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PROJET DE FIN D'ETUDE

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youssef biya

on 13 June 2015

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Transcript of PROJET DE FIN D'ETUDE

Table des matières
Remerciements
Résumé
1. INTRODUCTION :
1.1. Production :
1.2 Transport :
1.3. Distribution :
2. DESCRIPTION DE CTK :
2.1. Organigramme de la Centrale Thermique de Kenitra :
3. PRINCIPE DE PRODUCTION:
4. DÉFINITION DES COMPOSANTES DU CYCLE:
4.1. La chaudière :
4.2. La turbine :
4.3. L’alternateur
4.4. Le condenseur :
4.5. Les fluides circulants :
5. ECHANGEUR DE CHALEUR :
5.1. Principe de fonctionnement
6. PROBLÉMATIQUE DU SYSTÈME EXISTANT
6.1. Difficulté du système de refroidissement existant
7. PROPOSITION DE SOLUTIONS
7.1. Approche Maintenance
7.2. Loi de Pareto
7.3. Rénovation partielle du système du système de refroidissement
7.4. Fonctionnement de l’échangeur :
7.5. Étude d’un échangeur
7.6. Hypothèses de fonctionnement
7.7. Principaux types d’échangeurs thermiques
7.8. Réglage de la température
Conclusion
Remerciements
Nous tenons à exprimer notre profonde gratitude ainsi que toute notre reconnaissance à notre encadrant de l’école, M. Rachid BOUTARFA, qui nous a fait bénéficier de son-savoir-faire, de ses conseils inestimables, de son entière disponibilité et pour l’intérêt manifeste qu’il a porté à ce projet.
Nous tenons également à exprimer notre respect et remerciement à M. Driss BERRADI notre encadrant à l’ONEE qui n’a épargné aucun moyen pour nous aider et soutenir, et aussi pour ses conseils précieux et sa disponibilité sans faille.
Nous n’oublions pas de remercier toute l’équipe du service Mécanique Mr. HAMRITI ainsi que Mr ARROUB pour leur dynamisme, leurs conseils et les explications qu’ils nous ont fourni tout au long de notre projet de fin d’études.
Nous adressons nos vifs remerciements à notre chef de département Mr GZIRI Hassan et à nos professeurs de la filière de génie Mécanique, ainsi qu’aux membres du jury qui nous honorent de leur présence.

Enfin, nous remercions tous ceux dont nous n’avons pas cité le nom, et qui ont participé de près ou de loin à l’élaboration de ce travail.

Résumé
La présente étude s’inscrit, dans le cadre de l’amélioration de du système de refroidissement du palier de la pompe de circulation de la centrale thermique Kenitra.

Dans cette perspective, notre travail a consisté dans un premier temps à étudier les équipements constituant la pompe, afin de pouvoir prendre connaissance le rôle de cette pompe.

Dans le but d’améliorer l’efficacité du système de refroidissement nous avons établi une étude sur les échangeurs de chaleur, ce qui nous a permis de trouver une solution.

.Lors de la phase d’évaluation du travail nous avons proposé :
• Changement de type de l’échangeur
• Application de la gestion de la maintenance préventive

2. DESCRIPTION DE CTK :
La centrale thermique de Kénitra (CTK) situé au nord de la zone industrielle de la ville de Kénitra à 7km de la côte atlantique à vol d’oiseau, et à 30km de la capitale Rabat.

La CTK s’étend sur un terrain d’environ 180.000 m2, léché à Ouest par la rive gauche du fleuve Oued Sebou d’où l’on prélève et où on renvoi l’eau pour le refroidissement des condenseurs. Elle est constituée de quatre tranches indépendantes ayant une puissance unitaire de 75Mw et brûlant du fuel-oil N°2 comme combustible de base.

3. PRINCIPE DE PRODUCTION:
L’énergie calorifique se présente sous forme de chaleur latente dans le combustible utilisé (fuel) dont la combustion permet de vaporiser l’eau d’alimentation dans la chaudière. Cette vapeur arrive à la turbine sous une pression et température bien déterminée et fait ainsi tourner le rotor de la turbine en agissant sur ses ailettes. L’énergie mécanique ainsi obtenue est transformée en énergie électrique par l’alternateur dont le rotor est rigidement couplé à l’arbre de la turbine.
La vapeur détendue passe dans le condenseur maintenu sous-vide (pression de 0,05 bar). La condensation ainsi obtenue passe dans la chaudière à travers les réchauffeurs d’eau (basse et haute pression), pour reprendre le circuit, le cycle est alors un cycle fermé.

1.INTRODUCTION :
L’ONEE- Branche Electricité, le leader du secteur de l’électricité au Maroc, créé en 1963, sa mission est de satisfaire la demande en électricité du pays aux meilleures conditions de coût et de qualité de service et de développer toute activité industrielle ou de service lié à l’énergie électrique.

L’ONEE opère dans les trois métiers clés du secteur de l’électricité :

• Production.
• Transport.
• Distribution.

1.1. Production :
En tant que producteur, l’ONEE a la responsabilité de fournir sur tout le territoire national et à tout instant une énergie électrique de qualité et dans les meilleurs conditions économiques.

1.2 Transport :
L’électricité n’étant pas stockable, il est donc nécessaire de gérer en continue le flux de cette énergie entre les lieux de production et les points de livraison à la clientèle.

1.3. Distribution :
À travers le métier de distributeur, l’ONEE couvre toutes les activités nécessaires à la gestion et au développement des réseaux de distribution moyenne et basse tension.

L’ONEE dispose, de 24 usines hydroélectriques totalisant une puissance installée de 1175MW, 7 centrales à turbines à Gaz et plusieurs centrales diesel totalisant 786MW et un parc éolien de 50MW et 3 centrales thermiques vapeurs totalisant 2720MW :

 La centrale thermique de Mohammedia, produit 4*150MW.
 La centrale thermique Jerada, produit 4*55MW.
 La centrale thermique de Kénitra, produit 4*75MW.

Organigramme de la Centrale Thermique de Kenitra
procédure de production

De point de vue production, la centrale est équivalente à un ensemble de procédés élémentaires qui se complètent. Le synoptique simplifié de procédure est présenté ci-dessous :
Le processus de production d’énergie a pour but de transformer deux types de flux d’énergie chimique à l’entrée de la chaudière (fuel ou charbon) en un flux d’énergie électrique à la sortie de l’alternateur. Cette transformation passe par les phases intermédiaires suivantes :
 La transformation de l’énergie chimique contenue dans le combustible en énergie calorifique qui s’effectue dans la chaudière ce qui permet l’apport d’énergie calorifique des gaz de combustion au système eau-vapeur.
 La transformation de l’énergie calorifique en énergie mécanique s’opère dans la turbine.
 Enfin, la transformation de l’énergie mécanique en énergie électrique moyennant l’alternateur.
Le passage d’une forme d’énergie à l’autre est accompagné par un ensemble de pertes qui agissent d’une façon considérable sur le rendement global.

4. DÉFINITION
DES COMPOSANTES
DU CYCLE:

1. La chaudière
:

Caractéristique de la chaudière de la DTK
:
La chaudière est de type BREDA, à corps cylindrique, à circulation naturelles et à parois en panneaux soudes (tubes écrans), sur la paroi façade sont disposés six brûleurs en 3 étages utilisant le fuel-oil comme combustible principal, pulvérisé au moyen de la vapeur sous pression constante (7 bars).
Les accessoires installés de la chaudière sont :
 Un surchauffeur primaire à serpentins horizontaux formée de deux étages (SH1).
 Un surchauffeur secondaire du type à serpentin continu formé de deux rongées vertical (SH2).
 Un économiseur en deux parties, à serpentins horizontaux installé en aval du surchauffeur primaire.
Le nettoyage de ses éléments s’effectue à l’aide des ramoneurs à vapeurs placés de façon appropriée le long du parcourt des fumées.
La chaudière est projetée pour les combustions suivantes :
 Fuel pour le fonctionnement normal.
 Gasoil pour le démarrage.
 Propane pour l’allumage.

Fonctionnement de la chaudière
Le générateur de vapeur sert à transformer l’énergie chimique contenue dans le combustible en énergie calorifique cédée à l’eau circulant à l’intérieur des tubes. La combustion se fait au niveau du foyer entre l’air de combustion et le Fuel Oïl pulvérisé. L’air de combustion est aspiré de l’atmosphère par un ventilateur de soufflage, préchauffé par un réchauffeur à vapeur(RAV) puis par le réchauffeur d’air rotatif Ljungström(RAL J) et refoulé dans la chambre de combustion avec une température de 300°.
Quand au F.O, il est préchauffé par un préchauffeur suivi d’un réchauffeur pour entrer dans la chambre de combustion avec une température T° entre 100°C et 105°C.
L’énergie interne du combustible se retrouve dans l’enthalpie de l’eau (chaleur latente et chaleur sensible) et dans l’enthalpie des fumées (chaleur sensible et chaleur latente). Les flammes rayonnent dans tout le foyer qui est tapissé de tubes dans lesquels l’eau circule, s’échauffe et se vaporise en partie.
Les gaz produits de la réaction de combustion passent à travers une série d’échangeurs (tubes écrans, surchauffeurs, économiseur) afin d’en extraire le maximum de chaleur (calories perdus) et la céder à l’eau et à la vapeur. Et avant d’être dégagée à l’atmosphère avec une température supérieure à 160°, ces gaz de combustion rencontrent le réchauffeur d’air Ljungström pour récupérer encore des calories qui servent à réchauffer l’air de combustion.
A la sortie de l’économiseur l’eau est dirigée vers le ballon qui possède deux entrées et deux sorties. Le rôle du ballon est important car il permet de séparer la phase vapeur et la phase liquide de l’eau.
L’eau qui sort du ballon est vaporisée partiellement dans les tubes de chauffe de telle sorte que la vapeur qui pénètre dans le ballon ait un titre x < 1. La séparation entre le liquide et la vapeur se fait alors simplement par gravité et la vapeur quitte le ballon par sa partie supérieure en direction vers le surchauffeur primaire, puis secondaire et après vers la turbine.

Le combustible

Définition :
Un combustible est une substance (solide, liquide ou gazeuse) qui peut se combiner facilement avec l’oxygène selon une réaction chimique. Cette combinaison, dite combustion, se manifeste généralement par les flammes ou l’incandescence du corps qui brûlent et s’accompagne d’un important dégagement de chaleur.
La centrale thermique de Kenitra utilise le fuel-oil n°2 comme combustible principale pour la production d’énergie électrique.
 Composition du combustible F.O2 :
Les combustibles utilisés dans l’industrie sont les composés contenant essentiellement les corps suivants :
 Les matières combustibles : le carbone, l’hydrogène est en quantité moindre, le soufre.
 Les matières incombustibles : l’eau, l’azote et les cendres.
Les compositions chimiques du fuel n°2 :


Matières Composition
Carbone 85%
Hydrogène 10,50%
Soufre 3%
Oxygène 0,40%
Azote 0,20%

 Pouvoir calorifique
:
Le pouvoir calorifique d’un combustible est la quantité de chaleur dégagée par la combustion d’une unité de masse (ou volume pour les gaz) de ce combustible.
Le pouvoir calorifique est une grandeur importante dont dépend la valeur technique et commerciale des combustibles, puisqu’elle caractérise leur contenu énergétique. Le pouvoir calorifique est lié à la combustion du combustible. Il est en effet possible de calculer le pouvoir calorifique d’un combustible à partir de sa combustion.
On distingue les deux pouvoirs calorifiques supérieur (PCS) et inférieur (PCI), où le pouvoir calorifique supérieur est égal au PCI plus la chaleur latente de condensation de la vapeur d’eau formé par la combustion.

Les échangeurs de chaleur de la chaudière
a. La chambre de combustion :
Le mélange (air -combustible) brûlé dans cette chambre libère une certaine quantité de chaleur qui chauffe l’eau par rayonnement.
b. L’économiseur :
Cet appareil a pour but de récupérer une partie des calories contenue dans les gaz de combustion et la cédée à l’eau d’alimentation pour élever sa température de 232°C à 310°C.

c. Ecrans vaporisateurs
:
C’est un ensemble de tubes alimentés en eau du ballon chaudière recevant de la chaleur par rayonnement de la flamme. A l’intérieur de ces tubes se fait la transformation d’eau en vapeur.
d. Les surchauffeurs (primaire SH1– secondaire SH2)
Dont le rôle est d’élever la température de la vapeur produite et ainsi augmenter son potentiel calorifique par l’absorption d’une partie de la chaleur contenue dans les gaz de combustion, Les températures vapeur de ces surchauffeurs sont :

Entrée Sortie
Température vapeur SH1 315°C 460°C
Température vapeur SH2 420°C 535°C

e. Les échangeurs de chaleur d’air comburant
 Réchauffeurs d’air à vapeur (R.A.V)
Les R.A.V. sont installés sur le refoulement des ventilateurs de soufflage, avec la température air entrée égale à la température ambiante, et la température air de sortie est de l’ordre de 70°C.
 Réchauffeurs d’air Ljungström (RALJ).
Le réchauffeur d’air rotatif est constitué par un empilage de tôles ondulées d’un demi-millimètre d’épaisseur, distantes de 4 mm et disposées dans une série de secteurs du rotor qui tourne à la vitesse de 3 tours/mn.
Ces secteurs s’insèrent alternativement dans les conduits de gaz chauds et d’air refoulé. Chaque secteur est donc successivement traversé par les gaz et par l’air ; la séparation entre les deux fluides étant assurée par les parois des secteurs.
Le but du RALJ est de récupérer une partie de la chaleur des gaz sortant de l’économiseur pour élever la température d’air de 70°C à 300°C. Les R.A.L.J présentent deux avantages :
o Réduction de la perte par chaleur sensible.
o Amélioration des phénomènes de combustion.

2. La turbine :
Fonctionnement de la turbine :
Dans la chaudière, l’eau circulant dans les tubes se transforme en vapeur qui est surchauffée pour atteindre une pression de 95 bars et une température très élevées (535°C). Cette vapeur surchauffée se détend ensuite dans le corps moyenne (MP) et basse pression (BP) de la turbine tout en créant un couple moteur (la vapeur attaque par le haut et le bas les aubes de la roue mobile), qui entraîne la rotation de l’arbre de la turbine et par la suite celui de l’alternateur. Pendant ces détentes successives, l’énergie calorifique est transformée en énergie mécanique.
L’énergie mécanique disponible sur l’arbre de la turbine est transmise à l’alternateur, qui la transforme en énergie électrique dont une partie va alimenter les auxiliaires électriques des tranches, et le reste (production nette) sera injecté dans le réseau.

Composition de la turbine :
 Le stator

Le stator constitue la partie fixe de la turbine, formé d’un ensemble de directrices (aubages fixes).
 Le rotor
Le rotor est la partie mobile de la turbine, constitué d’un ensemble d’aubages et entraîné en rotation par la vapeur.
La vapeur produite par la chaudière se détend dans la turbine et une partie de son enthalpie est récupérée sur l’arbre de la turbine
 Les soutirages
On distingue 5 soutirages placés à des différents étages de la turbine, leur rôle essentiel est d’améliorer le rendement de la tranche.
La vapeur soutirée permet d’élever la température d’eau d’alimentation chaudière de 32°C à 232°C et la température d’air de 18°C à 70°C.


Les caractéristiques de la turbine
3. L’alternateur
Il transforme l’énergie mécanique en énergie électrique. La partie stator se compose d’une carcasse et d’un bobinage inducteur, et la partie rotor se compose d’un bobinage induit. Le refroidissement est assuré par une circulation d’hydrogène.
Pour réduire au minimum les fuites d’hydrogène, l’alternateur est muni d’un système d’étanchéité à huile spécial qui isole l’hydrogène de l’air.

Caractéristiques de l’alternateur
Refroidissement de l’alternateur (hydrogène)
Transformateur Principal

C’est un transformateur triphasé. D’une puissance de 93075 MVA, d’un rapport de transformation de 13,8/225 kV et d’un transformateur de soutirage de 6/7.2 MVA avec un rapport de transformation de 13,8/ 6,8 kV avec liaison par gaines coaxiales. Ce transformateur fournit la puissance nécessaire aux auxiliaires de la tranche.
Caractéristiques du transformateur principal
Caractéristiques du transformateur de soutirage
4. Le condenseur :
Le condenseur est un échangeur par surface à circulation croisée, et à cycle ouvert. Il est constitué :
 D’un corps formant une enveloppe étanche, la partie supérieure est raccordée à l'échappement de la turbine par une manchette en acier inoxydable, la partie inférieure forme le puits.
 D’un faisceau de tubes parallèles traversant le corps de part en part et fixé sur chacune des extrémités sur une plaque tubulaire.
 De deux boîtes à eau disposées à l'entrée et à la sortie condenseur, qui ont la fonction de diriger le débit de l’eau à travers la juste section des tubes.
Le condenseur occupe une place importante dans la centrale; il est l'interface entre le cycle eau - vapeur et la source froide :
• IL maintient la dépression au dessous de la pression atmosphérique à la décharge de la turbine : donc il augmente le rendement de celle-ci.
• IL conserve le fluide de travail pour l'utiliser de nouveau dans le cycle : ce fluide est très pur donc très cher.
• IL dégaze l'eau de condensation par l'extraction des gaz incondensables à travers des pompes à vide.

Fonctionnement
La vapeur après avoir parcourus la turbine dans le condenseur à travers la bouche d’admission, et est distribuée dans l’espace vapeur de l’enveloppe. Dans le faisceau tubulaire la vapeur d'échappement se condense au contact extérieur des tubes froids parcourus intérieurement par l'eau aspirée de la rivière.
Suite à la différence de température, la chaleur est transférée de la vapeur (à travers les parois des tubes) à l’eau de circulation qui fait condenser la vapeur sur les tubes. L'eau condensée est recueillie dans le puits du condenseur, duquel elle est extraite et renvoyée, de nouveau, pour intégrer le cycle.
L’atmosphère du condenseur est constituée par un mélange de vapeur et de gaz incondensables dont la pression totale est sensiblement constante dans toute l’étendue du condenseur. Pour maintenir le condenseur au rendement maximum, il faut éliminer ces gaz (CO2, O2…).

Les réchauffeurs ¨Basse pression¨ (BP1 et BP2)
Ceux sont des réchauffeurs horizontaux constitués d’un faisceau tubulaire en U à 4 passages pour RBP1 et à deux passages pour RBP2. Ils sont alimentés coté vapeur par les soutirages N°4 et 5 respectivement et sont parcourus par l’eau venant du condenseur qui est ensuite refoulée à la bâche alimentaire par les pompes d’extraction et de reprise. Les condensats des RBP sont évacués ¨en cascade ¨ jusqu’au condenseur.
Les réchauffeurs ¨haute pression¨ (HP4 et HP5)
Ces réchauffeurs sont réalisés et montés en position horizontale, constitués par un faisceau tubulaire en U. Ils sont alimentés côté vapeur par les soutirages n°1 et 2 et sont parcourus par l’eau alimentaire refoulée par les pompes alimentaires à une pression supérieure à celle existant dans le ballon de la chaudière.
Les condensats des réchauffeurs HP sont évacués ¨en cascade ¨ vers le dégazeur, ou vers le condenseur en cas de montée de niveau condensats.

5. Les fluides circulants
La vapeur
L’énergie thermique contenue dans la vapeur est représentée par son enthalpie. Dans la turbine, la vapeur est détendue dans des tuyères et au cours de ce passage, sa vitesse s’accroît tandis que son enthalpie diminue ; c’est cette énergie cinétique qui sera utilisée dans la turbine pour produire de l’énergie mécanique.

Au cours du passage de la vapeur dans la turbine :
 Une partie, dite soutirages, est prélevée en différents étages du corps de la turbine et est utilisée comme fluide chauffant dans les réchauffeurs disposés dans le circuit d’alimentation. Ainsi la chaleur contenue dans la vapeur des soutirages est intégralement cédée à l'ensemble de l'eau condensée qui est renvoyée à la chaudière.
Le nombre des soutirages est cinq et dont les caractéristiques sont les suivantes:


 La partie restante est envoyée au condenseur (source froide) où elle se condense en cédant une partie de chaleur à l'eau de circulation (eau de l’oued).
A la fin de la détente, l’humidité de la vapeur croît par sa saturation à pression très basse. Par conséquent, les gouttelettes d’eau qui se forment dans les derniers étages de la turbine, provoquent une usure mécanique normale, par érosion :
• Des ailettes motrices et réduisent le rendement global de la turbine.
• Des labyrinthes d’étanchéité basse pression, causant des entrées d’air anormales au condenseur.

L’eau de circulation
La réfrigération de la vapeur d’échappement est assurée par l'eau de la rivière, qui a l'inconvénient de contenir des matières en suspension caractérisés par une mauvaise conduction de chaleur (boue, algues coquillages, corps gras ....) ce qui conduit, souvent, à l'encrassement du faisceau tubulaire et des corrosions.
La diminution du débit d’eau entraîne l’augmentation de la concentration des sels et des polluants suspendus dans l’eau, ce qui génère un perçage des tubes par corrosion.


 Traitement de l’eau de circulation :
Pour minimiser ses inconvénients, l’eau de circulation doit être contrôlée et traité suivant divers actions :
o Traitement par sulfate de fer pour former une couche passive sur les tubes, permettant l’arrêt de corrosion.
o Utilisation du système de nettoyage interne des tubes à fréquence déterminées, à l’aide des boules en caoutchouc mousse qui servent à l’élimination des dépôts biologique ou de la boue sur la surface des tubes.
o Protection cathodique permettant la préservation des boites à eaux.
o Injection de l’hypochlorite de sodium à intervalles irréguliers afin d’éliminer les micro-organismes.
o Rinçage à l’eau douce et séchage à l’air des tubes pour éliminer les gouttelettes d’eau, qui sont la cause de corrosion, suivi d’une conservation à l’air humide (durant les périodes d’arrêt).
L’amélioration de l’échange de la chaleur entre la vapeur et l’eau de circulation dans les tubes du condenseur est en fonction de:
 L’augmentation de la surface d’échange du faisceau tubulaire, qui dépend du nombre des tubes bouchés (suite à leur perçage).
 La vitesse de l’eau de circulation dans les tubes. Cette vitesse est comprise entre 1.5 et 2.5 m/s. Si elle est inférieure à 1m/s les matières en suspension dans l’eau se déposent dans les tubes et si elle est supérieure à 3m/s, des érosions à l’intérieur des tubes peuvent se produire.
 La baisse de température de l’eau à l’entrée du condenseur.
 La propreté des tubes du condenseur.
 Composition de circuit d’eau de circulation :
Le circuit d'eau de circulation est composé de:
 Une prise d'eau.
 Une grille dégrossisseuse pour retenir les plus gros corps flottants.
 Un bassin de décantation.
 Une grille filtrante rotative qui retient les matières de plus petits dimensions.
 Une pompe de circulation qui assure le transfert et le débit nécessaire pour la condensation.
 Une conduite d'amenée (BONA) d’eau vers le condenseur.
 Une conduite de rejet d'eau à la rivière.

5. ECHANGEUR DE CHALEUR :
Les échangeurs de chaleur sont des appareils permettant de transférer de la chaleur entre deux fluides à des températures différentes. Dans la plupart des cas, les deux fluides ne sont pas en contact, et le transfert s'effectue à travers une surface d'échange. Au sein de la paroi séparatrice, le mécanisme de transmission de la chaleur est la conduction, et, sur chacune des deux surfaces de contact avec les fluides, ce sont presque toujours les phénomènes de convection qui prédominent.
Dans de nombreux cas, les fluides restent monophasiques, qu'ils soient gazeux ou liquides. Il existe toutefois trois grandes catégories d'échangeurs dans lesquelles surviennent des changements de phase : les vaporiseurs ou évaporateurs où l'on vaporise un liquide, les condenseurs où une vapeur est liquéfiée, et les vapocondenseurs dans lesquels les deux fluides changent de phase.
Bien qu'il existe une très importante variété de modèles d'échangeurs, les quatre principales catégories utilisées dans les systèmes énergétiques sont les suivantes :
 Les échangeurs tubulaires
 Les échangeurs à tube et calandre
 Les échangeurs à ailettes
 Les échangeurs à plaques

1. Principe de fonctionnement
Le principe de fonctionnement consiste à refroidir le coussinet de l’arbre par un tube de forme de serpent qui reçoit de l’eau douce par un réseau externe dans un bain d’huile comme le schéma ci-dessous :
SCHEMA DE L’INTERIEUR DE L’ENSEMBLE :
L’image réelle de la pompe de circulation
6. PROBLÉMATIQUE DU SYSTÈME EXISTANT
Le matériel utilisé, présente des inconvénients même si des dysfonctionnements majeurs ne sont pas relevés.
Le matériel existant présente quelques difficultés pour les intervenants, (la durée des interventions est parfois relativement longue).
Le système existant n’offre pas la possibilité de s’informer sur le comportement des procédés, qui sont équipés d’un nombre plus au moins important de sécurité. Il ne permet pas de signaler instantanément les dégâts produit.
Sur un déclenchement, de grandes pertes de temps sont constatées pour la recherche du défaut initiateur. Pour sauvegarder l’état de bon fonctionnement de la pompe, il est nécessaire d’effectuer des essais à blanc fréquents pour être sûr du bon fonctionnement .Le système présente des affaiblissements de sensibilité par augmentation de la température .

1. Difficulté du système de refroidissement existant
Le système actuel pose beaucoup de problèmes à la conduite et à la maintenance des installations de quoi résultent des déclenchements .
On cite ci-après les plus importants problèmes :
 Bouchage de tube de refroidissement
 Perçage du serpentin (réfrigérant) à cause de corrosion
 L’obsolescence de certains matériels pose des problèmes d’approvisionnement de pièces de rechange, ce qui aboutira à long terme à des indisponibilités prolongées.
 Déclenchements intempestifs par des défauts normalement évitables,
 Déclenchements répétitifs par causes indéterminés ou par insuffisances d’informations traitées.
 Difficulté des diagnostics des incidents.
 La perte de temps (diminution de la température de l’huile) .

7. PROPOSITION DE SOLUTIONS
1. Approche Maintenance
Pendant la durée de vie d’un matériel, la mission de la maintenance consiste à :
 Des actions de surveillances, de suivis (visite, contrôle et inspections systématiques)
 Des opérations diverses : dépannages, réparations, révisions partielles ou totales, améliorations du matériel.
Ces actions et opérations visent à assurer la disponibilité du matériel, à conserver la qualité de la production et à minimiser les dépenses de maintenance.
Parmi les rôles à jouer par la maintenance est de déterminer le moment économique de cessation des actions de maintenance à effectuer sur un matériel donnée et de participer aux choix de son remplacement. Toujours plus d'efficacité et de performances et toujours moins de dysfonctionnements.
Maintenir ne veut plus dire entretenir en bon état, mais atteindre des objectifs. Le rôle de la maintenance ne consiste, pas exclusivement mais principalement, à maximiser le profit que l'on peut tirer d'un investissement. La fiabilité s'intéresse à tout ce qu'il faut faire pour qu'un produit fonctionne sans défaillance, ou avec une fréquence de défaillance suffisamment faible pour être acceptable dans l'usage prévu.
La maintenabilité pour cela, la fonction maintenance est sollicitée pour la recherche continue s'occupe de ce qu'il faut faire pour qu'un matériel soit ramené dans des conditions aussi proches que possible de celles prévues au début de son fonctionnement.
Le but de la fiabilité et de la maintenabilité est de garantir au client (service de conduite) un usage prévu au coût total minimal pendant la période spécifiée, dans des conditions d'entretien et de réparation précises.
Cependant, la maintenabilité est si intimement liée à la fiabilité et à la disponibilité. En effet, si la maintenabilité permet de réduire la durée des pannes et leur coût, la fiabilité permet de réduire la fréquence de ces pannes. Toutes deux, grâce au choix d’une politique de maintenance appropriée, ils ont pour but d’augmenter la disponibilité des systèmes ou des équipements et de diminuer les coûts d’entretien et les stocks de pièces de rechange. Il s'agit même d'une fonction vitale puisque, sans maintenance, tout processus industriel cesse, généralement à brève échéance, de produire les biens ou les services pour lesquels il a été conçu.

1. Mise en place d’une maintenance corrective
 Définition de la maintenance corrective
Maintenance exécutée après détection d'une panne et destinée à remettre un bien dans un état
dans lequel il peut accomplir une fonction requise (Extrait norme NF EN 13306 X 60-319).
Elle désigne l'élimination d'une avarie ou d'une altération dans le fonctionnement d'un
équipement, par un des divers moyens que sont la réparation, la restauration à l'état antérieur,
et le remplacement de l'élément matériel impliqué.
Le fonctionnement de la maintenance corrective est divisé en deux parties.
 Maintenance palliative (dépannage)
La maintenance palliative est une maintenance qui s'attache à la correction de tout incident
identifié en production. C’est une intervention rapide pour pallier au plus urgent en attendant
de trouver une solution ou une correction définitive plus rassurante.
La maintenance palliative permet de :
• Localiser l’incident ;
• Mettre en place une solution provisoire permettant de poursuivre l’exploitation.
 Maintenance curative
La maintenance curative est une maintenance qui s'attache à corriger tout incident identifié en
production. Il s'agit d'une intervention en profondeur et définitive pour réparer un équipement
de façon définitive.
La maintenance curative permet de :
• Localiser l’incident ;
• Développer une solution permettant de rendre la machine conforme à sa destination ;
• Mettre en place cette solution.
Ces deux genres de maintenance corrective se basent sur 2 notions :

Diagnostic
Cette approche permet de trouver l'origine de la panne en suivant une structure arborescente,
par des tests pour assurer que la machine fonctionne normalement.

Réparation
C’est la phase qui succède le diagnostic et permet au système de revenir à un bon
fonctionnement.

2. Mise en œuvre :
Pour cette phase importante, nous avons cherché à trouver le flux de ces opérations dans la
centrale thermique de Kenitra, et par suite nous avons identifié tous les services concernés.
Pour cela nous avons établi un schéma qui englobe le flux de maintenance corrective dans la CTK.

FLUX de maintenance de la CTK
La création de l’avis se fait dans le service de conduite par le chef de bloc, et aussi dans
L’atelier concerné par l’équipe d’intervention ; cet avis sera valider par le chef de conduite ou
Par le chef de section. Après la validation de l’avis (appelé aussi demande d’intervention), il
doit être traduit en ordre de travail (OT) dans le service d’ordonnancement, ce service a pour
but d’organiser et de donner l’ordre des missions à exécuter et d’orienter l’OT vers l’atelier
concerné (atelier mécanique, électrique ou le service chaudronnerie).
Après, l’équipe d’intervention va faire une expertise c'est-à-dire elle va consulter l’état actuel
de l’équipement en panne, ensuite le chef de section va planifier les travaux en choisissant les
outils nécessaires, les pièces de rechange et les qualifications (techniciens, agent de maîtrise,
exécutants…).
La validation finale de l’ordre de travail est la mission du chef de service pour la réalisation
des travaux.

 1ère Etape :
Créer une demande d'intervention en renseignant les informations suivantes :
• Émetteur ;
• Destinataire ;
• Date souhaitée ;
• Équipement ou l’organe en panne ;
• Service concerné ;
• Un texte où on exprime brièvement la panne, par exemple une fuite de vapeur dans
une conduite ;
• Observation.
 2ème Etape :

Valider la demande d’intervention.
 3ème Etape :

Convertir la demande de travail en ordre de travail :
• Orienter l’OT vers l’atelier concerné.
• Déterminer le planning de travail, les exécutants et les pièces de rechange.
 4ème Etape :

clore l’ordre de travail.
Après ces étapes, les ordres de travail clôturés sont enregistrés comme un historique des
interventions pour l’équipement dans une base de donnée.

3. Déroulement de la maintenance corrective dans la CTK
Dans la centrale thermique de Kenitra, le déroulement de la maintenance corrective se fait
chronologiquement à partir du schéma suivant :

Chronogramme d’une intervention de maintenance corrective
4. Mise en place d’une maintenance préventive


Définition de la maintenance préventive :
C’est une maintenance exécutée à des intervalles prédéterminés ou selon des critères prescrits
et destinés à réduire la probabilité de défaillance ou la dégradation du fonctionnement d'un
bien (extrait norme NF EN 13306 X 60-319).
On peut subdiviser la maintenance préventive en deux principaux types :
 Maintenance systématique ;
 Maintenance conditionnelle.
Dans la définition de la maintenance préventive, nous incluons l’ensemble des contrôles,
visite et interventions de maintenance effectuées préventivement. Elle s’oppose à la
maintenance corrective par des perturbations ou par des événements.
La maintenance préventive comprend :
 Les contrôles ou visites systématiques ;
Les expertises, les actions et les remplacements effectués à la suite de contrôle ou de
visite ;

Les emplacements systématiques.
La maintenance préventive doit consister à suivre l’évolution de l’état d’un organe, de
manière à prévoir une intervention dans un délai raisonnable (une semaine ou un mois par
exemple) et l’achat des pièces de rechanges nécessaires.

Maintenance systématique
C’est une maintenance préventive exécutée à des intervalles de temps préétablis ou selon un
nombre défini d'unités d'usage mais sans contrôle préalable de l'état du bien (extrait norme NF
EN 13306 X 60-319).
Visites systématiques
Les visites sont effectuées selon un échéancier établi suivant le temps ou le nombre d’unités
d’usage. A chaque visite, on détermine l’état de l’organe qui sera exprimé soit par une valeur
de mesure (épaisseur, température, heures de marche, intensité…), soit par une appréciation
visuelle. Et on pourra interpréter l’évolution de l’état d’un organe par les degrés
d’appréciation : rien à signaler, début de dégradation, dégradation avancée et danger.
Remplacement systématique
Selon un échéancier défini, on remplace systématiquement un composant, un organe ou un
sous-ensemble complet (il s’agit d’un échange standard).
On utilise le remplacement systématique dans les cas suivants :
 Lorsque des raisons de sécurité s’imposent ;
 Lorsque le coût de l’équipement concerné est si faible qu’il ne justifie pas de visite
systématique
 Lorsque la durée de vie est connue avec exactitude par l’expérience.

Maintenance conditionnelle
C’est une maintenance préventive basée sur une surveillance du fonctionnement du bien et/ou
des paramètres significatifs de ce fonctionnement intégrant les actions qui en
découlent (extrait norme NF EN 13306 X 60-319).
La maintenance conditionnelle permet d’assurer le suivie continu du matériel en service, et la
décision d’intervention et prise lorsqu’il y a une évidence expérimentale de défaut critique ou
d’un paramètre de dégradation prédéterminé.
Ce paramètre peut être :
 Une mesure électrique (tension, intensité…)
 Une mesure de température ;
 Un pourcentage de particules dans l’huile
 Un niveau de vibration…

Elaboration des plans de maintenance préventive :
Elaborer un plan de maintenance préventive, c’est décrire toutes les opérations de
maintenance préventive qui devront être effectuées sur chaque organe. La réflexion sur
l’affectation des opérations de la maintenance se fait en balayant tous les équipements et les
organes de la décomposition fonctionnelle de la tanche 1 et en tenant compte de leur
éthologie, de leur utilisation, et de leur impacte sur la production et la sécurité.
L’affectation des opérations de visite ou de contrôle a comme objectif de détecter les effets
des dysfonctionnements qui peuvent arriver sur chacun de ces équipements.

2. Loi de Pareto
Afin de déterminer la classification des éléments de cet ensemble, on a les informations concernant 9 éléments :
LIMTE DES COURBES DE PARETO
*Nous pouvons constater que pour la courbe théorique de Pareto, la valeur du ratio de discrimination est égale à 0.7
*Suivons la valeur du ratio de discrimination, on détermine le triplet de classification :
RD= CB/AB=11.2/15.9 =0.7
*La courbe se situe dans la zone 4, et correspond à une répartition 20, 30, 50 ce qui nous donne :
CLASSE A : 1,2
CLASSE B : 3, 4,5
CLASSE C : 6, 7, 8,9

3. Rénovation partielle du système du système de refroidissement
Il s’agit de remplacer le type d’échangeur de serpentin à un échangeur contre-courant.

Généralement, l’échangeur de chaleur fait partie intégrante d’une installation
thermique, qui peut être exposée à un nombre indéterminé de transitions non planifiées,
tels que des démarrages et des arrêts dans un certain temps ou à des coupures
électriques provocant des changements de températures et de débits d’admission. Ces
transitions induisent des effets indésirables et réduisent les performances de l’échangeur
De chaleur.

4. Fonctionnement de l’échangeur :
Aspect externe : échangeur bipolaire
Mesurer les caractéristiques essentielles du fonctionnement de l’échangeur à l’un
de ces deux pôles, plutôt que de faire des mesures forcément plus délicates à
l’intérieur.
Paramètres mesurables et mesurés à l’entrée et à la sortie de chacun des deux:
> l’état: liquide, gazeux ;
> Le débit-masse, constant de l’entrée à la sortie ;
> La température, variable dans l’échangeur ;
> La pression, peu variable.
Remarque : On connaît par ailleurs les caractéristiques thermo physiques de chacun des deux fluides et
notamment :
* la capacité thermique massique (chaleur massique) cp ;
* la masse volumique ρ;
* la conductivité thermique λ;
* la viscosité µ ;

5. Étude d’un échangeur
>Analyse thermique
- surface d’échange thermique
- flux échangé
- distribution des températures des deux fluides (entrée et sortie)
>Analyse hydraulique
- pertes de charges dans l’appareil
>Étude mécanique
- efforts et contraintes (f(T,P,…)
>Optimisation économique pour une puissance à transférer
- surface d’échange faible - vitesse des fluides élevée (pompe)
- surface d’échange grande - vitesse des fluides faible (encombrement)

6. Hypothèses de fonctionnement
• Régime permanent
(Régime transitoire <=> contraintes mécaniques d’origine thermique + néfastes (choc thermique))
• Caractéristiques des fluides (ρ, µ, λ,C) = constantes
Référence T et P moyennes entre l’entrée et la sortie de l’échangeur
• Le transfert s’effectue au travers d’une paroi
Changement de phase : Évaporateurs et condenseurs = transfert de masse
•Le transfert thermique ne s’effectue que par convection et conduction
Transfert par rayonnement négligeable
•Le flux de chaleur reçu par le fluide 1 est intégralement absorbé par le fluide 2


7. Principaux types d’échangeurs thermiques
• Les échangeurs par mélange ou à contact direct
Fluide intimement mélangé
- les désurchauffeurs de vapeur
- les dégazeurs
- les tours de refroidissement à convection naturelle ou forcée
- les ballons de détente de purges
• Les régénérateurs ou les échangeurs discontinus
La surface d’échange est alternativement mise en contact
avec le fluide froid et le fluide chaud
- réchauffeurs d’air rotatifs
• Les échangeurs continus
Les deux fluides circulent de manière continue de part et d’autre
de la surface d’échange
- échangeurs tubulaires
- échangeurs à plaques
- échangeurs à ailettes


L'allure de distribution des températures dans un échangeur à contre-courant
Pour notre cas on utilise la première courbe (car l’huile est la matière entrante)
8. Réglage de la température
Pour régler la température d’huile, il faut appliquer la relation suivante :
ᶲ =qmh.cp.(Teh-Tsh) = qme.ce.(Tse-Tee)

Teh :température d’entré d’huile
Tsh : température de sortie d’huile
Qmh : débit massique de l’huile
Qme : débit massique de l’eau
Cp :capacité calorifique d’huile
Ce : capacité calorifique de l’eau
Avec :
(Tse-Tee= 10°C)
Cp=1.88 Kj/KgK
Ce = 4,18 Kj/kgk
La relation devienne Tsh=Teh- (qme.ce.(Tse-Tee))/( qmh.cp )
donc : Tsh=Teh-22.( qme/ qmh )
pour régler la température de sortie d’huile il faut juste jouer sur le rapport des débits massiques.

Conclusion
Ce projet, en partie essentiel aidera le service Mécanique pour leur projet de refroidissement des paliers de pompe et constituera une certaine base à laquelle ils s’appuieront pour leur futur étude, l'échangeur proposés a l’avantage de contenir les fonctions de protections nécessaire.

Pour conclure, l'échangeur que nous avons pu découvrir durant notre stage est une nécessité pour refroidir les pompes, les protections jouent un rôle important pour la sécurité soit des personnes ou des équipements et permettent d’éviter d’énormes dégâts.

MERCI
ENCADRE
PAR:

BOUTARFA Rachid
BARADDI Driss
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