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Approche fonctionnelle

Station d’irrigation Station d’irrigation IRISIRIS

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Auteurs

AUTEURS

BARTHEN Norbert, professeur au lycée Victor Hugo de Colomiers

CHOULLI Rachid, professeur au lycée Jolimont de Toulouse

MENDOUSSE Jean-Michel, formateur à l’IUFM Midi-Pyrénées

MIAS Serge, formateur à l’IUFM Midi-Pyrénées, responsable du groupe

Unité de pression

Asperseurs

Borne d’irrigation

Point d’eau

Canalisations amovibles

Frontière du système réel

Présentation 1/2

A0A0

Présentation 2/2

• La station d’irrigation de VERNIOLLE possède comme source d’eau l’ARIEGE. Cette eau transite par les canalisations de la station jusqu’aux bornes situées à proximité des cultures.

• Le débit total est de 1080 litres/s

• La hauteur manométrique totale est de 160 m.

• L’eau est filtrée (filtre de 1,5 mm).

• Le pompage se fait à l’aide de huit groupes (deux sont utilisés soit en vitesse fixe, soit en vitesse variable).

• Une cuve de 25000 litres assure la protection « anti-bélier ».

• L’alimentation en énergie électrique est assurée par une ligne de 20 KV et un poste de transformation de 3*1250 KVA.

• La surface d’arrosage doit rester constant, les asperseurs sont calibrés en débit sous une pression donnée. Le nombre d’asperseurs en service peut varier, donc le débit varie, donc il est nécessaire de maintenir la pression constante.

Grandeurs et unités

• Pression : la pression s’exprime en Pascal ou en Bar Pascal 1 Pa = 1 N / m² Bar 1 bar = 105 Pa

• Hauteur manométrique : c’est la différence de pression entre deux points A et B. H = PB - PA en mètres de colonne d’eau (m.c.e.). Dans la pratique on considèrera : 1 bar = 10 m.c.e.

• Hauteur manométrique totale : HMT = HGA + HGR + PA + PR + P HGA : Hauteur géométrique d’aspiration HGR : Hauteur géométrique de refoulement PA et PR : pertes de charge P : Pression utile au niveau de l’aspersion.

• Puissance utile nécessaire à la pompe : Pu : puissance utile de la pompe en Watts m : masse d’eau en kg pompée en un temps t en s (calculée à partir du débit en m3/h)

A

B

H

Notions d’hydraulique

P

HGR

HGAPompe

Photo du système didactiséSystème didactisé 1/2

A0A0

• Le système est homothétique en débit et en pression à la station d’irrigation de VERNIOLLE en ARIEGE. La surface d’arrosage doit rester constante, les asperseurs sont calibrés en débit sous pression donnée.

• Le nombre d’asperseurs en service peut varier, donc le débit varie aussi. Il est donc nécessaire d’assurer le maintien de la pression à valeur constante quel que soit le débit afin de garder constante la surface d’arrosage.

• Le système fonctionne en circuit fermé, l’eau pompée est refoulée dans la bâche. La mise sous pression se fait à l’aide de deux groupes motopompes, un à vitesse fixe, l’autre à vitesse variable.

• Deux réservoirs de 25 litres assurent la protection « anti-bélier ».

• L’alimentation électrique : 3*400V + N + PE

• Pour la régulation, le système dispose :– soit d’une carte de régulation associée au modulateur en mode automatique,– soit de l’automate avec son superviseur en mode automate.

• Enfin l’eau véhiculée à l’intérieur d’une tuyauterie ( tuyaux, coudes et crépines ) est soumise à des contraintes de frottements appelés « pertes de charge ». Celles-ci sont simulées sur le système didactique par une vanne.

Caractéristiques du système didactiséSystème didactisé 2/2

Eau aspergée

sous pression

Fonction globale : A-0

Réseau EDF

3*400V – 50Hz

MarcheArrêt

Arrêt d’urgence

, ,Informations pupitre

Energie calorifique perdue

WW RR EE

A-0

Consigne de pressionParamètres PI

Réglage du pressostat

Station d’irrigation

Irriguer par aspersion

A0

Nombre d’asperseursPertes de charge

Réservoirs tamponsProgramme API

Modes de marches

CC

Analyse fonctionnelle>A-0

Eau stockée à la

pression atmosphérique

Caractéristiques du réseau hydraulique

Eau aspergée

sous pression

EEWW

Traiterles données

A2

Acquérir lesétats

du systèmeA5Capteurs de débitCapteurs de pression

Image pression amont

Etat contact pressostat

Image fréquence Rotation PV

Consigne pression

Commande variateur

Réglage PISeuils pressostat

Modes de marche

Energie électrique3x400V+N+PE

Energie électrique modulée

Energie calorifiqueperdue

Réglage capteurs

Consigne

WsWs

WsWs

CC

RR

WW

Carte de régulationAPI

Gérer et modulerl’énergie

A3A3ContacteursVariateur

Analyse fonctionnelle>A-0>A0

Informations pupitre

WsWs

Communiqueravec le système

A1Pupitre

WsWs

Images débit,pressions amont et aval

Eau stockée à

la pression atmosphérique

Filtrer, mettresous pression

et distribuerA4

Électropompes RéservoirsCrépinescanalisations

A0

RR

WsWs

Eau aspergée

sous pression

Eau stockée à

la pression

atmosphérique

A4

Filtreret

refouler A41Électropompes

Analyse fonctionnelle>A-0>A0>A4

Asperger A43

AsperseursElectrovannes

Energie électrique modulée

WsWs

CC

CCEE

CC

Caractéristiques du réseau hydraulique

Electrovannes

Pertes calorifiques

Pertes de charge

Pression aval

Eau sous pression constante

et à débit spécifié

Fuites d’eau

Distribuer L’eau

A42

Canalisations

Pertes calorifiques

WsWs

Support d’activité A-0Support d’activité A-0

A0A0Voir synoptique

Manomètre

Réservoirs 25 L

Pompe à vitesse fixe

Pompe à vitesse variable

Électrovannes

Asperseur

Clapet

Pressostat Capteur pression amont

Capteur débit

Aspiration

Aspiration

Vanne pertes charges

Capteur pression aval

Synoptique

Commande des électrovannes

Indication de la pression amont

Indication de la vitesse de rotationDe la pompe à vitesse variable

Indication du débit

Indication de la pression aval

Cliquez dessusPour agrandir

Pupitre 1/2

Pupitre 2/2

Choix du mode defonctionnement

Bouton d’arrêt d’urgenceBouton poussoiressais lampes

Bouton poussoir arrêt

Bouton poussoiret voyant marche

Voyant mise sous tension

Voyant fonctionnementpompe à vitesse fixe

Voyant fonctionnementpompe à vitesse variable

Voyant défaut

Consigne pression

Carte de régulation

Carte de régulation

Schéma

Carte de régulation

API

Schéma de câblage des entrées TOR automate

Schéma de câblage des sorties TOR automate

TSX Micro

Schéma de câblage des entrées et sorties analogiques

Entrées sorties analogiques

Entrées TOR

Module de sorties automate

Commande des électrovannes

Sorties TOR

Voyants de mise en service des électrovannes

Module de sorties automate

Entrées sorties analogiques

TSX Micro

Entrées analogiques

Sortie analogique

Contacteurs variateur

Schéma

Contacteurs

Variateur : Leroy Somer Digidrive Se 2,5TIentrée = 6,4A sous 400V – 50HzIsortie = 4,2A à fréquence de découpage 3 KHzPmoteur = 1,5Kw

Schéma contacteurs variateur

Contacteurs

Variateur

Photo motopompe

Caractéristiques pompe à vitesse fixe :

Moteur Leroy Somer LS 80LCouplage étoile 400V – 50HzNn = 2835 tr/mincos φ = 0,84 et In = 2,5APuissance : 1,1 KW

turbine Leroy Somer MIV 5.5/BHmax = 58m

Caractéristiques pompe à vitesse variable :

Moteur Leroy Somer LS 90SCouplage étoile 400V – 50HzNn = 2870 tr/mincos φ = 0,81 et In = 3,3APuissance : 1,5 KW

turbine Leroy Somer MIV 5.7/BHmax = 80m

Schéma

Schéma de puissance (motopompe)

Moteur à vitesse variable 1,5 KW

Moteur à vitesse variable 1,1 KW

Photo réservoirs

Réservoirs VessiesCapacité : 25L

Fonction : Anti-coups de bélier (Stabilise les fluctuations de pression et de débit)

Photo canalisations

Vanne pertes de charges

Fonction : permet de simuler les pertes de charges dans la canalisation

canalisations

Caractéristiques :• Type : ED 517 / 314 . 411 / 075• Gamme de pression : 1 – 10 bars• signal de sortie : 0 – 10 V DC

Fonction :Mesurer la pression et fournir en sortie une tension continue de 0 à 10V proportionnelle à la pression. Cette information est envoyée à la carte de régulation

Capteur de pression amont ou aval

Capteurs de pression

Schéma

Capteurs de débit

Caractéristiques :

Capteur à roue à palettes SIGNET 515Plage de mesure : 0,3 à 6 m/sPrécision : ± 1 % de la pleine échelleAucune tension d’alimentation

Signal de sortie : 0,3V par m/s15 à 18 Hz par m/s

Capteur de débit

Schéma

Capteurs de pression

Capteurs de pression amont et aval

Capteur dedébit

Capteur de débit

Bibliographie et sites Internet

• Système de distribution d’eau asservi en pression (Réseau National de ressources en Électrotechnique - matériel didactique LEROY SOMER)

• Toutes les photos ont été réalisées au lycée Jolimont et elles sont libres d’utilisation

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BARTHEN Norbert, professeur au lycée Victor Hugo de Colomiers

CHOULLI Rachid, professeur au lycée Jolimont de Toulouse

MENDOUSSE Jean-Michel, formateur à l’IUFM Midi-Pyrénées

MIAS Serge, formateur à l’IUFM Midi-Pyrénées, responsable du groupe

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