Mémoire de Master -...

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE

MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR

ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE

UNIVERSITE BADJI MOKHTAR ANNABA

FACULTE DES SCIENCES DE L'INGENIEURAT

DEPARTEMENT DE GENIE MECANIQUE

N° Ordre : ……………………

Série: …………………………

Mémoire de Master

En Génie Mécanique

Option : Mécatronique

-------------------------------------

ETUDE ET AMELIORATION

DU RENDEMENT DE LA CENTRALE ELECTRIQUE

DE JIJEL

----------------------

Par :

Mr. BENSLIMANE HOUSSEMEDDINE

Date de Soutenance : 18/06/2017.

Devant le jury:

Président : Mr. LAOUAR Lakhdar, Professeur, Université Annaba

Rapporteur : Mr. CHORFI Sofiane, M.A.B, Université de Annaba

Examinateurs : Mr. KHADRI Youcef, M.C.A, Université de Annaba

Mr. BOUSSAID Ouzine , M. C.A, Université de Annaba

Mr. YOUNES Ramdane, M.C.B , Université de Annaba

Année 2016-2017

Remerciement

Remerciement

En préambule à ce mémoire nous remerciant ALLAH qui nous aide et nous

donne la patience et le courage durant ces longues années d’étude.

Nous souhaitant adresser nos remerciements les plus sincères aux personnes qui

nous ont apporté leur aide et qui ont contribué à l’élaboration de ce mémoire

ainsi qu’à la réussite de cette formidable année universitaire.

Ces remerciements vont tout d’abord au corps professoral et administratif du

département de génie mécanique pour la richesse et la qualité de leur

enseignements et qui déploient de grands efforts pour assurer à leurs étudiants

une formation actualisée.

Nous tenons à remercier sincèrement Monsieur, Chorfi Sofiane qui, en tant qu'

encadreur de mémoire, a toujours montré l’écoute et la disponibilité tout au

long de la réalisation de ce mémoire, ainsi pour l’inspiration, l’aide et le temps

qu’ils ont bien voulu nous consacrer pour que ce mémoire aurait le jour

On n’oublie pas nos parents pour leur contribution, leur soutien et leur patience.

Enfin, nous adressons nos plus sincères remerciements à tous nos proches et

amis, qui nous ont toujours encouragé au cours de la réalisation de ce mémoire.

Merci à toutes et à tous.

SOMMAIRE

Sommaire

RESUME

INTRODUCTION

PROBLEMATIQUE

Chapitre I :

I.1 Introduction

I.1.1 Les centrales hydrauliques ………………………………………………............. 1

I.1.2 Les centrales marémotrices ……………………………………………….. 1

I.1.3 Les centrales géothermiques ……………………………………………… 1

I.1.4 Les centrales éoliennes …………………………………………………….. 1

I.1.5 Les centrales solaires ……………………………………………………….. 2

I.1.6 Les centrales nucléaires …………………………………….……………… 2

I.1.7 Les centrales thermiques ………………………………………………….. 2

I.2 Historique de la centrale de Jijel …………………………………………………... 2

I.3 Situation géographique …………………………………………………………….. 2

I.4 Fiche technique ……………………………………………………………………… 4

I.5 Caractéristiques auxiliaires principales …………………………………………... 4

I.6 Organisation de la centrale ………………………………………………………… 4

I.7 Organigramme de la centrale ……………………………………………………… 5

I.8 Présentation de la centrale thermique de Jijel …………………………………. 6

I.9 principe de fonctionnement de la centrale ………………………………………… 6

I.10 Description des principaux composants de la centrale……………………………. 7

I.10.1 La Chaudière En (670-13,8-545RM)………………………………….....7

I.10.1-a Le Foyer …………………………………………………………. 7

I.10.1-b Les Brûleurs (10NM21-26W01 et 10NM31-36W01)………….. 7

I.10.1-c Ventilateurs de soufflage (NG10 ET 20D01)…………………... 7

I.10.1-d Le Réchauffeur d’air 10NH10 et 20W01……………………....7

I.10.1-e Le Ballon (10NA10B01)…………………………………………7

I.10.1-f Faisceaux vaporisateur …………………………………………7

I.10.1-g L’Economiseur …………………………………………………..7

I.10.1-h Le Surchauffeur …………………………………………………7

I.10.1-i Le Resurchauffeur ……………………………………………….7

I.10.1-j La Cheminée ……………………………………………………..7

I.10.1-k Ventilateurs de tirage (NR10 ET 20D01) ………………………7

SOMMAIRE

I.10.1-l Ventilateurs de recyclage (RD-20)……………………………….7

I.10.1-m La turbine à vapeur …………………………………………… 7

I.10.2 Le condenseur …………………………………………………………….. 8

I.10.3 Pompe d’extraction ………………………………………………………. 8

I.10.4 Le réchauffeur ……………………………………………………………9

I.10.4.a Le Réchauffeur basse pression ………………………………… 9

I.10.4.b Le Réchauffeur haute pression ………………………………. 9

I.10.5 Le dégazeur ………………………………………………………………. 9

I.10.6 Bâche alimentaire ……………………………………………………….. 9

I.10.7 Pompe alimentaire ……………………………………………………….9

I.11 Fonctionnement technologique ……………………………………………………. 9

I.11.1 Introduction ………………………………………………………………. 9

I.11.2 Principe de fonctionnement ……………………………………………... 10

Chapitre II :

II.1 Cycles thermodynamiques ………………………………………………………… 11

II.2 Paramètres d’état ………………………………………………………………….. 11

II.3 Diagrammes thermodynamiques ………………………………………………….. 11

II.3.1 Diagramme Pression-volume ……………………………………………. 11

II.3.2 Diagramme Entropique ………………………………………………….. 12

II.3.3 Diagramme P = f(T) …………………………………………………........ 13

II.3.4 Diagramme H = f(S) ………………………………………………………13

II.3.5 Diagramme de Mollier …………………………………………………… 14

II.4 Cycles moteurs piston ……………………………………………………… 15

II.5 Cycles turbines ……………………………………………………………………..15

II.5.1 Schéma de principe d’une turbine …………………………………….. 15

II.6 Cycle de Rankine …………………………………………………………………..16

II.7 Diagramme entropique du cycle de RANKINE …………………………………. 17

II.8 Opérations d’amélioration du cycle de RANKINE ………………………………18

II.8.1 Effet de la surchauffe ……………………………………………………..18

II.8.2 Effet de la pression maximale ……………………………………………19

II.8.3 Le cycle à resurchauffe …………………………………………………...19

II.8.4 Le cycle à soutirage ……………………………………………………….20

II.9 Cycle de Hirn ……………………………………………………………………….. 20 ,21

Chapitre III :

SOMMAIRE

III.1 Description du principe de fonctionnement …………………………………….. 22

III.1.1 introduction …………………………………………………………....... 22

III.1.2 Détermination des paramètres pour un point donné …………………24

III.2 Calcul des enthalpies (H) du premier groupe …………………………………….27

III.3 Calcule des débits massiques ………………………………………………..…… 33

III.4 Travail de la turbine ……………………………………………………………… 33

III.4.1 Calcul du travail du corps haut pression ……………………………...34

III.4.2 Calcul du travail du corps moyen pression …………………………... 34

III.4.3 Calcul du travail du corps basse pression ……………………………. 34

III.5 Calcul de la quantité de chaleur …………………………………………………. 34

III.6 Calcul du rendement du cycle ……………………………………………………. 34

III.7 Calcul du rendement effectif de l’installation ………………………………….. 35

III.8 Problématique …………………………………………………………………….. 35

III.9 Calcul des enthalpies (H) du deuxième groupe ………………………………… 39

III.10 Calcul des débits massiques relatifs ……………………………………………..52

III.11 Calcul du travail de la turbine …………………………………………………...53

III.11.1 Calcul de travail du corps haut pression ……………………………. 53

III.11.2 Calcul de travail du corps moyen pression ………………………….. 53

III.11.3 Calcul de travail du corps pression …………………………………..53

III.12 Calcul de la quantité de chaleur ……..………………………………….……..53

III.13 Calcul du rendement du cycle …………………………………………………. 53

III.14 Calcul du rendement effectif de l’installation ………………………………... 54

Chapitre IV

IV.1Introduction …………………………………………………………………………55

IV.2 Principe de régulation …………………………………………………………… 55

IV.3 Description sommaire d’un générateur de vapeur ………………………………55

IV.4 Facteurs caractéristiques d’une régulation d’un générateur de vapeur …….. 58

IV.4.1 Les facteurs perturbateurs …………………………………………….. 58

IV.4.2 Les facteurs à régler ……………………………………………………..58

IV.5 Principe de régulation d’un générateur de vapeur …………………….………..58

IV.6 Régulation du débit d’eau d’alimentation par action sur la vitesse des pompes

alimentaires ………………………………………………………………………………. 59

IV.6.1 Circuit eau-vapeur ……………………………………………………….. 59

IV.6.2 Variation pression-débit …………………………………………………..62

Chapitre V

SOMMAIRE

V.1 Introduction …………………………………………………………………………. 64

V.2 Définition ……………………………………………………………………………... 64

V.3 Méthode de maintenance …………………………………………………………... 64

V.4 Maintenance préventive …………………………………………………………… . 65

V.4.1 Maintenance systématique ………………………………………………... 65

V.4.2 Maintenance conditionnelle ......................................................................... 65

V.4.3 Maintenance prévisionnelle ......................................................................... 65

V.5 Maintenance corrective ………………………………………………………..…….65

V.5.1 Maintenance palliative …………………………………………………….. 65

V.5.2 Maintenance curative ……………………………………………………… 65

V.6 Mission de la maintenance …………………………………………………………...66

Conclusion General

Solutions envisageables

Nomenclature

Références Bibliographiques

Liste des figures

Liste des tableaux

Résumé

Résumé :

La mécatronique est une spécialité qui influence le développement des machines

industrielles, parmi ces machines on a choisis la centrale électrique local de Jijel. dont

l'étude est basé sur l'amélioration du rendement d'une turbine thermique à vapeur .

Ce qui nous a amené a faire cette étude c'est les informations qu'on a eu dont le

problème de panne de cette structure est le facteur majeur qui diminue le rendement de

cette centrale électrique .

On a commencer notre travail par définir cette central avec ses caractéristiques, et les

différents cycles thermodynamiques qu'on a besoin pour générer la production

d'électricité par transformation thermique . Puis on a entamé la problématique tout en

calculant le rendement de la turbine en panne et en état de fonction . A ce moment on

peut posé une méthode de régulation de cette central pour mieux la commandé et pour

une meilleure utilisation des ses ressources. pour garder cette structure en bon état on a

posé une méthode de maintenance. enfin en espérons que notre mémoire soit l'une des

solutions envisageable pour régler ce genre de problème .

Problématique

Problématique

L’installation de la centrale électrique de Jijel a été mise en fonction avec un rendement du

cycle de 46% et un autre effectif de 36%.

Les réchauffeurs haute pression du centrale ne sont pas fonctionnels à cause des percements et

fissures apparus au niveau de leurs serpentaires. Ce problème provoque une augmentation du

niveau d’eau jusqu’ au corps haut pression de la turbine à cause de la pression d’eau

alimentaire qui est supérieur à celle de la vapeur des soutirages. Ceci peut causer de graves

dommages et une destruction de la turbine. pour éviter ces effets destructeurs, la circulation

de la vapeur a été déviée hors de ces réchauffeurs en fermant les vannes d’arrêt des soutirages.

L’importance des ces éléments est mise en évidence dans le chapitre II(II.8.4) ; elle consiste

dans l’accroissement de l’efficacité du cycle en diminuant la quantité de chaleur de chauffage

au niveau de la chaudière étant donné que la plus grande partie de cette chaleur est

consommée au niveau de changement de phase du liquide dans la chaudière.

En comparant les résultats du rendement effectif obtenus précédemment (31.67 %), on

remarque que ce rendement est inférieur à la valeur contractuelle déterminée par le

constructeur (36 %). D’autre part, le rendement actuel de l’installation qu’il est de 40.11 %

plus petit que le rendement théorique et contractuel défini par le constructeur estimé à 46 %.

Dans la deuxième partie de ce chapitre on va recalculer les nouveaux rendements de

l’installation au niveau du deuxième groupe en considérant que les réchauffeurs haute

pression sont fonctionnels et en état de marche. Ce deuxième groupe est identique au premier

du point de vue dimensionnement et performances. Pour vérifier l’influence de la mise hors

fonctionnement des réchauffeurs haute pression du premier groupe, on s’est basé sur les

mesures des paramètres du deuxième groupe. Les valeurs mesurées sont regroupées dans le

chapitre III.

Introduction

Introduction:

''Rien ne se perd, rien ne se crée, tous se transforme''

Partant de ce principe, l'homme n'a cessé d'exploiter la nature pour ses

besoins, des fois même sans le vouloir, dans la vie on peut trouver diverses

formes d'énergie (vitesse du vent, l'eau, la chaleur du soleil, force des

animaux,…)qui sont toutes naturelles, et à partir desquelles l'homme ne cesse

de créer d'autres sortes d'énergie selon ses besoins (mécanique, chimique,

thermique, électrique,..), des fois, il faut même passer d'une énergie à une autre

pour pouvoir créer une troisième sorte d'énergie qu'on peut utiliser.

La bonne exploitation de ces énergies exige d’atteindre les plus élevées

valeur des rendements possibles.

Dans ce travail de fin d’étude on va étudier comment on transforme

l’énergie thermique en énergie électrique et quel sont les procédures a faire

pour obtenir l’électricité par prendre un exemple d’une centrale électrique a

vapeur par un travail d’exploitation et comment on obtient le maximum du

rendement de cette procédures de transformation,

Chapitre I Présentation générale de la centrale

1

Chapitre I :

Présentation générale de la centrale.

I.1 INTRODUCTION :

La nécessité de la production d’énergie électrique est apparue au début de 19 siècle, jour après

jour, cette nécessité est devenue plus importante avec l’évolution de la technologie et la

démographie. pour produire cette énergie, l’homme a poursuit plusieurs méthodes, en partant des

centrales électriques hydraulique, thermique, éoliennes, nucléaire, géothermique et solaire, Le

choix du type de l'énergie primaire utilisée par la centrale est déterminé par un calcul

économique faisant intervenir les coûts d'investissement d'une part, et les coûts d'exploitation et

d'entretien d'autre part.

I.1.1 Les centrales hydrauliques :Dans les centrales hydrauliques, on transforme l'énergie

potentielle de l'eau en énergie cinétique. Cette énergie est ensuite convertie successivement en

énergie mécanique par la turbine, puis en électricité par l'alternateur couplé à la turbine. Suivant

l'importance de la réserve d'eau du barrage de l'usine, on distingue les centrales au fil de l'eau, les

centrales d'écluse et les barrages de lac.

I.1.2 Les centrales marémotrices :Les centrales marémotrices utilisent l'énergie des marées

grâce à des groupes turbine-alternateur (du type bulbe) pouvant fonctionner dans les deux sens

(flot et jusant). Ces groupes peuvent également fonctionner en motopompe, de façon à remonter

de l'eau dans l'estuaire aux heures creuses, afin de la turbiner aux heures de forte consommation.

En raison de son coût d'investissement élevé, la construction de ce type de centrales est restée

limitée à quelques exemplaires, dont l'usine de la Rance, en France, est l'exemple le plus connu.

I.1.3 Les centrales géothermiques :Les centrales géothermiques sont des centrales thermiques

qui utilisent, comme source de chaleur, l'énergie thermique à haute température de l'écorce

terrestre, résultant de l'activité volcanique. Les sites favorables sont peu abondants. La puissance

installée est relativement modeste (quelques dizaines de MW), à l'exception de quelques usines

implantées dans des sites remarquables, comme Larderello (365 MW) en Toscane (Italie),

exploitée dès le 19eme

siècle.

I.1.4.Les centrales éoliennes:Les centrales éoliennes, de faible puissance, utilisent la force du

vent.


2

I.1.5. Les centrales solaires :La source thermique des centrales solaires est constituée par le

rayonnement solaire, qui est concentré par de nombreux miroirs mobiles sur une chaudière

placée au sommet d'une tour.

I.1.6. Les centrales nucléaires :Les centrales nucléaires sont également des centrales

thermiques, dont la source de chaleur a pour origine la réaction nucléaire de fission. Par analogie

avec les usines thermiques brûlant des combustibles fossiles, on parle de «chaudières» nucléaires

dont le réacteur «brûle» du «combustible» nucléaire (uranium 235 ou plutonium).

I.1.7. Les centrales thermiques :Une centrale thermique se compose principalement d'une

chaudière et d'un groupe turboalternateur. La chaudière produit de la vapeur en brûlant un

combustible solide, liquide ou gazeux. L'énergie thermique de la vapeur est convertie en énergie

mécanique, puis en énergie électrique par le groupe turboalternateur.

I.2. HISTORIQUE DE LA CENTRALE DE JIJEL :

La wilaya de Jijel était alimentée en énergie électrique à partir de la centrale hydraulique de

DERGUINAH (Wilaya de Sétif) qui date des années 1940.

Suite à l'expansion de la Wilaya de Jijel (électrification rurale) et en prévision du renforcement

du réseau national l'Etat a programmé la construction de la centrale thermique à Jijel qui est un

investissement très lourd. Cette centrale thermique a été programmée à Jijel par rapport aux

projets qui étaient planifiés dans le programme de développement de cette région (complexe

sidérurgique) de Bellara – Zone branche port de Djen-Djen cale sèche Djen-Djen etc...) au site

idéal de l'implantation ( au bord de la mer , déroulement de l'eau , à proximité du port) le projet a

été confié à l'entreprise , mère SONELGAZ , le projet était de construire une centrale thermique

équipée de trois turboalternateurs de puissance de 210 MW chacun , ainsi que (03) trois

générateurs de vapeur d'une capacité de 670 t/h chacun , destiné à la combustion de gaz ou du

fuel . La centrale thermique est d'un grand apport pour réseau national, elle participa à hauteur de

12% [1].

I.3. SITUATION GEOGRAPHIQUE :

La centrale thermique de Jijel est située à 270 Km à l'est d'Alger et à 10 Km à l'est de Jijel à une

bande de 450 m de largeur entre la méditerranée et la route nationale n ° 27 et une largeur de

540 m entre l'oued et le port de Djen-Djen, sa surface s'étend sur 60 ha


3

NOMENCLATURE

1- Entrée principale.

2-Cantine.

3-Bloc administratif.

4-Station de dessalement d’eau.

5-Atelier mécanique.

6-groupe diesel de secours.

7-Baches fuel.

8-Station de pompage fuel.

9-Station d’électrolyseurs.

10-Chaudiéres.

11-Salle des machines.

12-Salle de commande.

13-Poste de détente gaz.

14-Chaudiere auxiliaire.

15-Station de pompage.

16-Baches d’eau.

17-Evacuation d’énergie. Figure I.1 : plan de masse de la centrale électrique

18-Hangars


4

I.4 FICHE TECHNIQUE (TABLEAU) : [1]

Tableau I.1 : fiche technique

Nombre de groupe 03

Puissance unitaire 210 MW

Combustible principal Gaz naturel 156000m3/h

Fluide de refroidissement 80000m3/h

Combustible de secourt Fuel

Capacité de stockage de fuel 40000m3

Puissance unitaire bornée alternateur 210MW

Capacité de stockage de l'eau déminéralisée 10 000M3

Capacité e stockage de l'eau dessalée 10 000M3

Puissance unitaire bornée usine 196MW

Puissance maximale unitaire bornée alternateur 219MW

Cas PHI nominal 0.85

Puissance non installée borné usine 558MW

Puissance de transformation 750 MVA

Tension d'évacuation 220KW

Puissance extension 3x300

I.5 CARACTERISTIQUES AUXILIAIRES PRINCIPALES :

La production nominale de dessalement multitâche : 4x500 m3/h.

La production nominale de dessalement osmose inverse : 2x250 m3/h.

La production nominale de l'unité déminéralisation : 2x60 m3/h.

La production nominale d'hydrogène : 2x10 m3/h.

I.6 ORGANISATION DE LA CENTRALE :

Pour le service d'exploitation l'effectif est divisé en 04 équipes, chaque équipe est composé

de 20 personnes (01) un ingénieur de production, un chef de quart, un chimiste et les

techniciens.


5

Les équipes citées travaillent :

(02) deux matinées de 6h à 13 h

(02) deux après-midi de 13 h à 20h

(02) deux nuits de 20 h à 6 h

Avec deux jours de repos, les autres services : administration, sécurité, maintenance, taillent

en régime normale (de 08 h à 17h)[1].

Tableau I.2 : personnel d’entreprise

Cadre Maîtrise Exécution Total

H F H F H F H F

Exploitation 16 0 65 0 18 0 99 0

maintenance 13 0 30 0 39 5 82 5

Gestion 13 2 9 1 9 4 31 7

Total 42 2 104 1 65 9 212 12

I.7 ORGANIGRAMME DE LA CENTRALE :[1]

Directeur de l’unité

Standardiste

Service des

ressources

humaine

Service

d’éxploitation

Agent de

gestion de

contabilité

Service

chimique

Service de

personnalisati

on des

machine

service de

contrôle

économique

s

Sécurité de

coordination

Secrétaire de

coordination

Cervice finance

et contrôle

degistion

Subdivision

stock / crédit

Subdivision

des moyens

Service

maintenance

Service

maintenance

d’électricité

Service

maintenance

mecanque

Bureau de

méthodes

Bureau

thecnique


6

I.8. PRESENTATION DE LA CENTRALE THERMIQUE DE JIJEL :

La Centrale Thermique De Jijel est une usine de production d’électricité. Elle fournit une

puissance électrique de 600 MW; et comporte trois tranches chacune produit 210 MW. Toutes

les fonctions importantes d'une tranche sont commandées et surveillées depuis la salle de

commande.

C'est dans la salle de commande que sont centralisées les principales données relatives au

fonctionnement de la tranche. C'est de là que partent les "ordres" transmis par les opérateurs

aux différents composants et systèmes. Ce "pilotage" télécommandé fait largement appel à

l'automatisation et à l'informatique. Il s'agit d'aides indispensables pour les opérateurs. Mais

ce sont eux qui restent les responsables à part entière du pilotage de la tranche et qui prennent

les décisions prévues par les procédures.

Les opérateurs, veillent au bon fonctionnement de l'installation et ajustent la puissance à la

demande du réseau électrique.Comme toutes unités de production d’électricité, chaque

tranche de la centrale électrique de Jijel subit des révisions partielles (2 ans) et générale (5

ans) [2]

I.9 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DE LA CENTRALE :

La centrale utilise l’énergie fournie par la combustion d’un gaz naturel qui constitue la source

de chaleur. L'objectif est de faire chauffer de l'eau à partir de la chaleur libérée afin de

disposer une vapeur. Cette vapeur sous pression permet d’entraîner à grande vitesse une

turbine accouplée à un alternateur qui transforme l'énergie cinétique de la turbine en énergie

électrique produisant une tension alternative sinusoïdale. A la sortie de la turbine la vapeur est

condensée et transformée en eau réutilisé comme source de vapeur et effectue alors un cycle

thermodynamique.[2].

Le principe de production de l'électricité dans la centrale peut donc être schématisé comme

suit :

Figure I.2 : Principe de production d’électricité dans les centrales à vapeur

http://perso.id-net.fr/~brolis/softs/domodidac/turbine.html

http://fr.wikipedia.org/wiki/Alternateur

http://fr.wikipedia.org/wiki/?�nergie_cin?�tique

http://fr.wikipedia.org/wiki/?�nergie_?�lectrique




7

I.10. DESCRIPTION DES PRINCIPAUX COMPOSANTS DE LA CENTRALE :[2]

I.10.1. La Chaudière En-670-13,8-545RM:(générateur de vapeur) C’est un appareil qui est

destiné à extraire l’énergie calorifique du combustible et à la céder à la vapeur, sa capacité est

de 670 tonnes/heure, elle est constituée de :

a- Le Foyer :(chambre de combustion) c’est dans cette enceinte que l’on brûle le mélange

air/combustible en produisant de la chaleur et des gaz (au voisinage de1200 c°). C’est la zone

la plus chaude de la chaudière. C’est dans cette chambre que se dégage toute l’énergie

calorifique du combustible. Elle est généralement formée de tubes- écrans appelés aussi écran

vaporisateur.

b-Les Brûleurs : (10NM21-26W01 et 10NM31-36W01)Leurs but est d’engendrer et

d’entretenir la combustion du combustible dont ils assurent le mélange intime et homogène

avec le comburant (air). Ils sont positionnés sur deux plages (6 supérieurs et 6 inférieurs).

c- Ventilateurs de soufflage : (NG10 ET 20D01)Ils ont pour but la fourniture de l’air

nécessaire 475.10 p3 m3/h à la combustion, les débits d’air (brassés par ces ventilateurs sont

très importants. les ventilateurs de soufflage aspirent de l’air atmosphérique et le refoule vers

le foyer à travers un réchauffeur d’air.

d- Le Réchauffeur d’air 10NH10 et 20W01:C’est un échangeur thermique dont le but est de :

Récupérer une partie de la chaleur encore contenue dans les gaz de combustion

Elever la température de l’air comburant pour améliorer la combustion.

e- Le Ballon 10NA10B01:(réservoir) Il constitue une enceinte de mélange dans laquelle se

trouve réunies la phase liquide /vapeur de l’eau du chaudière .L’eau du ballon alimentant les

écrans vaporisateurs à travers des tuyauteries non exposées à l’action des flammes, revient au

ballon sous forme d’émulsion eau- vapeur.

f- Faisceaux vaporisateur :Ils sont constitués presque uniquement de tube d’écrans d’eau

tapissant les parois du foyer sous l’action de la chaleur dégager par la flamme, l’eau contenue

dans les tubes se vaporise sous forme de bulles.

Les écrans sont alimentés à partir du ballon par l’intermédiaire de colonne d’alimentation

extérieur au foyer et de collecteurs inférieurs.La vapeur produite se dégage dans les

collecteurs supérieurs et des tubes de dégagement aboutissent au ballon chaudière.

g- L’Economiseur :C’est un échangeur thermique qui a pour but de récupérer une partie de la

chaleur restante dans les gaz de combustion pour élever la température (venant du réservoir à

pression constante) d’alimentation avant d’être produite dans le réservoir (la vapeur

surchauffée est dirigée vers la CHP)


8

h- Le Surchauffeur :C’est un échangeur thermique dont le but est de récupérer une partie de

la chaleur contenue dans les gaz de combustion et d’élever la température de la vapeur venant

du réservoir à pression constante.La vapeur surchauffée est dirigée vers la CHP.

i- Le Resurchauffeur : C’est un échangeur thermique parcouru par la vapeur ayant subi une

1ère

détente dans leCHP .Pendant son trajet dans le resurchauffeur, la température de la vapeur

s’élève une 2ème

fois à pression constante, puis elle est envoyée vers les CMP et CBP où elle

achène de se détendre.

j- La Cheminée :Les trois cheminées sont élevées afin d’éviter le rabattement des gaz de

combustion et obtenir leur plus grande dispersion dans l’atmosphère. Ils sont construitsde la

tôle (béton armé). Le sommet des cheminées est protégé contre l’action des gaz et les agents

atmosphérique par un couronnement en fonte (cuivre rouge).

k- Ventilateurs de tirage : NR10 ET 20D01 :Le tirage naturel de la cheminée n’étant pas

suffisant pour assurer la circulation des gaz depuis le foyer .Des ventilateurs de tirage (au

voisinage de 680 m3/h) sont installés à la base de la cheminée, ils aspirent les gaz de

combustion à leur sortie du foyer pour les refouler vers la cheminée.

l- Ventilateurs de recyclage (RD-20): les deux ventilateurs (NS10 et 20D01) aspirent (Au

max 200000 m3/ h) les fumées (400°c) à la sortie de la chaudière et les refoulent dans celle-ci

en face des brûleurs. Cela permet de :

- augmenter le rendement de la chaudière.

- Protéger les tubes d’écrans frontaux des flammes des brûleurs.

m- la turbine à vapeur :Les trois turbines utilisées dans la centrale sont de marque Russe

(LMZ) et de type K215-130-2 sa réalisation nécessite le recours à des aciers fortement alliés

(Cr- Mb -Va) pour résister aux contraintes thermiques, mécaniques (force centrifuge) et

chimique (corrosion par la vapeur).

I.10.2 Le condenseur :Est un élément principal du cycle thermodynamique, car il fixe la

température de la source froide qui intervient dans le rendement de l’installation, il reçoit et

condense la vapeur provenant de l’échappement de la turbine, il joue le rôle de réserve d’eau

pour la tranche.

La circulation d’eau froide venant de la station de pompages, se circule dans des tubes

provoque la condensation de la vapeur, cette vapeur condensée devient de l’eau tiède, ce

dernier enlevé par une pompe d’extraction.

I.10.3 Pompe d’extraction : Elle aspire l’eau du condenseur et la refoule au dégazeur.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Acier

http://fr.wikipedia.org/wiki/Corrosion


9

I.10.4 Le réchauffeur: Le réchauffeur a un rôle très important dans le poste d’eau, ce rôle est

énergétique car il rentre dans l’amélioration de rendement du cycle. On distingue deux types

de réchauffeurs : - Réchauffeur basse pression.

- Réchauffeur haute pression.

a. Le Réchauffeur basse pression : Le deuxième type de réchauffeur se trouve après le

dégazeur. L’eau réchauffée par le réchauffeur basse pression se dirige vers le dégazeur.

b. Le Réchauffeur haute pression : Il se trouve après les pompes alimentaires.

I.10.5 Le dégazeur :Il intervient dans le poste d’eau comme un réchauffeur par mélange,

c’est un échangeur qui réchauffe l’eau d’extraction jusqu'à la température de saturation de la

vapeur de chauffe, il assure le dégazage physique afin d’extraire les gaz dissous qui peuvent

provoquer des corrosions dans la chaudière .l’eau à dégazer et la vapeur de soutirage

Parcourent la tourelle dans le même sens du haut vers le bas.

I.10.6 Bâche alimentaire : C’est une bâche de stockage d’eau dégazée; cette réserve d’eau

est contenue dans une bâche cylindrique en acier, cette importante réserve d’eau utilisée lors

des perturbation qui affectent les circuits en amant de cette bâche en maintenant dans ces

conditions l’alimentation du générateur de vapeur.

I.10.7 Pompe alimentaire :Aspire l’eau de la bâche alimentaire et la refoule à travers les

réchauffeurs haute pression vers la chaudière, elle alimente le générateur de vapeur en

quantité nécessaire d’eau pour maintenir le niveau normal du ballon de la chaudière.

I.11 FONCTIONNEMENT TECHNOLOGIQUE:

I.11.1 Introduction :La centrale thermique à vapeur, comme son nom l'indique, utilise la

vapeur d'eau comme élément moteur de la turbine, ainsi on aura besoin de très grandes

quantités d'eau, d'où la nécessité de construire ce type de centrales au bord de la mer.

Le fonctionnement technologique consiste en la procuration de la vapeur vive, sous

certaines conditions (température, pression et débit) à la turbine pour la maintenir en

fonctionnement stable et continu selon des consignes préalablement définies[3].

Figure I.3 : Equipements technologiques d'une centrale TV


10

I.11.2 Principe de fonctionnement :Le fonctionnement technologique d’une centrale

thermique peut être divisé, en gros, en trois étapes principales :

Le gaz brûle dans le générateur de vapeur (la chaudière), qui est tapissé de tubes à

l’intérieur desquels circule l’eau à chauffer, qui se vaporise sous pression à une température

d’environs 1200° C ;

La vapeur est progressivement détendue dans la turbine (CHP) et passe à travers une série

de roues équipées d’ailettes, ce qui entraîne la rotation de la turbine (3000 tr/mn), la vapeur

ne transmet pas toute son énergie thermique dans le CHP, elle est renvoyée vers la chaudière

pour y être resurchauffer et passer ensuite dans le CMP puis dans le CBP, au fur et à mesure

de la détente, la pression de la vapeur diminue. Pour récupérer le maximum d’énergie

mécanique, les ailettes des trois corps de la turbine (CHP, CMP et CBP) ont une taille

inversement proportionnelle à la pression (c à d plus la pression diminue, plus leurs tailles

augmentent), à la fin de la détente la vapeur s’échappe avec une pression de 50 mbar.

La vapeur issue de la turbine est condensée (liquéfiée) dans un échangeur (condenseur)

composé de dizaines de tubes de petit diamètre dans lesquels circule l’eau de refroidissement

(eau de mer) qu’est restituée par la suite, l’eau condensée est récupérée par des pompes

d’extraction et subit un cycle de réchauffage pour être à nouveau introduite dans le

générateur de vapeur pour un nouveau cycle thermodynamique [4].

Figure I. 4 : schéma simplifie de l’installation

Chapitre II Eléments théoriques

11

Chapitre II :

Eléments théoriques

II.1 CYCLES THERMODYNAMIQUES :

Les cycles thermodynamiques constituent la partie de la thermodynamique qui traite de la

transformation de l’énergie calorifique en travail mécanique.

Le cycle décrit les étapes ou bien les transformations subies par une masse de fluide en

partant d’un point initial (généralement appelé point chaud) jusqu’à un point intermédiaire

(appelé source froide) puis revient vers le point initial. Dans ce cas, le fluide décrit un

ensemble de transformations dans une courbe fermée appelée cycle. [5]

II.2 PARAMETRES D’ETAT :

L’état d’un fluide est caractérisé par plusieurs paramètres, ces paramètres sont appelés

paramètres ou variables d’état ;

Pression unité Pascal.

Volume unité m3 ou bien volume massique m3/kg).

Température unité degré kelvin.

Enthalpie unité J.

Entropie unité J/K.

Deux de ces cinq variables sont indépendantes. On peut les déduire en se basant sur les

calculs ou les mesures des trois autres paramètres en utilisant les diagrammes ou les tables [5]

II.3 DIAGRAMMES THERMODYNAMIQUES :

Au cours d’une transformation thermodynamique ; les variables d’état changent, ainsi si

on comprime un gaz, son volume diminue et sa pression augmente. L’étude thermodynamique

permet d’établir les relations définissant les lois de variation, ce sont les équations

thermodynamiques. A partir de ces dernières; on trace les diagrammes thermodynamiques [5].

II.3.1 Diagramme Pression-volume :Appelée aussi Diagramme de Clapeyron ; il permet de

visualiser l’évolution de la pression en fonction du volume ; ce diagramme est couramment

utilisé pour visualiser les cycles des moteurs à combustion à pistons[3].

http://www.thermodynamique.com/spip.php?article47




Chapitre II Eléments théoriques;

12

Figure II.1 : Diagramme de Clapeyron

La surface délimitée par la courbe de transformation ou cycle représente le travail effectué par

la machine.

II.3.2 Diagramme Entropique :Dans les machines thermiques, il est important de connaître

l’évolution de la quantité de chaleur ; dans ce but, on utilise la notion d’entropie qui lie

l’entropie S, La quantité de chaleur Q et la température T. pour visualiser l’évolution de ces

paramètres, on utilise le diagramme entropique T=f(S). Comme il est montré dans la

figure(II.2)[7].

Figure II.2 : Diagramme entropique

TRAVAIL


13

La surface délimitée par la courbe de variation de l’entropie en fonction de la température

représente la quantité de chaleur dégagée ou bien consommée pendant le cycle ou bien la

transformation.

II.3.3 Diagramme P = f(T) :Il est clair que l’état d’un fluide dépend d’un ensemble de

paramètres ; ainsi, on sait que pour l’eau, l’état liquide est déterminé si la température se situe

entre 0 et 100 °C mais aussi si la pression est égale à la pression atmosphérique. Si un volume

d’eau est soumis à une pression différente de la pression atmosphérique [7], les limites du

changement d’état relatives à la température citées précédemment ne sont plus valables. C’est

pourquoi, on utilise parfois le diagramme donnant la pression en (1) fonction de la

température dans l’étude des cycles.

Figure II.3 : diagramme P = f(T)

II.3.4 Diagramme H = f(S):Pour modifier l’état d’un fluide, on agit sur les valeurs de ces

paramètres d’état, par exemple la température. Ainsi en chauffant un volume d’eau[2], il

passe pour une quantité de chaleur donnée de l’état liquide à l’état gazeux, c'est-à-dire il se

transforme en vapeur saturée d’eau ; l’échauffement, cette vapeur devient une vapeur

surchauffée. Pour délimiter les zones de ces différents états, on utilise le diagramme H=f (S)

comme il est montré dans la figure(II.4).


14

FigureII.4: diagramme H = f(S)

II.3.5 Diagramme de Mollier :Il est utilisé pour tracer les lignes de détente des turbines à

vapeur. En effet, les enthalpies massiques étant en ordonnées[6], il est facile de calculer une

différence d’enthalpie et donc l’énergie mise en œuvre dans une partie du cycle[7].

Figure II.5 : Le diagramme Mollier h - S

Il permet de visualiser le rendement d’un cycle. L’énergie utile est représentée par la

surface formée au-dessus de la ligne de condensation alors que l’énergie perdue dans la

source froide est représentée par la surface formée entre la ligne de condensation et le zéro

absolue.On visualise dans l’exemple du cycle de Hirn la différence entre un cycle réel et le

cycle de Carnot pour les températures de sources chaudes et froides du cycle[5].

s




15

II.4 CYCLES MOTEURS A PISTON :

Un cycle thermodynamique décrit les phases d’évolution d’une masse de fluide soumise à

une variation des paramètres d’état, il se compose d’un ensemble de transformation. Les

cycles sont à la base des machines thermiques. Dans les machines thermiques, l’obtention de

l’énergie mécanique peut se faire à partir de la transformation de l’énergie calorifique en

énergie du travail[8]. Ce type de transformation est notamment utilisé dans les moteurs à

piston dans lesquels le travail est obtenu par le déplacement du piston (variation du volume),

déplacement induit par l’action de la pression résultant de la modification de s paramètres

d’état du fluide[7].

Ce type de cycle basé sur le cycle de Carnot modifié et adapté à la machine à piston par

Beau de Rochas. Il est à noter que concrètement, le fluide ne subit pas un cycle, puisque

l’énergie donnant le travail provient de la combustion d’un volume de gaz combustible. A la

fin du cycle, on introduit une nouvelle quantité de fluide dont l’énergie chimique sera

transformée en énergie calorifique et de pression qui agit de nouveau sur le piston pour

assurer une nouvelle course.

II.5 CYCLES TURBINES :

Au contraire des machines thermiques volumétriques, les générateurs de puissance

comme la centrale thermique à vapeur travaillent réellement selon un cycle, c'est-à-dire que le

fluide subit un ensemble de transformations successives en passant par des changements de

phase selon qu’il reçoit de l’énergie ou bien qu’il cède cette énergie à l’arbre moteur[9].

II.5.1 Schéma de principe d’une turbine :Le schéma de base d’une installation de turbine à

vapeur est présenté sur la figure(II .6). On remarque que le fluide moteur est un corps inerte, il

ne produit aucune énergie, son rôle se limite à véhiculer l’énergie.

FigII.6: Schéma de principe d’une turbine


16

Ainsi, l’eau est pompée avec une pression dans la chaudière où sous l’effet de la chaleur il

subit un changement de phases en passant de l’état liquide à l’état vapeur avec une

augmentation de la température et de la pression. Cette vapeur est ensuite canalisée vers la

turbine. A l’entrée de la turbine, l’énergie accumulée par la vapeur sous forme de pression est

transformée en énergie cinétique des particules de la vapeur. Cette transformation se fait dans

la tuyère installée à l’entrée de la turbine. Le jet de vapeur vient ensuite frapper contre les

pales de la turbine transférant ainsi l’energie cinétique en énergie mécanique sous la forme

d’un couple de rotation de l’arbre de turbine[9].

Dans sa progression vers la sortie de la turbine, le jet de vapeur perd ainsi de son énergie,

sa température diminue. La vapeur récupérée est ensuite dirigée vers un condenseur qui la

transforme en liquide. Cette eau est de nouveau pompée vers la chaudière et le cycle

recommence.

II.6 CYCLE DE RANKINE :

Le fonctionnement de cette turbine peut être décrirt par le cycle de Rankine , Considérons

un cycle moteur composé de 4 transformations de systèmes ouverts en régime tel que la

centrale thermique schématisée [7]

On suppose que les transformations sont internements réversibles et que les variations

d’énergie cinétique et potentielle sont négligeables. En outre, on suppose que les échanges de

chaleur dans la chaudière et condenseur sont isobares (et donc sans échange de travail) et que

les processus de compression et détente dans la pompe et la turbine sont adiabatiques, de sorte

que les 4 transformations apparaissent comme suit dans un diagramme p − v.

Figure II.7:diagramme p-v d’un cycle moteur


17

Le travail net effectué par ce cycle vaut donc :

W net = -

2

1

VdP +0 4

3

VdP +0 ; W net = -

2

1

VdP 4

3

VdP

L’aire limitée par la courbe représentant le cycle se décompose en détente et en

compression (Voir Figure II.7) ; Sachant que le volume massique lors de la détente sera

supérieur à celui reçu au cours de la compression.

Si le même cycle était effectué par un système fermé à frontière mobile de type

cylindre/piston, le travail massique net serait :[8]

W net =

2

1

PdV 3

2

PdV 4

3

PdV 1

4

PdV

Correspondant à l’aire à l’intérieur de la courbe. Le travail net est positif parce que pour

chaque changement de volume massique, la pression est plus grande lors des détentes que lors

des compressions.Pour les deux systèmes le travail massique net est le même.

II.7 DIAGRAMME ENTROPIQUE DU CYCLE DE RANKINE :

En se basant sur la différence entre les volumes massiques au cours des phases de

compression et de détente, le cycle de Rankine utilise un changement de phase afin de

maximiser cette différence. C’est le cycle idéal des centrales thermiques à vapeur d’eau

représenté schématiquement dans un diagramme entropique ci-dessous (FigureII.8)

FigII.8:diagramme entropique du cycle du Rankine


18

Il se compose de :

1–2 : pompage adiabatique et réversible dans la pompe, à partir d’un état de liquide saturé 1 ;

2–3 : échange de chaleur isobare dans la chaudière jusqu’à l’état de vapeur saturée 3 ;

3–4 : détente adiabatique et réversible dans la turbine(dans une machine volumétrique à vapeur);

4–1 : échange de chaleur isobare dans le condenseur.

En négligeant les variations d’énergie cinétique et potentielle, la chaleur reçue par le

fluide est représentée par l’aire a − 2 − 2' − 3 − b − a et la chaleur cédée au condenseur est

représentée par l’aire a − 1 − 4 − b − a. L’efficacité thermique du cycle est donc donnée par la

relation suivante :

)3`22(

)143`221(

abaaire

aireth

On remarque à partir de l’expression ci-dessus que le cycle de Rankine a une efficacité

inférieure à l’efficacité de Carnot en raison de la production d’entropie lors du chauffage en

phase liquide 2 − 2’.

II.8. OPERATIONS D’AMELIORATION DU CYCLE DE RANKINE :

II.8.1 Effet de la surchauffe :

Considérons à présent l’effet de la surchauffe représentée par la figure (II.9) ci-dessous :

Figure II.9 : diagramme T-S avec surchauffe

Le travail induit par la surchauffe de la vapeur est représentée sur le diagramme par l’aire

hachurée, et la quantité de chaleur est indiquée par l’aire 3 − 3' − b` − b − 3[8].

Cette quantité de chaleur supplémentaire donne une augmentation de l’efficacité,

correspondant au fait que la température moyenne lors de la teneur en eau à l’échappement

diminue.


19

II.8.2 Effet de la pression maximale :On considère à présent l’effet d’une augmentation de

pression maximale, à température maximale et à pression de condenseur constantes ;

représenté par la figure (II.10) suivant :

Figure II.10 : effet de la pression maximale

Le travail net augmente de la surface hachurée verticalement et diminue de la surface aux

hachures croisées, de sorte qu’il reste à peu près constant. Par ailleurs, la chaleur rejetée

diminue de l’aire 4' − 4 − b − b' − 4', de sorte que l’efficacité et le rendement

énergétiqueaugmentent également. Mais la teneur en eau à l’échappement augmente[7].

II.8.3. Le cycle à resurchauffe :

L’augmentation de la pression maximale est favorable à l’efficacité du cycle de Rankine

Hirn, mais qu’elle entraîne une augmentation de la teneur en eau à l’échappement. Pour éviter

cette conséquence de l’augmentation de la pression, on procède à une opération de

resurchauffe consistant à diriger une partie de la vapeur vers un surchauffeur avant de le

réintroduire dans le cycle de fonctionnement de la turbine. L’efficacité du cycle ne varie

pratiquement pas, mais la teneur en eau à l’échappement diminue.

Figure II.11: cycle et diagramme T-S avec resurchauffe


20

II.8.4. Le cycle à soutirage :La perte d’efficacité du cycle de Rankine-Hirn provient de la

production d’entropie dans la phase de chauffage. Afin de réduire cette production, on prélève

une partie du débit dans la turbine à une pression intermédiaire qu’on utilise pour réchauffer

l’eau à la sortie de la pompe.

Figure II.12: cycle et diagramme T-S à soutirage

II.9 CYCLE DE HIRN :

Pour augmenter l'efficacité du cycle de RANKINE on considère toute l’opération

précédente et à la fin nous arrivons à agréer le cycle de HIRN pour le bon fonctionnement

d’une centrale à vapeur et la figure (II.13) représente le diagramme T-S du cycle de HIRN[9].

Figure II.13 : diagramme T-S du cycle de HIRN


21

1-2 détente adiabatique irréversible, de HP à BP, dans la turbine

2-3 condensation isobare et isotherme du mélange jusqu’à eau liquide

3-4 compression de l’eau dans la pompe, passage de BP à HP

4-5-6 chauffage isobare et évaporation isobare et isotherme dans le G.V.

6-1 chauffage isobare de la vapeur

En considérant la figure II.13 représentantle cycle d’une turbine à vapeur, on a la

surface verte qui représente l’écart avec un cycle de Carnot fonctionnant aux mêmes

températures tandis que la surface rouge représente l’énergie utile du cycle par contre la

surface bleue représente l’énergie perdue à la source froide[8].

Le rendement du cycle est le rapport entre les deux surfaces ; la ligne de séparation est

placée sur la température de la source froide (C’est la ligne de condensation).Ainsi, on

remarque l’importance de la surchauffe mais aussi de la resurchauffe qui permettent

d’augmenter la température de la source chaude.La surface entre la ligne de condensation et la

ligne de la température de la source chaude représente le cycle de Carnot idéal entre ces 2

températures (la somme des surfaces rouges et vertes).La surface verte représente la

différence des quantités de chaleur perdues entre le cycle réel et le cycle de Carnot. C’est la

perte énergétique. Elle est rapportée principalement à la nature fluide. La resurchauffe

augmente peu l’efficacité motrice, elle permet surtout de diminuer l’humidité de la vapeur en

fin de détente[8].

Chapitre III Calcul de l’installation et problématique

22

Chapitre III:

Calcul de l’installation et problématique

III.1 DESCRIPTION DU PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT :

III.1.1. Introduction : Le condensât stocké dans la bâche est refoulée vers le ballon chaudière à

travers les pompes alimentaire (13) (trois pompes alimentaires) et les réchauffeurs haute

pression(14-15-16) alimentéspar les soutirages de vapeur à partir du corps haute pression de la

turbine (CHP) et l’économiseur(18) pour un autre réchauffement.Au niveau du ballon, les

condensats passent dans des tubes de descente qui débitent dans un collecteur commun ; l’eau est

distribuée dans les tuyaux a faible diamètre chauffés par les brûleurs donc on obtient un

mélange Eau-Vapeur qui se sépare au niveau de ballon -chaudière. Le point de départ du circuit

de vapeur est le ballon. Ainsi, la vapeurpasse tout d’abord par unsurchauffeur (20)afin de la

sécher et d’augmenter sa température. Dès quela pression atteint la valeur 130 bars et la

température T= 545 °C,la vapeur est dirigée vers l’entrée de la turbine (CHP) où elle subit une

première détente. A la sortie du corps haute pression (CHP), les paramètres thermodynamiques

sont respectivement : pression P= 27 bar et une température T= 330 °C.Ensuite, cette vapeur est

resurchauffée avec un resurchauffeur (20) qui se trouve dans la chaudière, dans lequel elle

atteint la température T= 545 °C.

Après cette resurchauffe, la vapeur est dirigée vers le corps moyen pression (22) (CMP) avec

une pression de P (27bar). Ensuite elle s’écoule vers le corps basse pression (23) (CBP) avec une

température T= 173 °C ; à la sortie du corps basse pression (CBP), la pression chute à une valeur

P= 1,28 bars , La vapeur collectée à la sortie du troisième corps de la turbine s’écoule par gravité

dans un collecteur de vapeur pour arriver dans les deux puits du condenseur (1). La vapeur, en

traversant le condenseur, est refroidie par l’eau de mer et revient à son état liquide. L’eau de

refroidissement est ensuite rejetée la mer à l’aide d’un canal de rejet à ciel ouvert. Pour favoriser

et accélérer la condensation, une dépression est créée par l’éjecteur (3).

Après le refroidissement du condensât, la vapeur devient eau (condensât) à partir de condenseur,

l’eau fournie est aspirée par des pompes d’excitation premier étage (2) (deux pompes, l’une

travaille et l’autre en réserve)[10]. A l’aide des pompes deuxième étage(5) (trois pompes, deux

en service et une en réserve), l’eau extraite de ce poste est refouléedans la bâchealimentaire (12)

en passent par les réchauffeurs basse pression (6-8-9-10) alimentent par le soutirage des vapeurs

de corps moyenne pression (CMP) de la turbine pour augmenter la températurede condensât.


23

Figure III.1: élément est circuit de la centrale à vapeur

1-condenseur.

2-pompe d’extraction 1ier

étage.

3-éjecteur.

4-condenseur de bouillée avec éjecteur.

5-pompe d’extraction 2éme

etage.

6- réchauffeur basse pression 1(RBP1).

7-condenseur de bouillée sans éjecteur.

8- réchauffeur basse pression 2 (RBP2).

9- réchauffeur basse pression 3(RBP3).

10- réchauffeur basse pression 4 (RBP4).

11-dégazeur.

12-bâche alimentaire.

14- réchauffeur haute pression 1 (RHP1).



17-générateur de vapeur.

18-économiseur.

19-surchauffeur.

20-resurchauffeur

21-corps haut pression.

22-corps basse pression.

23-corps moyen pression


24

A l’entrée de la bâche alimentaire, le condensât passe par un dégazeur qui permet de faire un

dégazage physique pour évacuer les gaz non condensables (O2.CO2) afin d’éviter la corrosion. Le

cycle est terminé. La combustion se fait au gaz naturel ou au Gas-oil (ce dernier est un

combustible de réserve).Actuellement et au niveau du groupe1, les trois Réchauffeur Haute

Pression (14, 15 et 16) ne fonctionnent pas à cause de problèmes de maintenance. De ce fait,

l’eau extraite est directement refoulée de la bâche d’accumulation vers la chaudière (17) en

passant les trois RHP par un jeu de vannes (Voir figure IV.2) [10].

Après la description générale du fonctionnement de l’installation présentée ci-dessus, on se

propose de refaire le calcul des paramètres thermodynamiques de fonctionnement. Ces

paramètres et les calculs nous permettront de faire une estimation des quantités d’énergie

produites et par conséquent de considérer l’adéquation des performances réelles de cette

installation par rapport aux données découlant de l’analyse du cycle de fonctionnement. La

procédure de calcul consiste à déterminer les valeurs des enthalpies et les débits massiques

relatifs et ce dans les différents points de l’installation. La détermination de ces valeurs est basée

sur les données déduites à partir des tableaux (voir Annexe).

III.1.2 Détermination des paramètres pour un point donné :Pour établir les valeurs et

renseigner un tableau, on part de la valeur de la pression dans le point de mesure et d’après le

tableau(III.1) (voir annexe) on relève les valeurs de pression entre lesquelles se situe la valeur

mesurée, puis on lit la température mesurée et de la même manière on choisit les températures

qui conviennent ; ensuite, on dresse le tableau ci-dessous en relevant les valeurs d’enthalpie qui

se trouvent aux points d’intersection entre les température et les pressions relevées (point 4) :

P4=25.5 bar ; T4=328 °C.

Tableau (A1)

T P 25 30

300 3008.8 2993.5

350 3126.3 3115.3

Dans une seconde étape, on passe à la détermination des enthalpies de la température donnée

(328°c) en utilisant la méthode d’interpolation interne [11] expliqué comme suite :

Détermination de l’enthalpie de 25.5bar :

Pour 25 bar :

3.31268.3008

8.3008

350300

328300 4

H

Après le calcul on a trouvé : H4 =3074.6kj/kg


25

Pour 30 bar :

3.31155.2993

5.2993

350300

328300 4

H

Après le calcul on a trouvé : H4=3061.71kj/kg

Tableau (A2)

En fin on passe à déterminer la valeur d’enthalpie correspond à la pression donnée en utilisant la

méthode précédente :

71.30616.3074

6.3074

3025

5.2525 4

H

Et d’après le calcul on obtient la valeur d’enthalpie correspond aux paramètres du point 4

H4=3073.36kj/kg, et de la même manière on fait le calcul avec les autres points.

T P 25 30

328 3074.6 3061.71


26

Figure III.2 : schéma simplifie actuel de fonctionnement de la centrale(Les 3 RHP non fonctionnels)


27

Le tableau ci-dessous est rempli d’après les indicateurs au niveau de la salle de commande de la

centrale correspond au premier groupe fonctionnant à une puissance 210 MW.

Tableau III.1 : relevés des paramètres du premier groupe

Point Pression (bars) Température (C°) Débit (T/h)

1 125 540 617.4

2 Paramètres non disponibles


4 25.5 328 564.8

5 23 540 564.8


7 6.00 345 25.2

8 2.5 240 19.1

9 1.25 160 27.4

10 1.10 158 500.5

11 0.263 70.2 19.6

12 0.043 38 500.5

13 0.043 39 500.5

14 8.00 39 576.3

15 20.0 40 576.3

16 18.0 61 576.3

17 17.5 101 617.4

18 15.5 125 617.4

19 13.7 158 617.4

20 6.5 160 617.4

21 180 162 617.4

III.2. CALCUL DES ENTHALPIES (H) DU PREMIER GROUPE :

a. Le point 1 :entrée corps haut pression (CHP),P1=125 bar ; T1=540 °C.

D’après le tableau des enthalpies de la vapeur surchauffe en utilisant l’interpolation on a :

Tableau (A3) : voire annexe

P T 500 550

125 3341.8 3475.2


28

2.34758.3341

8.3341

550500

540500 1

HEt d’âpres le calcul on trouve H1 = 3448.52 kj/kg

Aux points 2 et 3 les paramètres ne sont pas disponiblesparce que les soutirages sont

éliminés.

b. Le point 4 : P4=25.5 bar ; T4=328 °C.


T P 25 30

300 3008.8 2993.5

350 3126.3 3115.3


Pour 25 bar :

3.31268.3008

8.3008

350300

328300 4

H

Après le calcul on a trouvé :

H4 =3074.6kj/kg

Pour 30 bar :

3.31155.2993

5.2993

350300

328300 4

H


H4=3061.71kj/kg


En utilisant la méthode précédente :71.30616.3074

6.3074

3025

5.2525 4

H

Et d’après le calcul on trouveH4=3073.36kj/kg

c. Le point 5 : entre du CMP :P5=23 bar ; T5=540 °C.


T P 20 25

500 3467.6 3462.1

600 3690.1 3686.3

Détermination de l’enthalpie à 23bar:

Pour 20 bar :

1.36906.3467

6.3467

600500

540500 5

H

Après le calcul on a trouvé H5 =3556.6kj/kg

Pour 25 bar :

3.36861.3462

1.3462

600500

540500 5

H

Aprèslecalculon trouve H5 =3551.78kj/kg

T P 25 30

328 3074.6 3061.71


29



6.3556

2520

2320 5

H

Et d’après le calculon trouve : H5=3553.71kj/kg

Le point 6 il n’existe pas de paramètres parce que le soutirage est éliminé.

d. Le point 7 : entrée RHP4 P7=6 bar ; T7=345 °C.


P T 300 350

6 3061.6 3165.7

D’après le tableau des enthalpies de la vapeur surchauffe et en utilisant l’interpolation :

On a : 7.31656.3061

6.3061

350300

345300 7

H

Et après calcul on a trouvé : H7=3155.29kj/kg

e)Le point 8 :P8=2.5 bar ; T8=240 °C.


T P 2 3

200 2870.5 2865.6

250 2971.0 2967.6

Détermination de l’enthalpie à 240°C :

Pour 2 bar :

0.29715.2970

5.2970

250200

240200

H

Après le calcul on a trouvé :H8=2950.9kj/kg

Pour 3 bar :

6.29677.2865

7.2865

250200

240200

H

Après calcul on a trouvéH8 =2947.22kj/kg

Tableau (A10) :

T P 2 3

255 2950.9 2947.22


9.2950

32

5.22

H

Et d’aprèsle calcul on trouveH8=2949.06kj/kg

T P 20 25

540 3556.6 3551.78


30

f. Le point 9 :P9=1.25 bar ; T9=160 °C.


T P 1 2

150 2776.4 2768.8

200 2875.3 2870.5


Pour 1 bar :

3.28754.2776

4.2776

200150

160150 9

H


H9 =2796.18kj/kg

Pour 2 bar :

5.28708.2768

8.2768

200150

160150 9

H


H9 =2789.14kj/kg

Tableau (A12) :

T P 1 2

160 2796.18 2789.14


18.2796

21

25.11 9

H

Et d’après le calcul on trouve : H9=2794.42kj/kg

g) Le point 10 : entrée corps basse pression (CBP),P10=1.1 bar ; T10=158 °C.


T P 1 2

150 2776.4 2768.8

200 2875.3 2870.5


Pour 1 bar :

3.28754.2776

4.2776

200150

158150 10

H

Après le calcul on a trouvé :H10

=2792.22kj/kg


Pour 2 bar :

5.28708.2768

8.2768

200150

158150 10

H


H10 =2785.07kj/kg

T P 1 2

158 2792.22 2785.07


31


22.2792

21

1.11 10

H ,H10=2791.42kj/kg

h) Le point 11:P11=0.263 bar ; T11=70.2 °C.


T p 0.1 0.5

50 2592.6 2645.9

100 2687.5 2682.5


Pour 0.1 bar :

5.26876.2592

6.2592

10050

2.7050 11

H

Après le calculon a trouvé :

H11=2630.93kj/kg

Pour 0.5 bar :

5.26829.2645

9.2645

10050

2.7050 11

H


H11 =2660.68kj/kg


T p 0.1 0.5

70.2 2630.93 2660.68


9.2630

5.01.0

263.1.0 11

H

Après le calcul on a trouvé : H11=2643.05kj/kg

i) Le point 12 :entrécondenseur, dans cette étape on a de la vapeur saturée :

P12=0.0438 bar ; T12=38 °C.


T (°C) 35 40

H 2565.3 2574.3

Détermination de l’enthalpie à 38 °C :3.25743.2565

3.2565

4035

3835 12

H

Après le calcul on a trouvé H12=2570.7kj/kg

j.Le point 13 : À partir du point 13 (sortie du condenseur) la vapeur se transforme à l’état

liquide, Sortie condenseur : P=0.043bars, T=39 °C.

On utilise les tableaux correspond à l'eau saturée


T (°C) 35 40

H 146.68 167.57


32

g163.39kj/k=H1357.16768.146

68.146

4035

393513

H

k.Le point 14 : P=8.0 bar ; T=39 °C

Les deux points 13 -14 ont la même température alors:

H14= 163.39kj/kg

l.Le point 15 : Sortie pompes d'extraction 2ème étageT=40°C

H15=167.57kj/kg

m.Le point 16 : sortie RBP1 : T=61 °C


T (°C) 60 65

H 251.13 272.06

06.27213.251

13.251

6560

6160 16

H

H16=255.32kj/kg

n.Le point 17 : sortie RBP2 T=101 °C


T (°C) 100 105

H 419.04 440.15

15.44004.419

04.419

105100

101100 17

H

H17=423.26kj/kg

o) Le point 18 : Sortie RBP3 T=125°C, d' après le tableau on a :

H18=524.99kj/kg

p) Le point 19 : Sortie RBP4 T=158°C

Tableau (21) : voire annexe

T (°C) 155 160

H 653.84 675.55

55.67584.653

84.653

160155

158155 19

H

H19=666.87kj/kg

q) Le point 20 :Sortie bâche alimentaire, T=160 °C. D' après le tableau a :

H20=675.55kj/kg

Les points 21-22-23-24 : sortie des pompes alimentaires T=162 °C.


33


T (°C) 160 165

H 675.55 697.34

34.69755.675

55..675

165160

162160 24232221

H

H21-22-23-24=684.26kj/kg

III.3 CALCUL DES DEBIT MASSIQUE RELATIF :

Le débit massique relatif représente le rapport entre le débit massique dans un point connue

est le débit massique totale de l’installation (entrée cors haut pression) est exprimé par la relation

suivante [11] :G

GA

T

i

i (1).

GT=617.4kg/s A1=1

G4=564.8T/h 4.617

8.56444

TG

G

A4=0.910

G5=564.8T/h 4.617

8.56455

TG

G

A5=0.910

G7=25.2T/h 4.617

2.2577

TG

G

A7=0.040

G8=19.1T/h 4.617

1.1988

TG

G

A8=0.031

G9=27.4T/h 4.617

4.2799

GG

G

A9=0.044

G10=500.5T/h 4.617

5.5001010

TG

G

A10=0.810

G11=19.6T/h 4.617

6.191111

TG

G

A11=0.031

G12=500.5T/h 4.617

5.5001212

TG

G

A12=0.810

III.4 TRAVAIL DE LA TURBINE :

C’est la quantité de chaleur transféré en travail mécanique au niveau de la turbine il est exprimé

par la formule suivante [12] : )2(BPMPHPT

ωT : travail fourni par la turbine.

ωHP : travail fourni par le corps haute pression de la turbine.

ωMP : travail fourni par le corps moyenne pression de la turbine.

ωBP : travail fourni par le corps basse pression de la turbine.


34

III.4.1 Calcul du travail du corps haut pression :C’est la quantité de chaleur transformée en

travail au niveau du corps haute pression, il est exprimé par la formule suivante [11] :

)3()(41

HHHP

III.4.2Calcul du travail du corps moyenne pression :C’est la quantité de chaleur transfère en

travail au niveau du corps moyen pression il est exprimé par la formule suivante [11] :

)1)(()1)(()( 879878775 HHHHHHMP (4)

kgkj

MP

89.732)044.0031.0040.01(

)42.279406.2949()040.01)(06.294929.3155()29.315571.3553(

III.4.3 Calcul du travail du corps basse pression : C’est la quantité de la chaleur transférée en

travail au niveau du corps basse pression il est exprimé par la formule suivante[11] :

)1)(()1)(( 1198712119871110 HHHHBP (5)

kgkj

BP

09.193)031.0044.0031.0040.01(

)70.257005.2643()044.0031.0040.01)(05.264342.2791(

Et d’après la relation(2) le travail de la turbine est de :

kgkjT

64.130109.19389.73266.375

III.5 CALCULDE LA QUANTITE DE CHALEUR :

)()( 24145 HHHH

)26.68452.3448()36.307370.3553(

kgkj60.3244

III.6 CALCUL DU RENDEMENT DU CYCLE :

Le rendement du cycle et le rapport entre la chaleur transférée en travail au niveau de la turbine

et la chaleur cédée au liquide, est représenté par la formule suivante[10] :

)6(

T

cy

ωT : Travail fourni par la turbine.

φµ : Quantités de la chaleurs absorbée par le liquide.

Après le calcul on trouve Le rendement de cycle: 11.40

60.3244

64.1301

T

cy

kgkjHP

/66.375)86.307252.3448(


35

III.7 CALCUL DU RENDEMENT EFFECTIF DE L’INSTALATION :

Le rendement effectif de l’installation est le rapport entre l’énergie électrique fournie au

réseau et l’énergie calorifique libérée par le combustible il est représenté par la formule

suivante[10] :

)7(pciq

P

consoméeecombustiblénergie

reseauaufournieélectriqueénergie

c

elec

effeff

(PCI) : le pouvoir calorifique inférieur C'est l’énergie thermique libérée par la réaction de

combustion d'un kilogramme de combustible sous forme de chaleur sensible, à l'exclusion de

l’énergie de vaporisation (chaleur latente) de l'eau présente en fin de réaction.

qc : c’est le débit du gaz fournie ou générateur de vapeur et il est de 15.83m3/s.

67.31

3882094.15

10196 6

effeff

Figure III.3 Schéma de principe de la condensation

III.8 PROBLEMATIQUE :

L’installation de la centrale électrique de Jijel a été mise en fonction avec un rendement du cycle

de 46% et un autre effectif de 36%.

Les réchauffeurs haute pressionde la centralene sont pas fonctionnels à cause des percementset

fissures apparus au niveau de leurs serpentaires(figure III.3). Ce problème provoque une

augmentation du niveau d’eau jusqu’ au corps haute pression de la turbine à cause de la pression

d’eau alimentaire qui est supérieureà celle de la vapeur des soutirages. Ceci peut causer de graves

dommages et une destruction de la turbine. pour éviter ces effets destructeurs, la circulation de la

vapeur a été déviée hors de ces réchauffeurs en fermant les vannes d’arrêt des soutirages .

L’importance de ces éléments est mise en évidence dans le chapitre II(II.8.4) ; elle consiste dans

l’accroissement de l’efficacité du cycle en diminuant la quantité de la chaleur du chauffage au

Serpentaire

http://fr.wikipedia.org/wiki/Chaleur_sensible

http://fr.wikipedia.org/wiki/Chaleur_latente


36

niveau de la chaudière étant donné que la plus grande partie de cette chaleur est consommée

auniveau de changement de phase du liquide dans la chaudière.

En comparant les résultats du rendement effectif obtenus précédemment (31.67 %), on remarque

que ce rendement est inférieur à la valeur contractuelle déterminée par le constructeur (36 %).

D’autre part, le rendement actuel de l’installation qu’il est de 40.11 % plus petit que le

rendement théorique et contractuel défini par le constructeur estimé à 46 %.

Dans la deuxième partie de ce chapitre on va recalculer les nouveaux rendements de l’installation

au niveau du deuxième groupe en considérant que les réchauffeurs haute pression sont

fonctionnels et en état de marche. Dans ce but, on considère le schéma de l’installation présenté

sur la figure suivante.

Ce schéma représente l’installation du deuxième groupe dont tous les éléments y compris les

réchauffeurs haute pression sont fonctionnels et en exploitation. Ce deuxième groupe est

identique au premier du point de vue dimensionnement et performances. Pour vérifier

l’influence de la mise hors fonctionnement des réchauffeurs haute pression du premier groupe,

on s’est basé sur les mesures des paramètres du deuxième groupe. Les valeurs mesurées sont

regroupées dans le tableau (III.2)


37

Figure III.4 : schéma simplifie de la centrale avec les RHP fonctionnels

RHP


38

Le tableau ci-dessous est rempli d’après les indicateurs au niveau de la salle de commande de

la centrale correspond au deuxième groupe identique au premier et fonctionnant avec une

puissance 210 MW.

Tableau III.2 : relevais des paramètres du deuxième groupe

Point Pression (Bars) Température (°C) Débit (T/H)

01 127.5 540 617.4

02 39.2 378 31.2

03 26.7 329 43.4

04 26.7 329 533.6

05 23.4 540 533.6

06 12.2 445 18.4

07 6.42 358 25.2

08 2.67 255 19.1

09 1.27 174 27.4

10 1.25 174 450.9

11 0.263 70.2 450.9

12 0.0527 32.5 526.7

13 0.0527 33 526.7

14 8.3 33 526.7

15 15.7 33.5 526.7

16 15.4 61 526.7

17 14.8 101 617.4

18 14.3 125 617.4

19 13.7 158 617.4

20 6.9 168 617.4

21 186.3 170 617.4

22 183.9 18.9 617.4

23 181.5 219 617.4

24 178.5 244 617.4

25 155.1 340 617.4


39

III.9. CALCUL DES ENTHALPIES (H) DU DEUXIEME GROUPE :

a)Le point 1 : entrée corps haut pression (CHP) :

P1=127.5 bar ; T1=540°C.

D’après le tableau des enthalpies de la vapeur saturée en utilisant l’interpolation interne :

On a : Tableau (B1) : voire annexe

T P 125 150

500 3347 3603

550 3334 3594

Détermination d’enthalpie a 540°C

Pour 125 Bars :

2.34758.3341

8.3341

550500

540500

H


H1 =3448.52 kj/kg

Pour 150 Bars :

6.34486.3308

6.3308

550500

540500

H


H1 =3420.6kj/kg

Tableau (B2)

T P 125 150

540 3448.52 3420.60

Détermination de H1 a 540°C:


52.3448

150125

5.127125

H

Et d’après le calcul on trouve :H1 = 3445.73 kj/kg

b) Le point 2 :(soutirage RHP 7)

P2=39.2 bar ; T2= 378 °C

Tableau (B3) voire annexe

T P 35 40

350 3104.0 3092.5

400 3222.3 3213.6

Détermination d’enthalpie a 378°C :

Pour 35 bars :

3.32220.30104

0.3104

400350

378350

H

Après le calcul on a trouvé :H2 =3170.25kj/kg


40

b-2) 40 bars :

6.32135.3092

5.3092

400350

378350

H

Après le calcul on a trouvé : H2 =3160.32kj/kg

Tableau (B4)

T P 35 40

378 3170.25 3160.32


25.3170

4035

2.3935

H

Et d’après le calcul on trouve :H2=3161.91/kg

c) Le point 3 : entrée RHP6 :

P3=26.7 bar ; T3=329 °C.

Tableau (B5) : voire annexe (page )

T P 25 30

300 3008.8 2993.5

350 3126.3 3115.3

Détermination d’enthalpie de 26.7 bar :

Pour 25 bars :

3.31268.3008

8.3008

350300

329300

H


H3 =3077.41kj/kg

Pour 30 bars :

3.31155.2993

5.2993

350300

329300

H


H3 =3064.14kj/kg

Tableau (B6)

T P 25 30

329 2998.23 3118.58


23.2998

3025

7.2625

H

Et d’après le calculon a trouvéH3=3072.90kj/kg

c) Le point 4 :

Au point 4 l’entropie est identique à celle du point 3 par ce qu’ils ont les même

températures et pressions. H4=3072.90kj/kg

d) Le point 5 : P5=23.4 bar ; T5=540°C.

Tableau (B8) : voire annexe (page )

T P 20 25


41

500 3467.6 3462.1

600 3690.1 3686.3

Détermination de l’enthalpie de 23.4 bar :

Pour 20 bars :

1.36906.3467

6.3467

600500

540500

H


H5 =3601.1kj/kg

Pour 25 bars :

3.36861.3462

1.3462

600500

540500

H


H5 =3596.62kj/kg

Tableau(B9)

T P 20 25

540 3601.1 3596.62


1.3601

2520

4.2320

H

Et d'après le calculont trouvé :H5=3598.05kj/kg

e)Le point 6 : entrée RHP5 :

P6=12.2 bar ; T6=445°C.

Tableau (B10) : voire annexe

T P 12 14

400 3260.7 3257.5

500 3476.3 3474.1

Détermination de l’enthalpie a 445 °C :

e-1 12 bars :

3.34767.3260

7.3260

500400

445400

H


H6 =3357.72kj/kg

e-2) 14 bars :

1.34745.3257

5.3257

500400

445400

H


H6 =3354.97kj/kg

T P 12 14

445 3357.72 3354.97

En utilisant la méthode précédente :

97.335472.3357

72.3357

1412

2.1212

H


f) Le point 7 : entrée RHP4 :

P7=6.42 bar ; T7=358°C.


42


T P 6 8

350 3165.7 3161.7

400 3270.3 3267.1

Détermination de l’enthalpie a 358°C:

Pour 6 bars :

3.32707.3165

7.3165

400350

358350

H


H7 =3182.44kj/kg

Pour 8 bars :

1.32677.3161

7.3161

400350

358350

HAprès

le calcul on a trouvé : H7

=3178.56kj/kg

Tableau (B12)

T P 6 8

358 3182.44 3178.56


44.3182

86

42.66

H

Et d’aprèsle calcul on a trouvéH7=3181.63kj/kg

g) Le point 8 :P8=2.76 bar ; T8=255°C


T P 2 3

250 2971.0 2967.6

300 3071.8 3069.3

Détermination de l’enthalpie a 255°C :

Pour 2 bars :

8.30710.2971

0.2971

300250

255250

H


H8 =2981.08kj/kg

Tableau (B14)

Pour 3 bars :

3.30696.2967

6.2967

300250

255250

H

Après calcul on a trouvé :

H8 =2977.77kj/kg

T P 2 3

255 2981.08 2977.77


77.297708.2981

08.2981

32

76.22

H



43

h) Le point 9 :P9=1.27 bar ; T9=174°C.


T P 1 2

150 2776.4 2768.8

200 2875.3 2870.5

Détermination de l’enthalpie a 174 °C :


61.281787.2823

2823

21

27.11

H

Et d’âpre le calculon trouve :H9=2822.18kj/kg

i. Le point 10 :entrée corps basse pression (CBP) :P=1.25 bar;T=174 °C


T P 1 2

150 2776.4 2768.8

200 2875.3 2870.5

Détermination de l’enthalpie a 174°C :

Pour 1 bars :

3.28754.2776

4.2776

200150

174150

H

Après le calculon a trouvé :

H10 =2823.87kj/kg

Pour 2 bars :

5.28708.2768

8.2768

200150

174150

H


H10 =2817.61kj/kg

Tableau (B17)

T P 1 2

174 2823.87 2817.61


61.281787.2823

2823

21

25.11

HH10=2822.31kj/kg

j. Le point 11:P11=0.263 bar ; T11=70.2°C.

Pour 1 bars :

3.28754.2776

4.2776

200150

174150

H


H9 =2823.87kj/kg

Pour 2 bars :

5.28708.2768

8.2768

200150

174150

H


H9 =2817.61kj/kg


44

Tableau (B18) : voir annexe

T p 0.2 0.3

60 2511 2511

80 2648 2646


Pour 0.2 bars :

26482511

2511

8060

2.7060

H


H11=2646.74kj/kg

Tableau (B19) :

Pour 0.3 bars :

26462511

2511

8060

2.7060

H


H11 =2511kj/kg

T p 0.2 0.3

70.2 2646.74 2511


1174.2646

2.7080

251174.2646

6080

H

Et d’après le calculon trouve :H11=2628.2kj/kg

k. Le point 12 : entré condenseur : à ce point la vapeur est devient saturée donc on passe à

utiliser les tableaux de la vapeur saturée au lieu de la vapeur surchauffée

P12=0.0527 bar ; T12=32.5°C.


T (°C) 30 35

H 2556.3 2565.3

Détermination de l’enthalpie à 32.5°C :

3.25653.2556

3.2556

3530

5.3230

H

Après le calcul on a trouvéH12=2560.8kj/kg

l) Le point 13 :Sortie condenseur : P=0.0527 bar, T=33 °C.

A partir de ce point la vapeur d’eau est condensée et pour avoir les valeurs de l'entropie d'eau

saturée.On utilise le tableau correspond à l'eau saturée.


T (°C) 30 35

H 125.79 146.68


51

68.14679.125

79.125

3530

3330

HH13=138.32kj/kg

m. Le point 14 : T=33ºC les deux points 13 -14 ont la même température alors:

H14= H13=138.32kj/kg

n. Le point 15 :Sortie pompes d'extraction 2 éme

étage T=33.5°C


T (°C) 30 35

H 125.79 146.68

68.14679.125

79.125

3530

5.3330

H, H15=140.41kj/kg

o. Le point 16 :Sortie RBP1 T=61ºC


T (°C) 60 65

H 251.13 272.06

06.27213.251

13.251

6560

6160

HH16=255.32kj/kg

p. Le point 17 :Sortie RBP2 T=101ºC


T (°C) 100 105

H 419.04 440.15

15.44004.419

04.419

105100

101100

HH17=423.26kj/kg

q. Le point 18 :Sortie RBP3 T=125 °C

D' après le tableau à T=125°C , H18=524.99kj/kg

r. Le point 19 :Sortie RBP4 T=158°C


T (°C) 155 160

H 653.84 675.55

55.67584.653

84.653

160155

158155

HH19=666.87kj/kg

s.Le point 20 :Sortie bâche alimentaire T=168°C.


T (°C) 165 170

H 697.34 719.21


52

21.71934.697

34.697

170165

168165

HH20=710.46kj/kg

t. Le point 21 :Sortie pompes alimentaires T=170°C

H21=719.21kj/kg

u. Le point 22 :Sortie RHP5 T=180.9°C.


T (°C) 180 185

H 763.99 785.37

37.78599.763

99.763

185180

9.180180

HH22=767.84kj/kg

v.Le point 23 : Sortie RHP6 T=170ºC, H23=943.62kj/kg

w. Le point 24:Sortie RHP7 T=243ºC.H24=1063.4kj/kg

III.10.CALCUL DES DEBITS MASSIQUES RELATIFS :

Il représente le rapport entre le débit massique dans un point connu est le débit massique

totale de l’installation (entrée corps haut pression), et d’après l’expression (1)on recalcule les

nouveaux débits relatifs. On a: GT=617.4kg/s A1=1

G2=31.2T/h 4.617

2.3122

TG

G

A2=0.05

G3=43.4T/h 4.617

4.433

3 TG

G

A3=0.070

G4=533.6T/h 4.617

6.53344

TG

G

A4=0.864

G5=533.6T/h 4.617

6.5335

5 TG

G

A5=0.864

G6=18.3T/h 4.617

3.186

6 TG

G

A6=0.029

G7=24.4T/h 4.617

4.2477

TG

G

A7=0.039

G8=18.6T/h 4.617

6.1888

TG

G

A8=0.030

G9=27T/h 4.617

2799

GG

G

A9=0.044

G10=443.4T/h 4.617

4.4431010

TG

G

A10=0.718

G11=19.1T/h 4.617

1.191111

TG

G

A11=0.031

G12=424.3T/h 4.617

3.4241212

TG

G

A12=0.687


53

III.11 CALCUL DU TRAVAIL DE LA TURBINE :

IV.11.1 Calcul de travail du corps haut pression :

C’est la quantité de la chaleur transférée en travail au niveau du corps haute pression il est

exprimé par la formule suivante :

)1)((1)( 23221 HHHHHP (8)

kgkjHP

/10.368)05.01)(90.307291.3161()91.316173.3445(

III.11.2 Calcul de travail du corps moyen pression :

C’est la quantité de la chaleur transférée en travail au niveau du corps moyenne pression il est

exprimé par la formule (10) suivante :

kgkj

HH

HHHHHHMP

/11.647)03.0039.0029.007.005.01)(18.282286.2978)(039.0

029.007.005.01)(86.297863.3181()029.007.005.01)(63.318145.3357(

)07.005.01)(45.335705.3598()10)...(1)((

)1)(()1)(()1)((

8763298

763287632763265

III.11.3 Calcul de travail du corps pression :

C’est la quantité de chaleur transfère en travail au niveau du corps basse pression il est

exprimé par la formule (11) suivante :

kgkj

HHHHBH

56.172)31.0044.003.0039.0

029.007.005.01)(8.25602.2628)(044.003.0039.0029.007.005.01)(2.262831.2822(

)1)(()1)((1198763212119876321110

Et en basant sur la formule (2) kgkjT

12.118756.17211.64710.368

III.12 CALCULDU QEUANTITE DE CHALEUR :

1)()( 241545 HHHH

(12)

kgkj06.2836)4.106373.3445()864.0)(90.307205.3598(

III.13 CALCUL DU RENDEMENT DU CYCLE :

Le rendement du cycle et le rapport entre la chaleur transférée en travail au niveau de la

turbine et la chaleur cédée au liquide. il est représenté par la formule suivante :

T

cy ωT : le travail fourni par la turbine.

φµ : quantité de la chaleur absorbée par le liquide

Après le calcul on trouve :06.2836

12.1187

T

cy

Le rendement du cycle : 85.41


54

III.14 CALCUL DU RENDEMENT EFFECTIF DE L’INSTALATION :

Le rendement effectif de l’installation est le rapport entre l’énergie électrique fournie au

réseau et l’énergie calorifique libérée par le combustible il est représenté par la formule

suivante :

pciq

P

consoméecombustibldeenergie

reseauaufournieélectriqueenergie

c

elec

effeff

(PCI) : le pouvoir calorifique inférieur C'est l’énergie thermique libérée par la réaction de

combustion d'un kilogramme de combustible sous forme de chaleur sensible, à l'exclusion de

l’énergie de vaporisation (chaleur latente) de l'eau présentée en fin de la réaction.

qc : c’est le débit du gaz fournie ou générateur de vapeur et il est de 15.83m3/s.

17.34

3882083.15

10210 6

effeff

La comparaison des deux nouvelles valeurs du rendement démontrent l’augmentation

du rendement à 41 .85% pour le rendement de cycle et de 34.17% pour le rendement

effectif ; ceci est évidemment expliqué par la réchauffe. Il existe toujours un écart

entre les valeurs estimées par le constructeur et celle obtenues réellement mais cette

différence n’est pas significative, soit environ 5%.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Chaleur_sensible

http://fr.wikipedia.org/wiki/Chaleur_latente

Chapitre IV Régulation

55

Chapitre IV :

Régulation

IV.1 INTRODUCTION :

On sait que la production de l’énergie électrique répond à une courbe de charge, cette courbe

indique la demande d’énergie formulée par les consommateurs sur une durée de 24h. Dans ce

cas, il est évident que selon les activités industrielles et des besoins des autres secteurs

d’activité, il y a des périodes où la demande atteint des valeurs élevées (notamment au début

de la journée) et au contraire, les besoins deviennent plus faibles au milieu de la nuit. Pour

une exploitation rationnelle de la centrale il est nécessaire d’adapter la production de l’énergie

électrique en fonction de la demande selon des actions et opérations de régulation à établir et

appliquer

Figure. IV.1 : Exemple type d’une courbe de charge

IV.2 PRINCIPE DE REGULATION:

Le principe de régulation au niveau des centrales à vapeur se base sur l’augmentation ou la

diminution du débit de la vapeur en conservant la même pression amont turbine [13].

IV.3 DESCRIPTION SOMMAIRE D’UN GENERATEUR DE VAPEUR :

La figure (IV.1) ci- dessous représente le schéma simplifié d’un générateur de vapeur.

Un générateur de vapeur comprend essentiellement :

1-La chambre de combustion : dans laquelle le combustible (charbon, fuel-oil, ou gaz)

est brûlé.


56

2-Le ventilateur de soufflage : qui envoie dans la chambre de combustion l’air nécessaire

à la combustion du combustible. Il aspire l’air ambiant pour le refouler à travers le

réchauffeur d’air ou il se réchauffe en utilisant la chaleur des gaz de combustion.

3-Le ventilateur de tirage : qui aspire les gaz de combustion à la sortie du générateur pour

les refouler à la cheminée, nous verrons plus loin quel est le trajet des gaz de combustion.

4-l’économiseur : recevant l’eau nécessaire à l’alimentation du générateur.

L’eau d’alimentation provient de l’eau condensée dans le condenseur de la turbine, ce

dernier est transîmes pour les réchauffée à nouveau au cours de son passage dans

l’économiseur.

5-Le réservoir : qui reçoit l’eau sortent de l’économiseur.

6-Le faisceau de vaporisation : alimenté par l’eau venant du réservoir. L’eau se vaporise

dans le faisceau, la vapeur saturée produite se rassemble au-dessus du niveau de l’eau

dans le réservoir.

7-Les surchauffeurs : qui reçoivent la vapeur saturée contenue dans le réservoir. La

vapeur surchauffée est envoyée à la l’alimentation du corps haut pression de la turbine.

Elle s’y détend en même temps que sa température diminue.

8-Le resurchauffeur : qui reçoit la vapeur qui s’est détendu dans le corps haute pression

de la turbine. La température de la vapeur augmente pendent sa circulation dans la

surchauffeur pour atteindre à sa sortie une température voisine ou égale à la température

de la vapeur surchauffée. La vapeur resurchauffée est envoyée ensuite à travers les corps

moyenne et basse pression de la turbine où elle se condense.


57

Figure IV.2 : schéma détaillé d’un générateur de vapeur

Turbine

MPHPResurchauffeur haut temperature

réservoir

Surchauffeur

haut

température

Tube de

descente

d’eau

Faisceau de

vaporisation

(ecrans)

brûleurs

Chambre de

combustion

Collecteur

inférieur d’écran

cendrier

Ventilateur de recyclage

des gaz de combustion

Sortie air chaude vers brûleurs

Registre de

réglage du

recyclage des gaz

de combustion

Registre

d’équilibrage

Economiseur

Vers turbine BP

Resurchauffeur basse temperature

Surchauffeur basse température

Vers réservoir

Eau d’alimentation

Rechauffeur d’air

Injection d’eau de désurchauffe de

resurchauffe

Injection d’eau de désurchauffe

Ventilateur de soufflage

Entrée d’air froid

Dépoussiéreur

Ventilateur de

tirage

Vers la cheminée


58

IV.4 FACTEURS CARACTERISTIQUES D’UNE REGULATION D’UN

GENERATEUR DE VAPEUR :

IV.4.1 les facteurs perturbateurs : Pour le générateur de vapeur, la perturbation essentielle a

pour origine la demande de vapeur de la turbine.

En effet, toute variation de charge du groupe turbo-alternateur provoque par action sur la

régulation de la turbine (variation de vitesse), une variation de l’ouverture des soupapes de

réglage, donc du débit de vapeur demande au générateur. Il en résultera pour celui-ci un

déséquilibre entre les calories entrant sous forme de combustible et les calories sortant sous

forme de vapeur. Ce déséquilibre, dès le début de la perturbation, affectera les facteurs à

régler, les quels régiront d’ailleurs les uns sur les autre [14].

IV.4.2. les facteurs à régler : Ce sont les facteurs qui doivent être maintenus à des valeurs

déterminées pour que le fonctionnement du générateur de vapeur soit correct. On distingue :

La pression vapeur (R) à la sortie de générateur.

L’excès d’air (E0) ou le rapport « air-combustible ».

La température de la vapeur surchauffée (Ts).

La température de la vapeur resurchauffée (Tr).

Le niveau du réservoir (N) (éventuellement pour les générateurs à circulation

naturelle).

La dépression (Pf) dans la chambre de combustion (éventuellement).

IV.5. PRINCIPE DE REGULATION D’UN GENERATEUR DE VAPEUR :

La grandeur perturbatrice de la marche d’un générateur de vapeur est le débit de vapeur

produit. Cette grandeur quand elle varie intervient sur toutes les grandeurs réglées, elle est

indépendante, nous ne pouvons pas agir directement sur ses variations [14].Nous supposons

que le débit de la vapeur augmente, si on veut que les paramètres suivants restent constants :

le niveau d’eau dans le réservoir :Il faut augmenter le débit d’eau d’alimentation de façon

qu’il reste égal au débit de vapeur.

la pression de la vapeur :on doit augmenter le débit de combustible envoyé dans la chambre

de combustion, afin de fournir la quantité de chaleur supplémentaire correspondant à

l’augmentation du débit de vapeur [15].

l’excès d’air :le débit de combustible,il faut augmenter le débit d’air dans la chambre de

combustion jusqu’à atteindre l’excès d’air.

la dépression : dans la chambre de combustion, quand le débit d’air augmente, il faut

augmenter les débits des gaz de combustion jusqu’à obtenir la dépression dans la chaudière.


59

la température de la vapeur surchauffée et de la vapeur resurchauffée : quand le débit des

gaz augmente, on doit intervenir sur les organes de réglage afin d’obtenir le débit calorifique.

On peut raisonner d’une façon analogique si le débit de vapeur diminue [15].Dans le schéma

suivant les traits rouge représentent des chaines « ouvertes », les traits bleu, des chaine

« fermées », dont les appareils directeur envoient un signal proportionnel à l’écart de

générateur réglé par rapport à la valeur consigne. Cesdernières chaines corrigent l’action des

premières.

Le signal résiduel agit sur l’organe de réglage. Il faut remarquer aussi que :

Les chaines de réglage de la pression de vapeur de l’excès d’air et de la dépression

de la chambre de combustion intéressent la combustion.

Les chaines de régulation du niveau de l’eau dans le réservoir de générateur de

vapeur intéressent l’alimentation en eau de ce générateur.

Figure IV.3 : Schéma de principe de régulation

IV.6 REGULATION DU DEBIT D’EAU D’ALIMENTATION PAR ACTION SUR LA

VITESSE DES POMPES ALIMENTAIRES :

IV.6.1 Circuit eau-vapeur :Rappelons d’abord comment se présentent : le circuit d’eau

d’extraction [16], le circuit d’eau d’alimentation, le circuit de la vapeursurchauffée et le

circuit de la vapeur resurchauffée.

Ces circuits sont représentés sur le schéma simplifié suivant :

R Eo pf N Ts Tr

Pression

vapeur

Analyseur gaz

(excès d’air)

Pression

chambre

combustion

Niveau Température

surchauffe

Température

resurchauffe

QvDébitmètre vapeur

Débit

combustible

Débit

air

Débit gaz de

combustible

Débit

eauDébit

calorifique

surchauffe

Débit

calorifique

resurchauffe

combustion

Alimentation Température vapeur


60

Figure IV.4 :Schéma de circuit eau-vapeur


61

La pompe d’extraction Pequi aspire l’eau condensée dans le condenseur de la turbine.

Les réchauffeurs basse pression R1, R2, R3. l’eau d’extraction refoule par la pompe

d’extraction traverse en série les faisceaux tubulaires les réchauffeurs.

L’eau circulant dans les tubes réchauffée, est chauffée par la vapeur saturé de la turbine,

Aux réchauffeurs R1, R2, R3 correspondent respectivement les soutirages S1, S2, S3.

Le dégazeur qui reçoit l’eau d’extraction venant du réchauffeur R3 .l’eau dans le

dégazeur est chauffée par le soutirage S4 .la partie inférieure du dégazeur constitue la

bâche alimentaire.

Le circuit d’eau d’alimentation comprend :

Les pompes alimentaires, elles aspirent l’eau dégazée dans la bâche alimentaire.

La vanne de réglage.

Les réchauffeurs haute pression R5, R6, R7 chauffés respectivement par les soutirages S5,

S6, S7.ils sont traversés par l’eau refoulée par les pompes alimentaires.

L’économiseur qui reçoit l’eau sortant du réchauffeur R7.

Le réservoir du générateur de vapeur, ou parvient l’eau sortant de l’économiseur.

Le faisceau de vaporisation du générateur dans un élément. Il reçoit la vapeur saturée

venant du réservoir, la produite se dégage dans la partie supérieure du réservoir.

Le circuit de la vapeur surchauffée comprend :

Le surchauffeur primaire. Il reçoit de la vapeur saturée venant du réservoir.

Le surchauffeur secondaire traverse par la vapeur sortante du surchauffeur primaire. à sa

sortie du surchauffeur secondaire la vapeur surchauffée est envoyée à l’entrée du corps

haute pression de la turbine.

Le circuit de la vapeur resurchauffée comprend :

o Le resurchauffeur primaire, il reçoit la vapeur qui s’est détendue dans le corps haute

pression.

o Le resurchauffeur secondaire qui est traversé par la vapeur sort du resurchauffeur

primaire.

o La vapeur resurchauffée est dirigée sur l’entrée du corps moyenne pression de la turbine,

elle se détend dans le corps moyenne pression puis dans le corps basse pression

constitué de deux corps symétriques. à sa sortie de ce dernier la vapeur vient de

condensée dans le condenseur.


62

IV.6.2. Variation pression-débit :Voyons maintenant comment varier les pressions, pour

différentes allures, en divers points du circuit d’eau d’alimentation et du circuit de vapeur

surchauffée. Prenons deux axes de coordonnées [16], sur l’axe des abscisses nous portons la

grandeur perturbatrice qui est le débit de vapeur Qv et les pressions sur l’axe des

ordonnées(Figure IV.4). La pression à la turbine est constante puisque c’est la grandeur

réglée. Elle représente la droite Ct parallèle à l’axe 0 QV. La pression Pr dans le réservoir

est égale à la pression Ptaugmentée des pertes de charge de la vapeur au cours de son passage

dans le surchauffeur et dans les tuyauteries l’amenant de la sortie du surchauffeur à la turbine

[15].

Les pompes alimentaires tournent à une vitesse déterminée, la pression Pa en fonction du

débit et à l’amont de la vanne et donnée par la courbe Cp. c’est la courbe caractéristique des

pompes. Pour un débit nul sa pression est P0la pression décroit d’abord lentement quand le

débit est faibles, puis diminue de plus en plus vite quand le débit augmente.Pa étant la pression

à l’amant de la vanne de réglage, appelons Pa’ la pression à l’aval. Si la vanne est fermée la

pression à l’amont est P0 (pression des pompes à vide) et à l’aval Pt. La régulation de

l’alimentation intervient sur l’ouverture de la vanne de façon qu’à la chute de pression Pa –

Pa’ dans la vanne corresponde le débit d’eau Qequi doit être égale à QV.Voyons comment

varie Pa’ avec le débit QV.la pression Pa’ est égale à la pression Pt augmentée :

Des pertes de charge de l’eau pendant son passage dans les réchauffeurs R5, R6, R7

et dansl’économiseur.

des pertes de charge de la vapeur pendant son parcoure dans le surchauffeur et les

tuyauteries jusqu’ au turbine.

Ces pertes de charge sont proportionnelles au carré du débit de la vapeur Qv, ou on peut

donc écrire : Pa’= Pt + k QV


63

Figure IV.5 : courbes pression- débit

La courbe Ccdonne les variations de Pa’ en fonction du débit Qv. cette courbe est appelée

courbe caractéristique du circuit. Elle croit lentement au début et s’accroit d’autant plus

rapidement que le débit augmente[16].

Supposons maintenant que le débit de vapeur à un moment donné est Qv1.

Le point de fonctionnement se situe en D. pour arriver à ce résultat il faut diminuer

l’ouverture de la vanne de réglage afin que la perte de charge dans cette vanne devienne

réglée à : DC = Pa1 - Pa2

Lacourbe caractéristique Cc s’est alors déplacée de Cc à Cc’.La perte de charge dans la vanne

de réglage est surtout élevée au faible débit, pour ces régimes :

Elle peut amener une usure rapide de la vanne de réglage.

Elle correspond à une perte d’énergie. En effet pour augmenter la pression de l’eau on

consomme de l’énergie, en diminuant en suite cette pression de P0 à P1, en pure perte.

Pour éviter ces inconvénients on emploie des pompes alimentaires à vitesse variable sur la

plupart des tranches de 125, 250 et 600MW.En faisant varier la vitesse des pompes ainsi que

la pression de refoulement d’eau.Si, par exemple, on baisse la vitesse des pompes sa

caractéristique s’abaisse parallèlement à elle-même. On peut régler la vitesse pour que sa

caractéristique passe par le point de fonctionnement C correspondant au débit Qv1. la

caractéristique Cp est ainsi venue en Cp1 ; la pression à vide est passée de P0 à P01 (figure

IV.5).Le réglage du débit d’eau Qe peut être obtenu en agissant seulement sur la vitesse des

pompes alimentaires.

Nous verrons plus loin que, pour - 63 -centrales ou la régulation de la température de la

vapeur se fait par injection d’eau. Il est intéressant de maintenir pratiquement toujours la

vanne de réglage très ouvrante.


64

Figure IV.6 : courbes pression – débit

Chapitre V Maintenance

64

Chapitre V

Maintenance

V.1.INTRODUCTION :

Les installations et les équipements tendant à se détériorer dans le temps, sous l’action des

causes multiples [17].

Pannes.

Usures.

Action d’environnement (humidité, sel…).

Corrosion.

Oxydation.

Ces causes peuvent provoquer l’arrêt et diminuer la qualité, augmenter le coût de

fonctionnement, ainsi que le coût de maintenance. De ce fait, il faut tout d’abord diminuer les

pannes, augmenter la disponibilité de la machine, c'est-à-dire disposer d’un « service de

maintenance » organisé et efficace.

V.2. DEFINITION :

La maintenance est caractérisée par l’ensemble d’actions qui permettent de maintenir, ou

rétablir, un système dans un état spécifié lui permettant d’assurer un service ou un

fonctionnement correct et performant [17].

V.3. METHODE DE MAINTENANCE :

Figure V.1 : Hiérarchie de la maintenance


65

V.4. MAINTENANCE PREVENTIVE :

V.4.1. maintenance systématique : La maintenance systématique s’est développée

naturellement[18].

Elle résulte des instructions des constructeurs qui ont apprécié la durée de vie de certains

composants qui doivent être remplacés ou régénérés, c'est-à-dire débarrassés des pollutions

liées à leurs fonctions.De ce fait, la maintenance systématique peut être modulée par les

utilisateurs qui, en principe, connaissent les contraintes subies par le matériel dans un

environnement spécifique.

V.4.2. maintenance conditionnelle : C’est une maintenance préventive subordonnée au

franchissement ‘d’un seuil prédéterminé significatif à l’état de dégradation du bien (niveau

sonore, vibration, température ….

V.4.3. maintenance prévisionnelle :Maintenance préventive subordonnée à l’analyse de

l’évolution surveille de paramètres significatifs de la dégradation du bien, permettant de

retarder et de planifier les interventions.

V.5. MAINTENANCE CORRECTIVE :

Maintenance des activités réalisées après la défaillance du bien ou la dégradation de sa

fonction, pour lui permettre d’accomplir une fonction requise, ou moins provisoirement.

- La localisation de la défaillance et son diagnostic.

- La remise en état avec ou sans modification

- Le contrôle du bon fonctionnement.

V.5.1. Maintenance palliative :Activités de maintenance corrective destinées à permettre à

un bien d’accomplir provisoirement tout ou une partie d’une fonction requise.

V.5.2. Maintenance curative :Activités de maintenance ayant pour objet de rétablir un bien

dans un état spécifie ou de lui permettre d’accomplir une fonction requise [17].

Les résultats des activités réalisées doivent présenter un caractère permanent. Ces activités

peuvent être :

Des réparations.

Des modifications ou améliorations ayant pour objet de supprimer la

(ou les) défaillance(s).


66

V.6. MISSION DE LA MAINTENANCE :

La mission des ingénieurs et des techniciens est de produire avec un minimum de

capital et de matières premières, de garantir en outre le fonctionnement de l’outil de

production pendant la plus longue durée possible, avec un minimum de dépense et en assurant

la qualité et la sécurité[19] .

En règle générale, ces objectifs ne peuvent être atteints que par la maintenance

préventive des machines.

La maintenance a pour but :

- Le maintien du capital machines

- La suppression des arrêts non programmés et des chutes de production (garantie de

la capacité de livraison).

- La maintenance joue un rôle économique essentiel dans l’industrie .cela se

retrouve d’ailleurs dans les dépenses liées à l’entretien.

CONCLUSION GENERALE :

67

CONCLUSION GENERALE :

La bonne exploitation d’une installation de production électrique exige le fonctionnement

des éléments principaux à leurs rendements estimés par le constructeur. Dans le cas des

installations complexes dont le produit est déterminé par le fonctionnement en série de

plusieurs chainons, il est impératif que chaque chainon fournisse un rendement optimal ; ce

qui assurera au total le rendement prescrit pour toute l’installation. En revanche, la

défaillance d’un élément ou bien la diminution de son efficacité de fonctionnement perturbe et

influe négativement sur le rendement global de l’installation.

Dans le cadre de ce mémoire de fin d’étude, nous avons abordé le fonctionnement d’une

centrale électrique, en l’occurrence l’installation de Jijel. Nous avons examiné notamment le

fonctionnement des cycles ainsi que l’influence de la phase de réchauffage de la vapeur sur le

rendement des turbines.

Le calcul des rendements effectif et cyclique de la première et la deuxième tranche de

production au niveau de la centrale de JIJEL, nous a permis d’évaluer l’effet de réinstaller les

RHP sur les rendements de l’installation.

L’augmentation du rendement effectif à 34.17%, et le rendement du cycle à 41.85% au

niveau de l’installation qui contient des RHP démontre l’efficacité des RHP.

Malgré cette évolution du rendement l’écart entres les valeurs estimes par le constructeur et

celles qui existe, cet écart est le résultat de :

le vieillissement du matériel, ce qui cause une baisse du rendement d’élément lui-

même (dépôts de calcaire au niveau du serpentin des échangeurs de chaleur).

les fuites au niveau des vanne de purges des échangeurs de chaleur (condenseur, RHP,

RBP) provoque une baise du travaille fournie par la turbine, et en effet une diminution

des rendements de l’installation.

diminution du rendement de la chaudière a cause de dégradation d’isolement.

L’installation des nouveaux RHP est indispensable, car leurs influence sur le rendement du

cycle est considérable, ce qui diminue les coûts d’exploitation.

SOLUTIONS ENVISAGABLES

Solutions envisageables :

Pour éviter tels situations dans l’industrie on peut :

Installé un bon system de maintenance (Correctif et Préventif)

Modernisé les systèmes de commande et de le suivie

Installé des structures de secours pour notre entreprise

Changé les procédures de fonctionnement (par ajouter d (autres cycles)

Passer vers les cycles combinés des turbines à la place des cycles simples

Chercher de mise à jour notre système par le remplacement des anciens model

des pièces par d’autre plus modernes

Gérer les ressources humaines et augmenter le niveau de compétence du

personnel de travail

Ce sont quelques solutions proposées pour avoir un rendement maximum u notre

system (turbine)

Et garantirai la fiabilité de telle entreprise

Nomenclature

Nomenclature

CHP : Corps Haute pression

CMP : corps Moyenne pression

CBP : Corps basse pression

RHP : Réchauffeurs haute pression

RBP :Réchauffeurs basse pression

P : Pression

T Température

S : Entropie

H : Enthalpie

V :Volume

Wnet :Travail net

A :Debit massique relatif

GT : Debit massique total

Gi : Debit massique dans un ponit connue

φμ : Quantités de la chaleurs absorbée par le liquide

ηcy : Rendement de cycle

ηeff :Rendement effectif du cycle

ωT : Travail fourni par la turbine.

ωHP : Travail fourni par le corps haute pression de la turbine.

ωMP : Travail fourni par le corps moyenne pression de la turbine.

ωBP : Travail fourni par le corps basse pression de la turbine.

R : La pression vapeur

E0 : L’excès de l’air

Ts : La température de la vapeur surchauffée

Tr : La température de la vapeur resurchauffée

N : Le niveau du réservoir

Pf : La dépression

Qv : Débit de vapeur

Référence bibliographie

Référence bibliographie [1] Catalogues de la SONELGAZ (1990).

[2] Manuel d’exploitation de la SONALGAZ (1989).

[3] Encyclopédie encarta (2008).

[4] Technique de l’ingénieure (2005)

[5] LUCIEN-BOREL .Thermodynamique et énergétique-volume I -presses

polytechnique et universitaire-1987.

[6] LUCIEN-BOREL .Thermodynamique et énergétique-volume II -presses

polytechniques et universitaire-1993.

[7] R. Kling, ‘Thermodynamique Générale et Applications’, Editons Technip, Paris,

1980.

[8] mémoire fin d’etude magister (Identification des éléments d’une centrale électrique

thermiqueApproche multi-modèle) (Automatique industriel) université

badjimokhtarannaba année 2008 par Mr : BechiniaIssam

[9] S.M. Yahia, ‘Turbines Compressors and Fans’, Published by Tata, McGraw-Hill

Publishing, Company Limited National AeronauticalLaboratoryBangalor, India.

[10] M.M. El-Wakil, ‘PowerplantTechnology’, International Student Edition 1st

Printing, 1985.

[11] R. Kling, ‘Thermodynamique Générale et Applications’, Editons Technip, Paris,

1980.

[12] R. Bidard et J. Bonnin, ‘Energétique et Turbomachines’, Editions Eyrolles, Saint-

Germain, Paris, 1979.

[13] Réacteurs à eau sous pression- Fonctionnement normal et accidentel Auteur(s) :

Jean-François PÉTÉTROT Date de publication : 10 juil. 2009 Relu et validé le 03

févr. 2015Technique de l’ingénieure (2009)

[14] Design and Aualysis of Boiler-Turbiue-GeneratorControlslJsing Optimal Linear

[15] Manuel vapeur et condensatOuvrage de réfèrence pour planificateur et

exploitantd’installationvapeurs Frantz Gysl

[16] Regulator T'henry (JOHN P. Mc DOKAI.D AND "ARRY Ci. KWATNY)

Contj-ibutiou à la Représentation Rond Grapb des Mécanismes Mnlticorps(Thèse par

Wilfrid Favre, Insa de Lyon)

[17] Guide de la maintenance indusrielle (Livre d'André Bianciotto, Pascal Denis et

Pierre Boye)

[18] Pratique de la maintenance préventive: mécanique, pneumatique, hydraulique,

...(Livre de Jean Héng)

[19] Fiabilité et maintenance des matériels industriels réparables et non réparables(Livre

d'Eric Ferton et Henri Procaccia).

Liste des figures

Listes des Figures

Figure I.1 : plan de masse de la centrale électrique ……………………………. 3

Figure. I.2 : Principe de production d’électricité dans les centrales a vapeur… 6

Figure I.3 : Equipements technologiques d'une centrale TV………………….. 9

Figure I. 4 : schéma simplifie de l’installation…………………………………. 10

Figure II.1 : Diagramme de Clapeyron…………………………………………. 12

Figure II.2 : Diagramme entropique……………………………………………. 12

Figure II.3 : diagramme P = f(T)…………………………………………………13

Figure II.4: diagramme H = f(S)……………………………………………….... 14

Figure II.5 : Le diagramme Mollier h – S………………………………………14

Figure II.6: Schéma de principe d’une turbine………………………………….15

Figure II.7: diagramme p-v d’un cycle moteur………………………………….16

FigureII.8: diagramme entropique du cycle du Rankine……………………….17

Figure II.9 : diagramme T-S avec surchauffe……………………………………18

Figure II.10 : effet de la pression maximale…………………………………….. 19

Figure II.11: cycle et diagramme T-S avec resurchauffe………………………. 19

Figure II.12: cycle et diagramme T-S à soutirage……………………………….20

Fig II.13 : diagramme T-S du cycle de HIRN……………………………………20

Figure III.1: élément est circuit de la centrale à vapeur………………………..23

Figure III.2 : schéma simplifie actuel de fonctionnement de la centrale(Les 3 RHP

non fonctionnels)………………………………………… …………26

Figure III.3 Schéma de principe de la condensation ……………………………35

Figure III.4 : schéma simplifie de la centrale avec les RHP fonctionnels…….. 37

Figure. IV.1 : Exemple type d’une courbe de charge……………………………55

Figure IV.2 : schéma détaillé d’un générateur de vapeur………………………57

Figure IV.3 : Schéma de principe de régulation………………………………. 59

Figure IV.4 : Schéma de circuit eau-vapeur……………………………………. 60

Figure IV.5 : courbes pression- débit…………………………………………….62

Figure IV.6 : courbes pression – débit…………………………………………..63

Figure V.1 : Hiérarchie de la maintenance…………………………………..….64

Liste des tableaux

Liste des Tableaux :

Tableau I.1 : fiche technique……………………………………………..4

Tableau I.2 : personnel d’entreprise……………………………………...5

Tableau III.1 : relevés des paramètres du premier groupe……………….27

Tableau III.2 : relevais des paramètres du deuxième groupe……………..38

Les tableaux du Chapitre III des enthalpies dans chaque point et leur numéros de pages : (les

tableaux A pour le premier groupe et les tableaux B pour le deuxième )

Tableau (A1) :24

Tableau(A2) :25

Tableau (A3) :27

Tableau (A4) :28

Tableau (A5) :28

Tableau (A6) :28

Tableau (A7) :29

Tableau (A8) :29

Tableau (A9) :29

Tableau (A10) :29

Tableau (A11) :30

Tableau (A12) :30

Tableau (A13) :30

Tableau (A14) :30

Tableau (A15) :31

Tableau (A16) :31

Tableau (A17) :31

Tableau (A18) :31

Tableau (A19) :32

Tableau (A20) :32

Tableau (A21) :32

Tableau (A22) :33

Tableau (B1) :39

Tableau (B2) :39

Tableau (B3) :39

Tableau (B4) :40

Tableau (B5) :40

Tableau (B6) :40

Tableau (B7) :40

Tableau (B8) :40

Tableau (B9) :41

Tableau (B10) :41

Tableau (B11) :42

Tableau(B12) :42

Tableau (B13) :42

Tableau (B14) :42

Tableau (B15) :43

Tableau (B16) :43

Tableau (B17) :43

Tableau (B18) :44

Tableau (B19) :44

Tableau (B20) :44

Tableau (B21) :44

Tableau (B22) :51

Tableau (B23) :51

Tableau (B24) :51

Tableau (B25) :51

Tableau (B26) :51

Mémoire de Master -...

Documents

Transcript of Mémoire de Master -...