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REPUBLIQUE DU SENEGAL UNIVERSITE CHEIKH ANTA DIOP 1 '--' ECOLE POLYTECHNIQUE DE

REPUBLIQUE DU SENEGAL UNIVERSITE CHEIKH ANTA DIOP 1 '--' ECOLE POLYTECHNIQUE DE THIES Département de Génie Electromécanique PRO.JET DE FIN D'ETUDES en vue de l'obtention du diplôme d'ingénieur de conception TITRE: CONCEPTION D'UN SYSTEME D'ACQUISITION ET DE TRAITEMENT DE DONNEES POUR LE SUIVI DES ECHANGEURS DE CHALEUR DE LA CENTRALE DIESEL IV • SENELEC AUTEUR: Amadou Mansour DIENG~ DIRECTEUR: M. Salam SAWADOGO; CO-DIRECTEUR: M. Massamba THIOYE... DIRECTEUR EXTERNE: M.Serigne M.DIO~ JUIN 95 .j " ' i[ 1 ; -".! , ; Dédicace A mon père, ma mère, et mes frères et soeurs. --Ôr •'-.--' -;.'-."! .; -;,: .' :1' REMERCIEMENTS Nos remerciements vont à l'endroit de tous ceux qui de prèsoude.loin ontoeuvté pour la réalisation de ce rapport, notamment à: ~! i l -Monsieur Serigne Mouhamadou DIOP, notre directeur externe, d'avoir bien voulu nous ... L! proposer ce sujet ; et d~ nous avoir accepté comrnestagiaireà la centrale diesel IV.; .. monsieur SalamSAWADOGO, notre directeurinternepour l'aide documentaire qu'il nous a procurée, et sa disponibilité sans faille ; - monsieur Massamba THIOYE, notre co-directeurpoüt son assistance à la réalisation de la première partie; '" monsieur Roger FAYE, technicien dulaboratôlre d'électrotechnique pour son aide précieux lors des simulations: -monsieur Birane DEME, directeur Du PSNES (Projet Sêné~alo-Nippon d'énergie Solaire) d'avoirbien voulu passer la commande de la carte. -et enfin, à tous les agents de la centrale IV pour leur sens dêsrelations hurnaines.qul nous a permis de passer un sêjcuraqrëable à toutpoint de vue. • ........-·1 .\ :, :·.';L.,J... - ,)---: .. f l~~. _. ~ 1 • r.' . •. !I , 1 , 1 .I -1 SÔMMAIRE La compétition que nous connaissons impose à l'industrie de produire en qualité et en quantité pour répondre à la demande dans un environnement très concurrentiel. Autrement dit, dans le cas d'une situation de monopole comme c'est le cas pour la SENELEC, il est important de tenir un marché, mais aussi de pouvoir en suivre l'évolution: - diminution des coûts - complexité technologique croissante. A ces critères, il convient d'ajouter l'amélioration des conditions de travail qui s'impose progressivement comme un objectif essentiel. Le projet de fin d'étude que nous menons pour le compte de la SENELEC s'inscrit dans ce cadre. Il s'agit de l'automatisation d'un système de recueil de données.Toutefois le degré d'automatisation d'un système est extrêmement variable selon la nature du procédé, sa complexité, la connaissance qu'on en a et les objectifs assignés au projet. On distingue trois degrés d'automatisation: - La surveillance de grandeurs: il s'agit d'une fonction passive vis-à-vis du procédé. - Le mode guide opérateur: complète le précédent par des traitements plus élaborés et propose des actions pour conduire le procédé selon un critère donné. - La commande proprement dite : structure en boucle fermée, elle correspond à l'automatisation complète de certaines fonctions, depuis l'acquisition des informations, en passant par leur traitement, pour aboutir a une action sur le procédé. - ii - Le slljetquinous a été proposé, â savoir: CONCEPTION D'UNSYSfEME D'ACQUISITION ET DE TRAITENIENTDE DQNNESPOUR LE SUIVI DES ECHANGEUR$ OE CHALEUR DE LA 'CENTRALE IV -CAP PES BICHES, se situe au deuxième degré. Nous avons pour ce faire scinder 'l'etude en deux grandes parties : * Première partie: Etude technique sur les échangeurs decnaleur ,. Deuxième partie :5ystèmed'acquisition'etde traitement de données, composée de trois chapitres qui. sont : -chapitre 2 :·.Acquisition de données - les Capteurs; - chapitrf33: Chaine d'acquisition de données, ; - chapitre 4: Traitement des données et affichage des résultats par Labtech Notebook et Realtâne vision. - iii - " •• _.1 TABLE DES MATIERES Dédicace Remerciements Sommaire INTRODUCTION Chapitre 1: ETUDE TECHNIQUE SUR LES ECHANGEURS DE CHALEUR DE LA CENTRALE IV Page ii 1 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 Définitions Etude des échangeurs à contre courants Description générale de la centrale diesel IV Incidences de l'encrassement dse échangeurs Objectifs de l'étude Calculs thermiques et hydrodynamiques Efficacité thermique des échangeurs de chaleur 3 5 ............ 12 15 17 18 30 Chapitre 2 : ACQUISITION DE DONNEES - LES CAPTEURS 2-1 Principes fondamentaux ............ 31 2-2 Types de capteurs ............ 34 2-3 Les erreurs de mesure ............ 40 2-4 Les grandeurs d'influence ............ 40 2·5 Fidélité - Justesse • Précision ............. 42 2-6 Capteurs choisis ............ 43 Chapitre 3 : 3-1 3·2 3·3 CHAINE D'ACQUISrnON DE DONNEES Introduction Amplification Filtrage iv ............ 46 47 48 ........ .i,..... - ... ............... 3-4 3-5 3-6 3-7· 3-8 3-9 3-10 .- .. -'.-. --.. ...., MuItiplexag~ Echantillol1neurs-bloqueurs Convertisseur numérique -analogiqu~ Convertisseur analogique - numérique, La chaine de mesure Critères de choix Présentation de III carte d'acquisition PCL-812 ............ :48 49 51 52 56 59 ............ :60 ..." .- .. Chapllre4 : TRAITEMENT DES DONNEES ET AFFiCHAGE .. ... .... DES RESÛLTATS 4-1 Traitementde données 4~2 Affichage dse résultats CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS Liste des. figlJres Liste des tableaux Liste des annexes f3ibliographique· v .............67 73 .•.......... 76 ............ A ·B C o USTE DES FIGURES Figure Page 1-1 Distribution des températures dans un échangeur contre 5 courant lorsque le fuide chaud commande le transfert 1-2 lorsque les fluides ont le même débit thermique 6 1-3 lorsque le fluide froid commande le transfert 6 1-4 Réfrigérant à contre courant 8 1 1-5 Echange à la paroi 12 1-6 Allure de la courbe UA 25 1-7 Circuit eau douce intermédiaire 26 1-8 Circuit eau douce moteur 27 2-1 Représentation de la grandeur mesurée 32 2-2 Courbe d'étalonnage d'un capteur, son établissement 32 2-3a La mesure de e permet de retrouver T, 35 2-3b La mesure de V permet de retrouver F 36 2-3c La mesure de la f.e.m d'induction permet deconnaitre la 36 vitesse du déplacement 2-4 Mesure de la tension aux bornes d'un capteur 39 2-5 Structure d'un capteur composite 39 2-6 Différents types de répartition des résultats 43 3-1 Tension en mode commun 48 l 3-2 Echantillonneur - bloqueur 49 3-3 Echantillonneur - bloqueur à amplification 51 3-4 Convertisseur NA élémentaire à 4 bits 52 3-5 Convertisseur analogique - numérique 53 3-6 Montage comparateur 54 3-7 Courbe de réponse d'un comparateur 54 3-8 Schéma fonctionnel d'un CAN -approximation successive 55 A-l 3-10 '3~11 3-12 4-1 4-2 4':3 4-4 4..5 4-6 4-7 Organigramme de la logique d'un CAN à approximation successive Système d'acquisition et de traitement de données la carte - PCl812 Synoptique de la-carte d'acquisition -pel 812 Atlasdse menus de Notebook version 7.0 Menul)rincip_al Exempl, d'icônes Organigramme de l'indicateur thermique Atlas des menus de Realtime vision Circuit eau douce intermédiaire, mesure de température Contôle du réfrigérant eau douce et huile moteur A--2 59 E)1 66 67 ........ 68 70 72 74 76 77 ,... ;.,..",. !~I' Lt r'-..:.. l :1: '1 " l ' ~';i. ,(\. "":"'.' '.. -l," J,' , 1 _'" .• Tableau 1-1 1-2 1-3 2-1 2-2 -1 3-2 3~3 4-1 4-2 USTE DES TABleAUX Type de puissance Energies calorifiques à dissiper (UA)rriinPOUr les différents échangeurs de chaleur Principe physique de base des capteurs actifs Capteurs P&issifs,principes physiques et matériaux Sélection de l'~dre~ de base Sélection ctunivéàüd's,ttehte SélectiOn de la tension d'entrée MenuBlocks Configuration d'une icône de témpé~turEtMenlJ Bloeks B-1 Page 13 18 24 ,35 38 62 63 63 69 73 ',':',' .,' _ _"_::.~<'l;~:,,:;:(,~_ <; LISTE DES ANNEXES Annexe Page A-1 Listing du programme de calcul de (UA)m,n ........ Ao 6-1 Capteur de température, sonde à résistance 61 ) 6-2 Capteur de température, thermocouple 62 .~ B-3 Convertisseur B3 1 B-4 Indicateur 84 1 B-5 Inventaire des capteurs de températures 6s -' B-6 Capteurs de pression et de débit Bs C-1 Caractéristiques des composants du PCL-812 C1 C-2 Caractéristiques des composants du PCL-812 C2 C-3 Adresse des ports d'entrée 1 sortie C3 C-4 Prix de la carte ROAS et de ses accessoires C1 0-1 Configuration d'une icône de calcul 01 0-2 Réfrigérant eau douce et huile moteur Groupe 402 03 0-3 Réfrigérant à plaques Groupe 402 04 0-4 Circuit eau douce intermédiaire Os 0-5 Circuit eau douce moteur 06 - ~ , } C-1 INTRODUCTION Présentation de la centrale diesel IV La SENELEC est la société qui détient le monopole de la production d'énergie électrique au SENEGAL. Sa nationalisation date de 1982 avec une période transitoire de cinq ans. Elle est constituée de plusieurs unités de production d'énergie électrique qui sont réparties sur le territoire national. La centrale diesel IV a été implantée en 1990 sur le site du Cap des biches, à proximité de la centrale thermique III. Elle est actuellement composée de deux groupes de 21 MW chacun, fonctionnant au fioul lourd et couvrant près de 25 % de l'énergie électrique produite par la SENELEC. De surcroît, elle occupe la première place du point de vue consommation spécifique. Objectif de l'étude La consommation spécifique représente l'indice de performance d'une unité de production électrique; elle peut être exprimée comme la quantité de fuel consommée pour avoir une puissance de 1 kilowatt. Deux phénomènes concourent à l'obtention d'une mauvaise consommation spécifique: - la mauvaise qualité du fuel; et les baisses de charge liées à l'encrassement des échangeurs de chaleur. Il importe donc de contrôler ces deux uploads/Ingenierie_Lourd/ pfe-gm-0132.pdf