AFS Groupe Électrogène Partie 1

 

Description fonctionnelle et structurelle du groupe électrogène Analyse fonctionnelle Diagramme de Bête à corne L’outil de diagramme bête à corne énonce le besoin fondamentale du produit. On représente graphiquement l’expression du besoin à travers trois questions simples autour du sujet étudié :

• A qui le produit rend-il service ? • Sur quoi agit-il ? • Dans quel but ? A qui le produit rend-il service ?

Sur quoi agit-il?

Utilisateur

Carburant

Groupe électrogène

Dans quel but ?

Produire l’énergie électrique

Ce qui revient à formuler une phrase du type : Le groupe électrogène rend service à l’utilisateur en

agissant sur le carburant pour produire de l’énergie électrique.

Le diagramme des intégrateurs « Diagramme Pieuvre » Le diagramme Pieuvre permet de représenter la relation entre un produit/service et son environnement. C’est à dire qu’il permet de voir quelles sont les fonctions essentielles et secondaires d’un produit et comment ces fonctions réagissent avec le milieu extérieur.

Utilisateur

Environnement FC2 FP1

Groupe électrogène FC1

l’énergie électrique 1

Réseau

 

Liste des fonctions de service FP1

Produire l’électricité

FC1

Etre adaptable au réseau électrique (P, f, U)

FC2

Etre silencieux et non polluant

Le diagramme SADT Actigramme A-0.

Régler la tension

Régler la fréquence

Energie électrique Carburant

Produire l’énergie électrique

Echauffement Bruit, fumée.

Groupe électrogène

Le diagramme FAST Le diagramme FAST permet permet de traduire chacune des fonctions de service en fonction(s) technique(s), puis matériellement en solutions constructives.

FP1

FONCTION DE

FONCTION

SOLUTION

SERVICE

TECHNIQUE

TECHNOLOGIQUE

Produire l’énergie électrique

Convertir le carburant en énergie mécanique

Moteur thermique

Convertir l’énergie mécanique en énergie électrique

Alternateur

2

 

FC1

FC2

Etre adaptable au réseau électrique

Etre silencieux et non polluant

Fournir une puissance P suffisante

Alternateur de puissance

Avoir une tension U ajustable

Alternateur à excitation réglable

Avoir une fréquence f=50 Hz

Moteur thermique à vitesse réglable

Réduire le bruit

Système silencieux

Traiter la fumée

Système de traitement de fumée

Analyse structurelle Diagramme définition de bloc

3

 

 

«Bloc » Système de refroidissement

« Bloc» Système de commande

Automate programmable

«Bloc » Evacuation gaz d’échappement

système de traitement de fumée/silencieux

système de traitement de fumée/silencieux

« système » Le groupe électrogène

«Bloc » Reservoir à carburant

«Sous-système » Groupe alternateur

«Bloc » Châssis

«Bloc » Système électrique du moteur

« Bloc» Moteur thermique

Moteur Diesel

 

«Bloc » Excitatrice

«Bloc » Génératrice synchrone

4

«Bloc » Démarreur

 

I.

ETUD TUDE DU GROU GROUP PE ELEC LECTROG TROGEN ENE E

Souvent appelé générateur électrique, un groupe électrogène élect rogène est un appareil conçu spécialement pour produire de l’électricité d’une manière autonome. Il s’agit surtout de l’un des équipements de production de l’énergie électrique le plus fiable. On réserve l’appellation groupe électrogène à l’association moteur à combustion et alternateur. Leur taille et leur poids peuvent varier de quelques kilogrammes à plusieurs dizaine de tonnes. La puissance d’un groupe électrogène s’exprime en Voltampère Voltampère (VA), (VA), Kilovoltampère (KVA) ou Mégavoltampère (MVA). Les groupes électrogènes sont utilisés dans les zones que le réseau de distribution électrique ne dessert pas, soit pour pallier une éventuelle coupure d’alimentation électrique de celui-ci. Autrement, ils sont utilisés en complément d’une alimentation sans interruption. En général ces dispositifs sont indispensables dans des situations où l’interruption de l’alimentation électrique entraine des conséquences graves ou des pertes financières, par exemple dans les hôpitaux, l’industrie, les aéroports, les centres informatiques, etc.

Principe de fonctionnement Pour produire l’électricité, le groupe électrogène réalise le schéma ci-dessous. Le moteur thermique alimenté en combustible (gasoil) convertit l’énergie chimique en énergie mécanique. Cette énergie mécanique est transmise au rotor de l’alternateur, pour ensuite être convertie en énergie électrique et distribuer sur la plaque à borne.

Chaine d’information

Acquérir Consignes utilisateur

Traiter

Réservoir combustible

Vitesse rota

Automate Programmable

Clavier Capteur de vitesse Capteur de courant

Alimenter

Communiquer

Convertir

Afficheur

Transmettre Volant moteur

Moteur Diesel

 

Convertir Chaine d’énergie

Absence d’énergie électrique

Distribuer

Alternateur

Créer réseau électrique

Plaque à borne Energie électrique disponible

Figure :Schéma fonctionnel du groupe électrogène

5

 

MOTEUR THERMIQUE (MOTEUR DIESEL) Fonction globale Analyse fonctionnelle La fonction du moteur est de produire une énergie mécanique, en transformant t ransformant l’énergie chimique grâce à une combustion interne.

Actigramme A-0  Energie électrique Liquide réfrigérant Liquide réfrigérant Liquide lubrifiant Démarreur

Energie chimique

Transformer l’énergie chimique en énergie mécanique

Energie mécanique Chaleur/ gaz brulés

Moteur thermique

Architecture générale

Figure Vue éclatée d’un moteur diesel

6

 

1. Axe des culbuteurs

Joint de carter

2. Cu C ulasse

Vilebrequin

4. Soupapes

Volant moteur

5. Bougies

Couronne dentée entrainée par le démarreur

6. Bloc cylindres

Bielle

7. Allumeur

Axe de piston

8. Tige de commande des culbuteurs

Piston

9. Pompe à injection

Segments

10. Poussoirs

Cylindre

11. Ar Arbres à cames

Joint de culasse

Carter de distribution

Ressort de soupape

Chaîne de distribution

Culbuteurs

Pompe à huile

Joint de cache culbuteurs

Crépine de la pompe à huile

Cache culbuteurs

Principe de fonctionnement Le moteur diesel fonctionne selon les quatre phases fondamentales décrites en 1862 par l’ingénieur français Alphonse Beau de Rochas : Admission, compression, combustion détente, et échappement. Suivant que les phases du cycle se repartissent sur un tour ou sur deux tours de vilebrequin; le moteur diesel fonctionne selon les cycles à deux temps (un tour de vilebrequin) ou à quatre temps (deux tours de vilebrequin).

7

 

ALTERNATEUR Fonction globale Analyse fonctionnelle La fonction de l'alternateur est de produire une énergie électrique, en tr transformant ansformant l’énergie mécanique grâce au principe de l’induction magnétique.

Actigramme A-0

Regler la tension Courant d'excitation

Energie mécanique

Transformer l’énergie mécanique en énergie électrique

Alternateur

8

Energie électrique Chaleur/ gaz brulés

 

9

 

1. Ensemble de stator

Joint de carter

2. Ensemble de rotor

Vilebrequin

4. Turbines

Volant moteur

5. Palier côté accouplement

Couronne dentée entrainée par le démarreur

6. Grille de protection

Bielle

7. Inducteur d’excitatrice

Axe de piston

8. Support de bornes

Piston

9. Bornes

Segments

10. Manchon d’accouplement

Cylindre

11. Ensemble de pont de Diode

Joint de culasse

Joint torique

Ressort de soupape

Chaîne de distribution

Culbuteurs

Pompe à huile

Joint de cache culbuteurs

Crépine de la pompe à huile

Cache culbuteurs

Principe de fonctionnement L’alternateur, couplé au moteur, est formé d’une partie mobile, appelé rotor, et d’une partie fixe, appelée stator. La paroi externe du rotor est composée d’électroaimants, tandis que la paroi interne du stator consiste en un enroulement de barres de cuivre. Lorsque le rotor tourne dans le stator, il induit un champ électrique dans les enroulements du stator. Un système d’excitation externe produit un courant qui parcourt le bobinage d’excitation du rotor afin de créer ce champ.

10

 

ELABORATION DE LA MAINTENANCE MAINTENA NCE CORRECTIVE D’UN GROUPE ELECTROGENE Généralités de la maintenance Depuis une cinquantaine d’année, on peut constater l’extraordinaire évolution des performances des nombreux systèmes qui nous entourent, tels que les systèmes de production automatisés, les systèmes de transport (avions, trains rapides, automobiles,…), les systèmes de télécommunication (téléphone, internet,…), etc. Le haut niveau de performance exigé imposerait un fonctionnement sans défaillance. Mais, parallèlement à l’évolution de leurs performances, force est de constater aussi que la complexité de ces systèmes s’est également considérablement accrue, ce qui a comme corollaire la multiplication des sources de défaillances potentielles. En outre, les impératifs économiques actuels imposerait des délais de plus en plus courts de mise sur le marché ou de passage au stade opérationnel. Les défaillances ou dysfonctionnement peuvent avoir des conséquences graves : atteintes à la santé des personnes et/ou à l’environnement, pertes de vie humaines, non-conformité des produits, arrêt de la production, pertes financières,… Le principal objectif de la maintenance est d’assurer la pérennité des systèmes de production, de diminuer les pannes imprévues, garantir la qualité exigée par les clients et de réduire les coûts de révision et de remise en état de fonctionnement.

Définition de la maintenance D’après AFNOR, AFNOR, selon la norme NF-X 60 000 : « La maintenance est l’ensemble des actions permettant de maintenir ou de rétablir un bien dans un état spécifié ou en mesure d’assurer un service déterminé ». Cette définition s’articule autour de deux éléments :

- Maintenir un bien; - Rétablir un bien. On peut alors dissocier deux catégories principales de maintenances :

• La maintenance corrective: qui est effectuée suite à une défaillance, comprend une série d’opérations dont la détection, la localisation, le diagnostic, le dépannage ou la réparation et la vérification du bon fonctionnement.

• La maintenance préventive: qui est effectuée selon des critères prédéterminés dans l’intention de réduire la probabilité de défaillance d’un bien ou la dégradation d’un service. Différentes activités telles que l’inspection, le contrôle, la visite et le test peuvent être accomplies pour maîtriser l’évolution de l’état d’un bien et effectuées de manière continue ou à des intervalles réguliers calculés en fonction du temps ou du nombre d’unités d’usage.

11

 

Concepts de la maintenance

12

 

Les niveaux de la maintenance La norme NF-X 60 000 définit cinq niveaux de la maintenance à savoir :

Travaux

• Réglages simples - pas de

Lieu

Personnel

Sur place

Exploitant du bien

démontage ni ouverture du bien

Niveau 1

Exemple Remise à zéro d’un automate après arrêt d'urgence, changement de consommable

Niveau 2

• Dépannage par échange standard • Opérations mineures de

Sur place

Changement d'un relais, contrôle de fusibles, réenclenchement de disjoncteur

Technicien habilité

Identification de l’élément défaillant, recherche de la cause, élimination de la cause, remplacement

Equipe avec encadrement technique spécialisé

Intervention sur matériel dont la remise en service est soumise à qualification

maintenance préventive

• Identification et diagnostic de Niveau 3

Technicien habilité

Sur place ou pannes dans atelier • Réparation par échange standard de • Réparations mécaniques mineures maintenance • Maintenance préventive (par ex. réglage ou réalignement des appareils de mesure)

• Travaux importants de Niveau 4

maintenance corrective ou préventive sauf rénovation et reconstruction • Réglage des appareils de mesure • Contrôle des étalons

• Rénovation Niveau • Reconstruction • Réparations importantes 5

Atelier spécialisé avec outillage général, bancs de mesure, documentatio n

Constructeur Moyens proches ou de la fabrication reconstructeur

Mise en conformité selon réglementation d'équipements lourds

Les coûts en maintenance L’aspect économique de la maintenance est un champ privilégié dans l’optimisation de la production. La mission globale de la maintenance est l’optimisation de la qualité de service tout en minimisant les coûts.

Coût de la maintenance corrective Notation Cd : coûts de défaillance, résultant des coûts directs et indirects d’une ou un cumul de défaillances relatives à un équipement.

13

 

Cm : coûts direct de la maintenance, de manière simple, ce sont les pièces de rechange et la main d’oeuvre.

Ci : coûts d’indisponibilité, c’est le cumul de toutes les conséquences indirectes induites par l’indisponibilité propre d’un équipement.

Couts directs de maintenance Ils peuvent se rapporter à une intervention

14