Rapport Ocp

OCPSAFIOCPSAFIOCPSAFIO CPSAFIOCPSAFIOCPSAFIID SOCPSAFIIDSOCPSAFIIDSO MEMOIRE DE PROJET FIN D’ETUDE CPSAFIOCPSAFIOCPSAFIOC PSAFIOCPSAFIOCPSAFIOCP SAFIIDSOCPSAFIIDSOCPSA FIIDSOCPSAFIOCPSAFIOCP SAFIOCPSAFIOCPSAFIOCPS AFIOCPSAFIIDSOCPSAFIIDS OCPSAFIIDSOCPSAFIOCPSA FIOCPSAFIOCPSAFIOCPSAF IOCPSAFIOCPSAFIIDSOCPS AFIIDSOCPSAFIIDSOCPSAFI Université Sidi Mohammed Ben Abdellah Faculté Des Sciences et Techniques Fès Group Office Chérifien de Phosphate

Pour l’obtention du diplôme d’ingénieur d’état Systèmes Electroniques et Télécommunications

Réalisé par :

Encadré par :

Abdelmajid BOUGRA

M. Elhoucine BOUCHOUA

ANNEE UNIVERSITAIRE : 2013/2014

Avant propos

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Tout le travail qui est représenté dans ce rapport est implémenté sur deux applications. La première application est sous AUTOMGEN V8, et la deuxième est sur STEP7 et WINCC flexible de la famille SIEMENS

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A mes parents Aucun hommage ne pourrait être à la hauteur de l’amour Et de l’affection dont ils ne cessent de me combler. Qu’ils trouvent dans ce travail un Témoignage de mon profond amour et éternelle reconnaissance. Que dieu leur procure bonne santé et longue vie. A mes chers frères et Sœur En leurs souhaitant la réussite dans Leurs études et dans leurs vies La mémoire de mes grands parents Puisse Dieu l’accueillir dans son infinie Miséricorde A toute la grande famille A tous mes amis A tous ceux que j’aime et qui m’aiment

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A tous ceux-ci je dédie ce modeste travail

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Avant tout, nous tenons à nous acquitter d’un agréable devoir de reconnaissance en remerciant tous ceux qui nous ont aidés à mener ce travail à terme. Nous exprimerons d’abord nos sentiments de vive gratitude à M. ZOUAK doyen de FST de FES et M. LAHBABI chef de filière d’ingénieure « Systèmes Electroniques et Télécommunications », qui m'ont permit de passer mon stage dans les meilleures conditions. Je tiens à exprimer mes profondes reconnaissances à M.BOUCHOUA « chef du service électrique et maintenance IDS/M/M/E/E télécommande» et mon encadrant de stage pour ses judicieux conseils durant mon stage. Ces conseils qui n’ont pas cessé de me prodiguer durant toute cette période. Je lui dois aussi une immense gratitude pour ses encouragements, sa patience, sa sympathie et de me faire profiter de son expérience et de ses connaissances ainsi pour tous les moyens qu’il a mis à ma disposition. Je tiens à exprimer également mon sincère remerciement a Equipe de service Electrique surtout envers M ETTANJI « chef du service électrique et maintenance IDS/M/M/E/E», M A .AZNAGUI « responsable électrique d’atelier de centrale MP1 » pour leurs soutiens et pour l’intérêt avec lequel ils ont suivi la progression de mon stage dans les meilleures conditions. Mes sincères remerciements aux personnel de service production M. ENNAJI « chef de service de production», M. OUHCINE & M.KOLLACH « responsable atelier de centrale MP1 », M. BELGARMOUCHI « contremaitre de centrale MP1 ». Ainsi l’équipe de service instrumentation M.AIT ZAOUIT pour leur disponibilité et soutien qui répond largement aux critères de clarté et de globalité. Et sans oublier, un grand remerciement a les équipes de production et électrique M BSAILA, YASSIR OUAGRANE, AZROUR, CHEIKH, MIH, ZAHROUNI, MADOUCH, SOUALI. qui m’ont fourni tous les renseignements nécessaires à l’accomplissement de ce travail

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Enfin, j’espère que ce travail si modeste ne décevra pas la confiance de toutes personnes ayant contribué de près ou de loin à sa préparation, qu’elle trouve ici l’expression de ma profonde gratitude et qu’il puisse témoigner du profond attachement et du grand respect que je leur apporte.

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Le service électrique de la division MP1 de L’Office chérifien des phosphates de SAFI s’est lancé dans des projets visant à renforcer la sécurité et la sureté de ses ateliers. Parmi ces projets on trouve le projet de « renouvèlement de l’installation électrique de la chaudière Principale ». Son rôle est la gestion de contrôle – commande de la chaudière, les interventions de maintenance et la sécurité des installations électrique et énergétique ainsi les agents de production et les chaudiéristes. C’est dans ce cadre que se situe notre travail qui consiste d’abord à présenter la vision du projet en étudiant le système de production de l’énergie électrique et thermique avec les équipements qui entre dans la réalisation de ce système, en plus l’architecture de l’automatisation, supervision et régulation sous logiciels Step7 et WINCC de la famille SIEMENS.

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Ensuite, ce rapport sera consacré à la réalisation de «Amélioration de l’architecture contrôle et commande de la chaudière principale de centrale thermique » de la division MP1 de l’OCP de SAFI qui alimentent le circuit de Vapeur HP. En effet, après avoir définis l’analyse fonctionnelle du projet , ainsi l’architecture hardware et software qui entre réalisation de ca projet, l’automatisation, supervision et régulation en plus les ordre d’asservissement sous forme d’un programme automatisé (par GRAFCET et LADDER) seront développés puis appliqués sur l’interface WINCC et STEP7.

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Liste des figures. ................................................................................................................................... 7 Introduction générale. ........................................................................................................................ 9 Chapitre I: Contexte général du stage………………………………………......…………………………10 1. Présentation générale du group OCP ..................................................................................11 2. Direction Industrie SAFI ..........................................................................................................14 3. Division Maroc phosphore1 MP1 .........................................................................................15 4. Atelier de production MP1 .....................................................................................................17 5. Procédé de fabrication de la vapeur et de l’énergie électrique .................................19 6. Chaudière Principale de MP1 ................................................................................................23 Chapitre II : Vision du Projet ...........................................................................................................27 1. Contexte du projet .....................................................................................................................28 2. Analyse fonctionnelle ..............................................................................................................33 3. Architecture Hardware & Software .....................................................................................36 4. Configuration de l’automate ..................................................................................................41 5. Conclusion ....................................................................................................................................46 Chapitre III : Architecture SCADA de la chaudière ...................................................................47 1. Automatisation de la chaudière ...........................................................................................48 2. Chaine de régulation .................................................................................................................71 3. Supervision ..................................................................................................................................78 4. Conclusion .....................................................................................................................................82 Conclusion générale ...........................................................................................................................83

Bibliographies ......................................................................................................................................59

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Annexes ...................................................................................................................................................84

Chapitre I: Contexte général du stage Figure 1 : Organigramme de la division MPI …………………………………………………………………………….. Figure 2 : Organigramme du service électrique de MP1….…………………………………………………………. Figure 3 : Ateliers de MPI …………………….…………………………………………………………………………………. Figure 4 : Schéma de la chaudière principale La centrale thermique de MP1……………………………… Figure 5 : Schéma d’un groupe turboalternateur …………………………………………………………………….. Figure 6 : le groupe turboalternateur de la centrale…………………………………………………………………. Figure 7 : Image de Ballon ……………………………………………………………………………………………………… Figure 8 : Image de vanne d’injection …………….………………………………………………………………………. Figure 9 : Image des Ventilateurs 22ZK01/22ZK02…………………….……………………………………………. Figure 10 : Image de Bruleur1 & 2…….……………………………………………………………………………………. Figure 11 : Bac de stockage mazout (gaz oïl) et Bac stockage Fuel ……….………………………………… Figure 12 : Image de cheminé ……………………………………………………………………………………………….

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Chapitre II : Vision du Projet Figure 1 : Relais de l’armoire de commande de la chaudière ……………………………………………..………. Figure 2 : Tableau des avantages & inconvénients d’automatisation du système ……………….……... Figure 3 : Tâches à réaliser pour la gestion du projet ………………..……………………………………..……... Figure 4 : Diagramme de PERT ……………………………………………………………………………………………….. Figure 5 : Diagramme de GANTT ……………………………….……………………………………………………………. Figure 6 : Diagramme bête à cornes ………………………………………..……………………………………………… Figure 7 : Diagramme Pieuvre du fonctionnement normal du nouveau système ……………………… Figure 8 : Tableau des Caractérisations des fonctions du système ……………………….………………….. Figure 9 : Schémas bloc des composants des solutions envisagées …………………………………………… Figure 10 : Tableau de poids des critères …………………………………………..…………………………………… Figure 11 : Composants de l’API ……………………………………………….…………………………………………… Figure 12 : CPU de l’Automate programmable SIEMENS série 7-300…………………………………………. Figure 13 : Les carte CPU, Alimentation, et entrée/sortie de l’Automate programmable SIEMENS série 7-300…………………………………………………………………………………………….. Figure 14 : Tableau des entrées / sorties Logique et analogiques ……………………………………………… Figure 15 : Tableau de matériel sur HW CONFIG de Step7 de Siemens………………………………………. Figure 16 : Configuration des stations sur NetPro de Step7 de Siemens ……….………………………….. Figure 17 : Configuration de Langage sur Step7 de Siemens………..…………………………………………… Figure 18 : Interaction entre les logiciels STEP7 et WINCC …………………………………………………….. Figure 19 : Pages de configuration sur Step7 de Siemens ……………………………………………………… Figure 20 : Fenêtre de liaison sur WinCC de Siemens ……………………………………………………………..

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Figure 1 : Boucle opérationnelles du GEMMA …………………..……………………………………………………... Figure 2 : Boucle opérationnelles du fonctionnement de la chaudière ……..…………………………….. Figure 3 : GRAFCET de l’étape A1………………………………………….………………………………………………… Figure 4 : GRAFCET de l’étape F2………………………………………….………………………………………………….. Figure 5 : GRAFCET de Macro étape M1…………………………………………………………………………………….. Figure 6 : GRAFCET de Macro étape M2………………………..…………………………………………………………. Figure 7 : GRAFCET de Macro étape M3………………………………………………………………………….……….. Figure 8 : GRAFCET de Macro étape M4……………………………………………………………………..…………… Figure 9 : GRAFCET de l’étape F1……………………………………………………………………………………………. Automatisation et supervision de la chaudière

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Chapitre III : Architecture SCADA de la chaudière

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Figure 10 : GRAFCET de M5…………………………………………………………………………………………… ….… Figure 11 : GRAFCET de M6…………………………………………………………………………………………………… Figure 12 : GRAFCET de M7…………………………………………………………………………………………………… Figure 13 : GRAFCET de M8…………………………………………………………………………………………………… Figure 14 : GRAFCET de M9…………………………………………………………………………………………………… Figure 15 : GRAFCET de M10 & M11……………………………………………………………………………………… Figure 16 : GRAFCET de M12………….……………………………………………………………………………………… Figure 17 : GRAFCET de L’étape A2.……………………………………………………………………………………… Figure 18 : GRAFCET de l’étape F1….……………………………………………………………………………………… Figure 19 : GRAFCET de l’étape D3….……………………………………………………………………………………… Figure 20 : GRAFCET de l’étape D1, A5 et A6…………………………………………………………………………… Figure 21 : GRAFCET de Macro étape M13……………………………………………………………………………… Figure 22 : GRAFCET de Macro étape M14……………………………………………………………………………… Figure 23 : GRAFCET de Macro étape M15……………………………………………………………………………… Figure 24 : GRAFCET de l’étape encapsulant 204…………………..………………………………………………… Figure 25 : Chaine de régulation de débit de l’eau d’alimentation de la chaudière……………………… Figure 26 : GRAFCET de la Chaine de régulation de débit de l’eau d’alimentation de la chaudière Figure 27 : Chaine de régulation de la température des gaz de cheminé ………..………………………… Figure 28 : GRAFCET de la Chaine de régulation de la température des gaz de cheminé …………… Figure 29 : Chaine de régulation de la température et la pression de la vapeur HP …..……………… Figure 30 : GRAFCET de la Chaine de régulation de la température et la pression de la vapeur HP Figure 31 : la Chaine de régulation de la charge de la vapeur HP ……………………………………………… Figure 32 : Bloc max de la chaine de régulation de la vapeur HP………………………………………………. Figure 33 : GRAFCET de la Chaine de régulation de la charge de la vapeur HP …………………………… Figure 34 : GRAFCET de macro étape M4 ……………………………..………………………………………………… Figure 35 : GRAFCET de macro étape M5 ……..………………………………………………………………………… Figure 36 : Vue initiale de la chaudière …………………………………………………………………………………… Figure 37 : Vue de circuit combustible de la chaudière ……………………………………………………………

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La fréquence des défauts produits aux niveaux de l’installation électrique de l’armoire de commande de la chaudière principale de centrale thermique de MP1, témoignent des faiblesses de mesure de sécurité prises par la société. Les accidents et les retards de démarrage de l’organe survenus pendant ces dernières années reflètent l’insuffisance des interventions curatives de maintenance. Dans l'optique de l'amélioration des conditions de sécurité et des informations concernant la nouvelle démarche de maintenance, la direction de Groupe Office Chérifien de Phosphate OCP à SAFI, est imposé la mise en place de la politique maintenance de toutes les installations de ces divisions, selon un calendrier C'est dans ce cadre que s'inscrit mon projet de fin d’étude qui s’intitule l’architecture contrôle commande de la chaudière principale de».

« Amélioration de

L’objectif de mon travail est l’intégration d’une nouvelle architecture contrôle commande SCADA basé sur système automatisé, afin d’augmenter la sécurité entre les axes de la chaudière et assurer la centralisation de sa commande. Le présent rapport est structuré en trois chapitres couvrant l'ensemble des aspects de mon travail : 

Le premier chapitre est consacré au contexte général du projet, d’abord un bref aperçu de l’organisme d’accueil en l’occurrence l’OCP, ensuite une présentation sur le milieu du projet.



Le deuxième chapitre évoque le projet de stage. En premier lieu, nous exposerons le cahier de charge proposé par la société, par suite, l’analyse fonctionnelle de travail, et la configuration matériel et logiciel qui entre dans la réalisation de ce système. Le troisième chapitre porte sur l’architecture SCADA de la chaudière. Après avoir relaté le GEMMA du système, nous allons définir le programme automatisé nécessaires pour le charger l’automate. Par suite, nous allons proposer les ordres d’asservissement et régulation entre les différents bloc de la chaine de production de la vapeur HP , et finalement nous allons présebter les interface homme machine qui controlera le fonctionnement de notre chaudière.

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Depuis sa naissance, l’OCP ambitionne de devenir le Producteur de référence à l’échelle, en croissance continue et réputée citoyenne, œuvrant pour mieux satisfaire ses clients et développer son capital humain.

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I. Présentation générale du groupe OCP Le groupe OCP, qui signifie Office Chérifien de Phosphate, est spécialisé dans l’extraction, la valorisation et la commercialisation de phosphate et de ses produits dérivés. Le phosphate qui représente les trois-quarts des réserves mondiales est principalement utilisé dans la fabrication des engrais, il provient des sites de KHOURIBGA, BENGUERIR, YOUSSOUFIA et BOUCRAA-LAAYOUNE. Selon les cas, le minerai subit une ou plusieurs opérations de traitement (criblage, séchage, calcination, flottation, enrichissement à sec…). Une fois traité, il est exporté tel quel ou bien livré aux industries chimiques du Groupe, à JORF LASFAR ou à SAFI, pour être transformé en produits dérivés commercialisables : acide phosphorique de base, acide phosphorique purifié. Le groupe OCP extrait le phosphate du sol marocain dans des chantiers à ciel ouverte ou souterrains qui se concentrent essentiellement au centre du pays (99% se trouve au centre du pays), Le groupe OCP joue un rôle très important sur les plans économique et social du pays, vu l’importance des offres d’emploi qu’il offre et sa contribution dans le développement social et économique des différentes régions du pays, puisqu’il représente le premier exportateur mondial de phosphate sous toutes ses formes, dont 95 % de sa production expédié en dehors des frontières nationales. C’est un opérateur international rayonne sur les cinq continents de la planète.

1.1

Historique de l’OCP:

Ainsi le groupe OCP met tout en œuvre pour répondre aux besoins mondiaux en produits phosphatés, compte tenu de l’importance, de la quantité et la position géographique des gisements du pays qui confère naturellement au Maroc une place particulière dans l’industrie phosphatée.

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L’Office Chérifien des Phosphates OCP est créé le 7 août 1920, il se charge de la recherche et d’exploitation du phosphate. En mars 1991, l’exploitation effective du minerai a commencé dans la région d’OUEDZEM. Dès cette date, l’OCP connût une très vive expansion sans relâche, grâce à la qualité du minerai extrait et l’appréciation des pays demandeurs. A partir de 1921, l’historique de l’OCP est l’histoire prodigieuse. En effet, le phosphate Marocain ayant une teneur de 75% BPL (Bon Phosphate Lime) c’est ce qu’on appelle couramment la teneur en phosphate Tricalcique, ceci fournit à l’industrie des engrais la possibilité de faire un bond en avant du superphosphate, la demande pour le phosphate Marocain fut très élevée. Encouragé par cette réussite l’OCP étudie alors la mise en exploitation d’un nouveau gisement à YOUSSOUFIA, la teneur de phosphate de ce gisement (70%), bien inférieure à celle du phosphate de KHOURIBGA reste néanmoins supérieure à celle des gisements exploité dans les autres pays (USA, Algérie, Tunisie….). La mise en exploitation de ce minerai coïncide avec la crise économique mondiale de 1929 qui provoque un brusque abaissement de la demande de phosphate qui demeurait jusqu’à la seconde guerre mondiale. En 1975, dans le cadre de la récupération des provinces sahariennes, l’OCP a pris en charge l’exploitation du phosphate de BOUCRAA, et en 1979, il démarra l’exploitation d’une nouvelle zone minière : le centre de BENGUERIR. Pour la production de l’acide phosphorique et les engrais, l’OCP a mis en service plusieurs usines :  Maroc Chimie I en 1965 à SAFI.  Maroc Chimie II en 1976 à SAFI.  Maroc Chimie III et IV en 1986 à JORFLASFAR.

1.2

Statut juridique du groupe OCP :

Le Maroc dispose d’une réserve assez importante en phosphates, soit ¾ des réserves mondiales, de ce fait, il s’est lancé dans l’exploitation de cette richesse naturelle pour développer son industrie en créant le groupe Office Chérifien des Phosphates (OCP) et produits dérivés. Il s’agit d’une nouvelle approche managériale, visant d’intégrer tous les facteurs influençant la production dans les objectifs pluriannuels tracés par le groupe, dans une optique d’optimisation et de réduction des coûts de revient, faisant appel à des études et à des méthodologies adaptées à la réalité industrielle et ayant comme finalités la disposition d’une vision très approchée du déroulement réel des différents processus. L’Office Chérifien des Phosphates est un organisme étatique ayant pour mission l’extraction, le traitement, la valorisation ainsi que l’exportation du phosphate et ses dérivés aux pays demandeurs. Etant donné ses activités industrielles et commerciales intenses et critiques pour l’économie du pays, le législateur l’a doté d’une organisation spécifique lui permettant d’agir avec une grande liberté indépendamment de l’état et ceci bien sûr dans des limites bien déterminées. L’OCP est inscrit au registre du commerce et soumis sur le plan fiscal aux mêmes obligations que n’importe quelle entreprise privée (patente, droit de douane, taxes à l’exportation, impôts sur les salaires, impôts sur les bénéfices etc.). Cependant, il a une gestion financière séparée de l’état, ainsi, chaque année il établit ce prix de revient, son compte d’exploitation, son bilan et participe au budget de l’état. Actuellement, le groupe OCP opère sur les cinq continents et il est devenu leader mondial sur le marché du phosphate et des produits dérivés, et parmi les premières entreprises du Royaume. Son ouverture traditionnelle sur l’international le pousse à développer, en permanence, ses capacités d’adaptation, de flexibilité et d’anticipation pour pouvoir répondre aux exigences, de plus en plus fortes, des clients dans un marché fortement concurrentiel. Dans ce sens (La concrétisation des nouvelles tendances managériales au sein du groupe) la plateforme chimie de Safi a lancé un grand nombre de projets qui visent globalement une optimisation de toutes les ressources, en particulier, le complexe Maroc Phosphore I qui a connu dernièrement le lancement d’un ensemble de projets de développement (la nouvelle ligne sulfurique H, les nouvelles unités de concentration, les nouveaux programmes d’optimisation dans la consommation énergétique,…). Conjointement aux autres complexes de la plate forme chimie de Safi, le complexe dispose, pour la production d’acide phosphorique (et engrais précédemment) de plusieurs ateliers, chacun intervient dans une phase de fabrication du produit fini en utilisant un procédé bien précis et ayant des caractéristiques adaptées au type de produits intermédiaires assurés.

Activité :

Le groupe Office Chérifien des Phosphates (OCP) est spécialisé dans l’extraction, la valorisation et la commercialisation de phosphate et de produits dérivés. Chaque année, plus de 23 millions de tonnes de minerais sont extraites du sous-sol marocain qui recèle les trois-quarts des réserves mondiales. Principalement utilisé dans la fabrication des engrais, le phosphate provient des sites de KHOURIBGA, BENGUERIR, YOUSSOUFIA et BOUCRAA-LAAYOUNE. Selon les cas, le minerai subit une ou plusieurs opérations de traitement (criblage, séchage, calcination, flottation, enrichissement à sec…). Une fois traité, il est exporté tel quel ou bien livré aux industries chimiques du groupe, à JORF LASFAR ou à SAFI, pour être transformé en produits dérivés commercialisables : acide phosphorique de base, acide phosphorique purifié, engrais solides. Premier exportateur mondial de phosphate sous toutes ses formes, le groupe OCP écoule 95% de sa production en dehors des frontières nationales. Opérateur international, il rayonne sur les cinq continents de la planète et réalise un chiffre d’affaires annuel de 1,3 milliard de dollars. Moteur de l’économie national, le groupe OCP joue pleinement son rôle d’entreprise citoyenne. Cette volonté se traduit par la promotion de nombreuses initiatives, notamment en faveur du développement régional et de la création d’entreprise.

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1.3

Dans un contexte de concurrence accrue, le groupe OCP poursuit la politique de consolidation de ses positions traditionnelles et développe de nouveaux débouchés. Avec une exigence sans cesse réaffirmée : améliorer la qualité de ses produits tout en maintenant un niveau élevé en matière de sécurité et de protection de l’environnement. Quatre ports desservant les centres de production : - CASABLANCA : pour le phosphate brut en provenance KHOURIBGA. - JORF-LASFAR : pour le phosphate en provenance de KHOURIBGA et les produits dérivés fabriqués à JORF LASFAR. - SAFI : pour le phosphate en provenance de YOUSSOUFIA et les produits dérivés fabriqués à SAFI et BENGUERIR. - LAAYOUNE : pour le phosphate en provenance de BOUCRAA. La multiplicité des ports d’embarquement apporte une souplesse et une sécurité d’approvisionnement pour les clients. Elle constitue un atout supplémentaire pour la satisfaction de leur besoin.

1.4

Filiales de groupe OCP:

Le groupe OCP est formé des filiales suivantes :

13

- SOTREG :(Société des Transports Régionaux) comme son nom l’indique, elle assure le transport des agents OCP. - SMESI :(Société Marocaine d’Etudes Spéciales et Industrielles) chargée d’assurer des études industrielles objectives et pratiques pour le compte de l’OCP. - MARPHOCEAN :(Société de Transport Maritime des Produits Chimiques) cette dernière est chargée d’assurer le transport maritime des produits chimiques du groupe. - I.P.S.E : (Institut de Promotion Socio-éducative) elle dispense un enregistrement fondamental de qualité pour les fils des agents du groupe. - MAROC PHOSPHOR I, II et III : chargé du traitement industriel du phosphate et de sa mise en valeur en produisant les principales dérivées de ce minerai. - PHOSBOUCRAA : extraction et traitement (lavage et séchage) du phosphate du gisement BOUCRAA. - CERPHOS :(Centre d’Etudes de Recherche des Phosphates Minéraux). - STAR : Société de Transport.

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II. Direction industriel SAFI La direction Maroc Phosphore SAFI (IDS) est l’une des plus grandes plateformes de fabrication des engrais et acide phosphorique au monde en valorisant une partie des phosphates extraite de YOUSSOUFIA et ceux en provenance de BENGUERIR. Sa structure est composée de : IDS Direction de Production du Site de Safi IDSH Direction des Ressources Humaines IDS/LC Division Coordination et Programmation IDS/L/I Division Infrastructures IDS/L/T Division Contrôle, Transport Métrologie IDS/C Direction Maroc Chimie IDS/M Direction Maroc Phosphore 1 IDS/D Direction Maroc Phosphore 2

IDS/GC Département Contrôle Technique et Audit IDS/GM Division Maintenance Centralisée IDS/AM Département Achats Site IDS/EM Département Energie Manager IDS/ET Département Etudes Techniques et et Consolidation IDS/P/L Département Méthode et Planning IDS/PT Département Projets IDS/SE Département Hygiène, Sécurité et Environnement

Plusieurs raisons ont commandé le choix de la ville de SAFI pour l’implantation du complexe Maroc phosphore Safi tels que : - La proximité des gisements de Youssoufia et BENGUERIR. - L’existence d’un port facilitant l’importation de la matière et l’exportation des produits finis - Disponibilité de l’eau de mer utilisée en grande quantité pour le refroidissement des installations de production et au lavage du phosphate. - ainsi Disponibilité de l’eau douce (l’eau brute de barrage) Cette entité est composée de trois complexes industriels situés à environ 10 Km de Safi :

- Direction Maroc chimie : Maroc Phosphore II est créée en 1965, Cette unité industriel est spécialisée dans la valorisation des dérivés des phosphates.IL comporte 4 ateliers principaux:    

Atelier de production de l’acide sulfurique Atelier d’énergies et de fluides ; Atelier de production d’acide phosphorique Atelier engrais

- Direction Maroc Phosphore I : Créée en 1975, MPI a pour mission de fabriquer l’acide phosphorique à 54% P2O5. Elle comporte quatre ateliers principaux :    

Atelier de fusion et de filtration du soufre Atelier de production de l’acide sulfurique Atelier d’énergies et de fluides Atelier de production d’acide phosphorique

- Direction Maroc-Phosphore II : Maroc Phosphore II est créée en 1981 dans le but de valoriser les phosphates provenant de BENGUERIR. Elle dispose de 4 unités: Unité de laverie de phosphate ; Unité de production d’énergies et de fluides ; Unité de production d’acide sulfurique ; Unité de production d’acide phosphorique ;

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   

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III. Division Maroc Phosphore I: MP1 Le complexe Maroc Phosphore I construit en 1975 contribue à la production d’acide phosphorique et des engrais (précédemment) destinés à l’export, L’organigramme de la division MPI est le

suivant :

Direction CIS

Direction de production

Division MPI

Chef de service production

Chef de service amélioration technique

Production énergie et fluides

Chef de service matériel

Bureau d’étude

Production d’acide phosphorique Production de phosphate dicalcique DCP

Contrôle matériel Maintenance mécanique sulfurique Maintenance mécanique phosphorique

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Production soufre et acide sulfurique

1.1 Organigramme de la division MPI Automatisation et supervision de la chaudière

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3.1

Le service électrique du Maroc phosphore 1

Le service électrique de Maroc Phosphore I occupe une place stratégique dans cette division, car il s’occupe de l’entretien de tous les équipements électriques installés dans les différents ateliers du complexe Il se compose de : Section de dépannage : Elle est constituée de quatre équipes qui font le roulement à quatre (4*8) elle s’occupe de dépannage des équipements électriques. Section entretien préventif et travaux neufs : Cette s’occupe de l’entretien des machines systématique des équipements électriques suivant les plannings annuels d’entretien. Section bureau d’étude et préparation : Elle s’occupe de la gestion du matériel électrique et de facturation des prestations de service électrique. Secrétariat : Son rôle essentiel est :  Le pointage du personnel du service.  La transmission et la réception du courrier.  L’enregistrement et le classement du courrier L’organigramme est le suivant :

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1.2 Organigramme du service électrique de MP1

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IV. Atelier de production de MPI Compte tenu des résultats très encourageants, l'extension de ces installations a été effectuée progressivement par la mise en service de La Division MAROC PHOSPHORE I dans le but de produire l’acide phosphorique elle comprend 5 ateliers : Atelier Energie et fluides; Atelier de fusion et de filtration du soufre; Atelier de production d’acide sulfurique; Atelier de production d’acide phosphorique, et l’Atelier de production des engrais (MAP) , cette installation a été éliminée et transférée à JORF LASFAR à cause du produit Ammoniac. Pour faire face à la concurrence mondiale, La division Maroc phosphore I s’engage à satisfaire les exigences de ses clients en terme de qualité, quantité et délais. Elle produit deux qualités d’acide phosphorique normales et désulfité. La division MPI comporte 3 ateliers principaux :

1.3 Ateliers de MPI

4.1

Atelier de Production d’Acide Sulfurique

Cet atelier a pour vocation principale la production de l’acide sulfurique à partir du soufre liquide filtré (provenant de l’atelier AFFS). Cette mission est assurée grâce à un ensemble de cinq lignes, dont quatre anciennes (A, B, D et F) utilisant un procédé POLIMEX et la nouvelle ligne H qui utilise un procédé MOSANTO. Seules les lignes B et D sont maintenues en service, les lignes A et F sont actuellement en réforme, elles sont éliminées lors du démarrage de la nouvelle ligne H qui a eu lieu en Juin 2009. Cet atelier est le premier fournisseur de vapeur (Haute et Basse Pression), à partir de l’énergie calorifique récupérée des gaz dans les différentes étapes de production de l’acide sulfurique. La production de l’acide sulfurique (H2SO4) passe par trois étapes principales - La combustion : Cette étape se résume dans la réaction chimique suivante, il s’agit d’une réaction totale et ne nécessite pas une surveillance des paramètres :

S  O2  SO 2 ( Anhydride sulfureux)  (E1  70.96Kcal/mol)

-

La conversion : Cette étape est régie par la réaction chimique suivante :

À l’inverse des autres étapes (étapes 1 et 3) la présente réaction est équilibrée, donc elle nécessite d’être surveillée afin d’éviter la production dans l’autre sens.

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SO2  ( 12)O2  SO 3 ( Anhydride sulfurique)  (E 2  21.90 Kcal/mol)

- L’absorption : Dans cette étape, qui se résume dans la réaction suivante, les traces d’eau contenues dans H2SO4 recyclé absorbent SO3, Il s’agit également d’une réaction totale et ne nécessite pas une surveillance des paramètres.

SO3  ( H 2 SO4 , H 2O)  H 2 SO4 ( Acide sulfurique)  (E3  31.06 Kcal/mol) Les deux premières réactions sont fortement exothermiques, cette chaleur ( E1 + E 2 ) est récupérée sous forme de vapeur afin de remplir le besoin du complexe. Afin d’éviter les impacts environnementaux du dégagement du gaz, un taux de conversion SO2/SO3 doit atteindre 99,5% (voir 99,7%)

4.2

Atelier de Production d’Acide Phosphorique:

Cet atelier stratégique constitue l’interface du complexe avec le client final, il a pour vocation la production du produit fini qui est l’acide phosphorique 54% à partir du phosphate broyé et de l’acide sulfurique, il est composé deux unités : - Unité de réaction filtration (R&F) composée de trois lignes de production d’acide phosphoriques 30% (Ancienne lignes) utilisant le procédé Nissan et d’une ligne (4ème ligne) utilisant le procédé Rhône-Poulenc. - Unité de concentration d’acide phosphorique (CAP) dont le rôle est de concentrer à 54% par évaporation de l’eau contenue. Cette évaporation s’effectue dans une boucle de circulation comprenant un échangeur pour le réchauffement de l’acide, un bouilleur pour la séparation des gaz et une pompe de circulation à grand débit

4.3

Atelier Energie et Fluides:

L’atelier énergie et fluides constitue le cœur du complexe, c’est le fournisseur et le synchronisateur de toutes sortes d’énergie à savoir la vapeur : l’énergie électrique et les différents types d’eaux. Il se compose de : 4.3.1. Atelier de production des fluides Cet atelier est le fournisseur de toutes sortes d’eau pour les différentes sections du complexe MPI, il est constitué de plusieurs sections: Station de pompage d’eau de mer : comprend quatre pompes verticales dont une de réserve. Station de filtration : Permet la filtration d’eau de mer qui sera utilisée par la suite dans la condensation de la vapeur au niveau des condenseurs, ainsi que le refroidissement de certains équipements. Station de carburants : Le rôle de cette station est l’alimentation des chaudières et des fours par le gasoil et le fuel. La station de traitement des eaux et déminéralisation : C’est la section la plus importante, elle transforme l’eau en provenance du barrage en trois sortes d’eau : Eau filtrée, Eau déminéralisée et eau déslipée : 4.3.2. Atelier de production d’énergie

-

18

La centrale est dotée d’un ensemble de dispositifs, matériels et de potentiel humain qui lui permet de produire l’énergie électrique et la vapeur d’eau nécessaire pour le bon fonctionnement de MPI. La centrale thermique permet d’alimenter le complexe MPI en utilités indispensables pour son fonctionnement à savoir : La vapeur sous différentes pressions : haute, et basse pression; L’énergie électrique;

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V. Procédé de fabrication de la vapeur et de l’énergie électrique A MAROC PHOSPHORE I, on produit la vapeur en utilisant deux procédés : utilisation des chaudières et l’exploitation des lignes sulfuriques. La centrale thermique du complexe Maroc Phosphore I produisait la vapeur HP (haute pression) (vapeur à haute pression 58 bars, 480°C). En utilisant la chaudière principale. Cependant, cette installation n’est utilisée que pour compléter la production en vapeur HP en cas de manque de celle-ci. La vapeur HP est dorénavant produite également à partir de 3 lignes sulfuriques H, B, et D), exploitant le caractère exothermique de la réaction de fusion du soufre. Anciennes lignes (B et D): ces deux lignes utilisent le procédé POLIMEX, elles ont une capacité unitaire de 1500 t/j. Nouvelle ligne H : cette ligne est équipée d’un système HRS, lui affectant une importante capacité de production évaluée. La vapeur BP est générée soit directement à partir des lignes sulfuriques H, B, et D selon des quantités bien définies, ou bien après réduction à la basse pression via les 4 stations de réduction dont dispose la centrale thermique. La totalité de la vapeur HP produite est acheminée vers les collecteurs HP, au niveau de la centrale, où elle servira d’énergie motrice aux turbines. Selon le besoin en énergie électrique, la vapeur BP peut être soutirée ce qui est toujours le cas- au niveau de l’étage HP des turbines. La vapeur BP générée est véhiculée vers les collecteurs BP, avant d’être expédiée vers les consommateurs.

5.1

Production de la vapeur : la chaudière

La chaudière a pour rôle de transmettre la chaleur issue de la combustion du fuel dans le foyer à l’eau alimentaire dans le but de le préchauffer, l’évaporer et le surchauffer jusqu’à atteindre une température et une pression qui répondent aux exigences des installations (vapeur à haut pression 58 bars, 475°C).

- D’un ballon

- D’un foyer

- D’un évaporateur

- De deux surchauffeurs

- D’un préchauffeur

- D’une station de désurchauffe

- D’un économiseur

- D’un jeu de bruleurs de combustible de gasoil et de fioul

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La chaudière utilisée est une chaudière à tubes à circulation naturelle : la circulation de l'eau est très importante pour éviter la formation des zones sèches où le métal est susceptible de fondre sous l'effet de la chaleur (radiation). Dans les chaudières à circulation naturelle, l'eau d'appoint (eau froide) est introduite dans un ballon supérieur, vu que la densité plus grande que celle de l'eau plus chaude déjà existante, elle va descendre naturellement par différence de densité. Durant cette descente, elle commence à prendre la chaleur jusqu’à atteindre une zone où elle devient très chaude et sa densité beaucoup plus faible, dans ce cas, elle monte et revient au ballon dans lequel elle a été introduite. Ce mouvement parcouru par l’eau (on peut imaginer la trajectoire d’une seule goutte) n’était pas obtenu à l’aide d’une pompe : pour cela, il est appelé : à circulation naturelle. Elle est constitué par :

20 1.4 Schéma de la chaudière principale La centrale thermique de MP1

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5.2

Production de l’énergie électrique : turboalternateur

La production de l’électricité au niveau de la centrale thermique est assurée par l’exploitation de la vapeur à l’aide de trois groupes alternateurs qui représentent les principaux équipements au niveau de la centrale. Ils permettent de produire l’énergie électrique à l’aide de trois groupes à condensation. Chaque groupe alternateur, dont le schéma structurel est représenté ci-dessous, est constitué des éléments suivants : Une turbine à vapeur fonctionnant avec la vapeur HP, un réducteur, et un alternateur.

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1.5 Schéma d’un groupe turboalternateur

1.6 le groupe turboalternateur de la centrale

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Dans ce qui suit une brève description de fonctionnement de chaque élément du groupe turboalternateur : - Turbine à vapeur: La turbine à vapeur permet de convertir l’énergie thermique en énergie mécanique sous forme de travail nécessaire à l’entrainement de l’alternateur. Elle est constituée d’une série d’aubes encastrées sur un axe horizontale. Le flux de vapeur infléchi applique une pression sur les aubes ce qui entraine l’axe de la turbine. La pression ainsi que l’énergie thermique de la vapeur chutent vu l’énergie cédée par la vapeur à l’intérieur de la turbine. Une partie de la pression et de l'énergie thermique est convertie en énergie cinétique et, ensuite, en énergie mécanique. - Le réducteur : La liaison entre la turbine et l’alternateur s’effectue par le biais d’un réducteur turbine de vitesse qui permet d’adapter la vitesse de la turbine à la vitesse de rotation de l’alternateur afin d’obtenir un signal électrique de fréquence 50 Hz.

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- L’alternateur : Convertir l'énergie mécanique en électricité est un processus fondamental mécanique effectué dans toutes les centrales électriques et ce, quelle que soit la source d'énergie utilisée (eau, vent, combustibles fossiles ou nucléaires). Cette conversion est réalisée dans un alternateur. L'opération est basée sur la loi d'induction de Faraday qui établit qu'un champ magnétique alternatif ou mobile induit un courant électrique dans un circuit conducteur. En pratique, un alternateur consiste en un rotor tournant à l'intérieur d'un stator. Le rotor est un électro aimant qui est énergisé par un courant continu. L’électro aimant stator est constitué d'un cylindre fixe avec des enroulements en cuivre dans lequel est généré un courant alternatif triphasé suite à la rotation du rotor. Le rotor tourne à vitesse constante pour obtenir un courant alternatif de fréquence 50 Hz.

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VI. Chaudière Principale de MP1 Une chaudière est une enceinte fermée d’une capacité métallique étanche est résistante, son rôle primordial est de transformer l’eau traitée en vapeur sous l’action de la chaleur fournie par la combustion à une pression et température bien déterminée. Elle une chaudière à foyer destinée à la production de la vapeur à une pression et une température définie (475°C, 58 bars) sur le réseau de vapeur HP.

6.1

Composition de la chaudière

Ce sont des chaudières à tubes d’eau à circulation naturelle composées : d’un ballon, d’un évaporateur, d’un pré chauffeur, d’un économiseur muni de ramoneurs pour chaque étage, d’un foyer, de deux surchauffeurs, d’une station de désurchauffe, d’un jeu de brûleurs de combustible gas-oil et fuel-oil et finalement de deux ventilateurs d’air de combustion. Le ballon : C’est une enceinte sous forme de tambour en acier renfermant un pré chauffeur, un système mécanique de séparation vapeur gouttelettes d’eau appelé (démistère), de deux soupapes de sûreté tarées à 70 – 71 bar doté d’appareils de surveillance de pression et de niveau (mini et maxi) ; d’une purge et d’un évent. Sa pression est de 58 bars à 60 bars. Pour une meilleure exploitation de ce dernier, le niveau eau doit occuper les 2 /3 du volume du ballon le 1/3 sera surmonté de la vapeur saturée.

1.7 Image de Ballon Pré chauffeur : Cet appareil constitué de serpentins à chicanes sous forme de trombones assure l’échange thermique entre l’eau alimentaire et le fluide du ballon qui se trouve à l’état d’équilibrage liquide vapeur.

Surchauffeurs I et II : Constitués de tubes lisses disposés horizontalement les uns sur les autres leurs extrémités aboutissent à des collecteurs externes de position verticale, le premier reçoit la vapeur saturée sortante du ballon et la transforme en vapeur surchauffée, celle-ci est sujet selon l’état à une désurchauffe à l’eau alimentaire avant d’attaquer le second surchauffeur de finition, la vapeur qui en sortira est vive, sa température est de l’ordre de 475 °C à 490 °C.

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Economiseur : Ce sont des réchauffeurs disposés en batteries au nombre de trois éléments pour la chaudière principale et d’un seul pour à l’auxiliaire, montés en série l’un sur l’autre. L’économiseur fonctionne à contre courant, il échange la chaleur des gaz de fumée avec l’eau alimentaire en préchauffant ce dernier avant son admission dans l’évaporateur. Les gaz de fumée quittent ainsi la chaudière à une température < 190 °C < t°< 200°C.

Désurchauffe : Une injection d’eau alimentaire régulière fixe la température de la vapeur vive à l’entrée du collecteur de vapeur vers les consommateurs, l’eau est pulvérisée par un arrosoir sous pression pour éviter les coups de béliers dans la station de désurchauffe, une chaîne de régulation indépendante fixe la température de sortie de la vapeur.

1.8 Image de vanne d’injection Ventilateur et circuit d’air : La chaudière principale est dotée de deux ventilateurs accouplés à leurs moteurs par arbre et paliers, ils sont juste opposés et peuvent travailler soit séparément soit à la fois en parallèle, lorsque la capacité de production dépasse 40 T/h, ils servent à ventiler et balayer l’intérieur du foyer. Cette opération s’appelle " la pré ventilation", elle dur 90 secondes. Ils fournissent aussi le comburant nécessaire à la combustion du fuel ou du gas-oil. Des clapets à commande pneumatique sont placés en amont des ventilateurs, d’autres jeux de clapets sont placés en aval. Ils ont un fonctionnement tout ou rien est ne s’ouvrent qu’après démarrage du ventilateur correspondant ; l’air refoulé est acheminée vers les brûleurs dans une gaine de section rectangulaire à travers un venturi.

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1.9 Image des Ventilateurs 22ZK01/22ZK02

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Brûleurs (chaudière principale) : La façade des brûleurs de la chaudière principale comporte trois brûleurs d’allumage au gaz butane, trois brûleurs principaux qui portent des buses pour gas-oil uniquement au moment du démarrage et qui seront remplacées après obtention de la vapeur de pulvérisation par des buses mixtes gas-oil et fuel-oil.

1.10 Image de Bruleur1 & 2 Combustible fuel-oil et gas-oil : Un bac de stockage de capacité 40 m3 servira à alimenter la chaudière principale après avoir subit un traitement de filtration à 3 étapes et un réchauffage jusqu’à 120 °C ; puis il est refoulé par une pompe volumétrique sous une pression de 20 bar, il traverse un débitmètre rotatif à cadran et une vanne pneumatique qui règle son débit avant d’alimenter les brûleurs. Le bac de gas-oil de la chaudière principale de capacité 40 m3. Le gas-oil refoulé après filtration vers les brûleurs de la chaudière. Il est mesuré par un débitmètre rotatif.

25

La station combustible dispose de deux pompes fuel-oil et gas-oil en cas de surpression, les soupapes de décharge s’ouvrent pour soulager les pompes, l’excédant est recyclé soit vers le bac de stockage soit à l’aspiration de la pompe.

1.11 Bac de stockage mazout (gaz oïl) et Bac stockage Fuel Automatisation et supervision de la chaudière

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Cheminé : Cheminé est un dispositif qui sert à guidé la fumée de la combustion vers l’atmosphère. Placée à la sortie de la chaudière, la cheminé de Lmp1 a une hauteur de 30.8 mètres, et un diamètre de 3.32 mètre. Elle est fabriquée en acier corton, équipée d’une trappe de visite à la base et d’une passerelle circulaire à +25 m avec accès par échelle à crinoline.

1.12 Image de cheminé

6.2

Description de fonctionnement de la chaudière :

L’eau alimentaire stockée dans la bâche alimentaire (maintenue à un niveau d’eau fixe), est refoulée vers l’économiseur par les pompes alimentaires. Le passage de cette eau par l’économiseur permet de récupérer des calories restantes dans la fumée. La sortie de cet appareil est généralement à une température d’environ 260°C, une sortie des gaz de la cheminé de 190°C. En suite l’eau venant de l’économiseur est stockée au niveau du ballon chaudière pour se mélanger avec la vapeur, ce qui permet d’augmenter sa température d’avantage. Après, l’eau est passée à travers les tubes du vaporisateur, appelés tubes écrans, afin d’avoir la vapeur saturée, en suite cette vapeur est renvoyée vers le ballon chaudière. La température désirée de la vapeur n’est pas encore atteinte (475°C) et la vapeur contient encore des gouttelettes d’eau, on a recoure au surchauffe qui consiste à faire passer la vapeur par des serpentins devisés en deux étages, afin d’avoir une température surchauffée. Ainsi on aura de la vapeur qui est prête à être débiter au réseau vapeur HP (58bar - 480°C). L’ensemble des échangeurs, y compris le surchauffeur à deux étages, un étage haute température (SHT) et un étage basse température (SBT). La chaudière est équipée d’un évent motorisé modulant avec silencieux dimensionné pour assurer l’évacuation de 70 t/h de vapeur.

26

Les appareils de contrôle et de sécurités équipant la chaudière et ses auxiliaires sont définis pour un fonctionnement en mode Surveillance Permanente. Ce mode d’exploitation nécessite la présence d’un opérateur prés de la chaudière au moment du démarrage et en cas d’arrêt.

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Dans ce chapitre nous présentons le cahier de charge de notre projet, les démarche a suivre pour la mise de ce système SCADA, suivi d’une configuration matériel et logiciel pour réaliser ce travail.

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La Sécurité de l’installation électrique et le circuit énergétique de la chaudière a connu une grande évolution grâce à la mise de nouveau système de supervision et commande à distances, ce système est l’architecture SCADA.

I. Contexte du projet L’objectif de cette partie est de mettre au clair la problématique, à travers une analyse critique de l’automatisme actuel, tout en étudiant ses différentes limites et contraintes qui empêchent le bon fonctionnement de la chaudière. Cette étape s’avère incontournable pour spécifier les améliorations et les solutions convenables afin d’établir un cahier des charges satisfaisant toutes les attentes de l’équipe de production.

1.1

Description de l’automatisme actuel

La gestion de la chaudière est basée sur la logique câblée, qui s’organise sous forme des séquences (relais, temporisateur, minuterie…) . Chacune de ces séquences est une mise en série ou en parallèle de plusieurs contacts qui proviennent des relais ou d’autres appareils .Tous ces relais sont installés dans une seule armoire de commande. Cette armoire est équipée dans son ouverture d’un ensemble de commutateurs et de boutons poussoirs pour commander les équipements de la station, tandis que leur contrôle est fait par des voyants lumineux indiquant leurs états de marche/arrêt et les défauts électriques correspondants. Inconvénients de la logique câblée :

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 difficultés d’intégrer des fonctions complexes telles que le comptage, calculs…  Encombrement.  Difficulté de localisation des pannes : Le nombre important de relais et contacteurs  utilisés entraîne une difficulté supplémentaire pour la détection des éléments défectueux.  Nécessitée d’un entretien fréquent : Le milieu poussiéreux, les mauvais contacts et leur nombre important, imposent un entretien fréquent et régulier des équipements.  En cas de modifications apportées à l’asservissement du système, il faut refaire le câblage de l’équipement

2.1 Relais de l’armoire de commande de la chaudière

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La technologie utilisée actuellement s’est montrée inefficace face à plusieurs fonctionnalités exigées par la station de chloration, vu le nombre de paramètres qui entre en jeu. Ses principaux inconvénients sont : - Maintenance : Le responsable de maintenance doit faire un effort énorme pour pouvoir localiser le relais ou le câble défectueux à cause de la poussière ou du serrage ; surtout pour le cas des défauts regroupés. Ces derniers apparaissent suite à plusieurs défauts résultant des défaillances au niveau des autres équipements. - Archivage des données : L’archivage des données est nécessaire pour effectuer les analyses des différents paramètres, qui entrent en jeu dans la production de la vapeur, mais l’automatisme actuel ne comporte aucun moyen d’enregistrement. En effet, la signalisation du défaut disparaît une fois le défaut est acquitté. Ce qui rend l’analyse et le diagnostic très difficile pour les agents électriciens et les agents de régulation - Surcharge des opérations : Par absence d’aide à la conduite, toutes les décisions de conduite de l’unité sont sous la responsabilité de l’opérateur qui y joue un rôle essentiel dans :  L’acquittement des défauts;  Le choix des modes de marche et mise en marche des équipements ;  L’appréciation et l’interprétation des paramètres de marche

1.2

Cahier des charges

Vu le nombre d’inconvénients que l’automatisme actuel présente et l’incompatibilité technologique avec les autres systèmes de contrôle du complexe. L’automatisation et la supervision de la chaudière devient de plus en plus nécessaire. Et puisque la ligne sulfurique est déjà dotée d’un système de contrôle commande à base de système automatisé, et que la salle de contrôle contienne un système de supervision de la bâche alimentaire. Il serait dans ce cas opportun d’immigrer l’automatisme actuel vers ce système, qui représentera plusieurs avantages vis-à-vis l’ancien. Le tableaux suivants dévoilent les avantages et les inconvénients que présentent la nouvelle technologie : Les avantages Réduction de l’encombrement des armoires de commande - Simplification du câblage - Possibilité de modifications - Facilité de dépannage et de maintenance ; - Garantie du Temps de réponse

Les inconvénients - Nécessité d’une connaissance en programmation et la configuration pour produire des modifications

C’est dans ce but là que s’inscrit notre projet, qui vise l’amélioration, voire même le changement de l’ancien système dans le reste de la chaudière. Pour mener bien cette perspective, le groupe OCP a lancé la réalisation d’un projet d’extension du système de contrôle commande à base d’un automate de la chaudière principale de la centrale thermique de Maroc phosphore 1 . Ainsi le service de « maintenance IDS/M/M/E/E» dans lequel nous avons été affecté, nous a confié ce projet qui consiste à :

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2.2 Tableau des avantages & inconvénients d’automatisation du système

 Faire une étude descriptive de différentes installations de la centrale thermoélectrique de MP1  Faire une étude de l’architecture contrôle commande de la chaudière principale de la centrale  Élaborer une analyse fonctionnelle de la chaudière principale ;  Mise en place de la gestion de maintenance suivant la classification des équipements les plus critiques.  Etablir une liste exhaustive des équipements électriques suivant un bilan de puissance  Etude critique de l’installation  Proposer une extension de l’architecture du système contrôle commande a base d’un automate programmable par rapport a l’installation ancien, ;  Elaborer un programme de la chaudière a base des GRAFCET et GEMMA  Automatiser le ladite installation via la traduction de la logique de commande en programme LADDER y compris simulation de celui-ci  Créer une interface homme machine de l’installation en permettant en plus de l’affichage en temps réel des paramètres de marche pertinents, le reporting des pannes survenu  Faire une étude technico-économique du projet.

1.3

Démarche de travail

30

Afin d’accomplir le cahier des charges d’une façon adéquate. Nous allons adopter une démarche bien définie et structurée qui englobe tous les objectifs visés. Par conséquent, il est nécessaire d’établir un planning qui mènera à la gestion des étapes que nous allons effectuer selon le calendrier imposé, d’un côté par le responsable et par la durée de notre PFE, et d’un autre côté par l’état d’avancement du projet et le temps d’exécution. Pour arriver à cette fin, nous avons utilisé comme outil « Gantt Project », ce qui nous a permis de s’ouvrir sur les moyens professionnels de gestion de projets au sein d’un grand site tel que le Groupe OCP. Le diagramme de Gantt est une représentation graphique de la durée des tâches contre la progression du temps. C’est un outil utile pour la planification et la programmation des projets. Présenté sous forme de graphique à barres qui illustre un calendrier de projet. Le diagramme de Gantt illustre les dates de début et de fin des éléments terminaux et des éléments de synthèse d'un projet. Après création des différentes tâches que nous devons accomplir dans notre projet, nous avons pu avoir le diagramme de Gantt qui précise les périodes mises pour effectuer chaque tâche. Les figures 3.1 ,3.2 et 3.3 présentent les étapes du projet sur Gantt ainsi que le diagramme Gantt/PERT.

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2.3 Tâches à réaliser pour la gestion du projet

2.4 Diagramme de PERT

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2.5 Diagramme de GANTT

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II. Analyse Fonctionnelle L’analyse fonctionnelle est utilisée au début d’un projet pour créer (conception) ou améliorer un produit. Elle est un élément indispensable à sa bonne réalisation. On détermine, par exemple, les fonctions principales, les fonctions secondaires et les fonctions contraintes d’un produit. Il est important de faire ce recensement afin d’effectuer un dimensionnement correct des caractéristiques du produit. Lors de l’analyse fonctionnelle, chaque fonction doit être recensée, caractérisée, ordonnée, hiérarchisée et valorisée.

2.1

Analyse Fonctionnelle du Besoin

Est un outil d’aide qui permet d’analyser les besoins et d’identifier les fonctions de service du produit.

Centrale de MP1

Chaudière Principale

Elaboration un système de commande et contrôle

Commander, superviser et contrôler la Chaudière Principale de MP1 2.6 Diagramme bête à cornes Il s’agit de citer les arguments qui justifient le besoin au produit. Pour valider le besoin il faut répondre aux questions suivantes : Pourquoi le besoin existe-t-il ? - Pour permettre la commande et le contrôle de la chaudière. - Pour assurer une protection de l’opérateur. Qu’est ce qui pourrait le faire évoluer ? - Economie de l’énergie, d’argent et du temps, facilité d’usage et de contrôle, évolution de la technologie, évolution des normes de sécurité, et protection de l’environnement.

Après avoir cité les besoin du projet, nous allons appliquer la méthode Pieuvre qui consiste à identifier les composants du milieu environnant le produit et chercher et définir les fonctions principales et les fonctions contraintes du produit par le biais des interactions entre le produit et les milieux externes. On va alors faire le bilan des situations de vie, pour chacune d’elles on va déterminer les interactions entre le nouveau système et ses milieux extérieurs.

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Qu’est ce qui pourrait le faire disparaître ? - Apparition des systèmes de commande et contrôle plus performants. - Disparition du besoin de commander et contrôler.

Ambiance extérieure

Opérateurs

FC1

FC2

Actionneurs

Energie électrique

Elaboration de système de commande et contrôle

FC3

FP1 FC5

FC4 Interface HMI

Capteurs Normes et sécurité 2.7 Diagramme Pieuvre du fonctionnement normal du nouveau système

Fonction

Libellé

Critère d’appréciation

Niveau de critère

FP1

Permettre de commander et de contrôler les actionneurs à partir des informations issues des capteurs. Résister au l’environnement extérieur

-Commande -Contrôle des paramètres -Détection

-Tout ou Rien Signalisation et bouton Tout ou Rien

-Température extérieur -Humidité

-