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Conception d`un systeme d`acquisition et de traitement de

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1. Acier inoxydable AISI 316 L Les valeurs et indications mentionn es ci dessus ne sont donn es qu titre indicatif Liste S6 1 89 RSR CE ME cure Le ee mm RE ee e en gt a i eh AE 2 Gand Ar em x ki Ti EEEE ei EL CES SONDES A RESISTANCE TYPE INDUSTRIE Les sondes r sistance type Industrie sont constitu es comme suit 1 D une gaine de protection en acier inoxydable acier aci r r fractaire ou laiton avec t te de raccordement et d un tube int rieur avec socle de raccordement contenant l l ment de mesure La gaine de protection ext rieure prot ge la thermosonde contre les pressions et agressions chimiques et permet une interchangeabilit aes tubes int rieurs sans perturber la marche de installation o 2 D une gaine de protection en acier inoxydable ou acie avec t te d r ctbrdem nt pur mesure de temp rature en circuits moyenne pression Dans ce cas la thermosonde est directement mont e dans la gaine i Suivant les possibilit s Le montage il est conseill d utiliser une longueur plongeante suffisante de fa on que la thermosonde soit soumise la m me temp rature sur toute sa longueur 40 50 m m en bout de gaine On peut liminer l erreur de r sistance additionnelle due aux 2 fils de l aison entre thermosonde et t te de raccordement par un montage 3 fils Le courant de mesure ne doit en principe d passer 10 mA de fa on
2. 1 000 1 00e 004 Immed PR ie te ue LA Le CET Se a r ata 8 a GA GROUPE 302 esse t ator Se D e RR RS rs a OS RSS ss pugenssessnessenessinse sers Entree Huile Sortie Huile Realisation Amadou Mansour DIENG SEM EPT Eau de mer Debit Eau de mer Eau Douce Intermed Temperature de sortie Temperature d entree Debit Eau Douce Intermediaire mr rene f i E ANNEYE y Eau de mer Air Alternateur 4 Suralimentation Moteur Air Suralimentation Reservoir d expansion d eau douce moteur Se z S a i ER ss RE o 8 se 2 L RAA RAS ANNEXE D 5 Air de surallmentation Holman J P Ash Georges Nantet J P Bibliographie Heat transfer McGraw Hil inc 1989 Technique de l ing nieur G nie chimique transfert de chaleur Cours de transmission de chaleur Chal 3 11 Les capteurs en instrumentation industrielle Dunod Paris 1991 Ordinateurs en temps r el Masson et C Paris 1970 Labtech Notebook software Laboratory Technologies Corporation 1991 Pcl Lab card user manual Taiwan May 1990 Realtime vision user guide Cours d acquisition de donn es Elec 5 21
3. 5 195 a pao E 5 _ CT Jiet CIRCUIT EAU DOUCE INTERMEDIAIRE MESURE DE TEMPERATURE GROUPE 402 Pompe d alimentation ai D Air _ Alternateur M T 1 e T e 3 T as e T S T a gt i2 T a Suralimentation Eau Douce p Moteur h T l Air Es T s Suralimentation 5 4 T Realisation Amadou Mansour DIENG SEM EPT 26 Alir de sura lmentation Reservof d expansion d eau douce moteur vers reservoir d expansion an 33 Kas e a NA ARER 4 En y Die D DIR AA ENS vannes de regulation de temperature Eau douce intermediaire Ballon de degazage moteur Y l 21 4 CN i 1 5 2 calculs hydrodynamiques i Un fluide qui erol dans un tuyau peut tre soumis deux types d coulement LI l coulement laminaire qui est un coulement stratifi sans brassage des particules f liquides et sans pulsation de vitesses r l coulement turbulent qui s accompagne d un brassage intense du liquide et de L pulsations de vitesses et de Hr ssione Li Le crit re qui nous permet de juger du r gime d coulement qui existe dans un R tuyau est le nombre de Reynolds R 2 VD Force inertie i z avec p masse volumique kg m V vitesse du fluide m s a D diam tre du tuyau m fi p viscosit dynamique kg s m 7 Dans le cas des conduites cylindriques l coulement
4. Pour des raisons de facilit d exploitation on s efforce de r aliser ou du moins d utiliser le capteur en sorte qu il tablisse une relation lin aire entre les variations Ds de la grandeur de sortie et celles Dm de la grandeur d entr e Ds S Dm avec S la sensibilit du capteur Cependant un des probl mes importants dans la conception et l utilisation d un capteur est la constance de sa sensibilit S qui doit d pendre aussi peu que possible de la valeur de m lin arit et de sa fr quence de variation bande passante du temps vieillissement de l action d autres grandeurs physiques de son environnement qui ne sont pas l objet de la mesure et que l on d signe comme grandeurs d influence En tant qu l ment de circuit lectrique le capteur se pr sente vu de sa sortie soit comme un g n rateur s tant une charge une tension ou un courant et il s agit alors d un capteur actif Soit comme une imp dance s tant une r sistance une inductance ou une capacit le capteur est alors dit passif Cette distinction entre capteurs actif et passif bas e sur leur sch ma lectrique quivalent traduit en r alit une diff rence fondamentale dans la nature m me des ph nom nes physiques mis en jeu Le signal lectrique est la partie variable du courant ou de la tension qui porte l information li e au mesurande amplitude et fr quence du signal doivent tre li es 33 sans ambigu t l am
5. clairement pression humidit tableau 2 2 L une seule de ses grandeurs est susceptible d voluer toutes les autres tant maintenues constantes il s tablit une correspondance univoque entre la valeur de cette grandeur et celle de l imp dance du capteur Tableau 2 2 Capteurs passifs principes physiques et mat riaux Mesurande Caract ristique Types de mat riaux utilis s lectrique sensible Temp rature R sistivit platine nickel cuivre semi conducteur Verres Tr sor basse Constante di lectrique temp rature D formation R sistivit Alliage de nickel silicium dop Perm abilit magn tique Alliages ferromagn tiques Niveau Constante di lectrique Liquides isolants L imp dance d un capteur passif et ses variations ne sont mesurables que par une int gration du capteur dans un circuit lectrique par ailleurs aliment et qui est son conditionneur Les types de conditionneurs les plus g n ralement utilis s sont Le montage potentiom trique association en s rie d une source du capteur et d une imp dance qui peut tre ou non du m me type figure 2 4a 38 Rc Rd Re RswR4 Rd Re R4 Re go Figure 24a Mesure de ia tansion aux bomes d un capteur dans un montage potamiom trkue Le pont d imp dances dont l quilibre permet la d termination de l imp dance du capteur T ou dont le d s quilibre est une mesure de la variation de cette imp
6. labor e par un convertisseur num riqu analogique Une logique de commande fait voluer l tat de ce dernier jusqu ce que l galit soit obtenue la mesure sous forme num rique du signal est alors disponible figure 3 5 Figure 3 5 Convertisseur analogique num rique L ensemble comprend donc un comparateur de tension un convertisseur num rique analogique d crit ci dessus une logique de commande qui peut tre r alis e sous diff rentes formes un registre qui conti ndra le r sultat de la mesure 3 7 2 Comparateur de tension Cet organe re oit les deux tensions comparer et a pour fonction d indiquer laquelle de ces deux tensions est la plus grande ou plus pr cis ment quel est le signe de leur diff rence On utilise pout ce faire un amplificateur op rationnel dans un montage en boucle ferm figure 3 6 Les tensions comparer sont soustraites dans 53 le circuit d entr e et la diff rence V V est appliqu e l amplificateur Les deux diodes mont es t te b che dans la boucle d finissent la forme de la courbe de r ponse figure 3 7 et l amplificateur travaille entre deux zones de saturation avec un passage rapide d une zone l autre aux alentours du z ro L amplificateur est suivi d deux portes diodes en opposition qui d livrent un niveau logique 1 lorsque la polarit du signal de sortie de l amplificateur en commande l ouverture Figure 3
7. respecter par le signal d entr e la calibration du signal en sortie la taille du fichier tampon le nombre d it rations faire et le nombre de colonnes d enregistrement la fr quence d chantillonnage la dur e de l enregistrement les m thodes d arr t et de d clenchement de la collecte repr sente la troisi me partie l utilisation de la derni re partie du tableau est tributaire de l option de d clenchement choisi dans le cas o le d clenchement se fait imm diatement comme pr sentement on aura pas donner le temps d attente de m me que la valeur atteindre pour avoir un d clenchement Tableau 4 1 Menu Blocks Number of Function Blocks 0 250 Current Block s n or n m Block Type Tag Name Block Units Interface Device Interface Pt Channel No o 15 input Range Scale Factor Offset Constant Buffer Size Number of iterations Number of Stages 1 8 Stage Number Sampling Rate Hz Stage Duration sec 0 0 1 0E 08 Start Stop Method Trigger Block or Key Trigger Pattem to AND 0 255 Trigger Pattern to XOR 0 255 Time Delay sec 0 0 1 0E 08 Analog Trigger Value Analog Trigger Polarity Number of Samples to Save Pretrigger 69 Analog input Volts 1 PCL 812 G 0 10 V 1 000 0 000 500 Changer les l ments d un menu IL y a deux types d entr e pour les menus Les entr es entre crochets exemple Block Type Anal
8. traitements du signal requis par la pr cision et la nature de l information cherch e d autre part Le_calculateur_est le chef d orchestre de la cha ne d acquisition il d livre les s quences de signaux de commande activant de fa on ordonn e les divers dispositifs concourant l obtention de la valeur du mesurande particulier dont la connaissance est n cessaire au d roulement de l application S lection d une voie d entr e par envoi d adresse_au multiplexeur 57 fixation du gain de l amplificateur programmable chantillonnage puis blocage du signal d clenchement de la conversion analogique num rique lecture de la donn e num rique r ception du signal de fin de conversion d livr par le convertisseur analogique num rique En aval de la cha ne d acquisition le calculateur g re les p riph riques classiques d entr e sortie clavier permettant l introduction pour prise en compte par la cha ne d ordres et de modifications de param tres de mesures m moire de masse pour l archivage des mesures affichage du r sultat de la mesure en cours par le LABTECH et REALTIME VISION La possibilit offerte par les calculateurs d effectuer des op rations math matiques sur le signal num ris est exploit e deux fins correction des d rives de z ro et de sensibilit caus es par les grandeurs d influence temp rature en particulier correction de la non lin arit des capteurs afin d o
9. 1 C 0 1 2 1 F 0 2 F Compensation automatique de souc ire froide ou fixe Alimentation auxiliaire 24 V 35 mA our transmetteurs MODELE MD 1010 POUR CI LLULES ET JAUGES DE CONTRAINTE Entr e de 20 mV 2V pou choisir l chelle de lecture il suffit de d terminer les valeurs extr mes de l tendue de mesure et les indications correspondantes uha t es sur l afficheur Tension d excitation jusqu 10 V pc ir l utilisation de 4 cellules de 350 ohms en parall le AFFICHAGE 5 LED pour lectures de 1999 20999 s lection de la r solution 1 2 5 10 Format d affichage de 1999S 20999 format standard de 19996 99990 dernier chiffre ro de 1999 2099 dernier chiffre teir de 1999 a 9999 dernier chiffre z gt et teint S lectior du point d cimal On peut tablir au choix des ii rites de l chelle sur toute l tendue de lecture CONVERSION Convert sseur analogique dig microprocesseur avec r solution de 18 bits S lectior de la cadence d affichag de 0 1 20 sec Possibint d obtenir une mesu moyenne parmi plusieurs lectures ide 1 25 ECHELLES NON UNEAIRES Cette fonction permet d obtenir une chelle de lecture non lin aire par rapport au signal d entr e et peut tre appliqu e soit pour des fonctions pr d finies chelles quadratiques sinusoidales logarithmique etc soit pour des fonctions particuli res telles qua le volume des r servoirs
10. DIFFERENTIELLE Refrig rant F plaques D fe R frig rant air atemateur R frig rant ar suralimentation R hig nant hulle moteur R frig rant eau douce R chauffeur de ligne o ANNEXE Gai CARACTERISTIQUES DES COMPOSANTS du PCL 812 CONVERTISSEUR _A D _ Analogique Digital canaux 16 points R solution 12 bits Plage de tension d entr e bipolaire 10V 5V 2V 1V Survoltage 30V Maximum continus Type de conversion approximation successive Convertisseur HADC5742Z Pr cision 0 015 de la valeur lue 1 bit lin arit 1 bit Mode de d clenchement logiciel de d clenchement horloge programmabl ou impulsion ext rieure i o Transfert de donn es programme de contr le interruption ou DMA Acc s Direct la M moire CONVERTISSEUR D A _ Digital Analogique Canaux au nombre de 2 R solution 12 bits Plage de tension de sortie 0 5V avec la r f rence fix e 5V 10V avec une r f rence externe continue ou alternative Type de conversion multiplication sur 12 bits Lin arit 12 bits Sortie de conduit 5mA Maximum Temps d tablissement 30 microsecondes ANNEXE C 2 CARACTERISTIQUES DES COMPOSANTS du PCL 812 ENTREES DIGITALES Canaux 16 bits Niveau TTL compatible Tensions d entr e niveau bas 0 8V maximum niveau haut 2 0V minimum ke Charge d entr e niveau bas 0 4
11. dance Le circuit oscillant qui contient l imp dance du capteur et qui est une partie d un oscillateur dont il fixe la fr quence g L amplificateur op rationnel dont l imp dance du capteur est l un des l ments d terminants de son gain r 2 2 2 Capteurs composites Le corps d preuve est le dispositif qui soumis au mesurande tudi en assure une premi re traduction en une autre grandeur physique non lectrique le mesurande secondaire qu un capteur ad quat traduit alors en grandeur lectrique figure 2 5 L ensemble form par le corps d preuve et un capteur actif ou passif constitue un capteur composite D signal j Primaire gt _S preuve ton secondaire p aset lectrique i Figure 2 5 Structure d un capteur composite 39 2 3 ERREURS DE MESURE 2 3 1 Erreurs syst matiques Pour une valeur donn e du mesurande une erreur syst matique est soit constante soit variation lente par rapport la dur e de mesure elle introduit donc un d calage constant entre valeur vraie et valeur mesur e Les erreurs syst matiques ont g n ralement pour cause une connaissance erron e ou incompl te de l installation de mesure ou sa mauvaise utilisation ainsi on rencontre les teur sur la valeur d une grandeur de r f rence les erreurs sur les caract ristiques du capteur les erreurs dues au mode ou aux conditions d emploi les erreurs dans l exploitation des donn es brutes de
12. des d bits ou encore pour l c rrection de la non lin arit de capteurs Possibilit de d finir une courbe de lin arisation avec une polygonale de 16 segments jusqu 17 points sur toute l cheliel de lecture it suffit d tablir pour chacun des 17 points la valeur correspondante au signal mesur et celle de la lecture 1 PROGRAMMATION DES TOUCHES FRONTALES Les touches AL1 et AL2 ont la fonction de contr le de 2 alarmes tandis que les touches F1 et F2 peuvent avoir des fonctions variables selon la configuration de l appareil xh Sa i Ne CHE PRET ES Pi alarme 1 alarme 2 alarme 3 alarme 4 i alarme alarme2 alarme 3 changement d chelle alarme 1 alarme 2 alarme 3 autocalibration alarme 1 alarme 2 alarme 3 cr te alarme 1 alarme 2 cr te 1 cr te 2 alarme 1 alarme2 cr te changement d chelle alarme 1 alarme 2 cr te autocalibration alarme 1 alarme2 changement autocalibration d chelle alarme 1 alarme 2 brut net autocalibration ALARMES Programmables comme alarmes de maxima de minima de minima avec blocage la mise sous tension r gulateur on oft direct ou inverse Alarme de maxima et minima en d viation Temporisation r glable de O 100 sec Hyst r sis r glable de O 1000 divisions de lecture Mode de coupure Automatique avec acquittement sous alarme avec acquittement hors alarme CRETES Plusieurs fonctions comme m moire et lecture de cr te positive ou n gat
13. frig rant Par contre pour un r chauffeur UA mn repr sente le seuil en de a duquel le fluide r chauff risque de ne pas atteindre sa temp rature minimale de sortie La d termination de cet indicateur s est faite dans les conditions de charge suivante PSC Puissance de Service Continu 23 PMC Puissance Maximale continue et PSU Puissance de Service Unihoraire Toutefois il ne sera tenu compte que des valeurs de UA dans les conditions de puissance de service continu PSC parce qu on ne parvient plus atteindre la puissance maximale du groupe Ainsi on prendra les pr cautions n cessaires l approche de la valeur de UA pour ventuellement programmer un arr t afin de proc der au nettoyage du r frig rant concern Cependant il est important de noter que ses valeurs UA devront faire l objet de v rification apr s l implantation de tous les capteurs Tableau 1 3 UA pour les diff rents changeurs ECHANGEURS PUISSANCE DE FONCTIONNEMENT ECHANGEURE o o Pe pme psu R frig rant QIKW 12214 13167 14023 plaques UA KW K az R frig rant air alternateur R frig rant air suralimentation R frig rant huile moteur R frig rant eau douce moteur 24 a R chauffeur eau douce moteur La figure 1 8 donne l allure de la courbe de UA en fonction du temps D t temps 0 g Figure 1 6 Allure de la courbe UA F t fo
14. 4 18 KJ kg C Cp 2 07 KJ kg C d bit 190 3 kg s d bit 102 4 kg s 50 C T 60 C Q 1967 KW Les quations 1 10 et 1 11 donnent respectivement T 69 3 C et T 52 5 C La diff rence de temp rature logarithmique moyenne est DT 43A7K La relation 1 9 donne UA 286 KW K R frig rant eau douce moteur La m me proc dure reste valable Application num rique fluide froid eau douce interm diaire fluide chaud eau douce moteur Cp 4 18 KJ kg C Cp 4 18 KJ kg C d bit 190 3 kg s f d bit 165 3 kg s 22 T 52 5 C T 85 C Q 5093 KW Le programme donne T 92 4 C et T 58 4 C La diff rence de temp rature logarithmique moyenne est DT n 33 K UA 454 KW K R chauffeur de ligne La temp rature de sortie du fluide r chauff repr sente le param tre contr ler Application num rique fluide froid eau douce moteur fluide chaud eau surchauff e Cp 4 18 KJ kg C Cp 4 37 KJ kg C d bit 11 1 kg s d bit 13 7 kg s Ts 85 C T 195 C Q 299 KW Le programme donne T 91 4 C Tu 190 C DTuens 404 2 K et UA 3 KW K Interpr tation des r sultats Pour un r frig rant donn UA repr sente notre indicateur d encrassement C est la limite en de a de laquelle la temp rature du fluide r frig r risque de d passer la valeur maximale la sortie du r
15. 74 liaison entre une ic ne et un des l ments de mesure de REALTIME VISION on lance l ex cution l acquisition de donn es Seuil d alarme REALTIME VISION nous permet de fixer deux seuils d alarme pour chaque indicateur de mesure choisi Le franchissement d un seuil d alarme se manifeste par un changement de couleur de l aiguille pour un indicateur analogique et des chiffres dans le cas digital Affichage des r sultats La cr ation d un groupe appel Synoptique changeurs CIV au niveau de l ordinateur nous permet de contr ler tous les changeurs de chaleur Ce groupe est compos de 2 circuits d eau douce interm diaire un pour chaque groupe 2 circuits d eau douce moteur 2 repr sentations pour chaque type de r frig rants d un cran de contr le de l indicateur thermique UA d un cran de contr le de l indicateur hydrodynamique y d un cran de contr le de l efficacit des changeurs Le r le assign cet ensemble est le suivi de l encrassement de chaque changeur Cependant tous les param tres recueillis pourront tre enregistr s dans des fichiers pour archivage Nous pr sentons annexe D quelques cransde contr le du groupe Synoptique changeur CIV 75 CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS L importance du contr le de la p rf rman e des quipements ne fait que cro tre aujourd hui pour les centrales lectriques de la SENELEC car elle est li e des pr occupation
16. Ce dT h C dT 1 2 o les indices c et f d signent les fluides chaud et froid respectivement Le transfert de chaleur peut aussi tre exprim par dq U T T dA 1 3 De l quation 1 2 on tire mes aro a me Ce o m repr sente le d bit massique et c la chaleur sp cifique du fluide Ainsi on a dT dT d T Ty dq 1 4 m cc m En rempla ant dq dans 1 4 par sa valeur dans l quation 1 3 nous obtenons D ut 1 11 Fe T me Co dA 1 5 Cette quation peut tre int gr e entre les conditions d entr e et de sortie comme indiqu la figure 1 3 le r sultat est alors In S e doh UA eE T2 T Mo Ce M C 1 6 Les produits m c et mc peuvent tre exprim s en terme de quantit totale de chaleur transf r e sur la diff rence de temp rature des fluides chaud et froid in c T T RE m C DE RON En substituant ces relations dans l quation 1 6 on obtient qe va CE CT MUTE TITI Ainsi en comparant les deux quations 1 1 et 1 7 on tire l expression de la diff rence _ de temp rature logarithmique moyenne Te PaT RT n TE TP ICTE TF 2 Lorsque l on fait le dimensionnement deux param tres sont fix s par les conditions de proc d savoir la quantit de chaleur Q qui correspond la charge de m l appareil et la diff rence de temp
17. THERMO EST S au capital de 845 000F T l 87 80 68 18 T lex 860 664 T l copieur 87 51 72 04 5 ZL du Malambas B P 340 Hau oncourt 57213 MAIZIERES LES METZ et g F a t aa et 0 a Hi CRT L TE i INDICATEURS FROGRAMMABLES IT PE MD 1000 tension courart r sistance Pt 100 thermocouples T J KIN 3 S i TYPE MD 1010 cellules et jauges de cc 1trainte E SCRIPTION ormat et r solution d affichage c 1figurables R glage fin du z ro et du rapide Aenuguid pour choisirletype d e tr e les fonctions le mode op ratoire des touches ontales et la pro Cl de prot ction des p rar rammation ces param tres Possibilit de bloquer l talc Programme pr cis d autocalibratic qui permet apr s ment avoir d termin les param tres d e 1tr e et de lecture talonnage automatique sans itilisation d instru Alimentationuniverselle 11C ments ext rieurs de r f rence Connecteur arri re avec bi Conversion contr l e par microprt esseur avec pos cibilit de r gler la cadence d affic iage et d effectuer moyenne parmi plusieurs mesu s Protection frontale IP 65 Boitier 1 8 DIN 48 x 96 mm Echelle non lin aire programmab gt pour mesurer le volume des r servoirs des d bits et la correction de Alimentation pour transmet capteurs non lin aires MOD MD 1000 Jusqu 4 seuils d alarme avec so ies isol es po
18. de chaleur ACQUISITION DE DONNEES LES CAPTEURS Principes fondamentaux Types de capteurs Les erreurs de mesure Les grandeurs d influence Fid lit Justesse Pr cision Capteurs choisis CHAINE D ACQUISITION DE DONNEES Introduction Amplification Filtrage iv sessosossooo CCLLLELEREL TE vencosssusss cnssnsoseues 3 4 35 3 6 3 7 38 3 9 3 10 Chapitre 4 41 4 2 Multiplexage Echantillonneurs bloqueurs Convertisseur num rique analogique Convertisseur analogique num rique La cha ne de mesure Crit res de choix Pr sentation de la carte d acquisition PCL 812 TRAITEMENT DES DONNEES ET AFFICHAGE DES RESULTATS Traitement de donn es Affichage dse r sultats CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS Liste des figures Liste des tableaux Liste des annexes Bibliographique Figure 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 2 1 2 2 2 3a 2 3b 2 3c 2 4 2 5 2 6 3 1 3 2 3 3 3 4 3 5 3 6 3 7 3 8 LISTE DES FIGURES Distribution des temp ratures dans un changeur contre courant lorsque le fuide chaud commande le transfert lorsque les fluides ont le m me d bit thermique lorsque le fluide froid commande le transfert R frig rant contre courant Echange la paroi Allure de la courbe UA Circuit eau douce interm diaire Circuit eau douce moteur Repr sentation de la grandeur mesur e Courbe d talonnage d un capteur son tablissement La mesure de e permet de retrouve
19. est consid r comme turbulent d quand R gt 2000 En pratique l coulement dans les tuyaux est g n ralement du type turbulent A Lorsqu un fluide circule dans une conduite une partie de l nergie emmagasin e L se dissipe pr frott ment Ces pertes hydrauliques se divisent en deux cat gories il p rtes de charge dues au frottement o lin aires a pertes de charges singuli res ou locales g n ralement caus es par des coudes E 28 E vannes et ou des largissement et r tr cissement brusques ou graduels Les pertes de charge lin aires sont donn es par la formule de Darcy Weisbach H E 1 16 o f repr sente le coefficient de frottement L la longueur du tuyau en m tre D le diam tre du tuyau en m tre V la vitesse du fluide en m tre seconde g l acc l ration de la pesanteur en m tre sec Les pertes de charge singuli res s expriment par la relation 2 L 2 Has per 1 17 2g D 2g avec L la longueur quivalente de la singularit On en d duit alors la perte de charge totale ir avec L L L En exprimant la vitesse en fonction du d bit d une conduite cylindrique la relation devient aP tE a t Dp Ainsi l indicateur hydrodynamique est donn par l expression 4 12 conclusion Le suivi de l indicateur y se fera gr ce l utilisation de capteurs de 29 AP PR D5 avec 1 18 pe y 1 18 a pression diff rentielle et d
20. la r sistivit peuvent tre sensibles et qui risque de d grader l isolation lectrique entre composants du capteur ou entre le capteur et son environnement l les champs magn tiques variables ou statiques les premiers cr ent des f m rc lectromotrices d induction qui se superposent au signal utile les seconds peuvent modifier une propri t lectrique comme la r sistivit lorsque le capteur utilise un mat riau magn tor sistant E Si l on d signe par g1 g2 les grandeurs d influence la relation entre Afandeir lectrique de sortie s et mesurande m qui dans le cas id al serait s F m devient s F m g g2 Afin de pouvoir d duire de la mesure de s la valeur de m il est donc n cessaire soit de r duire l importance des grandeurs d influence au Seau du capteur en le prot geant par un isolement ad quat supports antivibratoires blindages magn tiques RS aaa 41 soit de stabiliser les grandeurs d influence des valeurs parfaitement connues et d talonner le capteur dans ces conditions de fonctionnement enceinte thermostat e lieu o la temp rature est maintenue constante hygroscopie contr l e contr le de la quantit de la vapeur d eau contenue dans l air sources d alimentation r gul es soit enfin d utiliser des montages qui permettent de compenser l influence des grandeurs parasites pont Wheastone avec un capteur identique plac dans une branche adjacente au capteur de mesu
21. les convertisseurs analogique num rique qui utilise cette m thode ont l avantage d avoir des temps de conversion beaucoup plus court et une dur e de conversion fixe qui est ind pendante de la valeur de l entr e analogique L organigramme du travail de la logique de commande est celui de la figure 3 9 Figure 3 8 Sch ma fonctionnel d un convertisseur A N Figure 3 9 Organigramme de Le logique de commande d un CAN par approximation successive approximation succcsivec de la logique de commande 55 3 8 LA CHAINE DE MESURE La cha ne de mesure figure 3 10 est constitu e de l ensemble des dispositifs y_ compris le capteur rendant possible dans les meilleures conditions la d termination pr cise de la valeur du mesurande A l entr e de la cha ne le capteur soumis l action du mesurande permet directement s il est actif ou par le moyen de son conditionneur s il est passif d injecter dans la cha ne le signal lectrique support de l information li e au mesurande la sortie de la cha ne le signal lectrique qu elle a trait est converti sous une forme qui rend possible la lecture directe de la valeur cherch e du mesurande d viation d un appareil cadre mobile Le enregistrement analogique graphique ou oscillographique affichage ou impression d un nombre chapitre 4 C est l talonnage de la cha ne de mesure dans son ensemble qui permet d attribuer chaque indication en sortie la
22. mesurage utilise des moyens lectroniques de traitement de signal il est n cessaire de produire partir du mesurande une grandeur lectrique qui en soit une repr sentation aussi exacte que possible ceci signifie que la grandeur lectrique et ses variations apportent toute l information n cessaire la connaissance du mesurande Le capteur est le dispositif qui soumis l action d un mesurande non lectrique pr sente une caract ristique de nature lectrique charge tension courant ou imp dance d sign e par s et qui est fonction du mesurande s F m s grandeur de sortie ou r ponse du capteur m grandeur d entr e ou excitation La relation s F m r sulte dans sa forme th orique des lois physiques qui r gissent le fonctionnement du capteur et dans son expression num rique de sa construction g om trie dimensions des mat riaux qui le constituent et ventuellement als de son environnement et de son mode d emploi temp rature alimentation mesurande m grandeur lectrique 8 tu 12 tn Figure 2 1 Repr sentaion de ia grandeur mesur e Pour tout capteur la relation s F m sous sa forme num rique exploitable est explicit e par talonnage pour un ensemble de valeurs de m connues avec pr cision on mesure les valeurs correspondantes de s ce qui permet de tracer la courbe d talonnage figure 2 2 Figure 2 2 Courbe d talonnage dun capteur son tablissement 2492
23. mesure 2 3 2 Erreurs accidentelles L apparition de ces erreurs comme leur amplitude et leur signe sont consid r s comme tre Certaines des causes peuvent tre connues mais les valeurs des erreurs ral s entra nent au moment de l exp rience sont inconnues On rencontre comme causes les erreurs li es aux ind terminations intrins ques des caract ristiques instrumentales les erreurs dues la prise en compte par la cha ne de mesure des signaux parasites de caract re al atoire les erreurs dues des grandeurs d influence 2 4 LES GRANDEURS D INFLUENCE Le capteur de par ses conditions d ernploi peut se trouver soumis non seulement 40 au mesurande mais d autres grandeurs physiques dont les variations sont susceptibles d entra ner un changement de la grandeur lectrique de sortie qu il n est pas possible de distinguer de l action du mesurande Ces grandeurs physiques parasites auxquelles la r ponse du capteur peut tre sensible sont les grandeurs d influence Les principales grandeurs d influence sont la temp rature qui modifie les caract ristiques lectriques m caniques et dimensionnelles des composants du capteur la pression l acc l ration et les vibrations susceptibles de cr er dans certains l ments constitutifs du capteur des d formations et des contraintes qui alt rent la r ponse l humidit laquelle certaines propri t s lectriques comme la constante di lectrique ou
24. part aux propri t s lectriques des mat riaux r sistivit r r sistance d un conducteur rapport un cylindre de longueur et de section unitaires perm abilit magn tique m capacit d une substance se laisser traverser par un flux magn tique constante di lectrique e se dit d une substance qui ne conduit pas le courant La variation d imp dance peut donc tre due l action du mesurande soit sur les caract ristiques g om triques ou dimensionnelles soit sur les propri t s lectriques des mat riaux soit plus rarement sur les deux simultan ment Les param tres g om triques ou dimensionnels de l imp dance peuvent varier si le capteur comporte soit un l ment mobile soit un l ment d formable Dans le premier cas chaque position de l l ment mobile correspond une valeur de limp dance et la mesure de celle ci permet de conna tre la position c est le principe d un grand nombre de capteurs de position ou de d placement Dans le second cas la d formation r sulte des forces ou de grandeurs s y ramenant pression acc l ration appliqu es soit directement soit indirectement au capteur La modification d imp dance qu entra ne la d formation est li e aux efforts auxquels celui ci ou la structure interm diaire se trouve soumis Les propri t s lectriques des mat riaux selon la nature de ces derniers peuvent 37 tre sensibles des grandeurs physiques temp rature
25. passer la commande de la carte T et enfin tous les agents de la centrale IV pour leur sens des relations humaines qui nous a permis de passer un s jour agr able tout point de vue EA aT ee 2 ne e A SOMMAIRE La comp tition que nous connaissons impose l industrie de produire en qualit et en quantit pour r pondre la demande dans un environnement tr s 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 march mais aussi de pouvoir en suivre l volution diminution des co ts complexit technologique croissante A ces crit res il convient d ajouter l am lioration des conditions de travail qui s impose progressivement comme un objectif essentiel Le projet de fin d tude que nous menons pour le compte de la SENELEC s inscrit dans ce cadre Il s agit de l automatisation d un syst me de recueil de donn es Toutefois le degr d automatisation d un syst me est extr mement variable selon la nature du proc d sa complexit la connaissance qu on en a et les objectifs assign s au projet On distingue trois degr s d automatisation La surveillance de grandeurs il s agit d une fonction passive vis vis du proc d Le mode guide op rateur compl te le pr c dent par des traitements plus labor s et propose des actions pour conduire le proc d selon un crit re donn La commande propremen
26. raccordement Forme B en alliage l ger tanche aux poussi res et projections d eau Entr e du c ble de liaison par presse toupe de 16 mm l ment de mesure Thermocoupl simple ou double en Fe Co ou NiCr Ni isolation sous perles c ramique Nature gu couple 1 250 0 8 0 9 Fe Co 400 1 160 0 8 250 0 9 NiCr Ni 1 Temp rature Longueur maximum Ex cution Doubie d utilisation TL D 216 F TL D 225 F TL D 240 F TL 216 F TL 225 F TL 240 F Gaine de protection et raccord l en Laiton TL216N TL D 216N U Z 36 TL 225N TL D 225 N 400 TL 240N TL D 240N s O Oo O 160 0 8 T1216F TI D 216 F Gaine de 600 C 250 0 9 FeCo T1225F TI D 225F protection 400 1 TI240F TI D 240F et raccord i en Acier inoxydable eggo c ie de TIZI6N TI D216N AISI 316 L 9 NiCr Nil TI225N TI D 225N 400 1 TI240N TI D 240N OUT AUTRE COUPLE LONGUEUR ou RACCORD SUR DEMANDE TABLEAU DES PRESSIONS ADMISSIBLES en Bars Vitesse d coulement maximum m sec Laiton pour Acier inoxydable pour Long utile 7 en mm 50 C soc Boo c 50 C 20c 400 160 9 50 250 9 400 7 18 18 veu LS Te 7 Mets oats oet ce mr m sec Menu E Li ee 5 ca ER et un RSS ES dues Lou diner Does ee see 7 A Enr D CET OS eoa
27. rail huit positions Le PCL 812 demande seize adresses cons cutives dans l espace d entr e sortie qui sont localis es entre 200 et 3F0 en hexad cimal Tableau 3 1 S lection de l adresse de base en hexad cimal A9 fix K R A R Ka n Apofolojol o E PEE A 20 2F 11 0 0011 0x 2so 2s 1 00 0111 1 x 300 306 1 1 0 0l0 07 x Lsro sr li lili lx NOTE ON O OFF 1 PLAGE DE L ADRESSE D ENTREE SORTIE A4 A9 correspond la ligne d adresse du bus de l ordinateur 220 repr sente l adresse de base qu on s est fix Niveau d attente Dans le cas d une vitesse trop importante de l ordinateur il est pr f rable d adjoindre un niveau d attente pour stabiliser le transfert de donn es La s lection du niveau d attente se fait avec les pingles 7 et 8 du rail SW1 comme montr e ci_dessous 62 nO Tableau 3 2 S lection du niveau d attente EE ION DU RE TEMPS D ATTENTE Tension d entr e La s lection de la tension d entr e analogique dans le groupe bipolaire se fait travers le rail plongeant SW2 cinq positions comme montr e au tableau 3 3 Tableau 3 3 S lection de la tension d entr e Lorr o or on x Mode de d clenchement du convertisseur A D Les conversions analogiques digitales du PCL 812 sont d clench es par un des trois modes suivants 1 Un logiciel de d clenchement 63 2 Un
28. rature logarithmique moyenne DT par le fait des contraintes de dimensionnement impos es sur les temp ratures D apr s la formule 1 o 4 on voit donc que les seules param tres libres sont le coefficient global d change T et la surface d change A Tout le but d un dimensionnement thermique r side partir de nombreuses corr lations de la litt rature dans le calcul du coefficient global E d change U Ce coefficient est d fini par la relation suivante Es Le1 2 1 U en wi wK U h h i 4 La valeur donn e par la formule ci dessus est l expression de U lors de la conception E lorsqu un changeur est en service il est soumis pour des raisons difficilement cont labl s des r gimes de marche qui ne sont pas pris P compte lors du dimensionnement i E 10 y 1 2 3 Causes d encrassement Parmi ces cas de marche le ph nom ne favorisant le plus l encrassement est la temp rature En effet si l on prend comme exemple le cas des produits polym risables une surchauffe peut provoquer une r ticulation des gommes pr sentes il n est alors plus possible de dissoudre les gommes par autonettoyage De m me le contact de l eau ordinaire avec une paroi trop chaude acc l re le ph nom ne d entartrage formation de cro te de calcaire dure et insoluble cependant les al as de marche peuvent durant un temps plus ou moins long imposer cette situation Le coefficient d change devient al
29. viter un auto chauffement de l enroule men platine Les iis de liaison entre thermosonde et t te de raccordement sont e soit en argent pour temp rature allant jusqu 400 C e scit en cuivre nickel pour temp rature allant jusqu 600 C e soit en nickel chr me pour temp rature allant jusqu 800 C Toutes les sondes d crites sur nos notices techniques peuvent tre ex cut es avec une ther mosonde enroulement nickel pour des temp ratures allant de 60 180 C IL EST POSSIBLE D EX CUTER DES SONDES DE TOUTE LONGUEUR POUR DES TEMP RATURES AUTRES QUE CELLES INDIQU ES SUR NOS NOTICES TECHNIQUES D signation du type exemple S1 616 Premi re lettre S Sonde r sistance z e Deuxi me lettre Nature de la gaine Exemple Acier Inoxydable e Premier chiffre Num ro de liste Exemple 6 Liste S6 e Chiffres suivants Longueur plongeante Exemple 16 16 cm En compl ment e D Thermosonde double enroulement 2 x Pt 100 e TI Tube interm diaire entre raccord et t te de raccordement THERMO EST S A au capital de 1 845 000 F T l 87 80 68 18 T l copie 87 51 72 04 T lex 860 664 F Z du Malambas Hauconcourt BP 340 57213 MAIZIERES LES METZ Liste S5 THERMOCOUPLE 5 A VISSER pour basses pressions Longueur utile ANNEXE 4 Gaine de protection O 9 mm paisseur de la paroi 1 mm Raccord R 1 2 T te de
30. xw ome o E REPUBLIQUE DU SENEGAL UNIVERSITE CHEIKH ANTA DIOP Cum 0132 ECOLE POLYTECHNIQUE DE THIES D partement de G nie Electrom canique PROJET DE FIN D ETUDES en vue de l obtention du dipl me d ing nieur de conception TITRE CONCEPTION DUN SYSTEME D ACQUISITION ET DE TRAITEMENT DE DONNEES POUR LE SUIVI DES ECHANGEURS DE CHALEUR DE LA CENTRALE DIESEL IV SENELEC se AUTEUR Amadou Mansour DIENG DIRECTEUR M Salam SAWADOGO CO DIRECTEUR M Massamba THIOYE DIRECTEUR EXTERNE M Serigne M DIOR JUIN 95 D dicace A mon p re ma m re et mes fr res et soeurs l REMERCIEMENTS i Nos remerciements vo t l endroit de tous ceux qui de pr s ou de loin ont oeuvr E pour la r alisation de ce rapport notamment s p Monsieur Serigne Mouhamadou DIOP notre directeur externe d avoir bien voulu nous proposer ce sujet et de nous avoir accept comme stagiaire la centrale diesel IV E monsieur Salam SAWADOGO notre directeur interne pour l aide documentaire qu il a nous a procur e et sa disponibilit sans faille i monsieur Massamba THIOYE notre co directeur po r son assistance la r alisation de la premi re partie a monsieur Roger FAYE technicien du laboratoire d lectrotechnique pour son aide pr cieux lors des simulations i monsieur Birane D ME directeur Du PSNES Projet S n galo Nippon d nergie i li Solaire d avoir bien voulu
31. 3100 Service continu PSC 19440 18900 Service conomique PSE 16200 97 1 15730 1 3 2 R le fonctionnel des circuits Type de puissance circuit eau de mer L eau de mer provenant de la station CIII est amen e dans le bassin de la tour de r frig ration ruissellement par des caniveaux Le niveau de ce bassin est maintenu constant par un d versoir renvoyant l eau au retour d eau de mer Ce r servoir sert galement de purge de d concentration Une pompe quip e d une cr pine puise l eau du bassin partir d un puits lat ral et l envoie sur le r frig rant plaques de titane A la sortie du r frig rant plaques l eau de mer est envoy e en t te de la tour de ruissellement pour tre refroidie par contre courant d air forc par des ventilateurs Des connections quip es de vannes sont pr vues sur l arriv e et la sortie eau de mer du r frig rant pour permettre son nettoyage par circulation sans d montage 13 L eau de mer r frig re l eau douce interm diaire travers un r frig rant plaques titane ensuite elle est pulv ris e du haut du tour de ruissellement pour tre r frig r e son tour de circuit d eau douce moteur La d min ralisation de l eau de ville plus l ajout de quelques additifs exemple le RD11 permet d obtenir l eau douce L eau douce moteur assure le refroidissement des cylindres du moteur le refroidissement ou le r chauffage de l air de
32. 7 Courbe de r ponse d un comparateur Figure 3 6 Montage comparateur 3 7 3 Logique de commande IL existe de nombreuses m thodes de commande du convertisseur num rique analogique destin laborer la tension de comparaison Toutefois on se limitera la m thode de l approximation successive qui est utilis e au niveau de la carte d acquisition de donn es et consid r e dans notre tude M thode par approximations successive Dans cette m thode figure 3 8 la logique de commande modifie le contenu du registre bit par bit jusqu ce que la donn e qui s y trouve soit l quivalent num rique du signal analogique V compte tenu de la r solution du convertisseur Le d roulement 54 de la proc dure est la suivante A partir de l ordre de conversion DEBUT le registre tant z ro 1 la logique de commande met 1 le bit de poids fort MSB du registre et tous les autres 0 La valeur de ce registre est convertie analogiquement par le convertisseur num rique analogique et compar e la tension d entr e V 2 si le r sultat de la comparaison est V gt V la logique de commande doit laisser le bit MSB 1 dans le cas contraire il doit le remettre 0 3 la logique de commande doit recommencer le m me travail pour le bit suivant MSB 1 et ainsi de suite jusqu galit des deux tensions La m thode approximation successive exige un cycle d horloge par bit Ainsi
33. Analogique DA Entr e Digitale D O Sortie digitale ANNEXE C 4 Caract ristique de la carte acquisition de donn es et accessoires Carte d acquisition 1 RDAS 1050 inteligent Remote Date Acquisition Unit R solution 15 bits 8 Diferenliai 16 singie ended Analog inpuis JD converter speed 17 20 ms Bi polar Inputs 10 V compatible avec LABTECH Prix 1393 canadiens 2 RDAS SWi RDAS 1050 Driver Software specify ianguage Prix 273 canadiens 3 PC 81 64 Channel Multiplaxing Terminal Panel Prix 413 canadiens 4 RDAS CVR Metal cover and stand offs Prix 115 canadiens Ui T T D U T 22 h O1 V i 5A Open Frame Power Suppiy Prix 77 canadiens 6 RDAS SW Measurement amp control Communications SW Prix 360 canadiens 7 RDAS RMT Rack Mount Kit for RDAS 1050 Prix 440 canadiens Soit un total de 2765 canadiens Pour 1 canadien 400 Frcfa Total 1 106 000 FCFA Nota Nous consid rons que c est un premier total car on a pas tenu compte du micro voniidieur a insialier au niveau des r frig ranis piaques EE mibe TIEN Blocks s D EE l Current Block s n or n m X input Block Y input Block Parameter r I Scale Factor Offset Constant Buffer Size Number of iterations Number of Stages 1 10 Sampling Rate Hz Sant Duration sec 0 0 1 0E 08 ANNEXE D 1 Tableau 4 2 Configuration d une ic ne de calcul Calculated Degr s Celsius X Y
34. Gotoxy 45 8 read Q Gotoxy 2 10 writeln 1 Tmax_entree du fluide froid est connue Gotoxy 2 11 writeln 2 Tmax_sortie du fluide froid est connue Gotoxy 2 13 writeln Faites votre choix Gotoxy 40 13 read choix if choix 1 then begin Gotoxy 2 15 writeln Entrer Tmax_sortie du fluide chaud en xC B Gotoxy 47 15 read Tcs Gotoxy 2 16 writeln Entrer Tmax_entree du fluide froid en xC Gotoxy 47 16 read Tfe Tce Tcs Q Mce Cce Tfs Tfe Q Mf Cf DTLM Tcs Tfe Tce Tfs Ln Tcs Tfe Tce Tfs UA_min Q 273 DTLM Gotoxy 2 18 writeln Voici la valeur de Tce Tce 5 2 Gotoxy 2 20 writeln Voici la valeur de Tfs Tfs 5 2 Gotoxy 2 22 writeln Voici la valeur de DTLM max DTLM 5 2 Gotoxy 2 24 writeln Voici la valeur de UA min UA min 5 2 end else begin Gotoxy 2 15 writeln Entrer Tmax_sortie du fluide chaud en xC Gotoxy 47 15 read Tes Gotoxy 2 16 writeln Entrer Tmax_ sortie du fluide froid en xC Gotoxy 47 16 read Tfs Tce Tes Q Mc Cc Tfe Tfs Q Mf Cf DTLM Tcs Tfe Tce Tfs Ln Tes Tfe Tce Tfs UA_min Q 273 DTLM Gotoxy 2 18 writeln Voici la valeur de Tce Tce 5 2 Gotoxy 2 20 writeln Voici la valeur de Tfe Tfe 5 2 Gotoxy 2 22 writeln Voici la valeur de DTLM max DTLM 5 2 Gotoxy 2 24 writeln Voici la v
35. S lection de l adresse de base suns 62 3 2 S lection du niveau d attente mure 63 E 3 3 S lection de la tension d entr e it see 83 m 4 1 Menu Blocks i sun 69 ba 4 2 Configuration d une ic ne de t mp ratureMenu Blocks she T3 on p t L I g7 ej B 1 Sae i i Annexe A 1 B 1 B 2 B 3 B 4 B 5 B 6 c 1 C 2 C 3 C 4 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 LISTE DES ANNEXES Listing du programme de calcul de UA min Capteur de temp rature sonde r sistance Capteur de temp rature thermocouple Convertisseur Indicateur Inventaire des capteurs de temp ratures Capteurs de pression et de d bit Caract ristiques des composants du PCL 812 Caract ristiques des composants du PCL 812 Adresse des ports d entr e sortie Prix de la carte RDAS et de ses accessoires Configuration d une ic ne de calcul R frig rant eau douce et huile moteur Groupe 402 R frig rant plaques Groupe 402 Circuit eau douce interm diaire Circuit eau douce moteur INTRODUCTION Pr sentation de la centrale diesel IV La SENELEC est la soci t qui d tient le monopole de la production d nergie lectrique au SENEGAL Sa nationalisation date de 1982 avec une p riode transitoire de cinq ans Elle est constitu e de plusieurs unit s de production d nergie lectrique qui sont r parties sur le territoire national La centrale diesel IV a t implant e en 1990 sur le site du Cap des biches proximit de la centr
36. UP RUN INSTALL VIEW QUIT Ecran de visualisation EXECUTE SETUP FILE RUN GPIB FONT Menu d installation de la carte OPTIONS HARDWARE RS232 Menu d installation BLOCKS FILES DISPLAY SAVE RECALL Menu bloc Menu de sauvegarde et de r cup ration NORMAL SAVE RECALL DELETE Menu d cran SCEENS TRACES Figure 4 1 Atlas des menus de NOTEBOOK version 7 0 dr 16 7 NOTEBOOK a deux types de menu Les menus de commande Les menus d installation Le menu principal est un exemple de menu de commande Menu Principal SETUP RUN INSTALL VIEW QUIT Figure 4 2 Menu principal Les menus de commande se pr sentent ainsi la ligne au sommet montre les options Beaucoup de fonctions de NOTEBOOK demandent une phase d installation et de configuration avant d tre ex cuter Par exemple avant de lancer le processus d acquisition de donn es on utilise le menu BLOCKS tableau 4 1 pour d finir les param tres d entr e du bloc dans le cas o on doit stocker les donn es le menu FILES est utilis pour d terminer les caract ristiques des donn es stocker Le menu Blocks nous permet de configurer les ic nes utiliser lors de la programmation Le tableau 4 1 repr sente un exemple de configuration d ic ne la premi re partie du tableau est relative au nombre d ic nes n cessaire au type d entr e l tiquette du bloc et au mat riel d interfa age utilis la deuxi me partie permet de sp cifier la marge
37. URS 1 4 1 R frig rant eau douce moteur Quand le r frig rant eau douce s encrasse il entra ne une l vation de la temp rature de l eau douce moteur c qui a comme cons quence une diminution de la charge du moteur et donc de l nergie lectrique produite 1 4 2 R chauffeur de ligne eau douce moteur eau surchauff e Pour un d marrage du moteur avec le fioul lourd l eau douce doit r chauffer les cylindres du moteur pour viter le grippage Si l a temp rature de l eau douce est tr s inf rieure 82 C au moment o le r chauffeur de ligne est encrass un d marrage au fioul lourd pourrait tre lourde de cons quence G n ralement pour le cas ch ant on recours un d marrage au DO Diesel Oil qui a l inconv nient d tre plus cher que le fioul lourd Un litre de diesel oil environ 200 FCFA 15 Un litre de fioul lourd environ 90 FCFA 1 4 3 R frig rant huile moteur L levation de la temp rature de l huile par suite d un encrassement du r frig rant huile moteur entra ne une diminution de la viscosit l huile devient plus fluide et n assure plus un graissage correct des coussinets engrenages paliers et bielles Cette situation peut provoquer un chauffement de l arbre qui entra ne un d clenchement de l alarme seuil de temp rature palier Pour viter d enregistrer des dommages sur l arbre qui co te 2 milliards on sera alors obliger d arr ter ie moteur concer
38. ale thermique III Elle est actuellement compos e de deux groupes de 21 MW chacun fonctionnant au fioul lourd et couvrant pr s de 25 de l nergie lectrique produite par la SENELEC De surcro t elle occupe la premi re place du point de vue consommation sp cifique Objectif de l tude La consommation sp cifique repr sente l indice de performance d une unit de production lectrique elle peut tre exprim e comme la quantit de fuel consomm e pour avoir une puissance de 1 kilowatt Deux ph nom nes concourent l obtention d une mauvaise consommation sp cifique la mauvaise qualit du fuel et les baisses de charge li es l encrassement des changeurs de chaleur Il importe dang de contr ler ces deux param tres Actuellement le contr le de l encrassement des r frig rants de la centrale diesel IV est partiellement assur par les relev s horaires des temp ratures du fluide r frig r L objectif de notre tude est le suivi de l encrassement des changeurs de chaleur Be e PEER CAE le 20 D DE APE LENS TRE IE par un syst me d acquisition et de traitement de donn es pour pr server sinon am liorer la consommation sp cifique de la centrale diesel IV LE ma A S kua po TE F LL Lu t Fa ESE pi f 4 P O iol i EA ps x 0 erac re 1 ETUDE TECHNIQUE SUR LES ECHANGEURS DE CHALEUR DE LA CENTRALE IV 1 1 DEFINITIONS 1 1 1 Transfert de chaleur Le transf
39. aleur de UA_min UA_ min 5 2 end until readkey 27 END SONDES RESISTANCE A VISSER AUNEXE B 1 AVEC ELEMENT DE MESURE INTERCHANGEABLE SANS TUBE INTERMEDIAIRE Galne de protection 9 mm paisseur de la paroi 1 mm Raccord R 1 2 i T te de raccordement Forme B en alliage l ger ou en mati re plastique Etanche aux poussi res et pro jection d eau Entr e du c ble de liaison par presse toupe de 15 mm El ment de mesure Tube int rieur en acier inoxydable 6 mm avec sonde platine 100 Ohms simple ou double enroulement Liaison 2 3 ou 4 fils Temp rature maximum d utilisation Double Gaine de protection et raccord en laiton UZ 36 Gaine de SI 610 SI D 610 protection SI 616 SI D 616 _ et raccord SI 625 SI D 625 en acier SI 635 SI D 635 inoxydable SI 650 SI D 650 AISI 316 L SI 6100 SI D 6100 TOUTE AUTRE LONGUEUR MATIERE OU RACCORD SUR DEMANDE Ces sondes peuvent tre ex cut es avec une thermosonde de nickel 100 Ohms dans ce cas la temp rature maximum d utilisation est de 180 C R sistance la corrosion des gaines de protection Temp rature Mat riaux limite en C R sistant Laiton Carburant sans alcool ni soufre acides conte UZ 36 300 C nant du soufre produits chimiquement neutre ambiance etc Acides non oxydants sel fondus vapeurs chi miques agressives sauf acide chlorhydrique ou vapeurs d anhydride sulfureux etc
40. alternateur La proc dure de calcul de UA reste la m me Application num rique fluide froid eau douce interm diaire fluide chaud air alternateur Cp 4 18 KJ kg C Cp 1KJ kg C d bit 31 7 kg s d bit 26 4 kg s a 38 C 40 C Q 246 KW Les quations 1 10 et 1 11 donnent respectivement T 49 3 C et T 39 9 C Les quatres temp ratures connues la diff rence de temp rature logarithmique moyenne peut tre calcul e nous trouvons DT 4 8 C soit 4 8 K La relation 1 9 donne UA 52 KW K R frig rant air de suralimentation C est un changeur deux tages de r frig rations nous pouvons assimiler le DT la somme des diff rences de temp rature moyenne entre l entr e et la sortie de chaque tage ce qui nous permettra d liminer l inconnu savoir la temp rature de l air la sortie du premier tage Application num rique fluides froids eau douce interm diaire fluide chaud air de suralimentation 241 eau douce moteur T 90 C T 190 C T 100 C 60 C Ts 40 C Q 5005 KW T 50 C Nous trouvons DT 55 C soit K La relation 1 9 donne UA 84 KW K R frig rant huile moteur On revient la proc dure de calcul de UA expos e au paragraphe r frig rant plaques Application num rique fluide froid eau douce interm diaire fluide chaud huile moteur Cp
41. ans le syst me d acquisition de donn es se situent au niveau des capteurs un seul capteur de mauvaise qualit compromet l ensemble des r sultats IL importe donc d effectuer des tests fr quents sur la validit des signaux transmis par ces capteurs 91 o t i I on ba 24 LU es ii i pi l a 1 i it ER ANNEXES ANNEXE A 4 PROGRAM UA_minimum ARARARRARRRAARARRRARARARARARARARAAARARARARARAARARAARERAARAARRRARERRARRARRRAA RTE Ecole Polytechnique de Thies Centrale IV Cap des biches SENELEC 2 Auteur Amadou Mansour DIENG 5 _GEM 4 t Objet Ce programme permet de calculer la valeur minimale de zc l indicateur thermique UA_min RARAAARAAAAAARARARARRARARAARARRAARARAAR RARRRARARANRAAARARRAAAAAAARARARARARARE uses crt printer var Tfe Tfs Tce Tcs real JQ DTLM UA_min Cc Cf Mc Mf real choix integer BEGIN Repeat Cirscr Gotoxy 4 2 writeln Ce programme calcule la valeur de UA_min Gotoxy 2 4 writeln Entrer Cp du fluide froid en KJ Kg xC Gotoxy 45 4 read Cf Gotoxy 2 5 writeln Entrer Cp du fluide chaud en KJ Kg xC Gotoxy 45 5 read Cc Gotoxy 2 6 writeln Entrer le debit du fluide froid en dm 3 s Gotoxy 45 6 read Mf Gotoxy 2 7 writeln Entrer le debit du fluide chaud en dm 3 s Gotoxy 45 7 read Mc Gotoxy 2 8 writeln Entrer Q du refrigerant en KW
42. ansfert IL y a trois voies possibles pour effectuer le transfert de donn es Analogiques Digitales avec le PCL 812 1 Le programme de contr le 2 Les interruptions 3 L acc s direct la m moire DMA 1 Programme de contr le C est le concept de sondage qui est utilis ce niveau Apr s le d clenchement de la conversion A D le bit DRDY donn e pr te de l octet sup rieur du convertisseur AID est test si le bit est 0 alors les donn es converties sont pr tes Elles sont transf r es du registre de donn es analogiques vers l ordinateur par le programme de contr le figure 3 12 2 Les interruptions Les donn es sont transf r es du registre de donn es analogiques vers un segment de m moire pr alablement d fini par le manipulateur d interruption A la fin de chaque conversion le signal DRDY g n re une interruption qui permet au manipulateur d interruption d effectuer le transfert Le bit de contr le base 11 et le niveau de s lection d interruption sur la bretelle JP4 doivent tre sp cifi s avant l utilisation des routines d interruption Une action d criture sur le registre base 8 r initialise l interruption du PCL 812 3 L acc s direct la m moire DMA 65 Avec le DMA le transfert de donn es analogiques de la carte vers la m moire de l ordinateur se fait sans intervention de l unit centrale Le DMA est tr s utilis pour les op rations complexes Les bretelles de s lecti
43. btenir une donn e proportionnelle au mesurande 58 Figure 3 10 Syst me d acquisition de donn es 3 9 CRITERES DE CHOIX Pour ne Sopian d termin e la s lection d un syst me d acquisition s tablit en fonction d un certain nombre de crit res notamment la r solution et la pr cision le nombre de canaux traiter la vitesse d chantillonnage par canal la r jection en mode commun l isolation entr ca aux et par rappo t l unit de conversion l utilisation d un amplificateur s lecteur de gain le co t d syst me 59 Compte tenu de ces diff rents crit res nous avons choisis pour notre syst me la carte d acquisition RDAS qui pr sente les caract ristiques suivantes 8 entr es diff rentielles ou 16 entr es analogiques simples Un convertisseur A D qui est sp cialement con u pour tre utilis dans des endroits bruyants il peut prendre 40 60 chantillons par seconde avec une r solution effective de 15 bits Il est compatible avec le LABTECH NOTEBOOK 3 10 PRESENTATION DE LA CARTE DE SIMULATION 3 10 1 Les composants Le PCL 812 figure 3 11 est une carte pour IBM PC XT AT et compatibles Elle est hautement performante et a plusieurs fonctions sur l acquisition de donn es Elle est accompagn e d un support logiciel qui permet de d velopper plusieurs applications dont L acquisition de donn es Le contr le de proces
44. compteur dateur 3 Une impulsion de d clenchement externe 1 Logiciel de d clenchement Ce d cienchement est contr l par les programmes d application issus des commandes du logiciel Normalement ce mode n est pas utilis pour les applications grande vitesse de conversion parce que limit par le temps d ex cution des programmes 2 Compteur dateur Les compteurs 1 et 2 d INTEL 8253 sont configur s pour donner des impulsions de d clenchement de conversions A D des p riodes pr cises La plage de fr quence r serv e aux sorties du PCL 812 se situe entre 0 5 MHZ et 35 minutes impulsion Le mode de d clenchement pas pas s accommode bien avec les interruptions et au DMA Acc s Direct la M moire lesquels sont utilis s dans des applications o une grande vitesse de conversion est requise 3 Impulsion externe de d clenchement Ce mode est contr l travers le EXT TRG du CNS connecteur 5 figure 3 11 IL est utilis pour des applications o les conversions ne sont pas p riodiques mais conditionn es exemple contr le de temp rature par thermocouple Ex cution d une conversion A D Les conversions A D peuvent tre ex cuter avec un programme o toutes les instructions d entr e sortie sont crites directement ou par un programme utilisant les routines de transmission du PCL 812 L utilisation de ces routines facilite la programmation et augmente les performances du programme Mode de tr
45. e Certains mol cules ou atomes se trouvant dans un tat excit mettent un rayonnement lors de leur retour un tat d nergie plus faible c est le ph nom ne d mission Le processus inverse est d nomm absorption Le rayonnement thermique ne repr sente qu une faible part du domaine du rayonnement lectromagn tique 1 4 2 Echangeurs de chaleur de surface Un changeur de chaleur de surface a pour fonction de permettre un transfert d nergie chaleur d un fluide un autre sans que ces deux fluides se m langent Au niveau de cette tude les modes de transmission qui ont t pris en compte sont la conduction et la convection Mais cela ne veut pas dire que le rayonnement n intervient pas dans le calcul des changeurs dans beaucoup de cas elle est pr dominante Un changeur de chaleur dont le but principal est d extraire des calories un fluide chaud par le truchement d un fluide plus froid est appel r frig rant par contre un r chauffeur est un changeur de chaleur dont le but principal est l apport de calories Toutefois on distingue pour chaque type d changeur des sous ensembles caract ris s par le sens d coulement des fluides Nous avons le sous ensemble des changeurs courants parall les constitu par les changeurs co courants les fluides circulent dans le m me sens les changeurs contre courants les fluides circulent en sens oppos et le sous ensemble des changeurs coura
46. e d bit pour chaque circuit de fluide de l changeur de chaleur IL nous permettra de contr ler l encrassement pour viter l rosion due l augmentation de la vitesse du fluide qui est cr e par une diminution de la section de passage cons cutive des d p ts d impuret s sur les surfaces d change 1 6 EFFICACITE THERMIQUE DES ECHANGEURS Pour caract riser les performances thermiques d un changeur une autre d marche consiste la comparaison de sa puissance thermique de service avec le flux maximum max mc Jmin 1 Le Tr L efficacit thermique de l changeur sera alors d finie par hece Te Te _ he Tr T E 1 19 dmax max Etant donn que le but d un r frig rant est d extraire des calories un fluide chaud on s int ressera alors l efficacit relative c t fluide chaud c est dire DEAN SE dmax Le contr le de l efficacit E pour chaque changeur de chaleur de surface nous permettra de conna tre chaque instant leur taux d utilisation 30 rap itre 2 ACQUISITION DE DONNEES LES CAPTEURS 2 1 PRINCIPES FONDAMENTAUX 2 1 1 D finitions et caract ristiques g n rales La grandeur physique objet de la mesure d placement temp rature pression etc est d sign e comme le mesurande et repr sent par m l ensemble des op rations exp rimentales qui concourent la connaissance de la valeur num rique du _mesurande constitue son mesurage Lorsque le
47. epr sentant les temp ratures d entr e et de sortie de l eau de mer sont constantes une augmentation du DT entra ne l augmentation des temp ratures d entr e et de sortie de l eau douce interm diaire Le bilan thermique cot fluide chaud eau douce interm diaire 19 Q M c TF Ts nous permet de d terminer T par la relation RER PA e 1 10 Le bian thermique c t fluide froid eau de mer sera Q m C To Te Connaissant la temp rature du fluide froid l entr e la temp rature la sortie est donn e par la relation Q M C Ti T 1 11 Nous pouvons ensuite d terminer le DT associ par la relation 1 8 et en d duire ia valeur de UA en de a de laquelle on risque de d passer la temp rature maxime 2 de sortie du fluide r frig r Nous avons pour ce faire labor un programme dont le sting se trouve l annexe A Application num rique fluide oid eau de mer fluide chaud eau douce interm diaire Cp 4 01 KJ kg C Cp 4 18 KJ kg C d bit 135 3 kg s d bit 210 kg s T 4 C T 40 C Q 12214 KW 20 Les quations 1 10 et 1 11 donnent respectivement T 53 9 C et T 35 9 C Les quatres temp ratures connues la diff rence de temp rature logarithmique moyenne peut tre calcul e nous trouvons DT 6 2 C soit 6 2 K La relation 1 9 dense UA m 1870 KW K R frig rant air
48. ert de chaleur peut tre d fini comme la transmission de l nergie d une r gion une autre d un espace solide ou fluide sous l influence d une diff rence temp rature IL existe trois modes de transmission de chaleur Conduction l nergie se propage l int rieur d un milieu solide liquide ou gazeux par contact direct des mol cules sans un d placement appr ciable de celles ci Le transfert d nergie pouvant s effectuer par contact lastique des particules cas des fluides ou par diffusion d lectrons cas des m taux La conduction est le seul m canisme de transfert de chaleur dans les corps solides Convection le processus de convection associ au mouvement des fluides est en g n ral tudi dans les trois cas suivant quand le mouvement du fluide est impos e c est dire lorsqu il existe une cause de mouvement autre que l action de la pesanteur la convection est dite forc e quand le mouvement est d uniquement l action de la pesanteur sur un fluide dont la temp rature et la masse volumique sont variables d un point un autre la convection est dite naturelle ou libre quand les deux causes existent simultan ment sans que l une soit n gligeable par A rapport l autre la convection est dite mixte Rayonnement lorsqu un solide est chauff sa surface met un rayonnement dans une gamme de longueur d onde de l ordre de 0 1 10 microns c est le rayonnement thermiqu
49. es Cette transmission s effectue avec une certaine qualit et la voie s lectionner est d sign e au moyen d une adresse binaire Un multiplexeur analogique est constitu de la mani re suivante un ensemble de N interrupteurs lectrom caniques lents ou lectroniques qui sont reli s un m me point la sortie la suite duquel un amplificateur d adaptation peut tre ventuellement plac 3 5 ECHANTILLONNEURS BLOQUEURS w Lorsque le signal mesurer varie tr s rapidement il est possible que l amplitude de sa variation perdant la dur e de la conversion soit sup rieure la pr cision du convertisseur Auquel cas il existe une incertitude sur la validit du r sultat En d autres termes la bande passante du syst me est limit e Pour pallier cet inconv nient on a t amen imaginer un dispositif capable de suivre les variations du signal et d en garder la valeur un_ instant donn Ce dispositif qui porte le nom d chantillonneur bloqueur est g n ralement r alis l aide d un condensateur figure 3 2 Figure 3 2 Echantillonneur blogueur 49 IL fonctionne de la fa on suivante le condensateur tant d charg et les deux contacts ouverts le contact 1 est ferm pendant un temps suffisant pour que le condensateur puisse se charger la valeur de la tension du sibnal p riode de poursuite au moment de la conversion le contact 1 est ouvert et le condensateur res
50. eur en technique 4 fils assure la fois une grande pr cision une bonne tenue la temp rature ainsi qu une grande facilit de montage Ruben dors DESCRIPTION Le convertisseur de mesure C2A 100 se pr sente sous la forme d une carte format simple Europe Les raccordements lectriques le r glage du z ro et du gain so 1t accessibles en face avant La configuration de l tendue de mesure se fait par l interm diair de cavaliers et potentiom tres Le convertisseur transforme le signal d entr e en courant 0 ou 4 20 mA et en tension 0 10 V Les signaux de sortie sont proportionnels la valeur de l entr e t ind pendants de l alimentation technique 4 fils CARACTERISTIQUES TECHNIQUES e entr e sonde r sistance Pt 100 3 fils sur demande Pt 500 Pt 1000 tendue de mesure maximale 50 800 C tendue 1ninimale 30 C e entr e thermocouples couple T tendue de mesure maximum 100 400 C couple J tendue de mesure maximum 50 800 C couple K tendue de mesure maximum 0 120C C couple S tendue de mesure maximum O 1600 C couple B tendue de mesure maximum 0 170C C tendue de mesure minimale pour tous types de cou vle 4 mV e configuration de l tendue de mesure par cavaliers ei potentiom tres de r glage pr cision de r glage du z ro 0 02 de l tendue de nesure maximum pr cision de r glage du gain 0 02 e Signaux de sortie lin aires pour Pt 100 en option p su
51. gt T et T M C Mo Co Too A Tnax T Te Remarque Comme les changeurs co courants la puissance de l appareil est proportionnelle l aire d limit e par les courbes T et T Dans les trois cas examin s concernant la disposition contre courant il est possible d avoir T gt T cette situation favorable est irr alisable dans un changeur co courant En pratique on adopte g n ralement la disposition contre courant 1 2 2 D termination du flux de chaleur Consid rons le r frig rant contre courant montr la figure 1 4 le fluide chaud circule l ext rieur du tube central favorisant ainsi les d perditions de ce dernier par rapport l ambiance Les profils de temp rature des deux fluides sont repr sent s sur la figure 1 1 Nous nous proposons de calculer le transfert de chaleur au niveau de ces deux tubes avec q UA DT 1 1 qui repr sente le bilan global d change d un transfert thermique o U coefficient global de transfert de chaleur surface d change DT w diff rence de temp rature iogarithmique moyenne Les profils de temp rature sur la figure 1 2 nous montre que la diff rence de temp rature des fluides chaud et froid varie entre l entr e et la sortie et on peut d terminer la valeur moyenne en utilisant l quation 1 1 Pour un changeur courants parall les la chaleur transf r e travers un l ment de surface dA peut s crire dq ur h
52. ive Contr le frontai de lecture et remise z ro D lai de saisie r glable de O 100 s ANNEXE B 5 SENELEC ei Mercredi 12 Octobre 1994 Centrale diesel Cap des Biches INVENTAIRE Diam tre nominal de l crou du doigt de gant 18 7 mm RISTIQUES DES DOIGTS DE APPAREIL DE MESURES Profondeur du troy cot Quantit Fluide D signation commander ECHANGEUR DE CHALEUR Type d changeur Nombre CARACTE entr e sortie ai R fig rant plaques REFP 125mm 124 mm _ eau d inter Sonde r sistance SHD810 Qige 9 mm eau douce inter eau de mer 15 oau demer JComertsseur CVTpeCPA1OIS R frig rant tbulaire REFT 125 eaud mot eau douce moteur eau douce inter 1 1 eau d inter SN EE R fig rant tubutaire REFT a 1 huile moteur eau douce inter 126 1 R frig rant tubulaire REFT air suraimentation eau douce inter Eg 3 HE 5 8 all R frig rant tubulaire REFT ar surafmentafion eau douce mot R frig rant d air attemateur air aftemateur eau douce inter idem g 3 aE 3 5 R chaufieur de igne eau surchauff e eau douce mot TOTAL des appareils 67 pour ANNEXE B 6 En s appuyant sur la formule de l indicateur hydrodynamique suivante On d termine suivant la nature du fluide le nombre de capteurs par r frig rant CAPTEUR DE PRESSION
53. l ification 3 6 CONVERTISSEUR NUMERIQUE ANALOGIQUE aat Le convertisseur num rique analogique est un organe qui transforme un nombre exprim en code binaire dans notre cas en un signal tension lectrique dont la valeur est proportionnelle au nombre consid r IL existe plusieurs m thodes t circuits pour mat rialiser la conversion num rique analogique que l on vient de d crire Cependant nous pouvons nous imiter une des m thodes l mentaires figure 3 4 qui donne une id e des principes utilis s 51 0Vasv Figuro 3 4 Convertisseur NA l mentaire 4 bits utilisant un amplificateur op rationnel de sommation 3 6 1 Principe L amplificateur op rationnel est employ comme amplificateur de sommation dont la sortie est gale la somme pond r e des tensions d entr e La tension de sortie pour chaque branche de l amplificateur de sommation est donn e par la relation suivante R Voore p VW i 1 2 3 4 Ainsi nous en d duisons la tension de sortie totale y i 1 R R R 3 7 CONVERTISSEUR ANALOGIQUE NUMERIQUE Avert Le signal mesurer a t adapt filtr amplifi et ventuellement chantillonn et il est pr t tre converti sous forme num rique 3 7 1 Principe IL existe de nombreux principes de fonctionnement du convertisseur analogique 52 num rique mais le plus courant est le suivant l signal mesurer V est compar la tension
54. la visualisation du signal 4 1 2 Programmation L tude technique sur les changeurs au premier chapitre nous a r v l e les indicateurs thermiques et hydrodynamiques Leur suivi en temps r el n cessite l laboration de programmes avec LABTECH NOTEBOOK La repr sentation des indicateurs sous forme d organigramme avec les ic nes constitue la premi re phase de la programmation sous NOTEBOOK Organigramme de l indicateur thermique L indicateur thermique est donn par la relation H S L son organigramme est repr sent la figure 4 3 S TL 1 Tempf e 6 T T4 12 Fichier 13 Ecran Figure 4 3 Organigramme de l indicateur thermique y Configuration des ic nes IL est n cessaire de configurer les ic nes apr s les avoir install es sur l cran de visualisation de NOTEBOOK Cependant nous jresenternis ce niveau un seul exemple de configuration La configuration de toutes les ic nes s est faite pour assurer au mieux le suivi de cet indicateur thermique un exemple de configuration d une ic ne de calcul sera pr sent en annexe D 72 Tableau 4 2 Configuration d une ic ne de temp rature NORMAL DATA ACQUISITION CONTROL SETUP Number of Function Blocks 0 250 13 Current Block s n or n m 1 Block Type Thermocouple Tag Name Tempf_e Block Units Degr s Celsius Interface Device 1 PCL 812 G Interface Pt Channel No o 15 0 Temperature Scale Celsius Input Ra
55. mA maximum 0 5V niveau haut 0 05mA maximum 2 7V SORTIES DIGITALES Canaux 16 bits Niveau TTL compatible Tensions de sortie niveau bas 0 5V maximum niveau haut 2 4 V minimum SPECIFICATIONS GENERALES Puissance consomm e 5V typ 500 mA maximum 1A 12V typ 50 mA maximum 100 mA 12 V typ 14 mA maximum 20 mA Temp rature d op ration de 0 50 degr s Celsius Temp rature de stockage de 20 65 degr s Celsius ANNEXE 3 ADRESSES DES PORTS _D ENTREE SORTIE La table suivante montre la position de chaque registre par rapport l adresse de base elle montre galement le mode d utilisation de ces registres criture ou lecture LECTURE Base 0 Compteuro Compturo _ Base 1 Compteurt Compteur1 Base 2 Compteur Compeur2 Base 3 Base 4 Base 5 Octet sup rieur du AD Octet sup rieur du D A Canal1_ Base 6 Octet inf rieur du D A Canai2 f Base 7 Octet sup rieur du D Octet sup rieur du D A Canal 2 __Base 8 Non Utiis Supprime demande _ d interruption _Base 9 Non utilis Non Utilise Base 10 5 Multiplexeur Base 11 Non Utilis Contr leur du PCL 812 ase 12 Logiciel de d clenchement A D Base 13 Non Utilis Octet inf rieur du D O Base 14 Base 15 Non Utilis i NOTE A D Analogique Digital D A Digital
56. n 1 4 4 R frig rant air alternateur Deux points de consigne sont mis en service en fonction de la charge moteur Temp rature air charge inf rieure 35 75 C charge sup rieure 35 52 C Une levation de la temp rature de l air la sortie du r frig rant occasionne une baisse de la charge moteur afin d assurer un bon refroidissement du rotor Ce qui entra ne une baisse de la puissance du groupe cr ant aux heures de pointe des d lestaces r p titifs 1 4 5 R frig rant air de suralimentation L air de suralimentation permet au moteur d atteindre une puissance acceptable Toutefois deux r frig rants sont pr sents l entr e de chaque v du moteur pour assurer ie refroidissement de cet air s il est chaud et son r chauffement dans le cas contraire L encrassement de ce r frig rant entra ne soit une levation soit une 16 m ag diminution de la temp rature de l air il peut provoquer une combustion incompl te du fioul lourd ayant comme cons quence une mauvaise consommation sp cifique 1 4 6 R frig rant plaques C est le r frig rant qui s encrasse le plus fr quemment car tant expos aux algues et divers corps trangers malgr les filtres pos s tout au long du canal d amen Cependant les deux r frig rants plaques ont t dispos s de mani r permettre une prise en charge des deux groupes par un r frig rant en cas d encrassement de l autre Mais cet
57. n de mode commun peut tre due entre autre l existence de courants de circulation entre masses et peut atteindre plusieurs dizaines ou centaines de volts Il est donc n cessaire de l liminer de la lt lt r jecter gt gt Cette fonction est galement confi e un amplificateur diff rentiel entr e flottante qui peut tre port e par rapport la 47 masse du syst me une tension de mode commun V figure 3 1 Figure 3 1 Tension en mode comnmm 3 3 FILTRAGE Pour effectuer un chantillonnage correct du signal analogique on se doit de r cup rable apr s chantillonnage il faut que ce dernier op re une cadence au moins double de la composante fr quentielle la plus lev e du signal Cependant cette fr quence maximale varie avec chaque signal et math matiquement elle est infinie Ainsi pour rem dier cela il sera proc d un filtrage des signaux par un filtre passe bas de fr quence de cassure impos e qui coupe une m me fr quence tous les signaux qui arrivent 3 4 MULTIPLEXAGE Le but du multiplexage est de pr senter successivement sur une m me voie diff rents signaux achemin s chacun sur une voie s par e Cette fonction sera r alis e par un multiplexeur ou scrutateur 48 3 4 1 Multiplexeur analogique Un multiplexeur de tensions analogiques doit pr senter sur son unique sortie l une des N tensions appliqu es ces N entr
58. nge 4 5 V Scale Factor 1 000 Temperature Type Offset Constant 0 000 Buffer Size 500 Number of iterations 1 Number of Stages 1 10 1 Stage Number 1 Sampling Rate Hz 1 000 Stage Duration sec 0 0 1 0E 08 1 00e 004 Start Stop Method Immed Trigger Block or Key 1 Trigger Pattern to AND 0 255 Trigger Pattern to XOR 0 255 Time Delay sec 0 0 1 0E 08 Analog Trigger Value Analog Trigger Polarity Number of Samples to Save Pretrigger 4 2 AFFICHAGE 4 2 1 Pr sentation de REALTIME VISION REALTIME VISION est un logiciel de simulation qui permet la visualisation en 73 temps r el d un processus industriel comme c est la cas pour notre projet IL est compos d un menu principal figure 4 5 qui donne l utilisateur une latitude pour la cr ation et le suivi d un processus donn Les menus de REALTIME VISION File Edit Tools Objects Options Colors Font Help Background Heip Border Fill Color Copy Make solid Make Hollow Shade Alarm Show Tools Group Bold Italic p Underli To Front ir To Back NL RERe Zoom out Align Figure 4 5 Atlas des menus de REALTIME VISION Echange dynamique de donn es Le contr le en temps r el des diff rents param tres au niveau de REALTIME VISION est rendu possible gr ce cette fonction d change dynamique de donn es entre NOTEBOOK et REALTIME VISION Elle prend effet quand apr s avoir sp cifier une
59. nts crois s 4 Au niveau de la centrale IV du Cap des biches la quasi totalit des changeurs de chaleur sont des r frig rants contre courants qui donnent une plus grande performance que les changeurs co courant 1 2 ETUDE DES ECHANGEURS A CONTRE COURANTS 1 2 1 Types de disposition D apr s la relation q mc DT on voit que la plus forte variation de temp rature sera subie par le fluide qui a le plus petit d bit thermique unitaire On dit que ce fluide commande le transfert Ainsi on distingue trois cas de figure pour l changeur contre courants quand on raisonne avec les d bits calorifiques des fluides Cas 1 mc lt MC s J m C T t me Ce Te m C me Ce lt T et Too Figure 1 1 Distribution des temp ratures dans un changeur contre courant lorsque le fluide chaud commende le transfert T T T Temp rature de m lange c est celle que l on obtiendrait en supprimant la paroi et en m langeant les deux courants Cas 2 m c MC T Temp rature oO TORS sn j i R i z Hs 2 o A Re ni Figure 1 2 Distribution des temp ratures dans un ch ngeur De TT D crues d bit thermique nitaire Cas 3 m C gt ML Cas3 na gt mfcr S surface Figure 1 3 _ Distribution des temp ratures daris un changeur contre courant lorsque le fluide froid commande le transfert 6 M C T Me Ce To
60. og input tableau 4 1 en cliquant 2 fois avec la souris l endroit des crochets il apparait un sous menu qui pr sente les diff rentes options Les nirese sinpi s ce niveau il est demand de donner une valeur l Toutefois il faut d abord placer le curseur l endroit requis avant d tecter un quelconque changement Exemple d utilisation d une ic ne Une ic ne est une repr sentation symbolique de quelque chose impulsion de sortie ic ne de calcul figure 4 3 Exemple d ic nes Supposons que nous avons un bloc d entr es analogiques t que nous voulons Visualiser le signal correspondant tout en stockant les donn es sur un fichier comment proc der D abord il faut placer l ic ne d entr e anblogidus ANALOGINPUT s r l cran Ensuite on clique deux fois sur l ic ne pour acc der la page de menu afin de sp cifier les param tres comme le nom du bloc le mat riel d interfa age le ratio d chantillonnage IL faut alors adjoindre l ic ne de fichiers FILES en utilisant la connexion par fl che pour permettre la sauvegarde des donn es dans un fichier De m me en cliquant deux fois sur l ic ne FILES la page de menu se pr sente permettant de changer les param tres d installation teis que le nom du fichier la couleur des fen tres l chelle du graphique Nous pouvons maintenant cliquer sur le bouton d ex cution RUN pour lancer la collecte de donn es et
61. on de niveau du DMA JP5 et JP6 le bit de DMA dans le registre de contr le ainsi que les registres de contr le du DMA 8237 doivent tre install s avant d effectuer les op rations HIT v codeur convertisseur D A 1 0 2 canaux ____ Digital Aneiogi D A2 LITE ILE bus 12 bis Z 12 bits UTT horloge externe PORT port 0 de __adresse D ENTREE SORTIE port 15 sortie c T ps c n e AMHZ 2MHZ tempon iter pas pas D C 0 sortie entr e Sortie digit D C 15 digtale ET bus irq interruption 1 select bretelle tampon 16 bits D 2 0 entr e di Entr e digit D 2 15 digitale contr le 16 bits logique convertisseur A D test logique pour j 12 bits cechesche de canaux i f Multiplexeur canal 9 entr e P analogique digitale 16 canaux caai 15 d clenchement d clenchenent d clenchement selection de externe par logiciel p gain Fiqure 20 Sch ma synoptique de la carte mr Che pitre 4 TRAITEMENT DE DONNEES ET AFFICHAGE DES RESULTATS 4 1 TRAITEMENT DE DONNEES 4 1 1 Pr sentation de LABTECH NOTEBOOK LABTECH NOTEBOOK est un logiciel d acquisition et de traitement de donn es Sur le moniteur il se pr sente en deux parties L interfa age graphique qui permet la visualisation des ic nes de programmation Le support des ic nes qui repr sente le menu syst me de NOTEBOOK C est le m me syst me qui donne acc s toutes les fonctions de NOTEBOOK Les menus de NOTEBOOK Menu Principal SET
62. ond 90 de charge soit 19 MW PMC puissance maximale continue correspond 100 de charge soit 21 MW PSU puissance de surcharge unihoraire correspond 23 MW Le fonctionnement ce niveau de puissance ne doit pas d passer une dur e de 1 heure Tableau 1 2 Energies calorifiques dissiper Energies calorifiques dissiper unit KW mm EN EN 18 Bilan thermique La formule suivante nous permet de d terminer la quantit de chaleur vacuer dans le cas des r frig rants et apporter dans le cas du r chauffeur Q Mc AT Pour chaque circuit de r frig ration nous pr sentons au tableau 1 2 les nergies calorifiques dissiper suivant diff rents r gimes de fonctionnement du moteur Hypoth ses de calcul On se place dans les conditions nominales de tous les quipements La quantit d nergie calorifique dissiper consid r e dans les exemples de calcul est prise dans les conditions de puissance en service continue PSC le tableau 1 3 regroupe les autres cas La localisation des temp ratures est faite sur la figure 1 6 R frig rant plaques La temp rature de sortie du fluide r frig r repr sente g n ralement le param tre contr ler ici il s agit de la temp rature de sortie de l eau douce interm diaire T D apr s la relation suivante o ou UA 1 9 nous voyons que si UA diminue pour Q constant le DT augmente Si T et T r
63. ors T R R 7 avec h coefficient de film interne en w m K R r sistance d encrassement c t interne en m K w e 1 effet de la paroi sur le transfert e paisseur de la paroi conductivit thermique de la paroi ce terme est en g n ral tr s faible et peu tre n glig en premi re approximation e en m K w R r sistance d encrassement c t externe en m2K w h coefficient de film externe et il est d fini selon la figure suivante 211 i Fluide externe Figure 1 5 Echange la paroi 1 3 DESCRIPTION GENERALE La centrale IV est s par e en deux tranches chaque tranche comprend un groupe lectrog ne constitu d un alternateur de puissance apparente 26 48 MVA entra n 428 tours minute par un moteur diesel de 18 cylindres en v L alternateur d bite sous une tension de 6 6 kv Le moteur diesel fonctionne au fuel lourd 1 3 1 Puissance sous conditions climatiques du site Dans les conditions ISO savoir 60 pour le degr s hygronom trique 30 C comme temp rature de l air ambiant et 760 mm de Hg la puissance du groupe lectrog ne est donn e par le tableau 1 1 42 Tableau 1 1 Type de puissance Puissances aux bornes de l alternateur kw Rendement alternateur en es phi Puissance du plateau moteur kw Maximum continu PMC 21600 21000 Surcharge unihoraire PSU 122100 2
64. p THERMOCOUPLES A VISSER pour hautes pressions Gaine de protection 10 mm paisseur de la paroiz 2 mm Raccord R z 1 LLA T te de raccordement Forme B en alliage l ger tanche aux poussi res et projections d eau Entr e du c ble de liaison par presse toupe de 16 mm l ment de mesure Thermocouple simple ou double en Fe Co ou NiCr Ni Isolation sous perles MERE EAN Ca ee ARE rs fe CHMELA CANTEN TOUT AUTRE COUPLE LONGUEUR ou RACCORD SUR DEMANDE Gair de protection et raccord en acier protection et raccord enacierino AISI 316 L v TABLEAU DES PRESSIONS ADMISSIBLES en bars Long max utile Eau Air enmm 100 c 300 c 500 c 100 c 300 c 500 m sec m sec Z 90 78 90 78 40 35 40 35 THERMO EST S A au capital de 1 825 000 F T l 87 80 68 18 T l copie 87 51 72 04 T lex 860 664 F Z du Malambas Hauconcourt EP 340 57213 MAIZIERES LES METZ 2 5 Vitesse d coulement Acier pour Acier inoxydable pour D 3 Liste T2 ANNEXE A CONVERTISSEUR DE MESURE CONFIG URABLE AVEC OPTION RELAIS A SEUIL TYPE C2A100 montage carte Europe 100 x 160 mm PRINCIPE Le convertisseur de mesure C2A 100 permet pour une grandeur d entr e sonde Pt 100 thermocouple mV V d obtenir une grandeur de sortie en courant norma lis 4 20 mA ou 0 20 mA et en tension 10 V Ce convertiss
65. plitude et la fr quence du mesurande Un capteur actif qui est une source d livre imm diatement un signal lectrique il n est pas de m me d un capteur passif dont les variations d imp dance ne sont mesurables que par les modifications du courant ou de la tension qu elles entra nent dans un circuit par ailleurs aliment par une source ext rieure Le circuit lectrique n cessairement associ un capteur constitue son conditionneur et c est l ensemble du capteur et du conditionneur qui est la source du signal lectrique 2 2 TYPE DE CAPTEURS IL existe des capteurs de toute nature cependant seuls les capteurs produisant des informations lectriques sont associables une instrumentation lectronique analogique ou num rique et ce titre seront consid r s dans notre tude Parmi ces capteurs on peut distinguer deux cat gories les capteurs relation directe les capteurs relations composites 2 2 1 Capteurs relation directe capteurs actifs Fonctionnant en g n rateur un capteur actif est g n ralement fond dans son principe sur un effet physique qui assure la conversion en nergie lectrique de la forme d nergie propre du mesurande nergie thermique m canique ou de rayonnement Les plus importants parmi ces effets utilis s par les capteurs de notre projet sont regroup s au tableau 2 1 34 Tableau 2 1 principe physique de base des capteurs actifs Mesurande Grandeur de sor
66. r T La mesure de V permet de retrouver F La mesure de la f e m d induction permet de connaitre la vitesse du d placement Mesure de la tension aux bornes d un capteur Structure d un capteur composite Diff rents types de r partition des r sultats Tension en mode commun Echantillonneur bloqueur Echantillonneur bloqueur amplification Convertisseur NA l mentaire 4 bits Convertisseur analogique num rique Montage comparateur Courbe de r ponse d un comparateur Sch ma fonctionnel d un CAN approximation successive A 1 nos core CEELELEL 3 9 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 approximation successive Syst me d acquisition et de traitement de donn es La carte PCL 812 Synoptique de la carte d acquisition PCL 812 Atlas dse menus de Notebook version 7 0 Menu principal Exemple d ic nes Organigramme de l indicateur thermique Atlas des menus de Realtime vision Circuit eau douce interm diaire mesure de temp rature Cont le du r frig rant eau douce et huile moteur TETTEIT E LISTE DES TABLEAUX Tableau a Page ix 1 1 Type de puissance RE Li 1 2 Energies calorifiques dissiper ian 8 1 3 UA pour les diff rents changeurs de chaleur runs 24 3 1 2 1 Principe physique de base des capteurs actifs l sun 35 ii 2 2 Capteurs passifs principes physiques et mat riaux uu 38 d 1
67. r thermocouples sortie courant 0 ou 4 20 mA s lection par cavalier c rarge admissible lt 1 kQ sortie tension 0 10 V charge admissible gt 1 kQ e pr cision de la mesure 0 2 de l tendue de mesure e temps de r ponse 150 ms avec entr e sonde Pt 100 400 ms avec entr e thermocouple s curit haute en cas de rupture du circuit de mesure compensation de soudure froide incorpor e alimentation 220 V 50 Hz 10 autres tensions sir demande consommation 4W temp rature d utilisation 10 55 C temp rature de stockage 20 80 C Liste E 1 1 10 91 EQUIPEMENTS COMPLEMET ITAIRES Lin arisation LIN pour L ne entr e thermocouple S paration galvanique ICG entr e sortie alimentation 1500 V Relais seuil r glable su l tendue de mesure en face avant Puissance de coupure m x 60 W 125 VA Tension de coupure max 250 VAC Courant de coupure max 2 Hyst r sis de commutati in lt 5 DESIGNATION DU TYPE C2A 100 convertisseur le mesure configurable S entr e Pt 100 T K entr e thermo ouple nature du couple pr ciser NG avec s paratic n galvanique LIN avec lin arisa on pour une entr e thermocouple NGILIN avec s parati n galvanique et lin arisation IRL relais seuil En cas de calibration usine p ciser tendue de mesure signa de sortie EXECUTION ENCOMBREM ENT Sur demande montage dans oitier tanche pour montag en saillie pa
68. re 2 5 FIDELITE JUSTESSE PRECISION y La fid lit est la qualit d un appareillage de mesure dont les erreurs accidentelles sont failes elle se traduit par des r sultats de mesurage group s autour de leur valeur moyenne L cart type dont l importance refl te la dispersion des r sultats est souvent consid r comme l erreur de fid lit il permet ainsi une appr ciation quantitative de la fid lit La valeur du mesurande la plus probable telle qu elle r sulte d un dnsembie d mesures peut tre connue avec une faible marge d incertitude tout en tant loign e de la valeur vraie du mesurande si des erreurs syst matiques importantes se sont superpcs es aux erreurs accidentelles X La justesse est la qualit d un appareillage de mesure _dont les erreurs syst metiques sont r duites la valeur la plus probable da mesurande qu un tel appare age permet de d terminer est alors tr s proche de la valeur vraie j La pr cision qualifie l aptitude de l appareillage de mesure donner des r sultats qui individuellement sont proches de la valeur vraie du mesurande un appareillage pr cis est donc la fois fid le et juste em a 42 ed pm densit de probabilit a ma ma F F c m m Figure 2 6 Diff rents types de r partition des r sultats de mesure a erreurs syst matiques et accidentelles importantes appareillage ni juste ni fid le b erreurs s
69. s majeures telles que l augmentation de la production d nergie lectrique pour viter les d lestages fr quents et la baisse du prix du kilowatt Nous avons tenter au cours de cette tude au niveau de la centrale diesel IV de contr ler un des param tres qui entra ne g n ralement des baisses du niveau de production d nergie lectrique IL s agit de l encrassement des changeurs de chaleur Le suivi de l encrassement des changeurs de chaleur par le biais de ce syst me d acquisition et de traitement de donn es permettra d assurer la dissipation totale travers les r frig rants de l nergie calorifique non transform e en nergie travail sans tre contraint baisser la charge du moteur de localiser sans risque d erreurs d ventuelles causes d levation de temp ratures sur les circuits eau douce huile moteur air alternateur et air de suralimentation de programmer des arr ts en dehors des heures de pointe pour le nettoyage des changeurs de chaleur encrass s d obtenir toutes les informations n cessaires l tablissement d un journal de bord sans avoir effectuer des relev s horaires sur site En somme il permet si le probl me de la qualit du fuel est r gl de monter en charge pour accro tre la production d nergie lectrique et am liorer la consommation sp cifique 96 En contrepartie il exige l utilisation d un mat riel ad quat Les plus grands risques d erreurs d
70. sous forme de signaux issus de capteurs ou de pp maneneteiis et dont les variations continues traduisent les variations de grandeur physique mesurer Ces signaux dans le cas pr sent devront tre des grandeurs lectriques r sistance courant tension panin ce informations lt lt tout ou rien gt gt traduites par des tats divalents contacts ouverts ou ferm s absence ou pr sence de tension Ces informations tout ou rien pourront tre group es pour former des messages cod s ce sera le cas des mesures labor es sous forme num rique Les informations provenant du processus industriel qui fait l objet de notre tude sont du type analogique Elles sont disponibles la sortie des diff rents capteurs qui ont t choisis compte tenu de l tude technique effectu e sur les changeurs de Gran Cure vu chaleur La cha ne de mesure analogique d un ordinateur connect un processus industriel est destin rassembler des signaux les mettre en forme et en donner la valeur sous forme d un nombre binaire Le capteur repr sente le premier maillon de la cha ne de mesure et donc toute la justesse et la fid lit des mesures d pend de cet l ment L organe central d une telle cha ne est le convertisseur analogique num rique qui est g n ralement unique tant donn son co t De ce fait il sera n cessaire de multiplexer les voies d entr es afin de vie lait les me
71. suralimentation le refroidissement des turbo soufflantes IL comprend trois sous circuits 1 le circuit principal d eau douce moteur 2 le circuit de pr chauffage de l eau douce pour le conditionnement avant le d marrage du moteur au fuel lourd 3 le circuit d appoint et de remplissage rapide du circuit principal circuit d eau douce interm diaire Le circuit d eau douce interm diaire comme tous les autres est un circuit en boucle o circule l eau douce trait e IL a pour r le le transfert des calories de la tranche travers les r frig rants eau douce moteur huile air alternateur et air de suralimentation vers l eau de mer de la tour de ruissellement circuit huile moteur Le circuit d huile tranche permet d assurer Le graissage des paliers principaux des coussinets des t tes et pieds de bielles 14 le graissage des e gr nages de distribution le graissage des paliers des arbres cames la r frig ration des t tes de piston l puration de l huile moteur par centrifugation et filtration R frig rant tubulaire eau douce interm diaire huile moteur Ce r frig rant est destin vacuer les calories r cup r es par l huile moteur Cependant la temp rature d entr e de l huile moteur est r gul e par des vannes thermostatiques du type l ments thermodilatables en by pass nt plus ou moins le r frig rant 1 4 INCIDENCES DE L ENCRASSEMENT DES ECHANGE
72. surer successivement De plus une amplification sera parfois n cessaire pour effectuer la mesure dans de bonnes conditions Nous serons donc amen s dans ce chapitre d composer la cha ne en divers l ments 3 2 AMPLIFICATION D pa De ro patin Il est souvent fait usage d amplificateurs pour adapter les signaux mesurer 4 Rbve Av l chelle du convertisseur Cette adaptation porte sur plusieurs points adaptation de niveau les convertisseurs analogique num rique ont souvent une chelle 0 10 V exceptionnellement 0 1 V Pour certains signaux ayant une chelle 0 1 mV voire moins une amplification importante est n cessaire Par ailleurs certains E E S L E ER capteurs d livrent des signaux de polarit n gative qu il faudra inverser adapt tion d imp dance l imp dance d entr e d un convertisseur peut tre faible ce qui risque de perturber la source de signaux et oblige par cons quent intercaler un amplificateur haute imp dance d entr e R ciproquement certains convertisseurs n cessitent une faible imp dance de source ce qui n est pas toujours le cas avec les capteurs industriels courants sera alors fait usage d un amplificateur adaptateur d imp dance faible imp dance de sortie flr iection en mode commun il existe tr s souvent une diff rence de potentiel entre la masse d un capteur et la masse de la cha ne d acquisition analogique de l ordinateur gt Cette tensio
73. sus Le v rificateur automatique L automatisation d une usine Signal analogique Lorsque la valeur du signal lectrique est proportionnelle en tout temps celle du signal physique repr sent alors le signal est analogique Signal digital C est un signal qui n existe que pour certains intervalles de temps et qui ne peut prendre que certaines valeurs Continu C est un signal qui est d fini en tout temps 60 Quantifi Se dit d un signal qui a un nombre fini de valeurs Discret tre d fini qu en certains instants On peut dire en r sum qu un signal analogique est continu et non quantifi alors qu un signal digital num rique est discret et quantifi Echantillonnage Processus par lequel un signal est transform en un signal discret Convertisseur AID C est un quantificateur il transforme le signal discret en un signal digital Les op rations d ch ntilonnage et de quantification permettent de transformer un signal analogique en un autre digital Adresse de base nero j P D da INT VREF 2 3 4 5 6 7 X Figure 3 11 La carte PCL 812 3 9 2 Description du fonctionnement S lection de l adresse de base Tous les p riph riques de l ordinateur ainsi que les cartes d interfa age sont 61 contr l es par les ports d entr e sortie La s lection de l adresse de base du port d entr e sortie du PCL 812 tableau 3 1 se fait travers un
74. t dite structure en boucle ferm e elle correspond l automatisation compl te de certaines fonctions depuis l acquisition des informations en passant par leur traitement pour aboutir a une action sur le proc d ii Le sujet qui nous a t propos savoir CONCEPTION D UN SYSTEME D ACQUISITION ET DE TRAITEMENT DE DONNES POUR LE SUIVI DES ECHANGEURS DE CHALEUR DE LA CENTRALE IV CAP DES BICHES se situe au deuxi me degr Nous avons pour ce faire scinder l tude en deux grandes parties Premi re partie Etude technique sur les onsan de chaleur Deuxi me partie Syst me d acquisition et de traitement de donn es compos e de trois chapitres qui sont chapitre 2 Acquisition de dans les Capteurs chapitre 3 Cha ne d acquisition de donn es chapitre 4 Traitement des donn es et affichage des r sultats par Labtech Notebook et Realtime vision iii D dicace TABLE DES MATIERES Remerciements Sommaire Chapitre 1 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 Chapitre 2 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 Chapitre 3 3 1 3 2 3 3 INTRODUCTION ETUDE TECHNIQUE SUR LES ECHANGEURS DE CHALEUR DE LA CENTRALE IV D finitions Etude des changeurs contre courants Description g n rale de la centrale diesel IV Incidences de l encrassement dse changeurs Objectifs de l tude Calculs thermiques et hydrodynamiques Efficacit thermique des changeurs
75. te charg la valeur du signal au moment de la commutation le contact 2 est alors ferm et la tension aux bornes du condensateur est pr sent e au convertisseur p riode d chantillonnage On d finit pour ce syst me les param tres suivants le temps de charge du condensateur il d pendra en particulier de la r sistance du circuit de charge qui devra tre aussi faible que possible d autant plus que la valeur du condensateur doit tre lev e le temps de blocage pendant lequel la diminution de la valeur de la tension aux bornes sera inf rieure la pr cision du convertisseur il sera n cessaire que la constante de temps du circuit condensateur imp dance d entr e du convertisseur soit lev e La valeur de la capacit tant limit e par la dur e de charge en p riode de poursuite il importe que l imp dance d entr e du convertisseur soit grande la dur e d ind terrnination qui est le temps d ouverture du contact 1 On ne saura pas en effet quel instant pr cis le signal aura t chantillonn dans cet intervalle qui correspond la dur e de conversion dans un syst me non muni d un chantillonneur bloqueur Pratiquement le montage utilis est plus complexe et fait g n ralement appel 50 un amplificateur qui permet en particulier d assurer une constante de temps de charge faible sortie faible imp dance figure 3 3 Figure 3 3 Echantillonneur bloqueur amp
76. te situation exige bien videmment une diminution de la puissance des groupes cr ant un vide de puissance qui entra ne des d lestages aux heures de pointe 1 5 OBJECTIFS DE L ETUDE Dans la vie d un changeur le coefficient global d change volue dans le temps en fonction de l encrassement C est l encrassement qui est l origine g n ralement des baisses de performance sur les changeurs de chaleur il peut entra ner quelques fois l arr t des installations pour viter d exposer des risques des quipements trop co teux voir paragraphe 1 4 Notre tude s inscrit dans le cadre du contr le de la performance des quipements de la Centrale IV et donc sera principalement ax e sur le suivi de l encrassement des r frig rants Le r le de ces r frig rants est d vacuer l nergie chaleur non transform e en nergie travail au niveau des moteurs La d gradation des performances thermiques et hydrodynamiques tant directement li e l encrassement suivre l encrassement revient combiner les deux 17 m thodes suivantes le suivi de la d gradation des performances thermiques le suivi de la variation des pertes de charge L tude portera sur douze r frig rants et deux r chauffeurs de ligne pour les deux groupes ces changeurs de chaleur sont repr sent s sur les figures 1 6 et 1 7 1 6 CALCULS THERMIQUES ET HYDRODYNAMIQUES 1 6 1 calculs thermiques PSC puissance de sec continu corresp
77. tie Thermo lectricit Tension Force Pression Acc l ration Effet thermo lectrique Un circuit form de deux conducteurs de nature chimique Pi zo lectricit diff rente dont les jonctions sont des temp ratures T et T est le si ge d une force lectromotrice e f TT figure 2 3a T M M2 e T 0 M Figure Z3a La mesure de e permet de retrouver T Effet pi zo lectrique L application d une force et plus g n ralement d une contrainte m canique certains mat riaux dits pi zo lectriques le quartz par exemple entra ne une d formation qui suscite l apparition de charges lectriques gales et de signes contraires sur les faces oppos es figure 2 3b 35 Figure 23b La mesure de P pernet de retrouver F Effet d induction lectromagn tique Lorsqu un conducteur se d place dans un champ d induction fixe il est le si ge d une f e m force lectromotrice proportionnelle au flux coup par unit d temps donc sa vitesse de d placement figure 2 3c Figure 2 3c La mesure de la f e m d induction e permet de conna tre la vitesse du d placement A qui est son origine 36 capteurs passifs IL s agit d imp dances dont l un des param tres d terminants est sensible au mesurande Dans l expression litt rale d une imp dance sont pr sents des temes li s d une part sa g om trie et ses dimensions d autre
78. ur la Alimentation jusqu 4 cell ommande de relais ou de PLC MOD MD 1010 Seuils d alarme relais avec cor act de 250 Vca A option l Sortie s rie RS 232 ou RS D tecteur de cr te positive ou n ative Sortie analogique isol e 0 Logiciel de communicatio Auto z ro et autocalibration ordinateur Double chelle de mesure Liste E 2 0 TilERMO EST S A au capital de 1 345 000F T l 87 80 68 18 T lex 860 664 T l c 2 1 du Malambas B P 340 Hauc incourt 57213 MAIZIERES LES METZ Fa 2a paasa 4 x ANNEYE B 4 age pour certifier l instru 220 Veca et 10 40 Vccisol eS vis polycarbonate UL 94 V 2 urs 72 20 mA option 85 option et de configuration pour 07 82 2ieur 87 51 72 04 LORIE CS MODELE MD 1000 POUR MESUR DE Tension de 20mV 20 V pour choisir la plage de lecture il suffit de d terminer les valeurs extr mes c gt l tendue de mesure en entr e et les indications corresp ndantes souhait es sur l afficheur y 8 Courant E de 1 mA 20 mA pour choisir plage de lecture il suffit de d terminer les valeurs extr mes ce l tendue de mesure en entr e et les indications corres ondantes souhait es sur l afficheur i Temp rature avec thermocouples J K T N RS er sistance platine 100 ohms s lection du capteur d apr s le mer i R S lection de la r solution
79. valeur correspondante du mesurande agissant l entr e Sous sa forme la plus simple la cha ne de mesure peut se r duire au capteur et son conditionneur ventuel associ un appareil de lecture thermocouple et voltm tre jauge de contrainte plac e dans un pont de wheatstone avec pour instrument de lecture un voltm tre Cependant les conditions pratiques de mesure telles qu elles sont impos es par 56 l environnement d une part et par les performances exig es pour une exploitation satisfaisante du signal d autre part am nent introduire dans la cha ne des blocs fonctionnels destin s optimiser l acquisition et le traitement du signal circuit de lin arisation du signal d livr par le capteur amplificateur d instrumentation ou d isolement destin r duire les tensions parasites de mode commun multiplexeur amplificateur d instrumentation programmable chantillonneur bloqueur convertisseur analogique digital lorsque l information doit tre trait e par calculateur convertisseur tension courant ou tension fr quence lorsque le signal doit tre transmis distance par c ble modulateur de fr quence dans le cas de t l mesure par voie hertzienne 1 di IL y a lieu d insister ici sur les fonctions multiples et importantes qui sont d volues au calculateur associ la cha ne de mesure et qui peuvent tre regroup es sous deux rubriques gestion de l acquisition d une part
80. yst matiques importantes erreurs accidentelles r duites appareillage fid le mais non juste c erreurs syst matiques faibles erreurs accidentelles importantes appareillage juste mais non fid le d erreurs syst matiques et accidentelles faibles appareillage juste et fid le donc pr cis 2 6 CAPTEURS CHOISIS Les calculs pr c dents font appel un certain nombre de param tres savoir la pression le d bit et la temp rature qui vont tre d termin s par des capteurs Nous pouvons pr sent conna tre le nombre ad quat de capteurs n cessaire pour suivre correctement l encrassement des changeurs 43 L tude de l existant a r v l que deux temp ratures taient relev es par changeur au lieu de quatre les capteurs de pression et de d bit n existaient pas pour la plupart de ces changeurs Nous avons donc en accord avec l existant tabli une fiche d inventaire pour le mat riel commander IL s agit d un ensemble de sondes de convertisseurs et d indicateurs pour les mesures de temp ratures et des propositions de choix pour les capteurs de pression et de d bit annexe B f FR iG AC ai ds FI 1 E FT E I o p DA 5 I 1 pi tpa wi i 1 3 i LI erapitre 8 CHAINE D ACQUISITION DE DONNEES 3 1 INTRODUCTION Sync et Les informations provenant d un processus industriel sont g n ralement de deux types Informations analogiques

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