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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUP

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE M’HAMED BOUGARA DE BOUMERDES Faculté des Hydrocarbures et de la Chimie Laboratoire de Fiabilité des Equipements et Matériaux Mémoire de Magister Présenté par MEBARKIA Djalal Filière : Génie Mécanique Option : Fiabilité et Maintenance Industrielle Recherche d’une solution optimale d’exploitation et de maintenance des gazoducs algériens tenant compte de la fiabilité des équipements des différentes lignes Devant le jury composé de : Mr AISSANI Slimane Professeur UMBB Président Mr ABDELBAKI Noureddine Professeur UMBB Examinateur Mr LAGGOUNE Redouane MC/A Université de Bejaia Examinateur Mr BENMOUNAH Amar MC/A UMBB Rapporteur Année Universitaire : 2012/2013 Remerciement Je tiens tout d'abord à exprimer toute ma gratitude et ma reconnaissance à Monsieur Ammar BENMOUNAH, Maitre de conférences à l’Université M’HAMED BOUGARA de BOUMERDES de m’avoir encadré et soutenu durant cette formation de magister. Je le remercie également pour son aide précieuse, les conseils et les connaissances dont il a su me faire profiter. Il m’est difficile d’exprimer en quelques mots toute l’admiration que je lui porte. J’ai été profondément honoré que Monsieur Sliman AISSANI professeur à l’Université M’HAMED BOUGARA de BOUMERDES est accepté la présidence de mon jury de mémoire. Je tiens à le remercier vivement de la confiance qu’il place dans mes travaux. J’exprime ma plus profonde gratitude à Monsieur Redouane LAGGOUNE, Maître de conférences à l’Université BEJAIA et a Monsieur Noureddine ABDELBAKI, professeur à l’Université de BOUMERDES, de m’avoir honoré en acceptant d’être examinateurs. je ne veux certainement manquer cette occasion pour remercier ma famille et surtout mes parents pour le soutien moral indéfectible, et le dévouement dont ils ont fait preuve. Une pensée sincère à ma très chère femme Imane qui est arrivée dans ma vie au beau moment pour me soutenir durant toute la durée de préparation ,elle a su m’écouter, supporter ma mauvaise humeur, mes angoisses et mon caractère insupportable. Elle a su me soutenir et s’occuper de moi. Elle a été mon «beau soleil». Je lui dédie également ce mémoire en témoignage de son affection, de son amour, de son soutien moral, de sa patience, de sa gentillesse, de sa bonté et de sa grande générosité. Je ne peux oublier tous mes amis qui m’ont accompagnée tout au long de ce parcours périlleux et qui n’ont pas cessé de me soutenir moralement et de m’encourager. Sommaire Introduction Générale ............................................................................................................ 01 Chapitre 01 : description des installations de transport du gaz 1.1 Description des installations de transport du gaz ............................................................. 08 1.2. Contraintes sur les installations ........................................................................................ 10 1.2.1 Contraintes Dues A l’environnement ....................................................................... 10 1.2.2 Contraintes de fonctionnement et de mise en œuvre .............................................. 10 1.2.3. Contraintes s’exerçant Sur Une Turbine A Gaz .................................................... 11 1.2.3.1. Compresseur d’air ........................................................................................ 11 1.2.3.2. Chambre de combustion .............................................................................. 11 1.2.3.3. Distributeurs de turbine ............................................................................... 12 1.2.3.4. Turbine ........................................................................................................ 12 1.2.3.5. Lignes d’arbres ............................................................................................ 12 1.2.3.6. Etanchéités .................................................................................................. 12 1.2.3.7. Circuits annexes .......................................................................................... 12 1.2.3.8. Contrôle commande et régulation ............................................................... 13 1.3. Phénomènes physiques de dégradation des installations industrielles ............................ 13 1.3.1. Cas des installations dynamiques........................................................................... 13 1.3.1.1. Rupture par fissuration .............................................................................. 13 1.3.1.2. Fatigue des matériaux .................................................................................. 13 1.3.1.3. L’usure Et l’érosion ..................................................................................... 13 1.3.1.4. Fluage .......................................................................................................... 13 1.3.2. Cas De La Partie Linéaire d’un Pipeline ................................................................ 14 1.3.2.1 Eclatement de Gazoducs .............................................................................. 14 Chapitre 02 : Maintenance industrielle 2.1 Introduction ....................................................................................................................... 16 2.2 La maintenance corrective ............................................................................................... 16 2.3 La maintenance préventive systématique......................................................................... 17 2.4 La maintenance préventive conditionnelle ....................................................................... 18 2.5 Couts de maintenance ..................................................................................................... 19 2.5.1. Différents types de conséquences sur le fonctionnement ....................................... 19 2.5.2 Coût de la politique de maintenance ....................................................................... 21 2.5.3 Coûts directs de maintenance .................................................................................. 23 2.5.4 Coûts indirects de maintenance .............................................................................. 23 Sommaire 2.5.5 Coûts de remise en marche ..................................................................................... 23 2.6 Conclusion......................................................................................................................... 24 Chapitre 03 : Fiabilité maintenabilité et disponibilité en mécanique 3.1. INTRODUCTION............................................................................................................ 25 3.2. FIABILITE ....................................................................................................................... 25 3.2.1. Intérêts de la fiabilité en mécanique ....................................................................... 25 3.2.2. Principales caractéristiques de la fiabilité ............................................................... 26 3.2.3. Principales lois de probabilité utilisées en fiabilité ............................................... 27 3.2.3.1 La loi exponentielle ....................................................................................... 27 3.2.3.2. La loi normale (Laplace-Gauss) ................................................................... 27 3.2.3.3. La loi de Weibull .......................................................................................... 28 3.2.3.4 La loi Log-normale (ou de Galton) .............................................................. 29 3.2.3.5 La loi Gamma .............................................................................................. 29 3.2.3.6 La loi uniforme ............................................................................................. 30 3.2.3.7 La loi du Khi-deux ....................................................................................... 30 3.2.3.8 Loi de distribution combinée ........................................................................ 31 3.2.3.9 La loi de Birnbaum – Saunders .................................................................... 32 3.2.4. Spécificité de la fiabilité en mécanique .................................................................. 33 3.2.4.1. Les différentes phases du cycle de vie d’un produit..................................... 33 3.2.4.2. Taux de défaillance pour des composants mécaniques ................................ 33 3.2.5 Analyse des modes de panne - arbres des causes ................................................... 34 3.2.5.1. Classification des défaillances en fonction des effets ................................... 35 3.2.5.2. Outils d’évaluation de la F.M.D ................................................................... 37 3.2.6 Différents cas de situation pour l’évaluation de la fiabilité .................................... 38 3.2.6.1 L’analyse de la criticité ................................................................................. 39 3.2.7 Recueils de données de la fiabilité des équipements mécaniques ........................... 40 3.2.7.1 Données de fiabilité pour des composants mécaniques ............................... 40 3.2.7.2 Limite d’utilisation des bases de données mécaniques ................................ 42 3.2.8 Utilisation de l’inférence bayésienne ...................................................................... 43 3.2.8.1. Utilisation du nombre et la nature des données du retour d’expérience 44 3.2.8.2. Prise en compte des modifications d’équipement ........................................ 45 3.2.9. Fiabilité des systèmes à taux de défaillance et de réparation constants ................. 45 3.2.9.1. Redondance active totale, partielle .............................................................. 45 Sommaire 3.2.9.1.1. Redondance active totale ............................................................... 45 3.2.9.1.2. Redondance active partielle ........................................................... 46 3.2.9.2 Redondance séquentielle (ou de stockage) ................................................... 46 en stockage 3.2.9.2.1. Equations générales dans le cas d’un taux de défaillance nul 46 3.2.9.2.2. Equations générales dans le cas d’un taux de défaillance non 47 nul en stockage………………………………………………………………………….. 3.3. MAINTENABILITE ........................................................................................................ 47 3.3.1. Définition ................................................................................................................ 48 3.4 DISPONIBILITE .............................................................................................................. 51 3.4.1. Définition ................................................................................................................. 51 3.4.2 Définition probabiliste ............................................................................................. 51 3.5 Détermination des caractéristiques de fiabilité ................................................................ 53 3.5.1 Détermination des caractéristiques de fiabilité des TAG ........................................ 53 3.5.1.1 Représentation des indices TC ..................................................................... 54 3.5.1.2 Résultats de l’étude des paramètres d’exploitation des TAG ..................... 54 3.5.1.3 Paramètres de fiabilité .................................................................................. 54 3.5.1.4 Interprétation des résultats ........................................................................... 56 3.5.2 Etudes statistiques sur les turbocompresseurs de la station de compression 57 d’Ain Naga du gazoduc Enrico Mattei reliant Hassi Rmel à l’Italie……….................... 3.5.2.1 Application du test de Fisher ......................................................................... 57 3.5.2.2 Le test de Kolmogorov pour le temps d’exploitation .................................... 58 3.5.2.3 Estimation de λ .............................................................................................. 59 3.5.2.4 Test de Kolmogorov pour les temps de reparation ........................................ 61 3.5.2.5 Estimation de taux de réparation µ ............................................................... 61 3.6 Application des chaines de Markov pour la modélisation de la disponibilité et la 62 fiabilité………………………………………………………………………………….. 3.6.1 Théorie des chaines de Markov ................................................................................ 62 3.6.1.1 Application à la fiabilité ............................................................................... 63 3.6.1.2 Application à la disponibilité……………………………... 63 Sommaire 3.6.1.3 Fiabilité, disponibilité des systèmes mis en redondance .............................. 64 3.6.1.3.1 Redondance active totale ................................................................ 64 3.6.1.3.2 Redondance active partielle ............................................................ 64 3.6.1.3.3 Redondance séquentielle totale ....................................................... 65 3.6.1.3.4 Redondance séquentielle partielle ................................................... 65 3.6.2 Calcule de la disponibilité et la fiabilité des TC des stations de compression .. 66 3.6.2.1 Calcul de la disponibilité et de la fiabilité d’un système TC de la configuration (1+1) (redondance active) ............................................................................... 66 3.6.2.2 Calcul de la disponibilité et de la fiabilité d’un système TC de la configuration (3+1) et (3+0) ................................................................................................... 72 3.6 .2 .3 Interprétation des résultats ........................................................................ 74 3.7 Conclusion......................................................................................................................... 75 Chapitre 04 : Utilisation de la théorie des files d’attente et la théorie de Markov pour la résolution des problèmes de disponibilité des installations 76 4.1 Introduction ………………………………………………………………………... 4.2 Théorie des files d’attente ................................................................................................. 76 4.2.1 Processus de Poisson............................................................................................... 77 4.2.2 Processus des Services ............................................................................................ 77 4.2.2.1 La loi Exponentielle ....................................................................................... 77 4.2.2.2 lois d'Erlang .................................................................................................. 77 4.2.3 Le système sans file d’attente ................................................................................. 78 4.2.3.1 Régime stationnaire d’entretien ..................................................................... 82 4.2.4. Cas de système avec files d’attente ........................................................................ 83 4.2.4.1. Système avec files d’attente avec découragement ........................................ 84 4.2.4.2. Système avec files d’attente sans découragement ........................................ 88 4.2.5 Application de la théorie des files d’attente dans la base de maintenance de 90 Biskra……………………………………………………………………………………. 4.2.5.1 Interprétation des résultats ............................................................................ 93 4.2.6 conclusion ................................................................................................................ 93 4.3. Amélioration de la disponibilité des gazoducs ................................................................ 94 4.3.1. Amélioration de la disponibilité des conduites ....................................................... 94 4.3.1.1. Conduite d’interconnexion .......................................................................... 94 Sommaire 4.3.1.2 Contrôle et suivi des canalisations ............................................................... 95 4.3.1.3 Redondance des tronçons de canalisation du gazoduc ................................ 95 4.3.2. Amélioration de la disponibilité des turbocompresseurs ........................................ 95 4.3.2.1 03 compresseurs parmi 4 en redondance active partielle ............................ 96 . 4.3.2.1.1 03 Compresseurs parmi 4 avec 01 seul réparateur ........................ 96 4.3.2.1.2. 03 compresseurs parmi 4 avec 04 réparateurs .............................. 96 réserve) 4.3.2.2. Redondance séquentielle partielle (03 compresseurs parmi 4 et 01 en 97 4.3.2.2.1 03 compresseurs parmi 4 et 01 en réserve avec 01 seul 97 réparateur 4.3.2.2.2 03 compresseurs parmi 4 et 01 en réserve avec 04 réparateurs 97 4.3.3 Amélioration de la disponibilité a la base de la maintenance .................................. 98 4.3.4. La gestion des stocks.............................................................................................. 99 Conclusion générale .................................................................................................................. 102 Tableau de matière Chapitre 03 Figure 3.1 Courbes de uploads/Geographie/ memoire-de-magister-faculte-des-hydrocarbures-et-de-la-chimie-laboratoire-de-fiabilite-des-equipements-et-materiaux.pdf