Soutenance mémoire
Présentation de la machine 200B2
Analyse des arrêts en sous systèmes
Les systèmes de la machine 200B2
Les systèmes assurent le fonctionnement de la machine 200B2 sont :
Le groupe Ward Leonard;
Alimentation de la machine;
Auxiliaires;
Armoire de régulation ;
Système levage;
Système drague;
Système translation;
Système orientation.
Pour détecter le système critique nous allons appliquer la méthode de PARETO sur les systèmes de la machine 200B2.
Analyse PARETO des systèmes de la machine 200B2
La méthode d’analyse PARETO [7], permettra de mettre en évidence les systèmes les plus critiques sur lesquels il faut concentrer les efforts et les interventions. Pour réaliser cette analyse il faut Déterminer le cadre d’étude et ses limites Objectif de l’analyse classifier les systèmes fonctionnelles de la machine 200B2 afin d’extraire le système critique qui cause la majorité des pannes ;Nature des éléments à classer les systèmes de la machine 200B2 ; Critère de classement fréquence d’arrêt et durée d’arrêt ; Période représentative du 01-01-2013 au 31-01 2014.Construire les courbes de PARETO Le groupe de travail ,composé essentiellement de techniciens et conducteurs de machines du service électrique sous l’encadrement du chef d’atelier de la section machine,élabore d’une manière réglementaire le rapport journalier de la maintenance qui est nécessaire pour faire l’inventaire des pannes signalées sur la machine 200B2 pour mettre en évidence les éléments les plus importants sur lesquels on doit concentrer en priorité les efforts d’amélioration. Pour sélectionner les Composantes qui présentent le plus d’avaries, nous les avons classé par ordre d’importance du point de vue du nombre de pannes (indicateur de fiabilité),
du temps moyen de la panne (indicateur de maintenabilité) et du temps total d’arrêt (indicateur de disponibilité).Le but de cette approche est d’analyser la performance de la machine (nombre de pannes, temps moyen de réparation et donc du temps total d’arrêt), ce qui nous donne une idée sur la disponibilité de la machine et augmente la quantité produite. Dans ce cas, la méthode de Pareto nous a été un outil très utile et efficace.
Indicateur de fiabilité
Dans ce paragraphe, nous allons s’intéresser à la fiabilité (fig.15), caractérisé par le nombre de panne/Organe. L’armoire de régulation, le système de levage et le groupe totalisent presque 80% du nombre des pannes. C’est au niveau de ces systèmes qu’il faudra agir pour la fiabilité..
Indicateur de la maintenabilité
La maintenabilité est caractérisé par la durée moyenne de panne/machine La courbe évolue graduellement et présente une légère convexité. Dans ce cas de figure on ne peut pas juger quant à l’organe le plus critique.
La courbe évolue graduellement et présente une légère convexité. Dans ce cas de figure on ne peut pas juger quant à l’organe le plus critique.
Indicateur de disponibilité
La disponibilité est caractérisé dans ce paragraphe par la durée de panne /organe.L’armoire de régulation, le système de levage et le groupe seulement totalisent plus de 80%, donc ce sont ces systèmes qui sont les plus critiques, et sur lesquels il faut agir pour améliorer la disponibilité de la machine.
Synthèse
Cette étude nous a permis de mettre en évidence le caractère multicritères du diagramme de Pareto, ainsi nous constatons que selon le critère adopté, les priorités d’action différente
Au niveau de la fiabilité, c’est l’armoire de régulation, système de levage et le groupe;
Au niveau de la maintenabilité, la discrimination est moins prononcée;
Au niveau de la disponibilité, c’est le groupe et le système de levage et l’armoire de régulation;
L’étape suivante fera sujet des causes des arrêts de ces systèmes.
Analyse des causes d’arrêt
Dans cette partie, nous allons expliciter les causes d’arrêt des systèmes critiques de la machine l’armoire de régulation, système de levage et le groupe Ward-Leonard.
Analyse des causes du système armoire de régulation
Les causes de défaillance dans l’armoire de régulation, d’après les travaux effectués lors des arrêts de la machine [8] sont multiples à savoir la dégradation des thyristors et des diodes de puissance, les courts-circuits, les défauts de masse, la dégradation des composantes
0.00% 0.20% 0.40% 0.60% 0.80% 1.00% 1.20%
Pourcentage cumulé de la durée totale de pannes de protections, etc. La figure suivante (fig.18
l’armoire de régulation .Nous constatons que la cause de défaillance principale au niveau de l’armoire de régulation, est la dégradation des thyristors de puissances et ceci est dû à leur vieillissement, et aussi au circuit de commande.
Analyse des causes du système de levage
Les défaillances les plus remarquables au niveau du système de levage sont manque mouvement, présence d’étincelles sur le moteur de levage, dégagement de la fumée, soufflante en défaut, etc .Nous constatons que la cause majeure de tous les arrêts du système de levage est la mauvaise régulation qui engendre des défaillances telles que la surcharge du moteur. La régulation des mouvements de la machines repose sur le panneau déjà vue précédemment et qui présente plusieurs avaries .Ainsi, afin d’amélio machine, nous allons agir sur le système de régulation.
Analyse des causes de défaillance du groupe WL
Les défaillances les plus remarquables au niveau du groupe sont déclenchement du groupe, Bruit anormale, défaut de masse, causes de ces défaillances. Il s’avère que la plupart des arrêts du groupe sont Alors, il faut penser à des solutions p causés par le groupe et son entretien pénible. D’après l’étude critique de la machine et l’analyse des systèmes critiques au niveau de la maintenabilité, la fiabilité et la disponibilité..
• Les coûts directs et indirects de maintenance sont importants
• Les arrêts du aux systèmes de régulation sont répétitifs.
• La fiabilité de l’armoire de régulation est médiocre.
Par conséquent, il est inévitable de substituer de régulation plus performant et plus fiable.Plusieurs Scénario de solution s’affichent, le chapitre suivant fera objet de ces solutions et présentera une étude comparative entre eux afin de dégager celle la plus performante et la plus convenable Perte du flux rémanent au niveau de l’excitatrice 16% faible isolement causes des arrets du au groupe 20 Répartition des causes d’arrêt pour le groupe dus au désalignement de l’arbre pour remédier au problème des longs arrêts de la machine, nous pouvons conclure que le système actuel par un nouveau système Desalignement 67% 17%.
Solutions possibles
Remplacer le groupe Ward Leonard par un système statique
Cette solution consiste à enlever le groupe Ward Leonard et les panneaux de régulation et de les remplacer par un système statique assurant une alimentation variable en courant continu des induits des moteurs de mouvements ainsi que leur excitation (fig.21), ce système doit être doté d’une régulation performante. Les variateurs de vitesse à courant continu assurent toutes ces fonctionnalités.
Matériel nécessaire
Le choix du variateur de vitesse va prendre en considération les caractéristiques des induits des moteurs des mouvements, leurs essais (tab.5) et les puissances des moteurs (tab.6)
Matériel nécessaire
Le choix du variateur de vitesse va prendre en considération les caractéristiques des induits des moteurs des mouvements, leurs essais (tab.5) et les puissances des moteurs (tab.6) pour les variateurs de vitesses.SIEMNENS et Allen Bradley afin d’avoir une approche au niveau du coût performances requises. Ainsi, vue sa réponse à notre cahier de charge et le rapport qualité prix DC Master de Siemens était notre choix comme variateur de vitesse. Pour les transformateurs, nous avons contacté plusieurs fournisseurs pour savoir un prix moyen, parmi ces fournisseurs ABB,Nous allons suivre la même financière de la solution adoptée.Les coûts moyens [9] du nouveau matériel à installer est comme suit…
Avantages
Régulation performante.
Réduire le temps de maintenance.
Réduction des temps d’arrêt.
Inconvénients
Coût élevé.
Difficulté d’installation.
Problème de l’espace dans la machine.
Garder le groupe Ward Leonard et remplacer l‘armoire derégulation par un système numérique
Description de la solution
Cette solution consiste à garder le groupe W.L et remplacer l’armoire de régulation par un système numérique qui va assurer une alimentation variable en courant continu des inducteurs des génératrices (fig.23). En effet, le système de régulation de la dragline 200B2 repose sur un panneau d’Amplistat déjà détaillé dans le chapitre II, à part le problème des arrêts répétitifs dû à la régulation, il y a le problème de l’obsolescence de la pièce de rechange des modules Firing Circuit Module FCM qui sont abandonnés en fabrication d’où la nécessité de trouver un alternatif pour ce système. La nouvelle génération des variateurs de vitesse à courant continu offre cette possibilité.
Principe de régulation
Le contrôle de chaque mouvement est pratiquement indépendant des autres. Les mouvements de levage et de drague sont régulés en vitesse (donc en tension) et limités en couple (donc en courant). La régulation de la vitesse permet d’assurer la stabilité de marche en présence des perturbations extérieures (surcharge, blocage…). La limitation de courant permet à la machine d’opérer dans une zone limite de fonctionnement pour assurer une marche sécuritaire. Cette fonction est assurée non pas par les dispositifs classiques (limitation par seuil maxi) mais par la boucle de courant pour permettre une bonne limitation maximale.
En effet, les moteurs à courant continu sont appelés à travailler en régime permanent à l’intérieur d’un domaine limité et défini par des limites thermiques et des limites de commutation au niveau des collecteurs. La définition de ces limites constitue la caractéristique tension – courant (vitesse –couple) pour chaque mouvement. En tenant compte du mode de marche de la dragline (surcharge suivie de période de faible charge), il n’est pas indispensable de faire agir la limitation de courant instantanément.On peut la temporiser ou l’activer en fonction de la tension apparaissant aux bornes de la génératrice, ceci afin de limiter la puissance maximale que peut délivrer la machine l’action de limitation de courant est fonction de la puissance fournie par la machine.
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Table des matières
Introduction générale
Chapitre 1 Présentation de l’organisme d’acuiel
I- Présentation du groupe O.C.P
1- Introduction
2- Historique
3- Statut juridique de l’OCP
4- Rôle et activités
5- Filiales
6- Organigramme de l’OCP
II- Secteur Sidi Chennane
1- Présentation du secteur
2- Le Service Maintenance Electrique
3- Description du procédé d’extraction des phosphates
4- Présentation des étapes d’exploitation des phosphates
5- Sujet de projet
6- Cahier des Charges
Chapitre 2 Présentation de la machine 200B2
Introduction
I- Description de la machine 200B2
1- Présentation
2- Structure de la machine
3- Alimentation de la machine
II- Décomposition fonctionnelle de la 200B2
III- Etude du Système de régulation de la 200B
1- Principe de régulation
2- Principe de fonctionnement de l’Amplistat
Conclusion
Chapitre 3 Etude critique de la performance de la machine
Introduction
I- Analyse des heures d’arrêt de la Machine 200B2
1- Heures de marche
2- Calcul des heures d’arrêt
3- Répartition des heures d’arrêt
II- Evaluation financières des heures d’arrêt de la machine
1- Coûts de maintenance
2- Pertes de production
III- Analyse des arrêts en sous systèmes
1- Les systèmes de la machine 200 B2
2- Analyse PARETO des systèmes de la machine 200B2
1- Indicateur de fiabilité
2- Indicateur de la maintenabilité
3- Indicateur de disponibilité
4- Synthèse
II- Analyse des causes d’arrêt
1- Analyse des causes du système armoire de régulation
2- Analyse des causes du système de levage
3- Analyse des causes de défaillance du groupe WL
Conclusion
Chapitre 4 Scénarios proposés
Introduction
I- Solutions possibles
1- Remplacer le groupe Ward Leonard par un système statique
2- Garder le groupe Ward Leonard et remplacer l‘armoire de régulation par un système numérique
3- Garder le groupe et remplacer l‘armoire de régulation par 3 variateurs et l’excitatrice par un pont redresseur
4- Garder le groupe et remplacer l‘armoire de régulation par 3 variateurs et alimenter les 3 inducteurs des moteurs par 3 variateurs
II- Comparaison entre les différentes solutions
Conclusion
Chapitre 5 Etude de la solution adopté
Introduction
I- Description de la solution
II- Aspect théorique de la solution
1- Principe des variateurs de vitesse
2- Les quadrants de fonctionnement d’un MCC
3- Convertisseur quatre quadrants
4- La régulation
5- Inversion du sens de marche et freinage par récupération
6- Avantages de la régulation avec les variateurs de vitesse
III- Le nouveau Système de régulation
1- Présentation
2- Modélisation du système d’entrainement de la machine
IV- Choix du variateur de vitesse
1- Les Caractéristiques de la charge (les inducteurs des génératrices)
2- Définition des quadrants de fonctionnement
3- Caractéristiques générales des variateurs
4- Justification du choix
5- Choix d’après le catalogue constructeur
6- Mise en armoire
7- L’alimentation des variateurs 4 quadrants
V- Mise en service du variateur de vitesse
VI- Schéma final de la nouvelle installation
VII- Etude de la pièce de rechange du nouveau matériel
1- Procédure
2- Actions
VIII- La maintenance du nouveau matériel installé
IX- Etude budgétaires
1- Evaluation financières des heures d’arrêt de la Machine
2- Coûts de maintenance
3- Pertes de production
4- Estimation du budget de la solution
5- Le temps de récupération d’investissement
Conclusion
Conclusion générale
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