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Année universitaire : 2013/2014 MEMOIRE DE PROJET DE FIN D’ETUDES Présenté à L’

Année universitaire : 2013/2014 MEMOIRE DE PROJET DE FIN D’ETUDES Présenté à L’Ecole Nationale d’Ingénieurs de Bizerte Pour obtenir le Diplôme National d’Ingénieur en Génie Mécanique Réalisé par : CHEBBI FAKHER Conception de la tuyauterie du projet « Fusion-filtration soufre MDHILLA GAFSA » et étude de flexibilité via le logiciel CAESAR Présenté et soutenu le 19 juin 2014, devant le jury d’examen : M Rodolphe HEYD Président M Badreddine AYADI Rapporteur M Lioua KOLSI Encadreur Mme Houda DARDOUR Encadreur M Zied MAATki Encadreur N°M14-17 République Tunisienne *** Ministère de l’Enseignement Supérieur, de la Recherche Scientifique, des Technologies de l’Information et de la Communication Université de Carthage *** Ecole Nationale d’Ingénieurs de Bizerte i Dédicaces À ma mère Pour ton amour inépuisable et tes encouragements. Que dieu te garder pour que tes prières me protègent et que tes regards suivent ma destinée. À mon père Aucun hommage ne pourra être à la mesure de l’amour et de l’estime que je te porte. Tu m’as toujours conseillé, guidé et soutenu dans les moments difficiles. J’espère pouvoir réaliser aujourd’hui l’un de tes rêves et être à la hauteur de tes espérances. À ma sœur Pour les agréables moments, pour toutes nos folies inoubliables, je te souhaite du fond du cœur une vie pleine de bonheur et de réussite. À ma grande mère, à mon petit frère, à tous mes professeurs, à tous mes amis ii Remerciements Je tiens à remercier toutes les personnes qui m’ont aidé à la réalisation de ce projet et ceux qui ont eu la gentillesse de faire de ce stage un moment profitable. C’est avec une immense reconnaissance que je remercie tous mes professeurs et plus particulièrement mes encadrants, Monsieur KOLSI Lioua et Madame DARDOUR Houda, pour leurs directives, leurs précieux conseils et leurs soutiens morals tout au long de ce projet. Ma profonde gratitude va également à mes encadrants au sein de MERI M.MAATKI Zied et M. YOUSFI Atef pour l’intérêt qu’ils ont accordé à mon projet, pour leur disponibilité et leurs conseils. Je remercie également toute l’équipe de travail à MERI pour l’encouragement et l’aide précieuse. Merci à tous ceux qui ont participé de près ou de loin à la réalisation de ce projet. Enfin, je remercie les membres du jury d’avoir accepté et de juger ce travail et j’espère que ce présent rapport reflète tout le travail effectué et satisfera tout consulteur. Merci Table des matières Rapport de PFE, ENIB, MERI iii Table des matières Dédicaces .......................................................................................................................................... i Remerciements ................................................................................................................................ ii Table des matières .......................................................................................................................... iii Liste des figures ............................................................................................................................. vi Liste des tableaux ........................................................................................................................... ix Liste des abréviations...................................................................................................................... x Introduction générale ...................................................................................................................... 1 Chapitre I: Présentation de l’entreprise I.1. Introduction ............................................................................................................................. 3 I.2. Présentation du groupe MERI ............................................................................................... 3 I.3. Présentation de la société MERI ........................................................................................... 4 I.3.1. Secteurs d'activité .......................................................................................................... 4 I.4. Moyens .................................................................................................................................... 5 I.5. Cadre du projet PFE ............................................................................................................... 6 I.6. Conclusion .............................................................................................................................. 7 Chapitre II: Etude bibliographique II.1. Introduction ........................................................................................................................... 8 II.2. Tuyauteries ............................................................................................................................ 8 II.2.1. Définition ..................................................................................................................... 8 II.2.2. Classification des tuyauteries ...................................................................................... 9 II.2.3. Tuyauterie simple enveloppe ...................................................................................... 9 II.2.4. Tuyauterie double enveloppe ...................................................................................... 9 II.2.5. Composition d-un système de tuyauterie ................................................................. 11 II.2.6. Caractéristiques .......................................................................................................... 11 II.2.7. Matériaux de la conduite fréquemment utilisés ....................................................... 12 II.2.8. Assemblege de la tuyauterie ..................................................................................... 13 II.2.9. Conception de la tuyauterie ...................................................................................... 14 II.2.10. Représentation............................................................................................................ 15 II.3. Analyse de la flexibilité et des contraintes dans les tuyaux ............................................. 15 II.3.1. Analyse de flexiblité .................................................................................................. 15 II.3.2. Objectifs de l'analyse ................................................................................................. 16 Table des matières Rapport de PFE, ENIB, MERI iv II.3.3. Analyse des contraintes ............................................................................................. 17 II.3.4. Catégorisation des contraintes .................................................................................. 18 II.3.5. Codes internationaux ................................................................................................. 18 II.4. Supportage des tuyauteries ................................................................................................. 19 II.4.1. Symboles .................................................................................................................... 19 II.4.2. Emplacement des supports ........................................................................................ 20 II.4.3. Espacement entre supports ........................................................................................ 21 II.4.4. Les différents types des supports .............................................................................. 22 II.5. Définitions et généralités .................................................................................................... 25 II.6. Conclusion ........................................................................................................................... 26 Chapitre III: Présentation du projet MDHILLA II III.1. Introduction ........................................................................................................................ 28 III.2. Processus de fonctionnement ............................................................................................ 28 III.2.1. Fosses à soufre .......................................................................................................... 29 III.3. Listes & caractéristiques des équipements....................................................................... 30 III.4. Les principales lignes des tuyauteries .............................................................................. 31 III.5. Données de calcul et caractéristiques ............................................................................... 31 III.5.1. Données de calcul..................................................................................................... 31 III.5.2. Données de processus relatif aux lignes ................................................................. 32 III.5.2.1. Tuyauteries soufre double enveloppe ........................................................ 32 III.5.2.2. Tuyauterie vapeur simple enveloppe ......................................................... 33 III.5.3. Caractéristiques du soufre........................................................................................ 35 III.5.4. Documents du projet ................................................................................................ 36 III.6. Conclusion.......................................................................................................................... 36 Chapitre IV: Modélisations, analyses et résultats IV.1. Introduction ........................................................................................................................ 37 IV.2. Méthodologie de cacul ...................................................................................................... 37 IV.2.1. Description du programme de calcul ...................................................................... 37 IV.2.2. Codes, normes et réglements applicables ............................................................... 40 IV.2.3. Démarche de calcul selon l'ASME B31.3 .............................................................. 40 IV.2.3.1. Les cas de charges ...................................................................................... 41 IV.2.3.2. Etat de contrainte ........................................................................................ 41 Table des matières Rapport de PFE, ENIB, MERI v IV.2.4. Critère de calcul ....................................................................................................... 42 IV.3. Niveaux admissibles .......................................................................................................... 45 IV.3.1. Niveau de déplacement ............................................................................................ 45 IV.3.2. Niveau de contrainte ................................................................................................ 45 IV.3.3. Effort transmis aux pompes (API 610) .................................................................. 46 IV.4. Etendue de l'analyse ......................................................................................................... 46 IV.4.1. Sélection des critères d'analyse .............................................................................. 46 IV.4.2. Définitions des niveaux de vérification .................................................................. 47 IV.4.3. Lignes étudiées ......................................................................................................... 48 IV.5. Procédure de l'analyse ....................................................................................................... 48 IV.5.1. Modélisation des supports (Partie Cadworx) ........................................................ 48 IV.5.2. Vérification des données géométriques ................................................................. 49 IV.5.3. Vérification des données de base ............................................................................ 50 IV.5.4. Modélisation des circuits ......................................................................................... 52 IV.5.4.1. Modélisation de circuit simple enveloppe de vapeur ............................... 52 IV.5.4.2. Modélisation de circuit double enveloppe de soufre ................................ 56 IV.5.5. Exécution de l'analyse des tuyauteries vapeur ....................................................... 64 IV.5.5.1. Insertion des cas de charges ....................................................................... 64 IV.5.5.2. Exécution de l'analyse statique ................................................................. 64 IV.5.5.3. Résultats d'exécution .................................................................................. 65 IV.5.5.4. Interprétation des résultats ......................................................................... 66 IV.5.5.5. Conclusion .................................................................................................. 66 IV.6. Vérifications des efforts sur les équipements de circuit soufre ...................................... 67 IV.6.1. Vérification des efforts appliqués sur les pompes ................................................. 67 IV.6.2. Démarche des vérifications ..................................................................................... 67 IV.6.3. Vérification des efforts appliqués sur les fitres ...................................................... 73 IV.7. Conclusion ......................................................................................................................... 74 Conclusion générale ..................................................................................................................... 75 Références bibliographiques ..................................................................................................... 76 Annexes ......................................................................................................................................... 77 Liste des figures Projet de PFE, ENIB, MERI vi Liste des figures Figure II.1. Exemple illustratif d’un système de tuyauterie .................................................... 8 Figure II.2. Bride pour tuyauterie double enveloppe ............................................................ 10 Figure II.3 . Cales de centrage ................................................................................................ 10 Figure II.4. Composition d’un système de tuyauterie ........................................................... 11 Figure II.5. Soudage bout à bout de deux conduites ............................................................. 13 Figure II.6. Principaux types de brides .................................................................................. 14 Figure II.7. Représentation filaire (a) et bifilaire (b) des tubes............................................. 15 Figure II.8. Fuite au niveau de bride....................................................................................... 16 Figure II.9. Vanne défectueuse ............................................................................................... 16 Figure II.10 Appui détruit ........................................................................................................ 17 Figure II.11. Tuyau droit reposant sur deux supports ............................................................. 21 Figure II.12. Cintre. ................................................................................................................... 22 Figure II.13. Support stoppeur. .................................................................................................. 22 Figure II.14. Support guide .......................................................................................................... 23 Figure II.15. Pipe ancré ............................................................................................................. 23 Figure II.16. Boite à ressort .......................................................................................................... 24 Figure II.17. Ammortisseurs ..................................................................................................... 24 Figure II.18. Les lyres de dilatation .......................................................................................... 25 Figure II.19. Joint de dilatation installé dans un système de tuyauterie ................................. 25 Figure II.20. Bride...................................................................................................................... 26 Figure IV.1. Exemple d’un système de tuyauterie sur CAESER II ........................................ 38 Figure IV.2. Circuit vapeur sur CADWORX .......................................................................... 48 Figure IV.3. Circuit soufre sur CADWORX............................................................................ 48 Figure IV.4. Circuit vapeur sur CAESAR ............................................................................... 49 Figure IV.5. Température de calcul (circuit vapeur) ............................................................... 51 Figure IV.6. Pression de calcul (circuit vapeur) ...................................................................... 51 Figure IV.7. Entrées CAESARII pour tuyauterie vapeur ....................................................... 52 Figure IV.8. Modélisation des racks sur Caesar ...................................................................... 52 Figure IV.9. Modélisation de la vanne sur CAESER .............................................................. 53 Figure IV.10. Modélisation des réducteurs ................................................................................ 53 Figure IV.11. Modélisation d’un coude ...................................................................................... 54 Liste des figures Rapport de PFE, ENIB, MERI vii Figure IV.12. Modélisation d’une ligne existante...................................................................... 54 Figure IV.13. Modélisation des extrémités ................................................................................ 55 Figure IV.14. Modélisations des équipements connectés à la tuyauterie ................................. 55 Figure IV.15. Bride montée sur le circuit double enveloppe .................................................... 57 Figure IV.16. Modélisation de deux brides pour une tuyauterie double enveloppe sur Caesar ........................................................................................................................................................ 57 Figure IV.17. Montage d’une vanne sur le circuit double enveloppe....................................... 57 Figure IV.18. Modélisation d’une vanne pour la double enveloppe......................................... 58 Figure IV.19. Montage des cales avec jeu sur la tuyauterie double enveloppe ....................... 58 Figure IV.20. Modélisations des cales de réglages .................................................................... 59 Figure IV.21. Cales de réglages à proximités d’un coude ......................................................... 59 Figure IV.22. Dimensions de bride ............................................................................................. 60 Figure IV.23. Modélisation des filtres sur Caesar ..................................................................... 61 Figure IV.24. Conditions aux limites pour les pompes ............................................................. 62 Figure IV.25. Conditions aux limites co'té filtres ...................................................................... 62 Figure IV.26. Circuit vapeur modélisé à Caesar ........................................................................ 63 Figure IV.27. Circuit double enveloppe de soufre connecté aux pompes modélisé à Caesar 63 Figure IV.28. Conditions aux limites côté filtres ....................................................................... 68 Figure IV.29. Support poids et guide .......................................................................................... 69 Figure IV.30. Vue Cadworx de la passerelle en dessous des pompes ...................................... 70 Figure IV.31. Cheminement ....................................................................................................... 70 Figure IV.32. Boite à ressort ...................................................................................................... 71 Figure IV.33. Modélisation de la boite à ressort ....................................................................... 72 Liste des tableaux Rapport de PFE, ENIB, MERI ix Liste des uploads/Ingenierie_Lourd/ chebbi-fakher.pdf