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Etude et amélioration de l’installation d’air comprimé de la centrale TAG Moham

Etude et amélioration de l’installation d’air comprimé de la centrale TAG Mohammedia 2 Projet de fin d’étude Page i Résumé L’air comprimé, un important média énergétique dans l’industrie et l’artisanat, est à l’heure actuelle utilisé dans presque toutes les applications. La raison est évidente, comparé à l’énergie électrique, l’air comprimé se laisse engager d’une manière plus flexible et plus facile. Mais, très peu d'utilisateurs d'air comprimé savent que jusqu'à 87 % des frais d'exploitation d'une installation d'air comprimé sont dues à des pertes inhérentes à son fonctionnement. Il est cependant possible d'y remédier. C’est ici que s’inscrit le contexte de notre projet de fin d’étude : l’amélioration du fonctionnement de l’installation d’air comprimé de la centrale TAG2. La réalisation de ses économies ne passe que par la détection des vulnérabilités de l’installation. Pour ce faire, on a basé notre étude, sur l’installation d’air comprimé de la centrale TAG2, sur une mesure énergétique vraisemblable du compresseur faite au biais d’un analyseur de réseau. Outre la mesure de la consommation énergétique, un diagnostic physique semble être nécessaire afin de chercher les points névralgiques de l’installation. Cela nous a permis de voir de plus près l’installation et, ainsi, de relever les utilisations inappropriées de l’air comprimé dans la centrale. Ensuite, un mesurage du taux de fuite nous révèle un pourcentage non négligeable de la consommation totale d’air comprimé. De plus, une analyse des modes de défaillance, de leurs effets et de leurs criticités sur les équipements de l’installation nous a conduit à générer un plan de maintenance préventive permettant de réduire le temps d’indisponibilité de l’installation et augmentant ainsi sa durée de vie. Etude et amélioration de l’installation d’air comprimé de la centrale TAG Mohammedia 2 Projet de fin d’étude Page ii Abstract The compressed air, a high energy media industry and craft, is now used in almost all applications. The reason is obvious, compared to the electric energy, compressed air is allowed to initiate a more flexible and easy manner. But very little compressed air users know that up to 87% of the costs of operating a compressed air system are due to losses inherent in its operation. It is possible to fix it. It is here that fits the context of our final project study: improving the operation of the compressed air TAG2 central facility. Achieving its savings only passes by the detection of the installation's vulnerabilities. To do this, we based our study on the installation of compressed air TAG2 plant, on a probable energy measurement made at the compressor through a network analyser. In addition to measuring energy consumption, physical diagnosis seems to be necessary to look for installation's hotspots. This has allowed us to look more closely at the facility and meet the inappropriate uses of compressed air in the plant. Then, a leak rate measurement reveals a significant percentage of the total consumption of compressed air. In addition, an analysis of failure modes, their effects and criticality of the installation's equipment has led us to generate a preventive maintenance plan to reduce the downtime of the installation and increasing its life. Etude et amélioration de l’installation d’air comprimé de la centrale TAG Mohammedia 2 Projet de fin d’étude Page iii Liste des figures Figure 1:organigramme des différentes directions de l’ONEE .............................................................. 3 Figure 2:la répartition de la production par source d’énergie en 2012 ................................................. 4 Figure 3:turbine à gaz ............................................................................................................................. 7 Figure 4: les points d'utilisation d'air comprimé .................................................................................... 9 Figure 5:composantes d’un système d’air comprimé............................................................................ 12 Figure 6:Schéma fonctionnel du mode marche/arrêt ............................................................................ 16 Figure 7:Schéma fonctionnel du mode marche/ à vide ........................................................................ 17 Figure 8:les différents types de compresseurs ...................................................................................... 19 Figure 9:les rotors d’un compresseur à lobes ...................................................................................... 19 Figure 10: le régulateur Elektronikon .................................................................................................. 24 Figure 11 : sécheur par adsorption....................................................................................................... 27 Figure 12:système de filtration ............................................................................................................. 28 Figure 13:purge de condensats ............................................................................................................. 29 Figure 14:variation de pression avec la restriction des sections .......................................................... 30 Figure 15:illustration d’une installation d’air comprimé ..................................................................... 30 Figure 16:les fuites d’une installation d’air comprimé......................................................................... 41 Figure 17:Mesure de la diminution de pression dans le système coupé en fonction du temps ............. 42 Figure 18:la méthode de durée de fonctionnement du compresseur ..................................................... 43 Figure 19: appareil à ultrasons ............................................................................................................ 45 Figure 20:la consommation d'énergie électrique à vitesse fixe ............................................................ 50 Figure 21:variation de la puissance en fonction du débit ..................................................................... 51 Figure 22:consommation avec variation de vitesse .............................................................................. 51 Figure 23:comparaison des deux moyennes glissantes ......................................................................... 52 Figure 24:structure générale d’un variateur électronique de vitesse ................................................... 52 Figure 25:schéma de principe d’un convertisseur de fréquence .......................................................... 53 Figure 26:déroulement de l’étude ......................................................................................................... 58 Figure 27:décomposition fonctionnelle du système .............................................................................. 60 Figure 28:décomposition du compresseur ............................................................................................ 60 Figure 29:décomposition du circuit de lubrification ............................................................................ 61 Figure 30:décomposition du moteur d'entrainement ............................................................................ 61 Etude et amélioration de l’installation d’air comprimé de la centrale TAG Mohammedia 2 Projet de fin d’étude Page iv Liste des tableaux Tableau 1:caractéristiques des compresseurs ....................................................................................... 25 Tableau 2:état actuel des compresseurs ................................................................................................ 26 Tableau 3:caractéristiques des filtres ................................................................................................... 28 Tableau 4:conséquence d’une fuite en fonction du diamètre du trou ................................................... 31 Tableau 5:consommation d'air comprimé sec dans la centrale ............................................................ 37 Tableau 6:consommation d'air humide dans la centrale ...................................................................... 36 Tableau 7:mesure du temps de charge et de décharge du compresseur ............................................... 44 Tableau 8:Influence de la vitesse de rotation sur la puissance consommée ......................................... 49 Tableau 9:caratéristique du variateur de vitesse .................................................................................. 54 Tableau 10:grille de cotation de la fréquence d’apparition d’une défaillance ..................................... 58 Tableau 11:grille de cotation de la gravité d’une défaillance .............................................................. 59 Tableau 12:grille de cotation de la non-détectabilité d’une défaillance .............................................. 59 Tableau 13:grille de cotation de l’indice de criticité ............................................................................ 59 Tableau 14:AMDEC sur le moteur........................................................................................................ 62 Tableau 15:AMDEC sur le compresseur .............................................................................................. 63 Tableau 16:AMDEC sur la pompe de lubrification .............................................................................. 64 Tableau 17:actions de maintenance ...................................................................................................... 65 Tableau 18:plan de maintenance .......................................................................................................... 66 Etude et amélioration de l’installation d’air comprimé de la centrale TAG Mohammedia 2 Projet de fin d’étude Page v Nomenclature ONEE : Office National de l’Electricité et d’Eau TAG2 : turbine à gaz Mohammedia 2 AMDEC : analyse des modes de défaillance, leurs effets et leurs criticités HFO : fuel lourd Pmin : pression minimale Pmax : pression maximale SCFM : standard cubic feet per minute Q : débit V : volume t : temps tv : élément temporel s : seconde min : minute h : heure l : litre Nm3 : normal mètre cube kW : kilo-Watt μm : micromètre mm : millimètre dh : dirham K : kelvin VF: vitesse fixe VV: vitesse variable ppm : partie par million HP : horse power Etude et amélioration de l’installation d’air comprimé de la centrale TAG Mohammedia 2 Projet de fin d’étude Page vi Table des matières Résumé ..................................................................................................................................................... i Abstract ................................................................................................................................................... ii Liste des figures...................................................................................................................................... iii Liste des tableaux ................................................................................................................................... iv Nomenclature .......................................................................................................................................... v Introduction générale ............................................................................................................................... 1 Chapitre I : Présentation de l’organisme d’accueil .................................................................................. 2 I. Organisme de l’ONEE-Branche Electricité ......................................................................................... 3 1. La production .............................................................................................................................. 3 2. Le transport .................................................................................................................................. 4 3. La distribution ............................................................................................................................. 4 II. Description générale de la centrale turbine à gaz Mohammedia 2 ..................................................... 5 1. La turbine à gaz ........................................................................................................................... 5 a. Fonctionnement ....................................................................................................................... 5 b. Les caractéristiques et les auxiliaires de la turbine .................................................................. 7 2. Poste de traitement fuel ............................................................................................................... 7 3. La station de traitement des eaux ................................................................................................ 8 4. Les chaudières ............................................................................................................................. 8 5. L’installation d’air comprimé ...................................................................................................... 9 Chapitre II : Généralités sur l’air comprimé .......................................................................................... 10 I. Généralités sur l’installation d’air comprimé ..................................................................................... 11 1. Compression .............................................................................................................................. 12 2. Filtration .................................................................................................................................... 12 3. Séchage ...................................................................................................................................... 13 4. Refroidissement des compresseurs ............................................................................................ 14 5. Réservoirs et stockage de l’air comprimé.................................................................................. 14 6. Séparateurs et purgeurs.............................................................................................................. 14 7. Tuyauteries ................................................................................................................................ 15 8. Accessoires de raccordement .................................................................................................... 15 9. Régulation ................................................................................................................................. 15 a. Mode marche /arrêt ............................................................................................................... 15 b. Marche /à vide ....................................................................................................................... 16 c. Mode intermittent retardé ...................................................................................................... 17 d. Charge partielle ..................................................................................................................... 18 II. Les compresseurs .............................................................................................................................. 18 Etude et amélioration de l’installation d’air comprimé de la centrale TAG Mohammedia 2 Projet de fin d’étude Page vii 1. Les compresseurs à lobes .......................................................................................................... 19 2. Sélection des compresseurs ....................................................................................................... 20 a. Critères de sélection .............................................................................................................. 20 b. Critères généraux ....................................................................................................................... 21 III. Conclusion ....................................................................................................................................... 22 Chapitre III : Diagnostic physique de l’installation d’air comprimé TAG2 .......................................... 23 I. Production d’air comprimé ................................................................................................................ 24 1. Compresseurs ............................................................................................................................ 24 a. Système de régulation électronique (Elektronikon) .............................................................. 24 b. Régulation du compresseur ................................................................................................... 24 c. Caractéristiques et état actuel des compresseurs ................................................................... 25 II. Traitement d’air comprimé ............................................................................................................... 26 1. Sécheurs..................................................................................................................................... 26 2. Filtres ......................................................................................................................................... 27 III. Distribution d’air comprimé ............................................................................................................ 28 1. La ligne principale ..................................................................................................................... 28 2. Le piquage ................................................................................................................................. 29 IV. Points d’utilisation d’air comprimé ................................................................................................. 31 V. Conclusion ........................................................................................................................................ 32 Chapitre IV : Dimensionnement ............................................................................................................ 33 I. Introduction ........................................................................................................................................ 34 II. Généralités ........................................................................................................................................ 34 1. La pression requise .................................................................................................................... 34 2. Le débit d’air ............................................................................................................................. 35 3. Le réseau d’air comprimé .......................................................................................................... 35 a. Les conduites uploads/s3/ pfesaidrachibi.pdf