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وزا رة اﻟﺘﻌ ـﻢ ـــﻠﯿ ـ اﻟﻌﺎﻟـــﻲ واﻟـﺒﺤـــﺚ اﻟﻌﻠـﻤـــــــــﻲ MINISTERE DE L’ENS

وزا رة اﻟﺘﻌ ـﻢ ـــﻠﯿ ـ اﻟﻌﺎﻟـــﻲ واﻟـﺒﺤـــﺚ اﻟﻌﻠـﻤـــــــــﻲ MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE ﺟﺎﻣﻌ ـﺔ ــ ﻓﺮﺣﺎت ﻋﺒﺎس ﺳﻄﯿـ ـﻒ ــUNIVERSITE FERHAT ABBAS -SETIF ﻛﻠﯿـﺔ اﻟﺘـﻜﻨــﻮﻟــﻮﺟﯿــــﺎFaculté de Technologie ﻗﺴﻢ:اﻻﻟﻜــ ـﺘﺮوﺗﻘﻨـــــــــــــﯿﺔDépartement d’Electrotechnique Mémoire de Master No. Réf. : MAC/20/2014 Présenté au Département d’Electrotechnique Domaine : Sciences et Technologie Filière : Automatique Spécialité : Commande des processus industriels Réalisé par : AZZOUG MOHAMED ABDEL HAKIM Thème Modélisation d’une chaudière a l’aide d’un outil graphique. Soutenu le 24/06/2014 devant la commission d’examen composée de : D. SAIT Belkacem MCA à l’Université de Sétif Président D. LAMAMRA Athmane MCA à l’Université de Sétif Directeur du Mémoire M. MANAA Hassen MCB à l’Université de Sétif Examinateur M. LATRECHE Samia MAA à l’Université de Sétif Examinateur Dédicace Je dédie ce modeste travail à qui me sont les plus chers et les plus proches de mon cœur. A mes très chers parents qui sont toujours à mes côtés pour me soutenir et m’encourager .a mes deux petits frères A tous mes amis et mes collègues qui étaient avec moi dés le début de mon parcours dilmi, maynou, taha , rougie ,nabil, imed, houssem, hmed, billel ,rabie et hunter A tous mes enseignants. Je dédie enfin ce travail à toute personne ayant contribuée de prés ou de loin à sa concrétisation. Remerciements Je remercie en premier lieu dieu tout puissant pour le courage et patience qui m’a permet d’aboutir ce modeste mémoire. Je tiens à remercier Dr. A.LAMAMRA, Directeur de ce mémoire. Tout d’abord d’avoir proposé ce thème passionnant et qui m’as vraiment aidé et éclairé avec ses conseils tout au long du parcours. Je remercie tous les membres du jury pour l’intérêt qu’ils ont porté à mon travail : DR. Sait Belkacem Mme. Latreche Samia Dr. Mana Hassen Qui ont accepté de participer et assisté à la valorisation de ce travail. Mes remerciements sont également adressés aux enseignants qui ont contribués de prés ou de loin à ma formation durant mes années d’études. Je remercie tout mes amis qui ont vraiment été formidables durant ces deux dernières années de MASTER. Sommaire INTRODUCTION GENERALE............................................................................. IX Chapitre 01.............................................................................................................................1 DESCRIPTION DES CHAUDIERES.......................................................................1 1.1. Introduction :....................................................................................................................................................... 1 1.2. Historique :........................................................................................................................................................... 2 1.3. Classification des chaudières :...................................................................................................................... 3 1.3.1. Classification par source de chaleur :............................................................................................................ 3 1.3.2. Classifications par type de fluide caloporteur :......................................................................................... 7 1.3.3. Classification par gamme de puissance : ..................................................................................................... 8 1.3.4. Classification par construction :...................................................................................................................... 8 1.4. Principe de fonctionnement d’une chaudière: .....................................................................................10 1.5. Conclusion :........................................................................................................................................................10 Chapitre 02..........................................................................................................................11 LES OUTILS DE MODELISATION GRAPHIQUE................................................11 2.1. Introduction :.....................................................................................................................................................11 2.2. Réseau de Petri :...............................................................................................................................................12 2.2.1. Historique :.............................................................................................................................................................12 2.2.2. Approche et définition du réseau de Petri :..............................................................................................12 2.3. Bond graph :.......................................................................................................................................................14 2.3.1. Historique :.............................................................................................................................................................14 2.3.2. Approche et définition de bond graph : .....................................................................................................14 2.4. Grafcet ..................................................................................................................................................................16 2.4.1. Historique :.............................................................................................................................................................16 2.4.2. Approche et définition de Grafcet :..............................................................................................................16 2.5. Conclusion modélisation graphique :......................................................................................................20 Chapitre 03..........................................................................................................................21 MODELISATION DE LA CHAUDIERE................................................................21 3.1. Introduction :.....................................................................................................................................................21 3.2. Cahier de charge (description et choix de la chaudière) :................................................................21 3.2.1. Chaudière a vapeur : ..........................................................................................................................................21 3.2.2. Eléments constituent une chaudière à vapeur :......................................................................................21 3.2.3. Description des éléments de chaudière.....................................................................................................22 3.2.4. Niveaux de chaudières :...................................................................................................................................25 3.3. Présentation et approche de l’AUTOMGEN 8.0 :..................................................................................26 3.3.1. Programmation avec AUTOMGEN : ............................................................................................................26 3.3.2. Création d’un nouveau projet :........................................................................................................................27 3.3.3. Ajout d’un nouveau folio (espace de travail)...........................................................................................27 3.3.4. Module iris 2D :....................................................................................................................................................28 3.3.5. Insertion des objets dans le pupitre :..........................................................................................................29 3.3.6. Mise en marche de la chaudière :..................................................................................................................32 3.3.7. GRAFCET de la simulation (chaudière) : ...................................................................................................34 3.3.8. Tableau de symboles : .......................................................................................................................................37 3.4. Conclusion :........................................................................................................................................................37 CONCLUSIONS GENERALES.............................................................................38 Liste des figures Figure 1-1: chaudière industrielle............................................................................................................................................1 Figure 1-2: classification des chaudières................................................................................................................................3 Figure 1-3:chaudière électrique ...............................................................................................................................................4 Figure 1-4:chaudière a récupération.......................................................................................................................................4 Figure 1-5: chaudière à foyer...................................................................................................................................................5 Figure 1-6 : chaudière a combustion (gaz) ............................................................................................................................6 Figure 1-7: centrale solaire.......................................................................................................................................................6 Figure 1-8:chaudière à tubes fumés........................................................................................................................................8 Figure 1-9: chaudière compacte a deux passes.....................................................................................................................9 Figure 2-1:exemple réseau de Petri (4 saisons)...................................................................................................................13 Figure 2-2:éléments GRAFCET...........................................................................................................................................17 Figure 2-3: étapes GRAFCET ..............................................................................................................................................17 Figure 2-4: transitions de GRAFCET..................................................................................................................................18 Figure 2-5: liaisons GRAFCET ............................................................................................................................................18 Figure 2-6:exemple GRAFCET temporisé.........................................................................................................................19 Figure 3-1:réservoir de stockage ...........................................................................................................................................22 Figure 3-2: bruleur...................................................................................................................................................................22 Figure 3-3:pressostat...............................................................................................................................................................23 Figure 3-4: pompe...................................................................................................................................................................23 Figure 3-5:vanne de régulation..............................................................................................................................................23 Figure 3-6:schéma technique de la chaudière .....................................................................................................................24 Figure 3-7: démarche AUTOMGEN 8.0............................................................................................................................26 Figure 3-8: exécution AUTOMGEN ..................................................................................................................................27 Figure 3-9:ajout d'un nouveau folio.....................................................................................................................................27 Figure 3-11:pupitre du module IRIS 2D.............................................................................................................................28 Figure 3-10: dessiné un programme GRAFCET...............................................................................................................28 Figure 3-12 : ajout d’un synoptique......................................................................................................................................29 Figure 3-13: modèle final .......................................................................................................................................................29 Figure 3-14:configuration d'un capteur ...............................................................................................................................30 Figure 3-15:configuration d'un actionneur..........................................................................................................................31 Figure 3-16:configuration forme jaugée (liens)...................................................................................................................31 Figure 3-17:configuration forme jaugée (aspect)................................................................................................................32 Figure 3-18:simulation état de marche.................................................................................................................................32 Figure 3-19:palette de commande ........................................................................................................................................33 Figure 3-20: palette de commande en mode défaut ..........................................................................................................33 Figure 3-21: simulation état de panne..................................................................................................................................34 Figure 3-22:GRAFCET basculement de pompes..............................................................................................................34 Figure 3-23: GRAFCET bruleur ..........................................................................................................................................35 Figure 3-24:GRAFCET des vannes et pompes d'admission ...........................................................................................35 Figure 3-25:GRAFCET de remplissage du réservoir........................................................................................................36 Figure 3-26:GRAFCET distributeur ...................................................................................................................................36 Figure 3-27: GRAFCET de sécurité ....................................................................................................................................36 viii Liste des tableaux Tableau 1: éléments chaudière à vapeur ..............................................................................................................................24 Tableau 2: tableau de symboles.............................................................................................................................................37 INTRODUCTION GENERALE ix INTRODUCTION GENERALE Les productions de vapeurs ou d’eau chaude occupent une place dominante dans les activités industrielles, le principe est de chauffer de l’eau et produire de la vapeur, l’énergie thermique peut être produite de diverses manières soit par l’électricité effet Joules, par combustion solide, liquide ou gazeuse. La chaudière est un nom de sens féminin désignant un appareil où l'eau est transformée en vapeur afin de produire une énergie thermique et répandre de la chaleur . Chaudière : désigne un appareil (voir une installation industrielle, selon sa puissance) permettant de transférer en continu de l'énergie thermique à un fluide caloporteur (le plus généralement de l'eau). L'énergie thermique transférée (source de chaleur) peut être soit la chaleur dégagée par la combustion (de charbon, de fioul, de gaz, de bois, de déchets, etc.), soit la chaleur contenue dans un autre fluide (chaudière de récupération sur gaz de combustion ou gaz de procédés chimiques, chaudière « nucléaire » recevant la chaleur du circuit primaire, etc.), soit encore d'autres sources de chaleur (chaudières électriques, par exemple). Les chaudières sont aussi bien des systèmes industriels que domestiques. À l'intérieur de la chaudière, ce fluide caloporteur peut être soit uniquement chauffé (c'est-à-dire qu'il reste en phase liquide), soit chauffé et vaporisé, soit chauffé, vaporisé puis surchauffé (donc avec passage de la phase liquide à la phase gazeuse). Le but de ce travail est représenter et les caractéristiques et le fonctionnement de la chaudière sous un angle graphique afin de la modéliser et on terminera avec une conclusion générale. Dans le cadre de mon sujet de mémoire de master j’ais répartie mon travail en trois parties : -Le premier est une mise en œuvre du travail qui consiste à étudier la chaudière distingué l’industrie et donner les types des chaudières répondus en industrie. -Le deuxième est consacré aux outils de modélisation graphiques (réseau de Petri, bond graph, GRAFCET). -Le troisième consiste en le choix de la chaudière et sa modélisation à l’aide d’un logiciel. CHAPITRE 01 DESCRIPTION DES CHAUDIERES 1 Chapitre 01 DESCRIPTION DES CHAUDIERES 1.1. Introduction : La chaudière est un générateur de chaleur produisant généralement de l'eau chaude pour le chauffage. Ce n'est pas la seule utilisation d'une chaudière qui peut produire de la vapeur, le plus souvent pour des applications industrielles. Une chaudière comporte un corps de chauffe avec un circuit d'eau intégré qui récupère la chaleur produite par un brûleur utilisant un combustible gaz, fioul, bois … Elle présente de par son combustible, un rendement de combustion. Selon son dimensionnement et les différents appels de puissance, elle génèrera un rendement de production. C'est dire qu'une chaudière qu'elle soit une chaudière gaz, ou une chaudière au fioul ou une chaudière bois pourra présenter différents rendements selon les applications qu'elle sert. D'où la notion d'économies d'énergie et d'efficacité énergétique de la dite chaudière. L'efficacité des chaudières est désormais réelle. Nous trouvons les meilleurs rendements avec les chaudières à condensation. La chaleur latente des fumées est ainsi récupérée sur le retour d'eau chaude de chauffage. Les fumées sortent plus froides et la chaleur est transférée au circuit de chauffage. Figure 1-1: chaudière industrielle CHAPITRE 01 DESCRIPTION DES CHAUDIERES 2 1.2. Historique : L’idée d’utiliser la vapeur comme force motrice remonte au 1er siècle Apr JC avec l’invention de l’éolipile par Héron d’Alexandrie. Mais ce n’est véritablement qu’à partir de la fin du 17ème siècle que les ingénieurs ont développé les machines à vapeur modernes. En 1800, l’ingénieur américain Evans mis au point la première chaudière à tubes de fumée qui servit dans les premières locomotives. La nécessité d’avoir des débits et pressions de vapeur importants aboutit en 1867 à la mise au point de la chaudière à tubes d’eau par les ingénieurs américains Babcok et Wilcox. Depuis, celles-ci se sont sans cesse perfectionner permettant d’avoir notamment des rendements de 90,0 %. Années 1955-1970 : apparition des foyers au fuel avec les premières chaudières à éléments en fonte, et l’apparition de nouvelles chaudières plus performantes après crise du pétrole de 1973. Après 1973 : chaudières chauffage central avec rendements plus élevés et uploads/Litterature/ azzoug.pdf