioul lourd 2, De caractéristiques :

Tableau 4 : caractéristiques Fioul lourd 2

Un comburant : Il s’agit de l’air ambiant, fournie par un ventilateur d’air de combustion avec un débit entre 6000 et 13600 m³/h (selon la charge). Il existe trois types d’air impliqués dans la réaction de combustion. L’air de combustion :

33 | P a g e

La chambre à combustion à tirage forcé est dotée d’un ventilateur qui alimente l’équipement en air de combustion. Des tableaux règlent le débit d’air et assurent ainsi une régulation précise de la proportion air/fuel. Pour obtenir cette précision de régulation, il existe un volet qui en variant sont ouverture permet d’agir sur l’admission d’air. Un système à tirage forcé est nécessaire pour provoquer une grande chute de pression entre le système d’alimentation d’air et le foyer. L’air primaire : L’air primaire est utilisé pour atomiser le fioul, et aussi pour créer la turbulence, et mixer le gaz qui est déchargé des ports autour du gicleur du bruleur avec l’air requis à la combustion. L’air de dilution : L’air de dilution a pour rôle d’abaisser la température des briques réfractaires pour empêcher leurs détériorations, et réduire la température des gaz de combustion jusqu’au niveau requis pour la catégorie d’engrais à produire. Les températures excessives doivent être évitées pour empêcher la décomposition et la transformation de l’ammoniac. Le débit de l’air de combustion été jusque-là régulé par l’usage d’un volet, qui est sollicités par un actionneur électrique pour adapter la qualité de l’air. Un volet est une plaque mobile qui stop ou régule le flux d’air à l’intérieur d’une conduite. Le principal inconvénient de leur utilisation est qu’ils peuvent s’encrasser facilement et en conséquent se bloquer ce qui en résulte l’obstruction de la conduite.

Figure 11: volet régulateur du débit d'air

34 | P a g e

Des capteurs de position transmettent l’ouverture du volet de refoulement à l’automate qui procède à la régulation croisé. Régulation croisé :

Figure 12: régulation croisé du fioul

La régulation croisé est utilisée pour des raisons de sécurité, et consiste à réguler la charge. Chaque charge correspond à une ouverture de l’air et du fioul. De telles sortes à garantir une combustion totale du fioul.

Tableau 5 : des charges et ouvertures fioul/air correspondantes

35 | P a g e

Une énergie d'activation : Étincelle produite par la torche d’allumage. Cette dernière est alimenté par du propane (gaz pilote).La haute tension nécessaire à l’électrode d’allumage est fournie par un transformateur d’allumage indépendant.

Bruleur à coupelle rotatif : consiste en un axe creux sur lequel sont montées les unités rotatives du moteur électrique, un ventilo et un bol de pulvérisation.

Figure 13: vue coté bruleur du foyer de combustion

36 | P a g e

1.2 L’intérêt de la modélisation : Beaucoup d’applications en ingénierie ont besoin de description compacte et précise du comportement dynamique du système sous des considérations définies. Ceci est d’autant plus vrai quand l’on procède à la régulation et l’automatisation du système. Les modèles dynamiques décrivant le système considéré peuvent être construits en utilisant les principes de physique, chimie, biologie, ainsi de suite. Cependant, les modèles construits de cette manière sont très difficile à tirer, car ils requièrent une connaissance détaillée et spécialisé. Les modèles en résultant sont très souvent complexes. Développer de tels modèles peut s’avérer très cher car il demande l’intervention de plusieurs parties de différentes spécialités. Pour des systèmes qui ne sont pas complètement cernés, la dérivation d’un modèle à partir des premiers principes n’est même pas possible. Parce que les modèles tirés des premiers principes sont souvent complexes, leur simulation prend un temps considérable sur l’ordinateur. Aussi, ils ne sont pas toujours précis, en raison de deux points. Premièrement il est difficile de décider quel phénomène est pertinent et doit être inclus dans le modèle, et lequel négliger. Deuxièmement, certaines quantités nécessaires à la construction du modèle sont inconnues, et doivent être estimés en effectuant des expériences (ce qui n’est pas toujours évident). Les estimations en résultant diffèrent souvent des quantités réelles, donc des divergences peuvent avoir lieu. Une méthode alternative pour construire le modèle est par identification du système. L’objectif de l’identification du système, est d’estimer le modèle dynamique directement des données des entrées/sorties observés. Les premiers principes ne sont pas directement utilisés dans la modélisation du système, mais une connaissance de ce dernier joue un important rôle lors du choix du type de modèle à utiliser et pour juger de la qualité et validité des modèles estimés.

1.3 Modélisation du procédé en boucle ouverte : Méthodologie : On procède à l’identification du système comme suit :

37 | P a g e

Premièrement : un certain type de modèle est sélectionné celui-ci est considéré être convenable pour l’application étudié. En générale, ces modèles représentent les systèmes linéaires ou les composantes linéaires d’un système linéaire. Le modèle sélectionné pour représenter la chambre à combustion est la représentation en variable d’états. Car La représentation des system en variables d’états est plus attrayante quand l’on a à faire à plusieurs entrées sorties. La représentation en variables d’états tend à ne pas requérir beaucoup de paramètres. Les variables d’états : Le concept d’état d’un système dynamique fait référence à l’ensemble minimum des variables, qui sont les variables d’état, qui décrivent entièrement le système et sa réponse à quelconque ensemble d’entrées. La représentation en variables d’état décrit un système d’ordre N comme un ensemble de N équations différentielles de premiers ordres. La représentation en variables d’état est une description qui dépend explicitement des variables d’états (ou états) du système. Les états d’un système peuvent être vus comme des éléments de stockage d’information ou une sorte de mémoire du système. La représentation en variables d’états est caractérisée par la paire d’équation :

Avec : A(n x n) , B(n x m ) , C(p x n) et D(p x m) sont des matrices qui s’appellent respectivement matrice de transfert, matrice d’action, matrice de mesure et matrice d’action directe (généralement nulle). Donc A, B, C, D et K sont les matrices d’état. u(t) est l’entré y(t) est la sortie

38 | P a g e

e(t) et la perturbation x(t) est le vecteur de nx états Les valeurs de A, B, C, D et K sont estimés, D est fixé à zéro par défaut, ce qui veut dire qu’on n’agit pas sur la sortie directement. Deuxièmement : on sélectionne les signaux d’entrées sorties qui capturent efficacement le comportement du système.

Débit fuel Température fuel Pression Dépression Température air Débit air de combustion Débit air de dilution

Chambre à combustion

Température de sortie

Figure 14: entrée et sorties du système, noire: valeurs dont on n'a pas accès

Argumentation des entrées choisies : La dépression : La dépression à l’intérieur de la chambre de combustion est nécessaire pour véhiculer les gaz de séchage, elle est assurée par le ventilateur C01, le réglage à la dépression optimale permet un bon échange thermique ainsi qu’une diffusion suffisante des gaz dans le produit. Une bonne dépression baisse remarquablement les pertes par parois et permet d’avoir un bon aspect de la flamme et d’éviter les pertes par sortie de flamme à travers certaines ouvertures. Pour avoir un bon tirage, on doit fixer la dépression à -20 mm CE. Cette dépression doit être bien ajustée pour la bonne marche du séchage : Pas trop forte pour : Laisser le temps nécessaire aux échanges de chaleur et de matière de se faire de manière efficace.

39 | P a g e

Éviter d’avantage l’échappement par la cheminée des fines particules qui ont souvent des effets nuisibles sur les ventilateurs.

Pas trop faible pour : Éviter la condensation de la vapeur d’eau qui a pour risque le colmatage des poussières au niveau du ventilateur et de la tuyauterie. Débit d’air de combustion Dans les combustions industrielles, on utilise une quantité d’air plus abondante que celle strictement nécessaire de telle sorte que toutes les molécules du combustible aient la possibilité de rentrer en contact intime avec les molécules d’oxygène. Pour avoir une bonne combustion, le rapport fuel- air de combustion doit être respecté. Débit du fioul La température des gaz chargés à la sortie de sécheur est fonction du débit de fuel alimentant la chambre à combustion. Lors du démarrage de la chambre l’air entrant ne doit pas être abondant pour ne pas éteindre la flamme, chose obtenu par l’action du technicien sur la vitesse du ventilo d’aspiration de l’air de combustion en abaissant la vitesse lors de la phase de démarrage à 25Hz, puis la ramenant à 50Hz après démarrage pour garder ΔP = 50 mbar. Idéalement il aurait fallu fixer toutes les grandeurs d’entrées et varier une seule valeur a la fois, pour relever la fonction qui lie chaque entrée à la sortie. Mais, puisque cela risquerais de perturber le bon fonctionnement non seulement de l’unité 306 mais aussi toute la production des engrais qui lui est associé. C’est pour cette raison que l’on a opté pour la solution moins risqué d’exploiter les tendances déjà enregistré par le DCS Yokogawa. 

Puis une méthode d’identification est choisie pour estimer le système.



Finalement la validité du modèle obtenue est évaluée.



L’identification a été effectué en utilisant la fonction ‘ssest’ de Matlab.

40 | P a g e



La validation a été faite sur les mêmes valeurs utilisées pour l’identification en utilisant la fonction ‘compare’, qui a donné un fitting de 88.52%

Figure 15 : la courbe en bleu du modèle colle à 88.52% à la sortie réel en gris



La courbe gris présente la sortie réelle de la chambre à combustion.



La courbe bleue présente la courbe de sortie d’après les valeurs donnée par la matrice.

 d’après ce résultat on remarque que la courbe bleue colle à 88.5% à la sortie réel en gris donc notre matrice est proportionnellement correcte.

41 | P a g e

CONCLUSION Cette partie nous a permis de comprendre le fonctionnement de la chambre à combustion, étape essentiel à la modélisation de cette dernière. Cette modélisation qui s’est effectuée sur Matlab, en exploitant les courbes de tendances enregistré par le DCS.

42 | P a g e

CHAPITRE III 43 | P a g e

ETUDE CRITIQUE DE LA CHAMBRE A COMBUSTION

INTRODUCTION Le but de ce chapitre est de déterminer les équipements ayant plus d’influence sur la disponibilité de la chambre à combustion. C’est pour cela, nous allons procéder à l’analyse de Pareto en se basant sur l’historique des arrêts de la ligne 306. Et dans le même cadre, nous donnerons quelques propositions d’amélioration pour remédier à ces problèmes.

44 | P a g e

1. Etude de la disponibilité des chambres à combustion : Analyse statistique des causes d’arrêt des chambres à combustion 1.1 Disponibilité de la chambre à combustion de la ligne 306 : L’histogramme suivant donne la contribution des différents équipements dans l’arrêt de la chambre de combustion.

45 | P a g e

Figure 16 : disponibilité de la chambre de combustion de la ligne 306

Voici la courbe de Pareto correspondante :

Heures cumulées

350 300 250 200 150 100 50 0 Briques

P07

C01

Brûleur

C03

Circuit de fuel

Démarrage

Causes d'arrêt

Figure 17 : Pareto de la chambre de combustion de la ligne 306

La répartition des classes selon la courbe de Pareto est comme suit :  Classe A : contient les éléments de forte importance {briques, P07}  Classe B : contient les éléments de moyenne importance {C01, brûleur}  Classe C : contient les éléments de faible importance {C03, circuit de fuel, démarrage}

2. Interprétation des résultats : D’après les analyses ci-dessus, les éléments critiques qui influencent le plus sur la marche des chambres de combustion sont :

46 | P a g e



La pompe de pulvérisation fuel P07



Les briques réfractaires



Le brûleur



Le ventilateur de tirage C01



Le ventilateur de combustion C03

Avec : P07 : la pompe de pulvérisation de fuel C01 : le ventilateur d’aspiration des gaz chaud de sortie C03 : le ventilateur qui alimente la chambre à combustion en air de combustion. 

Cependant, et d’après l’analyse du graphe PARETO, on constate que les causes principaux des arrêts du système son : - ventilateur C01 : selon les opérateurs de production et les agents de maintenance, son problème majeur est la vibration provenant en grande partie du déséquilibre causé par l’encrassement de sa turbine. En effet, ce ventilateur aspire les gaz chargé et les poussières du sécheur et avec le temps et sous l’effet de l’humidité ces poussières forment des blocs durs (prise en masse). Ce problème est plus ou moins résolu après avoir adopté un nettoyage systématique après chaque arrêt de la ligne de production. - Ventilateur C03 : En ce qui concerne les pannes du ventilateur C03 qui causent l’arrêt de la chambre sont tous dus à des problèmes mécaniques liés au blocage du volet d’air de combustion qui est dut à l’encrassage, coincement mécanique des ailettes du volet suite au milieu très poussiéreux , manque d’entretien (graissage systématique, nettoyage) qui ne laisse pas le passage de l’air nécessaire à la combustion optimale. En effet d’après les notices fournies par le constructeur, Lors du démarrage de la chambre l’air entrant ne doit pas être abondant pour ne pas éteindre la flamme, chose obtenu par l’action du technicien sur la vitesse du ventilo d’aspiration de l’air de combustion en abaissant

47 | P a g e

la vitesse lors de la phase de démarrage à 25Hz, puis la ramenant à 50Hz après démarrage pour garder ΔP = 50 mbar.

Figure 18: localisation du volet de régulation et de la perturbation

On veut dire quoi avec la ΔP : La ΔP est la différence de pression entre l’entrée de l’air de combustion et l’intérieur de la chambre à combustion

48 | P a g e

Figure 19 : delta P

D’après l’étude critique de l’ensemble des organes de notre système, on a trouvé que l’indice ΔP est un paramètre critique pour la sureté de fonctionnement de la chambre. Pour cela, on a opté l’implémentation d’une boucle de régulation de ΔP, on variant la vitesse du ventilateur C03 par un convertisseur statique.

Ainsi on a réalisé l’identification du

système dans un premier ordre, puis le dimensionnement du régulateur, et son implémentation dans une plateforme Schneider. L’intérêt de la régulation de la ΔP : On a intérêt à garder ΔP = 50 mbar. Car si la ΔP est très basse, la pulvérisation du fuel est mauvaise, et il y a création de coke. Aussi pour éviter le retour de flamme.

3. Les éléments de la boucle de régulation : 3.1 Eléments de mesure, Capteur de pression différentiel : Un capteur (transmetteur): un outil qui converti une quantité physique (chimique, biologique, …) en un autre signale (généralement un signal électrique) il en existe plusieurs type basé sur différents principes. De type :

49 | P a g e

Le principe de mesure de ce capteur est basé sur la conversion directe d’une pression différentielle en une variation de deux capacités. Ce type de capteurs élimine les problèmes associé au système de mesure de dp mécaniques conventionnel (sensible à la température, exigent une maintenance permanente il réduit le coup de propriété et la fréquence des arrêts tout au long du cycle de vie du système

Figure 20: transmetteur DP

La mesure de la pression différentielle consiste à comparer deux pressions P1 et P2 exercées de l'extérieur sur le boîtier (voir illustration 2) de part et d'autre du capteur (voir illustration 3). Par conséquent: P1 ≤ P2 ou à l'inverse P1 ≥ P2.

Figure 21 : Comportement de la membrane de la cellule de mesure a

3.2 Actionneurs, un moteur asynchrone : Dont les principales caractéristiques sont présentées dans le tableau ci-dessous :

50 | P a g e

Rendement Cos φ Marque N° série Type Forme Puissance Nominale (KW) Courant nominal Id/In Cd/Cn Vitesse Nominale (Tr/min) Indice de protection Type d’entraînement Type de la charge entraînée Type d'accouplement

IE2 0,85 ABB 3GV1010474765016 M3BP200MLA B3 30 33 5 2,5 1480 55 DOL Ventilateur Direct

Tableau 6 : Caractéristique du moteur asynchrone

3.3 Régulateur, le variateur de vitesse : La fonction primaire du variateur de vitesse est de varier la vitesse d’un moteur asynchrone triphasé. Les variateurs de vitesse permettent de procéder au contrôle du démarrage et l’arrêt (non urgent), l’accélération et décélération, ainsi que la protection de la surcharge. Aussi, les variateurs de vitesse peuvent réduire la valeur du courant de démarrage en accélérant le moteur graduellement. Pour ces raisons, les variateurs de vitesse sont convenables pour notre ventilateur. Dans le chapitre qui suit on abordera les spécificité du variateur de vitesse choisi.

3.4 L’organe correcteur, ventilateur centrifuge :

Figure 22 : ventilateur centrifuge

Le type du ventilateur APRG 1121/C, de la marque delta pi.

51 | P a g e

Le type du ventilateur en fonction de la direction de l'air pulsé est centrifuges : l'air est aspiré parallèlement à l'axe de rotation et propulsé par force centrifuge perpendiculairement à ce même axe.

4. Identification en boucle ouverte : Puisque les changements dans le processus ne sont pas graduels, donc il n’y a pas assez de temps pour le proportionnel pour réagir, car les changements occurrent assez rapidement ; le gain proportionnel ne peut pas suivre les changements abruptes, et commence à réagir de manière démesuré. Ceci crée des instabilités dans le processus, dans ce cas le proportionnel a besoin de l’assistance du contrôle intégral. Il est intéressant de noter, que dans la plupart des applications utilisant un ventilateur centrifuge, le contrôle proportionnel et intégral (PI) est suffisant pour maintenir le control du processus. Le contrôle proportionnel amplifiera la sortie en fonction du signal d’erreur, et le control intégral amplifie la sortie en se basant sur l’accumulation de l’erreur avec le temps. La bonne sélection des gains pour ces deux éléments de contrôle est critique au succès de la régulation.

Figure 23 : boucle de régulation

Le capteur de la pression différentiel envoie régulièrement des signaux au cpu de l’API Schneider via des cartes analogues/digitales. Le cpu lui-même envoie des informations au variateur de vitesse du ventilateur pour garder la delta P au niveau programmé, en augmentant la vitesse. Ce processus continue jusqu'à ce qu’on approche la valeur de delta p programmée.

52 | P a g e

4.1 Teste à vide : Un essai à vide a été entreprit pour relever les courbes du débit de l’air de combustion et de la pression différentiel pour différentes ouvertures du volet de refoulement. Pour mener à terme ce test, on a procédé comme suit ; on fixe la fréquence du variateur de vitesse du ventilateur d’aspiration sur différentes valeurs et pour chacune d’elles on varie l’ouverture du volet de refoulement, en même temps.

53 | P a g e

54 | P a g e

55 | P a g e

56 | P a g e

Remarque : à chaque fois qu’on augmente la vitesse du variateur du moteur du ventilateur d’air de combustion on remarque que le débit augmente et la pression différentielle diminue.  ∆ pdépend de la vitesse du variateur + l’ouverture de la vanne de refoulement Interprétation des résultats : D’après la relation qui lie le débit volumique et la vitesse du fluide : Q=V.S Q : débit volumique du fluide en [m³/s] V : vitesse du fluide en [m/s] S : section de la canalisation en [m²] Le débit de l’air dépend de la section de la canalisation. Puisque les dimensions de la conduite de l’air de combustion n’est pas suffisante pour assurer le débit nécessaire pour compenser la

57 | P a g e

chute du delta P, on a recourt à agir sur la vitesse de l’air en remplaçant le volet d’aspiration par un variateur de vitesse. Phénomène de venturi : la vitesse d’un fluide augmente dans l’étranglement, donc sa pression diminue. Il existe une relation exponentielle entre la position du volet et le débit d’air. La chute du débit de l’air est dut à la restriction du flux de l’air. Le débit d’air atteint un point d’équilibre. La quantité d’air que le ventilateur fait tourner décroit alors que la résistance au flux d’air augmente.

4.2 Teste en charge :

Figure 24 : tableaux combustion

Puisque l’exploitation de la chambre à combustion est presque toujours autour de 50 % de la charge, l’idéale est de procéder à un essai quand le système est stable en ce point. Chose qu’on a essayé de faire, en faisant chuter la vitesse du variateur de vitesse à 45hz puis la

58 | P a g e

ramener à 50hz après un court laps de temps. Malheureusement, on n’a remarqué aucun changement drastique dans la différence de pression qui restait fixe à 45mbar. La raison étant que la valeur nécessaire pour observer un changement tangible dans la valeur de la deltaP, doit être de l’ordre de