Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Sujet : Chaker ABDELJAOUED Page 1 2009-2010 Ministère de l’Enseignement Supérie

Sujet : Chaker ABDELJAOUED Page 1 2009-2010 Ministère de l’Enseignement Supérieur, de la Recherche Scientifique et de la Technologie ∗∗∗ ∗ ∗∗∗ Université du 7 novembre à Carthage ∗∗∗ ∗ ∗∗∗ Institut National des Sciences Appliquées et de Technologie Projet de Fin d’Études Pour l’obtention du Diplôme National d’Ingénieur en Sciences Appliquées et en Technologie Filière : Instrumentation et Maintenance Industrielles Élaboration d’un système d’automatisme et de régulation d’une unité d’aérocondenseur de vapeur d’eau en replacement d’un condenseur de vapeur à eau de mer Réalisé par : Chaker ABDELJAOUED Entreprise d’accueil : EPPM Soutenu le 14/01/2010 Responsables à l’entreprise: Messieurs: Ridha ROMDHANE / Mohamed Lassaâd ISSAOUI Cachet & Signature Responsables à l’INSAT: Messieurs: Jawhar GHOMMAM / Slim KADDECHE Signature Année Universitaire : 2009/2010 Fichier : www.bh-automation.fr/Download/Automaticiens/automatisation-regulation-aerocondenseur-vapeur-rapport-projet-cad.pdf Web : www.bh-automation.fr/Ressources/Automaticiens/cv-chaker-abdeljaoued.html Chaker ABDELJAOUED Page 2 2009-2010 DEDICACES A celle qui a consacré sa vie à l’éducation de ses enfants, A celle pour qui éducation rime avec rigueur et travail, Aux sacrifices qu’elle a faits pour sa famille, A celle qui m’a élevé avec amour et tendresse, A celle qui a toujours cru en moi, A ma chère défunte mère, A mon cher père qui n’a cessé de me soutenir, A mes frères, A mes amis, Je dédie ce modeste travail. Chaker ABDELJAOUED Page 3 2009-2010 Remerciements Je tiens à remercier dans un premier temps la direction générale d’EPPM qui m’a bien accueilli au sein de son établissement. Je remercie vivement mes encadreurs d’entreprise ; Monsieur Ridha ROMDHANE et Monsieur Mohamed Lassaâd ISSAOUI pour m’avoir permis d’user de leurs précieux temps malgré les lourdes responsabilités qu’ils endossent en tant que chefs de départements, je leur suis reconnaissant pour les conseils utiles qu’ils m’ont prodigué. J’adresse également mes remerciements chaleureux à mes encadreurs à l’INSAT ; Monsieur Jawhar GHOMMAM et Monsieur Slim KADDECHE pour leurs soutien continuel et leurs encouragements tant précieux. Je tiens à témoigner toutes ma gratitude à tous les membres d’EPPM, particulièrement : Mohamed, Sahbi, Hbib, Tayeb et Sofiane. Chaker ABDELJAOUED Page 4 2009-2010 Sommaire Introduction Générale ........................................................................................................... 13 Chapitre I : Problématique & Présentation de l’aérocondenseur ............................................ 15 Introduction ...................................................................................................................... 16 1 Présentation de l’entreprise d’accueil : EPPM ................................................................ 16 2 Présentation de l’entreprise cliente: GCT ....................................................................... 18 3 Description de l’aérocondenseur .................................................................................... 19 3.1 Définition ................................................................................................................ 19 3.2 Principe de réalisation .............................................................................................. 20 3.3 Justification d’emploi .............................................................................................. 20 3.4 Réalisation ............................................................................................................... 23 3.4.1 Condenseurs principaux .................................................................................... 23 3.4.2 Tuyauteries de liaisons ...................................................................................... 24 3.4.3 Circulation de l’air ............................................................................................ 25 3.4.4 Charpente .......................................................................................................... 28 3.4.5 Les auxiliaires ................................................................................................... 28 3.5 Perspectives et limites à l’utilisation des aérocondenseurs........................................ 29 4 Les instruments de mesure ............................................................................................. 30 4.1 Les transmetteurs de pression .................................................................................. 30 4.2 Les transmetteurs de température ............................................................................. 30 4.3 Le transmetteur de niveau ........................................................................................ 31 4.4 Les interrupteurs de vibration (vibroswitch) ............................................................. 31 5 Systèmes de contrôle commande de l’aérocondenseur .................................................... 31 5.1 Le système de contrôle commande par PLC ............................................................. 32 5.2 Le système de contrôle, commande et supervision SCADA ..................................... 32 5.3 Le système de contrôle, commande et supervision DCS ........................................... 32 6 Cahier des charges et planning d’exécution .................................................................... 33 6.1 Cahier des charges ................................................................................................... 33 6.2 Planning d’exécution ............................................................................................... 34 Conclusion ........................................................................................................................ 35 Chapitre II : Etude thermodynamique & mise en oeuvre ....................................................... 36 Introduction ...................................................................................................................... 37 1 Principe de fonctionnement ............................................................................................ 37 Chaker ABDELJAOUED Page 5 2009-2010 2 Paliers de fonctionnement .............................................................................................. 40 3 Démarche ....................................................................................................................... 42 3.1 Courbe et équation de ࢀ = ࢌ(ࡼ) ............................................................................ 43 3.2 Courbe et équation de ࣋= ࢌ(ࡼ) ............................................................................. 45 3.3 Courbe et équation de chaleur massique de vapeur : ࡯࢖ = ࢌ(ࡼ) ............................ 46 4 Etapes de fonctionnement .............................................................................................. 48 4.1 Etape 1 .................................................................................................................... 48 4.2 Etape 2 .................................................................................................................... 49 4.3 Etape 3 .................................................................................................................... 49 4.4 Etape 4 .................................................................................................................... 50 5 Etude thermodynamique................................................................................................. 51 5.1 Expression du flux de chaleur échangé dans un ventilateur ...................................... 52 5.1.1 Détermination de la surface d’échange S ........................................................... 52 5.1.2 Détermination de la moyenne logarithmique des différences de températures ∆Tm ........................................................................................................................... 52 5.1.3 Détermination du coefficient d’échange global h ............................................... 53 5.1.4 Récapitulation ................................................................................................... 57 5.2 Etude du système moto-ventilateur .......................................................................... 58 5.2.1 Relation entre débit d’air refoulé et vitesse de rotation du ventilateur ................ 58 5.2.2 Relation entre puissance reçue par le ventilateur et puissance fournie par le moteur ....................................................................................................................... 59 5.2.3 Relation entre vitesse de rotation du ventilateur et vitesse de rotation de l’arbre moteur ....................................................................................................................... 60 5.2.4 Relation entre vitesse de rotation de l’arbre moteur et commande du variateur de vitesse ........................................................................................................................ 63 5.2.5 Récapitulation : ࢓ࢇ = ࢌ (ࡵ) ............................................................................ 63 Conclusion ........................................................................................................................ 64 Chapitre III : Système de contrôle, commande et supervision ............................................... 65 Introduction ...................................................................................................................... 66 1 Système de contrôle, commande et supervision SCADA ................................................ 66 2 Présentation de l’automate ............................................................................................. 68 2.1 Architecture des automates programmables ............................................................. 68 2.2 Structure interne des automates programmables ....................................................... 70 2.2.1 Le processeur .................................................................................................... 70 Chaker ABDELJAOUED Page 6 2009-2010 2.2.2 Les modules d’entrées/sorties ............................................................................ 70 2.2.3 Les mémoires .................................................................................................... 71 2.2.4 L’alimentation ................................................................................................... 71 2.2.5 Liaisons de communication ............................................................................... 71 3 Définition des documents utilisés ................................................................................... 72 4 Identification des entrées/sorties ..................................................................................... 72 4.1 Les E/S PLC ............................................................................................................ 72 4.2 Tableau d’échange MODBUS ................................................................................. 74 5 Séquence de démarrage de l’unité d’aérocondenseur ...................................................... 75 6 Séquence d’arrêt de l’aérocondenseur ............................................................................ 76 7 Fonctionnement de l’ensemble ; vannes XV, vantelles et ventilateurs ............................. 77 7.1 Diagrammes de fonctionnement des vannes XV ...................................................... 79 7.2 Diagramme de fonctionnement des vantelles ........................................................... 81 7.3 Fonctionnement des ventilateurs .............................................................................. 82 8 Fonctionnement des pompes retour condensât ................................................................ 83 Conclusion ........................................................................................................................ 86 Chapitre IV : Programmation de l’automate .......................................................................... 87 Introduction ...................................................................................................................... 88 1 Description du logiciel STEP7........................................................................................ 88 1.1 Gestionnaire de projets SIMATIC Manager.............................................................. 88 1.2 Editeur de programme et les langages de programmation ......................................... 88 1.3 Paramétrage de l’interface PG-PC............................................................................ 89 1.4 Le simulateur des programmes PLCSIM .................................................................. 89 1.5 Stratégie pour la conception d’une structure programme complète et optimisée ....... 90 2 Réalisation du programme de l’unité de l’aérocondenseur .............................................. 91 2.1 Création du projet dans SIMATIC Manager ............................................................. 91 2.2 Configuration matérielle (Partie Hardware) ............................................................. 92 2.3 Création de la table des mnémoniques (Partie Software) .......................................... 95 2.4 Elaboration du programme S7 (Partie Software) ...................................................... 97 2.4.1 Les blocs de code .............................................................................................. 97 2.4.1.1 Les blocs d’organisation (OB)..................................................................... 97 2.4.1.2 Les blocs fonctionnels (FB), (SFB) ............................................................. 97 2.4.1.3 Les fonctions (FC), (SFC) ........................................................................... 97 Chaker ABDELJAOUED Page 7 2009-2010 2.4.1.4 Les blocs de données (DB) .......................................................................... 98 2.4.2 Création du programme de l’unité d’aérocondenseur ......................................... 98 2.4.2.1 Architecture du programme réalisé.............................................................. 98 2.4.2.2 Programmation des blocs .......................................................................... 100 Conclusion ...................................................................................................................... 106 Conclusion Générale .......................................................................................................... 107 Bibliographie ...................................................................................................................... 108 Netographie ........................................................................................................................ 108 Liste des annexes ................................................................................................................ 109 Chaker ABDELJAOUED Page 8 2009-2010 Nomenclature Cm : couple de rotation de l’arbre moteur, N.m Cp : chaleur massique, KJ/Kg Cpv : chaleur massique de vapeur, KJ/Kg Cr : couple de rotation du ventilateur, N.m Da : diamètre de l’ailette, m de : diamètre extérieur du tube, m di : diamètre intérieur du tube, m H : pertes de charges, bar h : coefficient d’échange de chaleur global, W/K.m2 he : coefficient d’échange par convection à l’extérieur du tube, W/K.m2 hi : coefficient d’échange intérieur du tube à ailettes, W/K.m2 I : courant de commande du variateur de vitesse, A l : longueur des tubes, m lac : longueur caractéristique de l’ailette, m Lc : chaleur latente de condensation, KJ/Kg Lv : chaleur latente de vaporisation, KJ/Kg m : débit massique, Kg/s ma : débit volumique d’air refoulé par le ventilateur, m3/s mc : débit massique de condensat, Kg/s mv : débit massique de vapeur dans les faisceaux, Kg/s nt : nombre moyen de tubes par rang P : pression, bar Pt : pas transversal du faisceau, m Pm : puissance mécanique fournie par le moteur, W Pr : puissance mécanique reçue par le ventilateur, W Pt : puissance de condensation de vapeur, W Q : débit massique de vapeur, Kg/s Qm : débit massique de vapeur de maintien en température, Kg/s Re : résistance d’encrassement extérieure, m2.K/W Ri : résistance d’encrassement intérieure, m2.K/W S : surface globale d’échange, m2 Sa: surface d’échange du tube avec ailettes par mètre de tube, m Sas : surface d’échange des ailettes seules par mètre de tube, m Se : surface d’échange extérieure des tubes sans ailettes, m2 Si : surface d’échange intérieure, m2 T : température, K T1e : Température de la vapeur à l’entrée de l’échangeur, K T2s : Température de l’air à la sortie de l’échangeur, K T1s : Température de l’eau à la sortie de l’échangeur, K T2e : Température de l’air à l’entrée de l’échangeur, K V : vitesse de la vapeur d’eau dans les tubes, m/s Vm : vitesse de rotation de l’arbre moteur, tr/mn Vr : vitesse de rotation du ventilateur, tr/mn δa : épaisseur de l’ailette, m ∆Tm : moyenne logarithmique des différences de températures, K ߝ : erreur acceptable ζ : coefficient d’anisothermie ηf : efficacité de l’ailette ηg: efficacité globale de la surface à ailettes ߣ uploads/Management/ automatisation-regulation-aerocondenseur-vapeur-rapport-projet-cad.pdf