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AUTOMATISATION ET OPTIMISATION DU FONCTIONNEMENT D’UN GROUPE ELECTROGENE FONCTI

AUTOMATISATION ET OPTIMISATION DU FONCTIONNEMENT D’UN GROUPE ELECTROGENE FONCTIONNANT AUX HUILES VEGETALES MEMOIRE POUR L’OBTENTION DU DIPLOME D’INGENIEUR DE L’EQUIPEMENT RURAL Présenté et soutenu publiquement le 30 Juin 2008 par Martin Francis SOBGUI MIAFO Travaux dirigés par : Dr. Yao AZOUMAH et Dr. Joël BLIN Enseignant-chercheur à la fondation 2IE. UTER-GEI Jury d’évaluation du mémoire : Président : Prof. Yézouma COULIBALY Membres et correcteurs : Dr. Yao AZOUMAH Dr. Joël BLIN Mr. Francis SEMPORE Promotion 2007/2008 Mémoire de fin d’études : « Automatisation et optimisation du fonctionnement d’un groupe électrogène fonctionnant aux huiles végétales » Rédigé et soutenu publiquement par SOBGUI MIAFO mf_sobgui@yahoo.fr i DEDICACES A mon père MIAFO Etienne et à ma maman MAKEMDJEU Monique que j’aime tant, A mon grand père SOBDONG Léon et à mes grands-mamans Suzanne, Pauline et Anne, A mon tuteur TSEMZANG Jean Noël et à ma Nourrisse TEUFACK Julienne, A mes nièces, A mes frères et sœurs, Je dédie ce mémoire. Aux défunts de ma famille, A mon oncle AZEMTSA René, Mémoire de fin d’études : « Automatisation et optimisation du fonctionnement d’un groupe électrogène fonctionnant aux huiles végétales » Rédigé et soutenu publiquement par SOBGUI MIAFO mf_sobgui@yahoo.fr ii Remerciements Arrivé au terme de ce mémoire, j’ai le plaisir d’adresser ma reconnaissance à toutes les personnes sans qui ce travail n’aurait pas pu être réalisé. Pour leur disponibilité, leur investissement, leurs conseils judicieux et très avisés, je tiens tout d’abord à remercier mes encadreurs Dr. Yao AZOUMAH et Dr. Joël BLIN. Leurs interpellations multiformes au cours de ce second semestre de l’année académique 2007/2008, n’ont en rien perturbé leur disponibilité dans mon encadrement. C’est donc avec force et fierté que je revendique d’être leur disciple. La partie automatisme de ce mémoire a bénéficié de la très grande contribution de Messieurs Henri KOTTIN et Justin BASSOLE. Je tiens à les remercier grandement. Je remercie tous les enseignants de la fondation 2iE pour toutes les connaissances qu’ils m’ont permis d’acquérir tout au long de ces trois années de formation. Un grand merci à l’égard de l’ensemble du personnel du 2iE et plus particulièrement à Madame Bernadette OUATTARA, secrétaire de l’UTER/GEI. Ma profonde gratitude va à l’égard de tous mes camarades de promotion ainsi qu’à l’ensemble de la communauté estudiantine du 2iE pour tous les moments de dur labeur et de joies passés ensemble. Je serai à jamais redevable à mes parents et à ma famille. Qu’ils puissent apprécier le sens de leurs sacrifices et de ce juste combat que je mène depuis des années. Ma profonde gratitude va plus particulièrement à l’égard de mes frères Simplice et Guy ainsi que de mes sœurs Charlie et Florence pour toutes leurs assistances en dépit de la grande distance qui nous a séparée ces trois dernières années. Pour tous les durs moments passés à Dschang ensemble, que mon cousin Lionnel LATELA trouve en ce mémoire un motif de fierté, de légitime orgueil, un modèle de persévérance et de témérité et surtout un exemple à dépasser. Merci cousin, de toujours penser à moi. Mémoire de fin d’études : « Automatisation et optimisation du fonctionnement d’un groupe électrogène fonctionnant aux huiles végétales » Rédigé et soutenu publiquement par SOBGUI MIAFO mf_sobgui@yahoo.fr iii Que toutes celles et tous ceux qui ont bien voulu m’aider d’une manière ou d’une autre dans la réalisation de ce travail acceptent le témoignage de ma profonde gratitude. Je pense particulièrement à Apolline BASSINGA ainsi qu’à mes compatriotes du C.E.E.C.B.F (Cercle des Elèves et Etudiants Camerounais au Burkina Faso) et de l’AECAGRO (Association des Etudiants Camerounais en Génie Rural à Ouagadougou) qui m’ont aidé et soutenu pour vaincre la solitude et l’éloignement. C’est l’occasion pour moi de dire un MERCI particulier à tous ceux et/ou celles qui m’ont soutenu tout au long de ma formation. Je pense ainsi : Aux quatre mousquetaires du groupe P.A.Y.S. (Prudence KOPA, Audrey SOFO, Yanick TEKEL, Sonia CHIAGO), veuillez acceptez à travers ce mémoire le témoignage de ma profonde gratitude a votre égard. Vos soutiens multiformes à mes côtés aussi bien pendant les moments de joies que de tristesses restera à jamais gravé dans mes pensées. Merci et merci encore. A Pélagie KEUBOU, pour son soutien sans faille et sa grande générosité à mon égard. A Carine NGUFACK et à Nadine MIAFFO mes plus que sœurs, camarades d’enfance et amis depuis tout petits et ce, pour toute la vie. A Ignas NZEDONG mon frangin, Léocadie NGUIAMBOU et Adolphe KOUEFOUET qui m’ont tellement manqués durant ces trois dernières années. Je tiens également à dire un grand merci à tous les enseignants du département de Physiques, faculté des Sciences de l’Université de Dschang au Cameroun ainsi qu’à tous ceux qui ont contribué soit directement ou indirectement (à travers les publications scientifiques et/ou diverses informations) à la rédaction de ce document. Mémoire de fin d’études : « Automatisation et optimisation du fonctionnement d’un groupe électrogène fonctionnant aux huiles végétales » Rédigé et soutenu publiquement par SOBGUI MIAFO mf_sobgui@yahoo.fr 1 SOMMAIRE Dédicaces ....................................................................................................................................i Remerciements...........................................................................................................................ii LISTE DES FIGURES............................................................................................................... 3 LISTE DES TABLEAUX.......................................................................................................... 3 LISTE DES PHOTOS................................................................................................................ 3 Liste des abréviations................................................................................................................. 4 GLOSSAIRE.............................................................................................................................. 5 RESUME.................................................................................................................................... 7 ABSTRACT............................................................................................................................... 8 CHAPITRE I : INTRODUCTION & GENERALITES ........................................................... 9 I.1 Objectifs de l’étude............................................................................................................. 13 I.2 Démarche suivie (méthodologie de recherche).................................................................. 14 I.3 Justification de l’étude ....................................................................................................... 16 CHAPITRE II : OPTIMISATION DU FONCTIONNEMENT DU GROUPE ELECTROGENE ..................................................................................................................... 19 II.1 Introduction ...................................................................................................................... 19 II.2 Détermination de la température de la chambre de combustion ...................................... 19 II.3 Résultats obtenus.............................................................................................................. 23 CHAPITRE III : AUTOMATISATION DU FONCTIONNEMENT DU GROUPE ELECTROGENE ..................................................................................................................... 25 III.1 Introduction..................................................................................................................... 25 III.2 Mise en œuvre d’un problème d’automatisme................................................................ 27 .................................................................................................................................................. 29 III.3 Les langages d’automates................................................................................................ 30 III.4 APPLICATION............................................................................................................... 35 III.5 Choix d’un API ............................................................................................................... 37 III.6 Exploitation du grafcet dans un automate....................................................................... 39 III.7 ETAPES POUR LA SUITE DU PROJET...................................................................... 40 CHAPITRE IV : CONCULSIONS ET RECOMMANDATIONS...................................... 41 IV.1 Conclusions..................................................................................................................... 41 IV.2 Recommandations........................................................................................................... 42 Mémoire de fin d’études : « Automatisation et optimisation du fonctionnement d’un groupe électrogène fonctionnant aux huiles végétales » Rédigé et soutenu publiquement par SOBGUI MIAFO mf_sobgui@yahoo.fr 2 BIBLIOGRAPHIE ................................................................................................................... 43 ANNEXES ............................................................................................................................... 45 Annexe 1 : Evolution des importations d’hydrocarbures de 1993 à 2003 ............................... 46 Annexe 2 : Les différents cycles du moteur Diesel du point de vue thermodynamique.......... 47 Annexe 3 : Températures d’échappement et de la chambre de combustion en fonction de la charge ....................................................................................................................................... 48 Annexe 4 : Procédure de démarrage du groupe électrogène du LBEB.................................... 49 Annexe 5 : Procédure d’arrêt du groupe électrogène du LBEB............................................... 50 Annexe 6 : Tableau récapitulatif des thermocouples standard................................................. 51 Annexe 7 : Choix d’un thermocouple ...................................................................................... 52 Mémoire de fin d’études : « Automatisation et optimisation du fonctionnement d’un groupe électrogène fonctionnant aux huiles végétales » Rédigé et soutenu publiquement par SOBGUI MIAFO mf_sobgui@yahoo.fr 3 LISTE DES FIGURES Figure 1 : Equipe de recherche de l’UTER GEI ...................................................................... 15 Figure 2: Schéma du dispositif expérimental........................................................................... 17 Figure 3 : Diagramme a) T-S et b) P-V d’un cycle Diesel Idéal.............................................. 21 Figure 4 : échap comb T de fonction en T ...................................................................................... 23 Figure 5 : logigramme du fonctionnement du groupe électrogène .......................................... 26 Figure 6 : Grafcet Niveau 1...................................................................................................... 29 Figure 7 : Grafcet Niveau 2...................................................................................................... 30 Figure 8 : diagramme d'échelle (LD) ....................................................................................... 32 Figure 9 : L’automate de base Télémécanique TSX 17-20...................................................... 33 Figure 10 : Guide de saisie des codes opérations et opérandes PL7........................................ 35 Figure 11 : Zelio ligic............................................................................................................... 38 LISTE DES TABLEAUX Tableau1 : Propriétés physico-chimiques des huiles et du gazole utilisés............................... 11 Tableau 2 : Spécifications du groupe électrogène.................................................................... 15 Tableau 3 : Valeur de la puissance électrique du moteur en fonction de la charge. ................ 21 Tableau 4 : Rendement thermique du moteur en fonction de la charge appliquée .................. 22 Tableau 5 : valeur de of r en fonction de la charge appliquée .................................................. 22 Tableau 6 : Principales commandes du langage L.I................................................................. 32 Tableau 7 : Quelques commandes d’activation et de désactivation d’étapes en L.I................ 33 Tableau 8 : Température d’échappement en fonction de la charge.......................................... 48 Tableau 9 : Température de la chambre de combustion en fonction de la charge ................... 48 LISTE DES PHOTOS Photo 1 : Photo du dispositif expérimental .............................................................................. 17 Mémoire de fin d’études : « Automatisation et optimisation du fonctionnement d’un groupe électrogène fonctionnant aux huiles végétales » Rédigé et soutenu publiquement par SOBGUI MIAFO mf_sobgui@yahoo.fr 4 LISTE DES ABREVIATIONS 2iE : Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement API : Automate Programmable Industriel CIRAD : Centre International de Recherche Agronomique pour le Développement GRAFCET : Graphe Fonctionnel de Commande Etapes Transitions LBEB : Laboratoire Biomasse Energie et Biocarburants PCI : Pouvoir Calorifique Inférieur PME : Petite et Moyenne Entreprise PMI : Petite et Moyenne Industrie SN-CITEC : Société Nouvelle Compagnie Industrielle Textile et Cotonnière SOCAPALM : Société Camerounaise des Palmeraies UTER / GEI : Unité Thématique d’Enseignement et de Recherche / Génie Energétique et Industriel Mémoire de fin d’études : « Automatisation et optimisation du fonctionnement d’un groupe électrogène fonctionnant aux huiles végétales » Rédigé et soutenu uploads/Geographie/ tel-00007677.pdf