Rapport de Stage Steg Goulette 2 [PDF]

Zitiervorschau

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I.

introduction

Afin de mieux compléter mes connaissances techniques et théoriques acquises lors de ma formation à l'institut supérieur des études technologiques de Nabeul il est important pour moi de prendre contact avec mon futur cadre de travail qu'est l'entreprise, se familiarisant ainsi, avec la vie professionnelle, les conditions de travail et le système général industriel de production. Dans ce cadre, pendant un mois, du 11/01/2018 au 3/02/2018 stage ouvrier à la Société tunisienne de l'électricité et du gaz dans la centrale de Goulette Il au sein du service d'exploitation. Grâce à cette expérience pratique, j'ai pu découvrir l'entreprise à travers la perception d'un simple opérateur, enrichir mes connaissances et développer mes compétences techniques.

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II.

Présentation générale de STEG

A la veille de l'indépendance, l'activité électrique était gérée par sept sociétés concessionnaires chargées de l'alimentation des principales régions du pays, avec une puissance totale installée de prés de 100 MW et une production d'environ 240 GWh. En 1962, dans le but d'harmoniser le secteur de l'énergie électrique et du gaz, l'Etat Tunisien, Par la loi N°62-8 du 3 Avril 1962, a créé la Société Tunisienne de l'Electricité et du Gaz (STEG) et il lui a confié la production, le transport et la distribution de l'électricité et du gaz sur le territoire tunisien.

PRODUCTION

TRANSPORT

DISTRIBUTION

Confrontée aux difficultés de faire face à une demande croissante et soutenue avec des ressources énergétiques de surcroît, fort limitées, la STEG a été appelée à relever maints défis afin de réussir son développement et atteindre son objectif principal : l'électrification du pays et l'interconnexion du réseau. Peu après, une politique d'électrification est mise en place qui, en une quarantaine d'années, fait passer le taux d'électrification urbain de 20 % à près de 100 % et le taux d'électrification rural de 6 % à 99 %.

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Ainsi, la STEG, étant une société tunisienne et publique à caractère industriel et commercial vise à: •

Produire de l'électricité avec une capacité à même de couvrir les besoins du marché

national, grâce à son parc de production à la fois moderne et diversifié et l'utilisation des nouvelles technologies (cycle combiné, système numérique et conduite,...). •

Mettre en place un réseau de transport et de distribution maillé d'énergie électrique fiable

et interconnecté au réseau Maghrébin et Européen via l'Espagne. •

Electrifier le pays

•

Renforcer le réseau commercial pour couvrir l'ensemble du territoire et servir le client

•

Satisfaire les besoins de ses clients et leurs attentes en énergies électrique et en gaz dans

les meilleures conditions de coût, de qualité et de sécurité. •

Maîtriser le cycle de production de gaz national et de GPL, de leur transport et de leur

distribution avec un savoir faire technique, environnemental et de sécurité des individus et des équipements. •

Mobiliser des moyens humains et des compétences pour assurer la continuité des services

fournis. •

Mettre en oeuvre un projet de qualité totale visant la qualité et la fiabilité du produit, la

sécurité et la protection rapide de l'environnement, la rapidité d'intervention, l'écoute et l'orientation du client, L'assurance qualité des fournisseurs et sous traitants.

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III.

Centrale turbine à gaz goulette2 : 1) Présentation de la Centrale de production d'électricité Goulette II :

La centrale thermique Goulette 2 a été composée de quatre tranches dont deux d'entre elles ont été mise en service en 1965 et les 2 autres en 1968. Actuellement il se trouve que les tranches n°3 et 1 ont été déclassées respectivement en octobre 1998 et en septembre 1999 à cause de leurs vieillissement. C'est pour cette raison, ils ont pensé de créer la centrale turbine à gaz la goulette 2 qui a mis en service le 26 mai 2005 a 16 :50. Le choix d'une turbine à gaz était à cause de la rapidité de couplement de cette dernière avec le réseau (juste 13 minute de démarrage) et à cause de la pureté du gaz et de gas-oil par rapport au fuel lourd. Le début de travaux de génie civil a été en novembre 2003, ainsi que le début des travaux de montage électromécanique a été en juillet 2004 et l'exploitation industrielle de la centrale le 18 Juillet 2005. Le montant estimatif du projet est 97 Millions de dinars tunisiennes, les travaux électromécaniques est de 86 millions de dinars tunisiennes, les travaux de génie civile de 11 millions de dinars tunisiennes, la fourniture et les travaux par des entreprises tunisiennes sont 19 millions dinars tunisiennes, et les fournitures et les travaux par des entreprises étrangères sont 48 millions d'euros. Voilà les événements les plus importantes pour notre turbine: Le 26 Mai 2005 : à 16h50 la permission de couplage de la T.A.C.

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-Le 10 juin 2005 : le premier jour de la marche semi industrielle (MSI). -Le 18 juillet 2005 : le premier jour de la marche industrielle (MI). -Le 25 octobre 2005 : a 1 0h00 fin du 90eme jour de la (MI). -Le 08 décembre 2005 : Essai de performance du groupe T.A.0 par Générale électrique(GE). A 10h12 montée en charge au PMC charge de base= 128.5 MW. -Le 13 décembre 2005 : essai de performance du groupe par GE au gas-oil. A 13h8 : montée en charge au PMS charge pointe=135 MW. -Le 14 décembre 2005 : Mesure du facteur de bruit par GE et DPTG, a la charge de base PMC=123.5 MW.

-Le 01 avril 2012 : inspection partie chaude corps turbine et chambres de Combustion. -Le 14 avril 2012 : A 14h13 couplage de la T.A.C. -A 16H41 stabilisation en charge de base à 123 MW avec une température ambiante(CTIM) 17°C. -A 19h49 PIC de charge de 124.26.

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2) Organigramme

Figure 1 Organigramme

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3) Caractéristiques de la centrale TAC de production d'électricité Goulette 2 :

Nombre du groupe Turboalternateur

1

Type de la turbine

A combustion

Constructeur turbine

General Electric

Modèle de la turbine

PG 9171 E

Constructeur de l'alternateur

ALS TROM

Modèle de l'alternateur

T900B

Première mise en service

26 Mai 2005

Puissance maximale continue

126 MW(*)

Puissance maximale en surcharge

134 MW (*)

Type de combustible

Gaz et Gasoil

Tension aux bornes de l'alternateur

14 KV

Tension du réseau d'évacuation

90 KV

Système de black-Start

Oui

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4) Travail réalisé : En premier lieu, ils m'ont effectué une étude théorique sur les caractéristiques d'une turbine à gaz, protection turbine et le système Mark 5. Mais avant tout, on a effectué une visite à la salle du contrôle et la salle de machine.

a) Salle du contrôle :

Dans la salle du contrôle se trouve tous les appareils de commande et d'informations nécessaires au fonctionnement de la machine. La commande s'effectue à partir de deux systèmes: le HMI (homme machine interface) et le DCS (digital control system)

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b) Salle de machine: Dans la salle de machine nous trouvons : -Le compartiment turbine -Le compartiment auxiliaire, -Le compartiment de charge -Le compartiment alternateur -Le compartiment excitatrice Et l'armoire de déclenchement de CO2

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Figure 3 Salle de machine

5) Caractéristiques d'une turbine à gaz a) Principe de base

Le groupe thermique tel qu'il est conçu pour la plus part des installations, se compose d'une turbine à gaz à 'un seul arbre' en cycle simple prévu pour un fonctionnement continu et destiné à entrainer un alternateur d'où la production de l'électricité.

La combustion d'un mélange air-combustible sert à produire la puissance nécessaire à entrainer l'arbre de compresseur, certain auxiliaire se compose d'un dispositif de démarrage, des auxiliaires, d'un compresseur axial, d'un système de combustion et d'une turbine à 3 étages. Le compresseur et la turbine sont reliés par un arbre unique supporté par 3 paliers. Au démarrage le moteur de lancement transmet son couple à la ligne d'arbre turbine à travers un convertisseur de couple et le réducteur des auxiliaires, qui comme son nom l'indique entraine un certain nombre d'auxiliaires (les pompes par exemple)

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b) Alternateur La base de toute production d'électricité est la rotation de l'alternateur L'alternateur est un générateur à courant alternatif, refroidi à l'air entraîné par turbine à gaz, par l'intermédiaire du réducteur. Son sens de rotation est celui des aiguilles d'une montre pour un Observateur regardant l'alternateur, le dos tourné à la turbine à gaz. L'extrémité côté réducteur du rotor de l'alternateur est accouplée de façon rigide au réducteur et supportée par celui-ci. L'extrémité du rotor côté excitation est supportée par le palier arrière, séparé de la carcasse de l'alternateur.

Caractéristiques de notre alternateur : Tension

14 KV

Puissance (à 15°C)

126 MW

Vitesse

3000 tr/min

Fréquence

50 HZ

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c) Compartiment turbine Le compartiment turbine se compose par un compresseur axial, 14 chambre de combustion et une turbine.

d) Compresseur axial Le compresseur axial agit comme une "soufflante" fournissant un débit d'air moteur constant au système de combustion. Il comprime l'air ambiant jusqu'à 10 bars et même jusqu'à 11 bar. Le compresseur à débit axial est accouplé de façon directe à la turbine (arbre commun), fournissant un débit constant de fluide moteur sous pression par l'effet combiné de la géométrie de ses aubages et de sa vitesse de rotation. Il est composé de 17 étages, chacun d'entre eux comprenant une roue d'aubages mobiles (rotor) et un anneau d'aubages fixes (Stator). Le corps stator du compresseur possède plusieurs extractions d'air qui suivant le type de machine, serviront à l'étanchéité des paliers, le refroidissement de la turbine ou la protection du compresseur contre les pulsations La répartition de débit d'air s'effectue comme suivant : - Air de combustion au niveau des injecteurs : (30% d'air comprimée pour la combustion) - Air de refroidissement du tube de flamme et les aubes turbine - Air de dilution des gaz chauds. e) Chambres de combustion Dans notre turbine il y'a 14 chambres de combustion avec : •

Deux bougies d'allumage : au niveau des chambres 13 et 14.

•

Tubes d'interconnexion : pour faire allumer les autres chambres.

•

quatre détecteurs de flamme au niveau des chambres 4, 5, 10 et 11 : pour confirmer

l'apparition de flamme dans les restes des chambres. •

des injecteurs de gaz ou gas-oil : tout dépend de besoin.

•

des tubes de flamme : où s'effectue l'allumage.

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•

des enveloppes : pour maintenir les tubes de flamme.

•

des pièces de transition : pour guider le gaz chaud vers les directrices.

L'arrivé de gaz est contrôlé par une vanne de pression la SRV (unité bar) et une vanne de débit la GCV (unité kg/s).

Figure 5 Schéma des 14 chambres de combustion

Le débit d'air comprimé provenant du compresseur est déchargé dans un espace annuaire entourant les chambres de combustion, à partir duquel il est canalisé dans l'espace formé entre les enveloppes de chambre et le tube de flamme. Seulement 30% du débit total est utilisé pour la combustion, l'excès d'air ayant pour but d'adapter la température des gaz en dessous des limites admissibles par la turbine. Pour avoir une combustion il faut assurer l'existence de flamme (étincelle), le combustible (fuel) et l'air (air comprimé). Alors il faut confirmer la présence de ces trois composantes au niveau des chambres de combustion. Les injecteurs de combustion fournissent un débit régulé de combustible dans chacune des

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chambres où il se mélange avec l'air nécessaire à sa combustion (Apport d'Oxygène). L'ensemble est allumé par deux bougies à électrodes au cours de la séquence d'allumage. Étant donné que les chambres de combustion sont reliées par des tubes d'interconnexion, la flamme est transmise depuis les chambres équipées d'une bougie jusqu'aux chambres adjacentes et qui sera auto-maintenue par la suite.

Figure 6 Chambres de combustions et tubes d'interconnexion

f) Les détecteurs de flammes : Dès l'allumage, il est indispensable que l'indication de la présence (ou de l'absence) de flamme soit transmise au système de contrôle. Dans ce but, un système de surveillance de Le détecteur De flamme à ultra-violet se compose d'un capteur de flamme contenant un gaz. Le gaz du détecteur est sensible à la présence du rayonnement ultra-violet, émis par toute flamme d'hydrocarbure. Une tension continue envoyée par l'amplificateur est appliquée aux bornes du détecteur. Si une flamme est présente, l'ionisation du gaz à l'intérieur du détecteur entraîne la conduction du circuit commandant l'amplificateur, et fournit un signal approprié indiquant la présence de flamme. De même, l'absence de flamme entraîne l'apparition d'un signal opposé signalant cette condition

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g) Turbine : La turbine sert à convertir l'énergie thermique contenue dans les gaz (gaz chaud) en énergie mécanique utilisable sur le rotor. Elle est équipée de 3 étages avec des aubes fixes s'appelles directrices et des aubes mobiles.

Figure 7 Composants de la turbine

Les directrices ont comme but de convertir l'énergie de pression de gaz présente à son entrée en vélocité des gaz à sa sortie et de diriger ceux-ci vers les aubages mobiles suivantes, produisant ainsi un flux accéléré et dirigé sur la surface interne des aubages turbine. C'est donc l'effet de l'énergie Cinétique des gaz qui met en rotation l'arbre turbine.

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6) Compartiment auxiliaire et principales séquence de fonctionnement de la turbine Le compartiment auxiliaire comporte : 

Le moteur de virage



Le moteur de lancement



Le convertisseur de couple



Le réducteur des auxiliaires



Bac à huile (12 000 L)

a) Démarrage Le démarrage de la turbine implique l'utilisation d'organes auxiliaires de lancement Le moteur de lancement étant électrique ou diesel (dans le cas de notre centrale, il est électrique alimenté 6.6 KV) permet la rotation du rotor à travers un convertisseur de couple adaptant le couple fourni suivant l'évolution des besoins.

Figure 9 Convertisseur de couple

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Figure 8 Moteur de lancement

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Lorsque la vitesse turbine est suffisante et que le compresseur fournit suffisamment d'air, les chambres de combustion sont allumée (16% de la vitesse maximale soit 480tr/min) Par la suite, le système de lancement tend à accélérer la turbine jusqu'à une vitesse appelée Vitesse d'auto-sustentation.

Lorsque la vitesse de la turbine dépasse celle du moteur de lancement, elle est séparée de ses organes de lancement de façon automatique par le biais d'un embrayage ou par la vidange du convertisseur de couple.

La turbine continue à accélérer jusqu'à sa vitesse nominale 3000 tr/min et l'alternateur est ainsi prêt à être synchroniser au réseau et fournir de la puissance.

Figure 10 Séquence de démarrage

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Remarque : La synchronisation ne peut se faire que si 3 conditions sont validées entre le réseau et l'alternateur: •

Même tension (14 KV)

•

Même fréquence (50 HZ)

•

Concordance des trois phases.

b) Arrêt : A ce niveau, il faut distinguer entre deux types d'arrêt : •

Un arrêt normal : demandé de façon manuelle par m’opérateur par l'intermédiaire du bouton

d'arrêt se trouvant sur le panneau de contrôle SPEEDTRONIC. La sélection de ce bouton provoque automatiquement la décharge de l'alternateur et donc la réduction de la vitesse turbine jusqu'à la disparition de la flamme Cette séquence est immédiatement suivie d'une période de refroidissement grâce au moteur de virage qui dure 14h avec virage de l'arbre turbine 4 on dit que la machine est sous virage évitant ainsi la flexion de l'arbre •

Un arrêt d'urgence : Initié par l'opérateur manuellement à l'aide des boutons d'arrêt présents sur

l'armoire SPEEDTRONIC et dans le compartiment des auxiliaires ou par protection automatique ordonnée par le SPEEDTRONIC (survitesse, perte de flamme, température haute.)

Figure 11 Moteur de virage

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c) Réducteur des auxiliaires : C'est un ensemble de roue dentée actionnée par l'arbre turbine pour entraîner la pompe à huile HP, pompe de graissage...etc.

Figure 12 Réducteur des auxiliaires

d) Pompes à huile de lubrification : Le système de lubrification se compose de trois pompes : - la pompe principale est de type à engrenages à cylindrée fixe montée dans le réducteur des auxiliaires et entraînée par celui-ci. - les pompes auxiliaires et de secours sont des pompes montées sur le socle turbine, du type centrifuge, fournissant la pression nécessaire pendant les phases de lancement et d'arrêt de la turbine. Elles sont entraînées respectivement par un moteur à courant alternatif 88 QA-1 et un moteur à courant continu 88 QE-1.

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Figure 13 Circuit de graissage

Figure 14 Pompe auxiliaire 88QA

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La pompe 88 QE est une pompe de secours qui ne démarre que si : •On a arrêt de l'électricité •On constate une pression au niveau du Collecteur égale à 3.1 bar Remarque : La pompe auxiliaire doit être toujours disponible pour avoir la permissive de démarrage de

Figure 15 Pompe de secours 88QE.

e) Circuit de refroidissement Le système de refroidissement est nécessaire pour dissiper la chaleur absorbée par l'huile de lubrification et afin de maintenir une température correcte. Il est assuré par un système composé de 22 ventilateurs dont 12 fonctionnent au démarrage et 10 de secours fonctionnent lors d'une élévation de température Ce refroidissement est assuré par une circulation de l'eau de refroidissement dans les tubes de réfrigérants, tandis que l'huile de lubrification circule autours des tubes. Le débit d'eau de refroidissement dans les deux réfrigérants est contrôlé par la vanne de régulation en température VTRI, qui assure une température.

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Ce système assure principalement le refroidissement de ces 5 composants : •

L'alternateur

•

Les pates de la turbine

•

Bac à huile

•

Circuit d'atomisation

•

Les détecteurs de flammes

Figure 17 Circuit de refroidissement

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Conclusion On a effectué le stage d'ouvrier au STEG la Goulette2 lors de stage de 4 semaines, on a pu mettre en pratique les connaissances théoriques acquises durant la formation, de plus, on a confronté aux difficultés réelles du monde du travail. Après, On a eu l'occasion de réaliser plusieurs tâche qui font partie d'une mission de stage globale. De plus, tout au long de ce stage, j'ai toujours été bien entourée et bien encadrée et chaque personne m'a accordé un peu de son temps pour les explications nécessaires du travail et me transmettre l'information afin d'enrichir mes savoirs et de compléter ma formation. De plus, la bonne ambiance qui régnait m'a permis de me sentir à l'aise dès les premiers jours .Ce stage m'a appris à développer aussi bien l'esprit d'équipe que l'autonomie et m'a été très bénéfique.

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Sommaire I.

introduction .........................................................................................................................1

II.

Présentation générale de STEG.............................................................................2

III.

Centrale turbine à gaz goulette2 .......................................................................................4

1. Présentation de la Centrale de production d'électricité Goulette II .............................................. 4

2. Organigramme ...................................................................................................................6 3. Caractéristiques de la centrale TAC de production d'électricité Goulette 2 ..............7 4. Travail réalisé .....................................................................................................................8 a) Sall du contrôle ............................................................................................................8 b) Salle de machine ...........................................................................................................9 5. Caractéristiques d'une turbine à gaz .............................................................................10 a) Principe de base ................................................................................................................... 10 b) Alternateur ........................................................................................................................... 11 c) Compartiment turbine ....................................................................................................... 12 d) Compresseur axial .............................................................................................................. 12 e) Chambres de combustion .................................................................................................. 12 f) Les détecteurs de flammes : .............................................................................................. 14 g) Turbine : ............................................................................................................................... 15 6. Compartiment auxiliaire et principales séquence de fonctionnement de la turbine ............ 16

a) Démarrage ..................................................................................................................16 b) Arrêt ....................................................................................................................................... 18 c) Réducteur des auxiliaires .................................................................................................. 19 d) Pompes à huile de lubrification ....................................................................................... 19 e) Circuit de refroidissement ................................................................................................ 21 Conclusion ...................................................................................................................................23

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Remercîment

J'ai le grand plaisir de remercier tout d'abord, tous ceux qui m'ont aidé de près ou de loin que ce soit les chefs d'équipes, les techniciens et les agents de la société tunisienne de l'électricité et de gaz à effectuer ce stage dont des meilleurs conditions et précisément ceux de la direction distribution de district la Goulette2 Ainsi Mr Ezzine semi qui m'encadré en me donnant des précieux conseils concernant le domaine de génie électrique Enfin, je tiens à remercier la direction de l'ISET NABEUL qui m 'a offe rt l'oc c a s ion pour p ou voir e xpl o re r le m onde professionnel.

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