Présentation pfe esprit 2012

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Diapositive 1

Installation dun Poste Automatique dAjout dAdditifs dans le CarburantDpartement EngineeringEcole Suprieure Prive dingnierie et de Technologies Vivo ENERGYRalis par: Chedly Ben MenadiEncadreur ESPRIT: Mr Ahmed TeyebEncadreur Vivo ENERGY: Mr Kais Sellami

Tout dabord je tiens remercier les membres du jury pour avoir aimablement accept de juger mon travail.Mon stage sest droul dans les locaux de Vivo ENERGY et plus prcisment dans le dpartement engineering o jai pu ralis mon Projet de fin dtudes qui porte sur lInstallation dun Poste Automatique dAjout dAdditifs dans le Carburant et se veut aboutissement dune formation thorique et pratique en ingnierie lectromcanique.

Prsentation de lentreprise

Choix du sujet et problmatique

Etude du systme de pompage

Prsentation de la solution

Conclusion

Perspectives

Sommaire2

Ma prsentation suivra le plan suivantJe commencerai par prsenter lentreprise du sage, expliquerai le choix du sujet et poserai ma, problmatique, jeprsenterai par la suite ltude du systme de pompage, exposerai une solution globale du systme et je finirai par uneconclusion et des perspectives

Vivo ENERGYPlan du site3

La socit Vivo energy de Tunisie est situe Tunis. Le site de la socit objet de ce Projet de Fin dEtudes se trouve 16 km du sige social, dans la zone ptrolire de Rads-Ptrole.

4Vivo ENERGYFranchise de Shell, caractre industriel et commercialVivo ENERGY Socit nergtique de stockage, de distribution et de commercialisation CarburantLubrifiants

Essence sans plomb 95Essence sans plomb 98Gasoil extraGasoil extra 50

GnralitsDomaines ActivitsNormes rigoureuses

Moyens

La socit Vivo energy de Tunisie est la franchise de la multinationale Shell, elle est caractre industriel et commercial. Les domaines dactivit de la socit couvrent le stockage, la distribution et la commercialisation de produits carburants et lubrifiants, la socit applique des normes rigoureuses pour assurer la qualit et la conformit de tous ses produits ptroliers vis--vis des spcifications techniques, notamment pour les carburants conomiques Gasoil Extra et Sans plomb Extra.

Choix du sujet et problmatique

Sant de louvrierScurit de louvrierPrservation de lenvironnementDtermination des NormesDispositif dadditivation manuelPerte de tempsPerte du produitManipulation dangereuse

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Le choix du sujet est dtermin par les normes suivantes, la sant et la scurit des ouvriers et la prservation de lenvironnement, afin de permettre aux ouvriers de manipuler les produits sans courir de risque ce qui procure une conomie de temps et une rentabilit suprieur.

Dispositif dadditivation manuelAncienne mthodeUtiliser un tuyau au dessus des camions-citernesInhaler les vapeurs toxiquesAutomatiser le processus dadditivation

Choix du sujet et problmatique6Nouvelle mthode

le dispositif dadditivation manuel est au centre de ma problmatique au niveau de lancienne mthode dajout dadditif pratique par Shell, les ouvriers t obligs dutilis un tuyau pour verser les additifs dans le carburant au dessus des camions en inhalant les vapeurs toxiques des additifs sans compt la dperdition du la manipulation. Do lide dautomatiser le processus dadditivation.

Contrle

Pmax=21,7 barPompe dplacement positifCapacit journalire de 10 m3/ jour H fluide = 80% Hmax fluide 1,5 " 3/8"InjecteursRservoir fermConduite

Cahier de chargeChoix du groupe de pompage

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Nous disposons pour notre sujet dun rservoir tanche dune capacit de 10m3 qui achemine son contenu travers un rseau de canalisations dun diamtre de 1,5 puis de 3/8 de pouces jusquaux injecteurs avec une pression maximum de 21,7 bar admissible. Lacheminement des additifs se fait travers un groupe de pompage que nous allons dtailler maintenant.

Pompes volumtriquesPompage additifs

Deux pices mobiles

Les Pompes dplacement positif8Polyvalentes

Efficacit Viscosit HL-897

Dbit rduitViking pumpDbit stable pression variableFacile utiliser et entretenir

Fiable et prcise

Les pompes dplacement positif sont des pompes volumtriques extrmement polyvalentes. ils excellent dans le pompage de liquides pais tels que les additifs puisque son efficacit augmente avec laugmentation de la viscosit. la HL-897 de chez viking pump travail a des dbits rduits, son dbit nest pas affect par le changement de pression contrairement une pompe centrifuge. Parce que les pompes engrenages internes nont seulement deux pices mobiles, ils sont fiables, faciles utiliser et entretenir.

Description dune pompe DP

Parties externes (tte, corps, support)Parties internes (rotor, roue de guidage)BagueJoint d'arbre

Les principaux lments qui constituent la pompe DP sont: 9

Elle est constitue du corps de la pompe, dun rotor et dune roue de guidage, dune bague et dun joint.

Dbit:Lexploitation journalire moyenne des additifs est de 10 m3 chacunNemo 6133Critres de choix

Dbit ncessaire

Dbit dinjectionNombre dinjecteurs

3 m3 /h

Dbit sortie pompe

Nemo 204110

Nous avons une exploitation journalire moyenne de 10 m3 pour chaque additif. Le dbit ncessaire pour chaque additif est le dbit dinjection dun seul injecteur fois le nombre dinjecteurs en fonctionnement, tout calcul fait, nous obtenant un dbit maximum de 3 m3/h.Concernant le dbit de sortie de la pompe du Nmo 6133

Qv=4,15 m3/h

Masse volumique: 880 Kg/m311

Ce diagramme reprsente le dbit de la HL 897 en m3/h en fonction de la vitesse de rotation du rotor de cette pompe, il sagit donc de la courbe caractristique de la HL 897 pour un produit de masse volumique de 880 Kg/m3, nous pouvons observer qu 1200 rvolutions per minutes nous obtenant un dbit de 4,15 m3/h

Pertes des charges : rgulires et singulires: H=7,65 mDbit:Exploitation journalire moyenne des additifs est de 10 m3 chacunNemo 6133Contraintes des au rseauCritres de choix

Dbit ncessaire

Dbit dinjectionNombre dinjecteurs

3 m3 /h

Nemo 2041Dbit sortie pompeDbit sortie pompe

4,15 m3 /h

12

Les pertes de charges rgulires et singulires lors de lutilisation de cet additif sont de 7,65 m.Quant au dbit de sortie de la pompe du Nmo 2041

Qv=4,17 m3/h

Masse volumique: 968 Kg/m313

Nous effectuant le mme travail nous pouvons observer ce diagramme qui reprsente le dbit de la HL 897 en m3/h en fonction de la vitesse de rotation du rotor de la pompe, il sagit donc de la courbe caractristique de la HL 897 pour un produit de masse volumique de 968 Kg/m3, nous pouvons observer qu 1200 rvolutions per minutes nous obtenant un dbit de 4,17 m3/h

Pertes des charges : rgulires et singulires: H=7,65 mDbit:Exploitation journalire moyenne des additifs est de 10 m3 chacunNemo 6133Contraintes d au rseauCritres de choix

Dbit ncessaire

Contraintes d au rseauPertes des charges : rgulires et singulires: H=7,03 m

Dbit dinjectionNombre dinjecteurs

3 m3 /h

Nemo 2041Dbit sortie pompeDbit sortie pompe

4,15 m3 /h

4,17 m3 /h

Dbit:

Dbit necessaire = 3 m3/hDbit de sortie pompe pour Nemo 6133 = 4,15 m3/h 3 m3/hDbit de sortie pompe pour Nemo 2041 = 4,17 m3/h 3 m3/h

Pression au refoulement de la pompe:Pnemo 6133 =22,45 BarPnemo 2041 =22,4 BarPression au refoulement maximum de la pompe est exprime par:Pmaximal de la pompe=PMax arriv linjecteur+ H = 22,45 BarPmaximal de la pompe=PMax arriv linjecteur+ H = 22,4 BarNemo 6133Nemo 2041

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Les pertes de charges rgulires et singulires lors de lutilisation de cet additif sont de 7,03 m.La pression maximale que doit exerce la pompe est de 22,45 bar concernant le Nemo 6133 et la pression maximale que doit exerce la pompe est de 22,4 bar pour le Nemo 6133Donc pour rcapituler, nous avons besoins de 3m3/h au refoulement, le dbit de sortie de la pompe pour le Nemo 6133 est de 4,15m3/h avec une pression maximale que la pompe ne doit dpasser de 22,45 bar, le dbit de sortie de la pompe pour le Nemo 2041 est de 4,17m3/h avec une pression maximale de 22,4 bar que la pompe ne doit dpasser.

Tableaux caractristique des pompes DP15

Concernant la pression admise pour notre pompe nous pouvons voir sur le tableau caractristique des pompes dplacement positif que la HL-897 est protg pour une pression maximale de 28 bar.

Surpression de 5,55 BarUn limiteur de pression.Limiteur de pression rglable de 4 11 barVrification des rsultatsDbit requis Nemo 6133: 4,15 m3/h > 3 m3/hPression maximale requise Nemo 6133: 28 bar > 22,45 bar

Dbit requis Nemo 2041: 4,17 m3/h > 3 m3/h

Thermal relief valveBypass relief valveUn limiteur de la pression de la temprature

Pression maximale requise Nemo 2041: 28 bar > 22,4 barNemo 6133Nemo 2041

Surpression de 5,6 Bar 16

Vrifions nos rsultat, le dbit requis au Nemo 6133 est de 4,15 m3/h, un rsultat largement au 3 m3/h demand, le dbit requis pour le Nemo 2041 est de 4,17 m3/h, largement suprieur au 3 m3/h demand.Nous pouvons observer que le problme se situe au niveau de la pression, elle est suprieur a ce que nous pouvons permettre, une surpression de 5,55 bar pour le nemo 6133 et une surpression de 5,6 bar pour le Nemo 2041. Un limiteur de pression est donc ncessaire pour palier ce problme et un limiteur de la pression d la temprature, certes facultatif mais protge le rseau de la hausse de temprature.

La pression de vapeur

La cavitation

Pression requise pour mettre un liquide en bullitionLa cavitation

P entre < P vapeur

Cration de bulles de vapeur

Peut endommager la parie intrieure de la pompe 17

Nous allons nous pench maintenant sur le problme de cavitation, pour la comprendre, nous devons parler de la pression de vapeur, la pression de vapeur est la pression requise pour mettre un liquide en bullition une temprature bien dterminer,La cavitation provient quand la pression lentre de la pompe est infrieur la pression de vapeur du liquide. Les bulles de vapeur se dplace lintrieur de la pompe pour exploser arrachant de petites particules de la pompe avec elles.

Le Net Positive Suction HeadNPSHDisponibleNPSHRequisNPSHD:Pression absolue l'orifice d'aspiration NPSHR:Pression minimum requise lorifice d'aspirationNPSH

Doit tre calculFourni par le fabricant18

et pour empcher ce phnomne nous devons calculer NPSH ou le Net Positive Suction Head de la pompe.NPSH est dfinie en deux parties:NPSH disponible (NPSHD): cest la pression absolue l'orifice d'aspiration de la pompe.ETNPSH requis (NPSHR): La pression minimum requise l'orifice d'aspiration de la pompe pour empcher la pompe de caviter.NPSHd est fonction de notre systme et doit tre calcule, alors que NPSHR est une fonction de la pompe et doit tre fourni par le fabricant.

Le Net Positive Suction HeadPression agissant sur la surface du liquide Pertes de chargeHauteur manomtrique statiquePression de vapeur saturante

NPSHD

hs

Le Nemo 6133Le Nemo 2041NPSHD-Nemo 6133

NPSHD-Nemo 2041

2,937m 3,55m19

Le Net Positive Suction Head disponible est gal la Pression agissant sur la surface du liquide + ou - Hauteur manomtrique statique tout dpend de du rservoir, moins les Pertes de charge et moins la pression de vapeur saturante, nous obtenons un NPSHD-Nemo 6133 de 2,937m et un NPSHD-Nemo 2041 de 3,55m

6,2 feet = 1,89m

La charte NPSHrNPSHR-Nemo 6133=1,89/0,968=1,95m=1,89/0,88=2,14mNPSHR-Nemo 2041

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Nous pouvons voir le tableau caractrisant le NPSHr de chaque pompe, donn par le fabricant, nous avons donc pour la famille HL 6,2 pied soit 1,89m. En le divisant par la masse volumique de chaque additif, nous obtenant leur NPSHr respectif.

Le Net Positive Suction HeadPression agissant sur la surface du liquide Pertes de chargeHauteur manomtrique statiquePression de vapeur saturante

NPSHD

hs

Le Nemo 6133Le Nemo 2041NPSHD-Nemo 6133

NPSHD-Nemo 2041

> 2,14m > 1,95m

NPSHD-Nemo 6133 > NPSHR-Nemo 6133

NPSHD-Nemo 2041 > NPSHR-Nemo 2041 Fonctionnement normal des pompes

Pas de risque de cavitation2,937m3,55m21

Le NPSH dlivr doit toujours tre suprieure au NPSH requis pour que le systme de pompage puisse fonctionner sans cavitation. En d'autres termes, Nous devons avoir plus de pression ct aspiration quen demande la pompe. Fonctionnement normal des pompes. Pas de risque de cavitation !!

15 m au minimum

Conception

Stockage des additifs

Poste de chargement

Minimiser les risques de contact

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Nous passons maintenant la prsentation de la solution, ou une conception en 3 dimensions t faite afin de bien saisir le projet. Notre systme est constitu de 2 parties principales, une partie de stockage et une partie dinjection. Selon le fournisseur des quipements Chemtec energy, Le lieu de stockage des additifs doit tre loign dau moins 15 m, du poste de chargement des hydrocarbures pour minimiser tout risque de contacte des additifs avec les camions-citernes

Support pompes DP Bti ConceptionRservoir additifVannes boisseau sphriquePompes DP en parallleLimiteur de pressionFiltre

Deux pompes DP ?Exigence Vivo Energy

Pompe de secours

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La partie de stockage est constitu dun rservoir, dun filtre, dun bti, dun limiteur de pression, de plusieurs vannes boisseaux sphriques, et clapets anti-retour non reprsents ici, et de deux pompes dplacement positifs disposs en parallle.Vous me direz pourquoi une deuxime pompe alors que nous avons dmontr quune seule pompe suffisait largement? Et bien, une des exigences impose t de mettre une pompe de secours, si lune des pompes venait tomber en panne, la deuxime prendrait immdiatement la relve.

Les contrleurs ProPac Bras de chargementLes injecteurs Miniblock V4 Conception24

La partie injection se compose principalement de trois contrleurs dinjection ProPac, dun bras de chargement qui nentre pas dans le projet, mais est reprsent ici par souci de clart, et 12 minblock injecteurs.

Conception

Bti Conduite daspirationConduite de scuritLimiteur de pressionConduite de refoulementPoint dinjectionPompes DPRservoir

Bras de chargement

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Chaque systme dajout d'additif comprend un rservoir d'additif, le fluide est aspir travers la conduite daspiration en inox jusqu lensemble de pompes.En aval du systme de pompage, un limiteur de pression renvoi le fluide en excs au rservoir travers une conduite de scurit. Le fluide est ensuite achemin travers la conduite de refoulement aux miniblock injecteurs, les quels injectent ladditif dans le bras de chargement travers un orifice.Dans chaque bras de chargement est prvu un dbitmtre (non reprsent). Le signal du dbit du carburant est envoy au propac pour quil le compare avec le signal envoy par le dbitmtre du miniblock et une rgulation du taux dinjection est effectu fur et mesure que le chargement ai lieu.

ConclusionNouveau dispositif

Maitrise des diffrentes tapes dajout dadditifs.

Automatisation du processus dadditivation

normes de scurit et de contrleParticipation sur site dans les tapes de ralisation du projetConception dun systme dacheminement des additifs.

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Ce nouveau dispositif permit la maitrise des diffrentes tapes dajout dadditifs grce lautomatisation du processus dadditivation selon les normes de scurit et de contrle tablis par le cahier de charge.Ma participation ne se pas limite la conception thorique mais elle t effective dans la mesure o jai suivi sur site les tapes dinstallation du poste de chargement en attendant le projet de ralisation du poste dadditivation quelques mtres de ce dernier.

Poste dadditivationAlternative intressante Production dune valeur ajouteEn cours de ralisationSystme de supervision distance.Automatisation du processus

Validation

PerspectivesLacunes

Systme de scurit incendie.

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Lautomatisation du poste dadditivation reste une solution trs intressante qui permet la production de produits ptroliers dune qualits suprieurs tout en respectant les normes internationales de scurit des employs et de la prservation de lenvironnement. Il sagit comme je viens de le dire dun poste dadditivation qui na pas encore t mit en place, donc qui na pas encore fait ses preuves, do limpossibilit de saisir les lacunes, quand ce projet sera raliser de nouvelles perspectives pourront souvrir, telles que la mise en place dun systme de supervision distance et dun systme de scurit incendie.

Merci de votre attention28

Merci de votre attention