A mes parents qui ont toujours répondu présents ; A mes frères et sœurs pour leur soutien incomparable ; incomparable ; A mes amis pour leur aide valorisante ; A toute personne ayant contribuée de près ou de loin à la réalisation de mon travail ;
Je leur exprime toute ma gratitude et mon profond respect pour les efforts qu’ils ont déployés afin de me soutenir lors de l’élaboration du présent travail.
REMERCIEMENTS Le présent travail est le fruit de mon stage au sein de la société A2ME Industries, département électrique/automatique, un stage qui m’a été très profitable et avantageux du fait que j’ai pu acquérir beaucoup de connaissances qui ne pourront mon être qu’utiles dans la suite de ma vie personnel le
et
professionnelle. professionnelle. A cette occasion, mon gratitude et mon profond respect s’adressent en premier aux
agents de
département électrique/automatique pour leurs accueils chaleureux qu’ils m’ont réservés. J’ai l’honneur de présenter mes remerciements les plus sincères à mon responsable et mon encadrant
enseignant chercheur à la faculté des sciences et techniques Mohammedia Mr. EL IDRISSI HASSANE, HASSANE, qui m’a orienté avec des conseils judicieux, des critiques c onstructives et des suggestions
efficaces et bienveillances. Je tiens à exprimer mes vifs remerciements à mon parrain et mon encadrant externe Mr. Khalid BENNIS le directeur général de la société, pour l’intérêt qu’il m’a manifesté et qui n’a épargné aucun effort pour mettre à mon disposition tous ce dont j’ai besoin pour réussir ce travail. Enfin je tiens à remercier tout le personnel du département électrique/automatique, qui m’ont aidé à Ainsi n’oublie pas le corps corps professoral de la faculté des passer ce stage dans des bonnes conditions. Ainsi
sciences et techniques Mohammedia pour leur enseignement, leur collaboration et leur sens de d e relations humaines, dont nous avons bénéficié tout au long de cette expérience.
Table des matières RESUME/ABSTRACT ............................................ ................................................................... ............................................. ............................................ ................................. ...........4 INTRODUCTION GENERALE ............................................ .................................................................. ............................................ ......................................... ................... 5 CHAPITRE 1 : PRESENTATION DE LA SOCIETE ET DU SUJET ............................................. .............................................7 ……………………………………………………………… 8 ……………………………………………………………… GENERALITES SUR SUR LA SOCI OCI ETE A2ME I NDUSTRIE: NDUSTRIE:
HISTORIQUE :……………………………………………………………………………………………………………………….. :………………………………………………………………………………………………………………………..8 8 ORGANIGRAMME DE LA SOCIETE :…………………………………………………………………………………………… :……………………………………………………………………………………………9 9 EFFECTIF : ..………………………………………………………………………………………………………………………….9 MISSION : …………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………10 10 DEPARTEMENT ELECTRIQUE/AUTOMATIQUE :..……………………………………………………………………… :..………………………………………………………………………10 10 U BAND D’ESSAI :………………………………………………………………………………11 DESCRIPTI DESCRIPTI ON D
INTRODUCTION :………………………………………………………………………………………………………………….. :…………………………………………………………………………………………………………………..11 11 CIRCUIT DE REFROIDISSEMENT :……………………………………………………………………………………………. :…………………………………………………………………………………………….12 12 LE RADIATEUR :……………………………………………………………………………………………………………………. :…………………………………………………………………………………………………………………….13 13 BANC D’ESSAI POUR MESURER L’EFFICACITE DES RADIATEURS :……………………………………………….. :………………………………………………..13 13
PROBLEM PROBLEM ATIQUE ET CAHI ER DE CHARGES :..……………………………………………………………………..16 16 PROBLEMATIQUE : ………………………………………………………………………………………………………………..16 CAHIER DE CHARGES :…………………………………………………………………………………………………………… :……………………………………………………………………………………………………………16 CONCLUSION :……………………………………………………………………………………………………………………… : ………………………………………………………………………………………………………………………18
CHAPITRE 2 : ETUDE FONCTIONNELLE ET SOLUTIONS : ……………………………….. ………………………………..19 19 .……………………………………………………………………………………………………...20 .……………………………………………………………………………………………………... IN TRODUCTION TRODUCTION : 20 .………………………………………………………………………………………….20 .…………………………………………………………………………………………. ETUDE FONCTIONNELLE FONCTIONNELLE : 20 SYSTEM YSTEM E DE COMM ANDE : ………………………………………………………………………………………………... 23
SYSTEME D’AUTOMATISATION ACTUEL :………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………23 23 SOLUTION PROPOSEE :…………………………………………………………………………………………………………. : ………………………………………………………………………………………………………….23 23 PROGRAMMATION :……………………………………………………………………………………………………………… :………………………………………………………………………………………………………………24 24 …………………………………………………………………………………………………28 ………………………………………………………………………………………………… IN STRUMENTATI ON : SITUATION ACTUELLE :…………………………………………………………………………………………………………. :………………………………………………………………………………………………………….28 28 ETUDE DE CAS – CAS – DEBITMETRE DEBITMETRE DE L’AIR : L’AIR :…………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………….28 28 GESTION DU PROJET DU PROJET : ………………………………………………………………………………………………..29
CHAPITRE 3 : ETUDE TECHNO-ECONOMIQUE ......................................... ............................................................... ............................ ...... 32 I NTRODUCTION :..…………………………………………………………………………………………………………33 ETUDE COMPARATIVE :..…………………………………………………………………………………………………..33 CONCLUSION : …………………………………………………………………………………………………………34
CONCLUSION GENERALE ............................................. .................................................................... ............................................. .......................................... ....................35 BIBLIOGRAPHIE ET WEBOGRAPHIE ........................................... ................................................................. ............................................ ........................ .. 36 ANNEXES........................................... .................................................................. ............................................. ............................................. .............................................. ............................... ........ 37
Résumé/abstract
Le présent document reflète la démarche et les détails techniques d'un projet de fin d'étude sous le thème « la mise en conformité d’un banc d’essai de la performance thermique des radiateurs ». En autre, ce document est la synthèse de tout le projet en entier. Une description détaillée du banc ainsi qu’une étude critique critique de ses différentes parties sont introduites. De plus, une analyse des différentes solutions proposées aux problèmes existants et une étude technoéconomique sur la faisabilité de ces solutions sont présentées.
The present document reflects the approach (initiative) and the technical details of a project of the end of study under the theme «the stake in conformity of a bench test of the thermal performance of radiators ". In other, this document is the synthesis of the entire whole project. Detailed descriptions of the bench as well as a critical study of its various parts (parties) are introduced. Furthermore, an analysis of the various proposed solutio ns of the existing problems and a technoeconomic study on the feasibility of these solutions are presented.
INTRODUCTION GENERALE
Dans un marché mondialisé et de plus en plus concurrentiel, la Qualité constitue une des clés de différenciation de l'entreprise marocaine. Elle est devenue le sésame d'entrée sur le marché, ou tout simplement une condition de survie. Le programme d’accompagnement des entreprises à la démarche qualité s’inscrit dans le cadre du volet "appui à la transition économique" du Programme MEDA au Maroc et constitue l’un des axes d’intervention du Projet d'Appui au Programme pour la Promotion de la Qualité a u
Maroc qui
concernent également le développement des institutions de normalisation et d’accréditation et le
renforcement des laboratoires de métrologie et des centres techniques industriels. Dans ce cadre la société A2ME Industrie en tant qu’un leader dans dans le domaine de la conception, de la réalisation des machines spéciales (incluant les bancs d’essai) et des automatismes a orienté ses objectifs vers l’amélioration et la réalisation des proj ets pour atteindre un meilleur
rendement au niveau
de la productivité et la qualité au sein des sociétés marocaines A cet effet la réalisation, la rénovation et la mise en conformité des bancs d’essai
sont considérés
comme vecteurs clés de la politique concurrentielle de l’entreprise. Les bancs d’essai jouent
un rôle essentiel dans la mise en place de système de management de la
qualité au sein des sociétés marocaines surtout dans les industries pointées tel que l’industrie d’électronique et d’automobile.
Le banc de performance thermique des radiateurs es t un équipement pour la réalisation d’essais selon la norme 31-07-503/-- E. cette norme reprend les dispositions liées à l’approbation des radiateurs pour le circuit de réfrigération d’eau pour des moteurs à combustion interne des véhicules à moteur,
dans le but de vérifier la bonne évacuation de la chaleur de ces radiateurs et leur conformité avec les normes de qualité. Actuellement le banc est commandé par un système d’automatisme basé sur des cartes électroniques d’acquisition de chez national
instrument et un programme de commande en langage Java, Java, mais il
présente beaucoup des problèmes à cause de l’indisponibilité des fichiers sources de programmes,
les mesures flous à cause des capteurs non étalonnés et non adaptés aux plages de mesure ainsi que l’incapacité de système de ventilation d’atteindre le débit définit par la norme
Dans le cadre des actions engagées par le département électrique/automatique, pour améliorer la disponibilité et la performance du banc, il m’est demandé de
Etude critique du système d’automatisation du banc.
Proposition d’une solution aux points non -conforme
traiter les points suivants :
dans le banc avec les normes standards et
propriétaires.
La réalisation et la supervision des taches nécessaires nécessaires pour résoudre ces problèmes.
Dans Ce rapport, je présente les résultats du travail effectué au sein du département électrique/automatique. Mon travail comporte aussi une étude techno-économique sur le choix du matériel qui sera utilisé pour la commande et la supervision du banc.
A. GENERALITES SUR LA SOCIETE A2ME INDUSTRIE: I- HISTORIQUE : Située à Casablanca capitale économique du Maroc, la Société A2ME-INDUSTRIE A2ME- INDUSTRIE a été créée en 2000 par Mr Khalid BENNIS BENNIS ingénieur école Centrale de Nantes. Nantes. A2ME-industrie a pour vocation principale la conception et la réalisation de machines spéciales, elle permet aux industriels marocains marocains pour la première fois de réaliser réaliser des équipements équipements et outillages spécifiques adaptés à leurs besoins. A2ME Industrie joue un rôle de pionnier et précurseur dans ce domaine. Le savoir faire et la grande technicité font aujourd’hui de A2ME Industrie, une société leader dans le
domaine de la conception et de la réalisation des machines spéciales et des automatismes. A2ME Industrie cherche à travers sa position actuelle à élargir son portefeuille clients en intégrant de nouveaux secteurs d’activités et en cherchant de nouveaux clients à l’étranger. Pour cela la société
met en place un ensemble
de dispositions pour y parvenir. Nous citons parmi ces dispositions :
Investissement dans un nouveau local de superficie cinq fois plus grande que le premier local à la Zone Industrielle de MOHAMMEDIA.
Communication externe à travers la participation aux salons au Maroc qu’à l’étranger.
Prospection commerciale au Maroc et à l’étranger à travers des visites clients périodiques assurées
par la Direction.
Investissement dans des moyens d’usinage et de fabrication en Commande Numér ique ique de Nouvelle
génération.
Projet de certification de l’entreprise selon la norme ISO 9001 V 2000.
II-
ORGANIGRAMME ORGANIGRAM ME DE LA SOCIETE:
Directeur Général - K. BENNI BENNIS S
Assistante de direction
Commercial
- H. BOUBA BOUBAR R
- K. BENNI BENNIS S - M. S. LAKHDIS LAKHDISSI SI
Responsable Achat
Responsable Atelier
Responsable Atelier
Responsable
Électrique
Qualité
- M. S. LAKHDIS LAKHDISSI SI
-G. SAGOU
Mécanique
- H. BOUBAR BOUBAR
- S. BIRID BIRID
Atelier mécanique et chaudronnerie
Montage et ajustage
Étude
Réalisation
Responsable Bureau d’étude d’étude & méthode
- Mph. WAFIK WAFIK
Étude
et câblage
III- EFFECTIFS Effectifs
Nombres
Administratif
Quatre personnes
Bureau d'étude mécanique
Un responsable et trois dessinateurs projecteurs (SOLIDWORKS)
Bureau d’étude automatisme, électrique et câblage
Un ingénieur et trois automaticiens câbleurs
Atelier mécanique
Cinq personnes Fraisage (CN et tournage conventionnel)
Montage et ajustage
Trois personnes
Atelier chaudronnerie
Trois personnes (Travaux sur acier-inox)
Peinture
Une personne
Méthode
IV- Mission
Depuis la conception et la planification jusqu’à la mise en production des solutions, leur
maintenance ou leur modernisation, modernisation, en passant par les phases projet & développement, installation & mise en service, A2ME INDUSTRIE met à la disposition de sa clientèle, tous les moyens et les ressources compétentes en matière de service, support et formation. 1. REALISATION DE L’ETUDE
Forts de son expérience dans le domaine de l'équipement l 'équipement industriel, elle réalise :
Le dossier d'étude complet
La planification des différentes étapes de votre projet
La réalisation du dossier de fabrication
La réalisation des différentes notices techniques, de mise en route et de maintenance 2. FABRICATION
En s'appuyant sur des partenaires locaux de qualité et son atelier mécanique, elle peut vous proposer de fabriquer les différents ensembles composant vos projets. Après la réalisation des différentes pièces, elle assure le montage et la mise au point de leurs réalisations. 3. INSTALLATION
Elle assure l'installation, la mise en route et la maintenance de tous les matériels étudiés, fabriqués et montés par nos soins.
V-
DEPARTEMENT ELECTRIQUE/AUTO ELECTRIQUE/AUTOMATIQUE MATIQUE
A2ME a intégré dès sa création un département électrique/automatique pour assurer un service complet. A2ME s'est imposée dans le secteur d'automatisme en tant que spécialiste du domaine grâce à son savoir faire, son capital humain et la diversification des travaux qu'elle propose. La plate-forme de l'automatisation est constituée d'un ensemble de travaux cohérents et homologues.
ROBOTIQUE D’ENTRAINEMENT ET DE MANIPILATION
Robots industriels d'entraînement à l'aide l' aide d'axes linéaires avec servomoteurs et servovariateurs o
Vitesse et cadence très élevées
o
Puissance et couple développés importants
o
Précision de positionnement
Robots industriels de manipulation avec des systèmes pneumatiques performants
REALISATION DES ARMOIRES ELECTRIQUES CONFORMES AUX NORMES INTERNATIONALES
TRAVAUX D’INSTRUMENTATION, ASSRVISEMENT ET REGULATION
Installation et con figuration des Instruments de mesure, capteurs et détecteurs…. Commande et contrôle des procédés industriels (comptage, temporisation…).
Manipulation en boucle fermé et régulation des différents dif férents paramètres (pression, débit, niveau, température, vitesse …).
TRAVAUX DE RENOVATION ET D’AMELIORATION
Intégration des nouvelles technologies (automate programmable, variateur de vitesse et convertisseur convertisseur de fréquence).
Supervision et contrôle industriel à distance à l'aide d'un PC et/ou un terminal opérateur (surveillance, archivage, recettes, protection par mot de passe hiérarchisé…).
Réseaux industriels (Ethernet, profibus…).
TRAVAUX DE DIAGNOSIC ET D’ENTREITIEN
Diagnostic et analyse des systèmes automatiques
Maintenance préventive
Intervention de points
TR AVAUX AVAUX D’ETUDE, D’ASSISTANCE TECHNIQUE ET INGENIERIE
Conception des solutions souples et complètes
Réalisation des cahiers de charges
Elaboration de la documentation technique: schémas électriques, liste des composants, liste des câbles, liste des bornes et disposition des appareils.
B.DESCRIPTION B. DESCRIPTION DU BANC D’ESSAI I-
INTRODUCTION
Malgré le développement que connaissent les technologies dans le domaine de la motorisation et de production des des automobiles, le radiateur radiateur reste parmi les principales parties de l’automobile grâce à son rôle dans la protection des systèmes de la voiture et surtout le moteur. Le perfectionnement et le développement développement de performance du radiateur permet d’augmenter la rentabilité et la performance de la totalité des systèmes de la voiture. Le rendement d’un moteur à combustion interne ne dépasse pas 30% dans le meilleur des cas.
II-
CIRCUIT DE REFROIDISSEMENT 1. ROLE
Le rôle du circuit de refroidissement est de : 1- Faire monter en température le moteur à son point de fonctionnement optimum le plus rapidement possible pour: - limiter l’usure des pièces - limiter la consommation et la pollution - chauffer l’habitacle 2- Maintenir la température de fonctionnement du moteur à sa valeur optimum pour optimiser: - le jeu de fonctionnement - le rendement de combustion 3- D’évacuer la chaleur excédentaire pour éviter de nombreux incidents pouvant se produire. 4-Informer le conducteur de la température de fonctionnement du moteur 5- Alerter le conducteur d’une anomalie sur le circuit de refroidissement (température et niveau) 2. Différents systèmes de refroidissement
Les principaux systèmes de refroidissement sont : • Le refroidissement par eau : une circulation d'eau interne refroidit le moteur, ensuite l'eau est refroidie
dans un radiateur. • Le refroidissement par air : un courant d'air frais passe sur le moteur et le refroidit.
En automobile, c'est le refroidissement par eau qui est le plus utilisé. Refroidissement par eau
Dans ce système le moteur, en particulier la culasse et le bloc-cylindres, comporte des cavités (chambres d'eau) dans lesquelles circule l'eau de refroidissement. La circulation de l'eau est assurée par une pompe centrifuge. La figure ci-dessous ci-dessous représente un un circuit de refroidissement refroidissement d'eau :
III- LE RADIATEUR Il est chargé d'évacuer les calories excédentaires dans l'atmosphère. L'eau circule dans un faisceau tubulaire qui est en contact avec des ailettes. Ces ailettes servent à augmenter considérablement la surface d'échange thermique thermique entre l'eau et l'air. La surface frontale du radiateur est un facteur important dans la dissipation de la chaleur.
IV- BANC D’ESSAI POUR MESURER L’EFFICACITE DES RADIATEURS Equipement pour la réalisation d’essais selon la n orme propriétaire 31-07-503/--E. cette norme reprend les dispositions liées à l’approbation l ’approbation des radiateurs pour le circuit de réfrigér ation d’eau pour des moteurs à
combustion interne des véhicules à moteur, dans le but de vérifier la bonne évacuation de la chaleur de ces radiateurs et donc la vérification de leur performance. 1. DESCRIPTION DE L’EQUIPEMENT
Le banc est constitué par plusieurs parties : 1. Stabilisateur
Chambre plaquée en acier avec des des renforts extérieurs de 4454 mm x 1802 mm x 1924 mm, destinée à la production d’un flux d’air d’air laminaire 2. Armoire de contrôle Armoire de type rack 19’’ intégrant un PC avec un système d’exploitation Windows, des dispositifs de saisie de données données standards, des sources d’alimentation, des amplificateur amplificateur s et des conditionneurs de signal pour les capteurs et des dispositifs de sécurité (arrêt d’urgence). L’armoire de contrôle permet la saisie de données pour les paramètres de débits, pressions et températures de l’air et de l’eau.
Le software permet le contrôle électronique des paramètres d’essai, la configuration de ceux-ci et la visualisation des résultats.
3. Réservoir chauffant
Réservoir isolé thermiquement de 200 litres de capacité et avec des dimensions extérieurs de 1295 mm x 550 mm x 660 mm. Il est conçu pour stocker le mélange de liquide de refroidiss ement avec de l’eau et pour le chauffer avec 4 résistances électriques de 24 KW, situées sur les cotés et alimentées à une tension monophasée monophasée de 380 VAC. Ces résistances permettent de maintenir la température t empérature de 85°C pour le mélange liquide même lorsque le radiateur essayé essayé est entrain de dissiper dissiper de la chaleur. chaleur. 4. Pompe Il s’agit d’une pompe hydraulique à alimentation triphasée à 380VAC et 2,2 KW de puissance et u n
débit maximal de 24 m3/h pour une pression de 1,48 bar. 5. Armoire électrique de signaux
Armoire avec des dimensions de 600 mm x 250 mm x 600 mm où se logent les bornes de connexion des signaux provenant des capteurs et de leurs respectives alimentations de basse puissance. 6. Armoire électrique de puissance
Armoire avec des dimensions de 800 mm x 300 mm x 600 mm destinée à loger les éléments de connexion des alimentations de puissance des résistances électriques électriques et de la pompe de circulation de fluide ainsi que le driver de contrôle de cette pompe. 7. Ventilateur
Ventilateur centrifuge à alimentation alimentation triphasée à 380 VAC et 2,2 KW de puissance puissance et un débit maximal de 8500 m3/h. 8. Armoire du driver du ventilateur
Armoire avec des dimensions de 600 mm x 300 mm x 600 mm où se loge le driver du moteur du ventilateur.
Schéma descriptif de différentes parties du banc d’essai
2. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT
Afin que le banc permette de déterminer les caractéristiques du radiateur et analyser son performance, il doit simuler les quatre paramètres qui réagissent le fonctionnement du radiateur dans le circuit de refroidissement de la voiture :
La température du liquide de refroidissement Le débit du liquide de refroidissement
Le débit de l’air de l’aération La pression de l’air de l’aération
En analogie avec le système de refroidissement les deux circuits aéraulique et liquide du banc permettent de varier varier ces quatre paramètres paramètres : Le circuit aéraulique permet de vari er le débit et la pression d’air grâce à la variation de la vitesse du ventilateur. Le circuit de liquide permet d’augmenter la température grâce aux quatre résistances de chauffage chauffa ge
et de varier le débit grâce à la pompe.
Schéma descriptif de principe de fonctionnement du banc d’essai
C. PROBLEMATIQUE ET CAHIER DE CHARGES I-
PROBLEMATIQUE
Le CETIEV, Centre Technique des des Industries des Equipements pour Véhicules, est une association professionnelle à but non lucratif. Sa vocation est d’accompagner d’accompagner les équipementiers automobiles marocains dans le développement et la validation de leurs produits par l’assistance technique nécessaire. L’information sur les aspects concernant le secteur et la connaissance des nouvelles technologies, la formation du personnel et la participation à la normalisation. C’est dans ce cadre que CETIEV a opté à la mise en place d’un système de test des radiateurs conçus au Maroc grâce à l’aide de l’union européenne. Malheureusement le banc d’essai n’est pas conforme aux exigences d’une société multinationale présente au Maroc, opérant dans le domaine de la production des
véhicules. Afin de résoudre ce problème CETIEV a recouru aux services de la société A2ME Industrie dans le but de la réalisation d’une étude sur la mise en conformité du banc de performance thermiques des radiateurs,
ainsi que la réalisation des modifications nécessaires nécessaires et la mise en service du banc.
II-
CAHIER DE CHARGES
Pour réaliser ces objectifs le bureau des études et des méthodes au sein de A2ME industrie a met une stratégie basé d’abord sur la réalisation d’une étude critique et la mise en place d’un cahier des charges détaillé, à l’aide des services concernés chez CETIEV et l’examinassions des différents documents documents présents et concernant le banc d’essai ainsi que les normes à respecter.
Le cahier des charges détaillé est présenté au dessous 1. SYSTEME DE PILOTAGE DU BANC Le système de pilotage du banc doit être capable d’assurer les fonctions suivantes :
1- Mesures mesure de la température d’entrée du liquide de refroidissement,
mesure de la température de sortie du liquide de refroidissement mesure de la perte de charge sur le circuit de liquide de refroidissement du radiateur, mesure du débit de liquide de refroidissement, mesure de la température d’entrée d’air,
mesure de la perte de charge en air du radiateur mesure du d ébit massique d’air à travers le radiateur
2 – Régulation Régulation et pilotage - régulation de la température dans le réservoir de liquide li quide de refroidissement, pilotage des relais statiques de chauffage, pilotage de la vanne 3 voies de circulation dans le réservoir et dans le radiateur, r adiateur, - régulation sur le débit de liquide de refroidissement et pilotage de la pompe, - régulation sur la perte de charge en air du radiateur et pilotage du ventilateur 3 – Calculs Calculs - puissance évacuée, - coefficient Cuo, caractéristique de la qualité de l’échange thermique - coefficient aéraulique 4 – Fonctions Fonctions complémentaires - entrée des sensibilités des capteurs - fonctionnement en mode manuel - édition du rapport d’essais 5 – proposition proposition techniques Programmation du système actuel et développement d’un programme avec l’application LabView pour piloter le banc d’essai, La centrale d’acquisition va récupérer les valeurs et faire les calculs demandés par la
norme. Actuellement, des cartes National Instruments sont en place pour tous les capteurs (sauf le capteur de d e débit massique d’air) et pour le pilotage des différentes diffé rentes fonctions. Un PC existe sur le banc. Le s ystème est réalisé par ce PC avec une application Labview dédiée, soit avec un système de centrale d’acquisiti on
programmable type type Eurotherm par exemple, exemple, raccordée raccordée à un PC pour pour le dépouillement des mesures. Dans Dans tous les cas, le système s ystème sera remis avec un mode opératoire détaillé ainsi que les codes sources des logiciels 2. MODIFICATION DU CIRCUIT DE LIQUIDE DE REFROIDISSEMENT t empérature par thermostat à bulbe et réarmement ré armement manuel sur le 1 - Mise en place d’une sécurité de température réservoir de liquide de refroidissement – Mise en place d’une canalisation à demeure permettant p ermettant le remplissage du réservoir de liquide li quide de 2 – Mise refroidissement sans débrancher débrancher le radiateur en test. Une pompe de relevage r elevage est fournie – Canalisation de la soupape de sécurité pour qu’en cas de dégagement de vapeur, celle -ci ne se déverse 3 – Canalisation pas sur les opérateurs opérateurs
4 – Réfection Réfection des prises de pression statiques pour la mesure de perte de charge en liquide de refroidissement du radiateur. Réalisation de 4 piquages radiaux sur un diamètre de la canalisation. Le diamètre des piquages sera inférieur à 4 mm. Les 4 piquages seront reliés pour former une chambre annulaire, reliée au capteur de mesure de pression différentielle
5 – Déplacement Déplacement des sondes de température température pour une mise en place au au plus près du radiateur 3. MODIFICATION DU CIRCUIT AERAULIQUE
1 – Remplacement Remplacement du v entilateur pour un ventilateur permettant d’atteindre le débit de 20 000 m3/h – Remplacement du système de mesure du débit d’air pour un système par venturi 2 – Remplacement
3 – réalisation réalisation de prises de pression perpendiculaires en amont du radiateur et réalisation d’une chambre de pression annulaire annulaire 4. AUGMENTATION DE LA PUISSANCE DE CHAUFFE
1 – Remplacement Remplacement du réservoir – Augmentation de la puissance d’alimentation électrique de 100 kW à 160 kW 2 – Augmentation
5. DEPLACEMENT DE LA MACHINE
1- Démontage et mise sur su pports d’un circuit hydraulique (tuyauterie+pompe+réservoir+ca (tuyauterie+pompe+réservoir+capteurs+automa pteurs+automate te de commande) 2- Déplacement du banc thermique + armoire de commande + coffret électrique (voir schéma de déplacement déplacement en annexe).
III- CONCLUSION Comme mon stage a eu lieu au sein du département électrique/automatique, mon rôle était de traiter tout les points concernant la partie électrique et le système de pilotage dans le cahier des charges ainsi que la suivie des différents taches réalisés pendant la réalisation du projet. Ces points vont être traités tr aités en détail dans les chapitres suivants.
A. INTRODUCTION Comme nous avons vu, le système actuel pose plusieurs points négatifs surtout la non-disponiblité du système de pilotage actuel à cause du manque des fichiers sources du programme et la non-conformité des plusieurs parties du banc aux exigences exigences des normes. Et afin de résoudre ces problèmes et satisfaire le cahier des charges. Le service des études et des méthodes et en collaboration avec le département électrique/automatique et le département mécanique a pu définir un plan de travail qui définis les déférents taches à réaliser dans le but de mise en service du banc.
B. ETUDE FONCTIONNELLE Afin de réaliser les objectifs objectif s fixés au niveau du système d’automatisme et de supervision nous avons
adapté un plan de travail basé sur trois actes principaux : Décrire Améliorer Manager
DECRIRE
•
•
•
Étude de l’existant. Analyse criti que. que.
AMELIORER
•
du projet . •
Axes
d’améliorations.
Analyse fonctionnelle
Commande Commande du matéri matériel el nécessaire à la rénovation .
•
MANAGER
-Rénovation ( mise en conformité ) et mise en service
Etude techno-économique
Cette étude nous a permis de définir un plan de gestion de projet cité dans la figure suivante :
Matériel
- Capteurs - Actionneurs - Pré actionneurs - Appareils de protection
Banc d’essai
…etc
Processus Programmation Analyse fonctionnelle du projet proje t
L’analyse fonctionnelle nous a permis de déduire déduire un organigramme organigramme de fonctionnement fonctionnement de la machine
ainsi de déterminer une liste des différentes entrées et sorties régissantes le fonctionnement de l’installation. (Voir la liste des entrées et sorties en détail dans l’annexe)
Entrées numériques
5
Entrées Analogiques
8
Sorties numériques
8
Sorties Analogiques
3 Répartition des entrées et des sorties
Début
Organigramme du fonctionnement du banc
Montage du radiateur
Cycle de test
Pour chaque valeur de débit de Non
Bon étanchéité des
liquide de refroidissement
bords du radiateur
prédéfinie on varie la pression
avec le banc
Oui Lancement de programme de commande et validation des valeurs des informations et les conditions de l’essai
d’air soufflé par le ventilateur et
on enregistre les données prévenantes des différents capteurs afin de l’analyser, le
traiter et déduire les caractéristiques techniques du radiateur testé.
Démarrage du chauffage du liquide (Démarrage progressif des 4 résistances de chauffage)
Non
Température de liquide atteint le 85°C
Les capteurs
Les capteurs existants Oui
permettent de prendre les mesures suivantes :
Ouverture des deux électrovannes du circuit de circulation et de la vannes3 vois réglable
Le débit de liquide circulé dans le radiateur
Démarrage de la pompe afin de circuler la liquide
Le débit de l’air fournit
par le ventilateur Démarrage du ventilateur pour souffler l’air
La pression du liquide et de l’air en contact avec le
radiateur Enclenchement de cycle de test
La température du liquide au niveau d’entée et de
sortie du radiateur
Non Fin de cycle de test
La température de l’air
soufflé et et du liquide dans Oui Mise hors tension des 4 résistances de chauffage Fermeture de la vanne réglable et de l’électrovanne d’amant et Arrêt du ventilateur
Non Temporisation de 15 s Oui Arrêt de la pompe et fermeture de l’électrovanne d’avale
Fin
le réservoir de chauffage
Le niveau du liquide dans le réservoir
C. SYSTEME DE COMMANDE I-
SYSTEME D’AUTOMATISATION ACTUEL :
Le système de pilotage actuel est basé sur l’utilisation des cartes électroniques d’acquisition de chez National instruments, instruments, ces cartes de type NI PCI 6033E permettent d’acquérir les données prévenantes des différents capteurs et parties de l’installation ces données sont transmettes à l’application qui gère le
fonctionnement fonctionnement de la machine, cette application application est réalisé avec le langage langage JAVA. Ainsi les cartes transmettent les commandes vers les différents pré-actionneurs (Variateurs de vitesse …). Ce système présente plusieurs inconvénients, inconvénients, tel que q ue : Manque des fichiers sources et exécutables de l’application, la chose qui engendre un risque d’arrêt d’arrêt de la machine en cas d’attaque par d’attaque par un virus informatique ou la défaillance de PC, ainsi que la complexité de réaliser des modifications sur ce système. Non compatibilité de l’application avec les cartes d’acquisition la chose qui influe sur l’acquisition des données, leur traitement et la commande de la machine.
Ces inconvénients causent un ensemble de problèmes : L’impossibilité de la mise en conformité du banc aux normes avec un tel système de pilotage Les pertes engendrées par L’arrêt de la machine à cause de risque de destruction des pré-
actionneurs et actionneurs par les commandes et les consignes erronées, ainsi que les données des analyses fausses. Tous ces points cités ont poussé à adapter une nouvelle structure de commande qui s’ada pte avec les
nouvelles technologies technologies de commande et les besoins de la société propriétaire de la machine.
II-
SOLUTION PROPOSEE
Après la réalisation d’une étude fonctionnelle en se basa nt sur la documentation proposée par le service électrique (Schéma électrique - Fiches techniques - l’aide des agents de service électrique de CETIEV)
nous avons pu choisir une solution adéquate au problème de la l a commande du banc. Comme solution pour le problème d’automatisation nous avons proposé de r éaliser un système s ystème composé d’une application sous LabVIEW en interaction avec les cartes d’acquisition préinstallés de chez chez National
Instruments. Le choix de cette architecture n’était pas arbitraire mais plusieurs facteurs nous ont poussés à faire ce choix
:
La simplicité de réaliser cette solution par rapports aux autres solutions telles que l’installation d’un système à base des automates programmables, la chose qui nécessite plus des travaux et engendre plus des couts. couts.
L’adéquation entre les applications réalisés r éalisés avec l’outil LabVIEW et les cartes de chez National
Instruments.
La compétitivité de cette solution par rapport aux autres en thermes des couts et des cotés budgétaire et et financière (voir étude techno-économique techno-économique). ). La souplesse et les possibilités fournissent par la technologie des cartes électroniques aux niveaux du conditionnement de signaux et le dé bit d’enregistrement.
III- PROGRAMMATION 1. Qu’est Qu’est-ce -ce que LabVIEW ?
LabVIEW est un environnement de programmation graphique utilisé par des millions d'ingénieurs et de scientifiques pour développer des systèmes sophistiqués de mesure, de test et de contrôle en assemblant des icônes graphiques intuitives et des fils à la manière d'un organigramme. LabVIEW s'intègre avec des milliers de matériels et propose des centaines de bibliothèques de fonctions intégrées d'analyse et de visualisation des données, le tout permettant de créer des systèmes d'instrumentation virtuelle. La plateforme LabVIEW se décline sur de multiples cibles et systèmes d'exploitation. Depuis sa première version en 1986, elle est devenue un standard industriel de fait. 2. PRINCIPALES FONCTIONNALITES
Les ingénieurs et les scientifiques utilisent LabVIEW, plate-forme de conception graphique de systèmes, pour relever un large éventail de défis défis rencontrés dans dans leurs applications. applications. Acquisition de données et traitement de signaux
Mesure à partir de n'importe quel capteur sur n'importe quel bus Traitement du signal et analyse avancés Affichage des données sur des interfaces utilisateurs personnalisées Enregistrement de données et génération de rapports
Contrôle d'instruments
Automatisation de la collecte de données Contrôle de multiples instruments Analyse et affichage des signaux
Automatisation des systèmes de test et de validation
Automatisation de la validation ou du test en production de vos produits Contrôle de multiples instruments Analyse et affichage des résultats de test avec des interfaces utilisateurs personnalisées
Mesure et contrôle industriels
Acquisition de mesures haute vitesse
Mise en œuvre facile de systèmes s ystèmes de contrôle PID et avancé
Connexion à n'importe quel système ou automate programmable
Mise en œuvre de conceptions de systèmes mécatroniques ou de machines grâce à des outils
spécifiques
3. EXEMPLES DES DIAGRAMMES ET FACE-AVANT REALISES Exemple d’un diagramme réalisé pour la commande du banc
Cette illustration présente une partie du diagramme de fonctionnement automatique, cette partie présente la séquence de déclenchement des deux valves de circulation du liquide et ensuite le démarrage de la pompe et du ventilateur comme il était était déjà mentionné dans dans le diagramme de fonctionnement. fonctionnement. On remarque l’utilisation d’une séquence afin de permettre l’exécution successive du programme. Face-avant du sous programme du mode manuel
Cette illustration présente la face-avant du programme de commande manuel, on voit clairement la présence des indicateurs des défauts, les boutons de déclenchement déclenchement de chaque partie du banc et les afficheurs des valeurs des capteurs.
Face-avant du sous programme du mode automatique
Dans cette face- avant on remarque l’existence des boutons de déclenchement de mode automatique , de validation, de l’enregistrement des données et la mise en pause de l’enregistrement. En plus on voit la présence des cases qui permettent d’introduire les valeurs, les consig nes informations d’essai.
et les
La partie gauche de la face- avant contient les indicateurs des valeurs des capteurs tels que le débit d’eau et le température à l’entrée du radiateur, au milieu on remarque la présence des cases qui permettent la saisie des consignes de commande tel que le débit de l’air souhaité ainsi que les tolérances des mesures faites par les capteurs, et dans la partie droi te on remarque l’existence des boutons de commande du programme comme le déclenchement d’enregistrement d’enregistre ment des données et le bouton « terminer » qui met fin à l’exécution du programme. Exemple d’utilisation d’utilisation de la fonction DAQ-ASSITANT DAQ -ASSITANT pour la configuration des entrés et sorties
L’une des fonctionnalités de LabVIEW qui facilite l’acquisition et le traitement des signaux et le DAQ -
ASSISTANT, cette cette fonction permet de configurer configurer et paramétrer les entrées et les sorties avec avec une grande simplicité.
Une partie du diagramme du programme de commande automatique
Cette partie de diagramme présente la séquence de déclenchement des résistances de chauffage, on remarque l’utilisation de la fonction « Time Delay » qui permet d’introduire la notion du retard lors de l’exécution.
D. INSTRUMENTATION SITUATION ACTUELLE
Les capteurs jouent un rôle essentiel dans le fonctionnement du banc et dans la réalisation des objectifs pour lequel était conçue conçue car ils permettent d’acquérir les mesures de différentes grandeurs et les transmettre vers l’application qui les enregistre et les analyse afin de déduire les caractéristiques et la performance du
radiateur. Malheureusement le système d’instrumentation actuelle présente plusieurs inconvénients : L’absence du débitmètre de l’air ventilé
La défaillance de quelques capteurs tels que le débitmètre du liquide de refroidissement La non-compatibilité de la plupart des capteurs avec les nouvelles étendues et les exigences des normes. Ces inconvénients diminuent la qualité des données acquises et influent par la suite sur les calculs et l’analyse de ces données la chose qui met en question la validité des résultats des tests faits avec le banc.
Comme solution à ce problème, nous étions menés à réaliser une étude des capteurs existants et proposer le changement des capteurs non-conforme aux exigences des normes par d’autres plus adéquats et ensuite les étalonner, malheureusement la non-disponibili té de ces capteurs dans le marché national et l’obligation de l’importer de l’étranger a retardé leur mise en place et la réalisation des essais qui permettent de les étalonner. ETUDE DE CAS : DEBITMETRE DE L’AIR
Pour la détermination du débit de l’air f ournie ournie par le ventilateur en respectant les normes, le choix était d’implanter un système de détection à base d’un venturi.
Le théorème Le théorème de Bernoulli permet Bernoulli permet de comprendre ce phénomène phénomène : si le débit de fluide est constant et que le diamètre diminue, la vitesse augmente nécessairement ; du fait de la conservation de l 'énergie, l'augmentation d'énergie d'énergie cinétique se traduit par une diminution d'énergie d 'énergie élastique, élastique, c'est-à-dire une dépression. Donc, dans le but de déterminer le débit de l’air il suffit seulement de déduire la différence de pression
et avec des petites calculs déduire le débit convenable à chaque différence de pression. Pour cela on a choisi d’utiliser un capteur de pression différentielle FCX-ALL-V5 de chez FUJI ELECTRIC, ce choix n’était pas arbitraire mais après une étude de plusieurs capteurs et solution s et aussi la simplicité de son intégration avec le venturi. Une description de ce capteur est donnée dans l’annexe.
Schéma descriptif de principe d’un venturi
E.LA E. LA GESTION DU PROJET La gestion du projet et la coordination entre les différents services impliqués dans chaque projet et l’une des clés de sa réussite, c’est dans ce but qu’il m’était confié la réalisation d’un suivie des différents travaux et taches réalisés au cours de ce projet, la présentation des comptes rendues et la réalisation d’un rapport détaillé sur l’avancement du projet et les objectifs atteintes. Le tableau suivant présente l’état des travaux réalisés au moment ou j’ai quitté la société, et j’étais l’un
de ses superviseurs et chefs de travaux. Désignation
Système de pilotage du banc
Travaux réalisés
1- Utilisation de la centrale d’acquisition existante avec
Travaux en cours ou planifiés pour le futur
5- Étalonnage des différents capteurs de mesure.
les cartes national instrument pour faire les acquisitions acquisitions des 7- Formation à la programmation et et à grandeurs physiques et pour piloter la pompe de circulation l’utilisation de liquide, le ventilateur et la vanne 3 voies.
2- Programmation avec LabVIEW d’une nouvelle application pour piloter le banc d’essai thermique
suivant le cahier de charge.
3- Vérification de l’ensemble du câblage par rapport au schéma électrique et câblage des nouveaux composants.
6- Raccordement des capteurs, des variateurs de fréquence, f réquence, de la vanne 3 voies et du PC, vérification de toutes les lignes de mesure
Remarques
L’étalonnage des
capteurs sera réalisé après l’étude d’efficacité des
capteurs actuels et changement s’il est
nécessaire des capteurs non conforme.
Désignation
Modification du circuit de liquide de refroidissement
Travaux réalisés
2- Fixation de la pompe de remplissage sur le coté du banc. Réalisation d’une canalisation
avec une partie rigide de l’aval de la pompe au réservoir et une partie souple de l’aval de la pompe au
Travaux en cours ou planifiés pour le futur
Remarques
1- Mise en pl ace d’un thermostat à bulbe qui coupe le pilotage des relais statiques pour la chauffe du réservoir. En cas de dépassement de consigne, le thermostat peut être réarmé manuellement.
La mise en place du thermostat sera effectuée après la finalisation des tests
bidon de liquide de de refroidissement, et fourniture de deux vannes pour pouvoir isoler les deux circuits. 3- Réalisation d’une canalisation de la soupape et fourniture d’un bac de
rétention. 4- Fourniture et pose d’une tuyauterie avec des piquages de prise de pression conformes aux exigences normatives, un raccordement au capteur de pression différentielle liquide et des sondes de mesure de température au plus près du radiateur.
Modification du circuit aéraulique
1- Fourniture et pose d’un ventilateur adapté. Remplacement Remplacement du variateur de fréquence par un modèle de la bonne puissance. puissance. avec travaux éventuels pour le perçage du mur et maçonnerie d’un
- Rénovation de système de ventilation par remplacement du ventilateur actuel par un ventilateur ventilateur permettant
support
d’atteindre le débit
de 20000 m3/h et mise en place d’un
variateur de vitesse
adéquat. 2- Modification du banc avec la mise en place d’une tuyère
- Remplacement du système de mesure
de mesure de débit par perte de charge
actuel de débit d’air
par un autre système de venturi
3- Réalisation des prises de pression conformes conformes aux exigences normatives
et implantation d’un débitmètre d’air
adéquat.
D’après les 1- Fourniture et pose ou augmentation de la premiers essais essais ce n’est pas nécessaire puissance de chauffe du réservoir existant par rajout d’augmenter la des résistances à 150 kW de puissance de de puissance de chauffe au au lieu chauffe du de 100. réservoir, la décision finale sera prise après la finalisation des 2- Installation d’un coffret essais électrique pour
Augmentation de la puissance de chauffe
l’alimentation de la nouvelle
puissance
3-Raccordement 3-Raccordement du coffret avec le tableau général Déplacement de la machine
- Adaptation d’un support métallique, démontage de l’existant et installation.
- Déplacement de l’ensemble banc thermique avec armoire de commande et coffret électrique et adaptation de la tuyauterie.
I-
INTRODUCTION
La diminution des couts et des budgets nécessaires à la réalisation d’un projet en respectant les normes et les objectifs en termes de la qualité et de la performance reste un dilemme pour les grandes que les petites entreprises, c’est dans ce contexte que j’étais mené à la réalisation d’une étude techno-économique qui permet de déduire la solution la plus adaptée au besoin d’automatisme et de commande commande du banc et la plus
économique.
II-
ETUDE COMPARATIVE
Dans le but de rénover r énover le système de commande du banc plusieurs solutions ont été proposées. Pour déterminer la solution la plus économique j’étais mené à déduire les couts nécessaires pour chaque solution
et réaliser une étude comparative. 1. Système de commande à base d’automate d’automate programmable
L’automate est du type Siemens Siemens S7-300, dont les désignations désignations des composants composants et les prix sont regroupés dans le tableau suivant : Désignation
quantité
Prix unitaire DH
prix global DH
CPU 318-2 DP
1
14089.29
14089.29
Alimentation S7-300
1
1892.86
1892.86
Module d’entrées analogique S7-300
2
4169.70
8339.40
Module de sorties analogique S7-300
1
6931.87
6931.87
Module d’entrées et sorties TOR S7300
1
4150.16
4150.16
Câbles connecteurs
1
600
600
Logiciel WINCC flexible compact
1
2440.80
2440.80
Logiciel STEP 7 professionnel
1
4361.80
4361.80
Total (DH)
42806.18
Le coût d’investissement total du projet d’automatisation par automate programmable : Coût d’investissement=42806.18DH d’investissement=42806.18DH Au coût d’investissement, s’ajoute le coût de la main d’ouvre nécessaire pour la réalisation de ce projet.
de 2 ouvriers et un agent maîtrise pour une durée moyenne de 3 jours (Estimation déterminé par le bureau des études et des méthodes). Donc on a besoin pour l’installation de notre projet
Alors :
Coût de la main d’œuvre=16128DH
Donc le cout total de cette solution est : Coût total=58934.18DH
2. Système de commande à base des cartes de chez National Instruments et une application sous LabVIEW
Sachant que les cartes sont préinstallées avec tous les accessoires accessoires nécessaires, donc on a besoin seulement d’acheter le logiciel LabVIEW et sa licence. Le coût d’investissement total du projet d’automatisation par cartes d’acquisition électroniques : (Prix du programme LabVIEW et de sa licence = 32318 DH) Coût d’investissement=32318DH d’investissement=32318DH
Au coût d’investissement, s’ajoute le coût de la main d’ouvre nécessaire pour la réalisation de ce projet. Donc on a besoin pour l a réalisation du l’application d’un agent qui maitrise la programmation sous LabVIEW pour une durée moyenne de 3 jours. Coût de la main d’œuvre=6000DH
Alors :
Donc le cout total de cette solution est : Coût total=38318DH total=38318DH
3. Système de commande par un Enregistreur graphique de type Eurotherm 6180A La réalisation de cette solution nécessite l’installation d’un enregistreur graphique de type t ype est 60615.9DH 6180A. Le prix d’achat d’une unité de ce type
Eurotherm
Le coût d’investissement total de cette solution s olution : Coût d’investissement=60615.90DH d’investissement=60615.90DH Au coût d’investissement, s’ajoute le coût de la main d’ouvre nécessaire pour la réalisation de ce projet.
solution de 2 ouvriers et un agent maîtrise pour une durée moyenne de 3 jours (Estimation déterminé par le bureau des études et des méthodes). Donc on a besoin pour l’installation de notre
Alors :
Coût de la main d’œuvre=12520DH
Donc le cout total de cette solution est : Coût total=73135.90DH
III- Conclusion : D’après cette étude des trois solutions on voit clairement que la solution de la programmation sous
LabVIEW est la solution la plus économique par rapport aux autres sachant que cette solution et même la plus compétitive en en terme de la technologie technologie grâce aux aux fonctionnalités et et les possibilités fournies par les cartes électroniques d’acquisition par rapport aux autres solutions tel que la simplicité d’acquérir les signaux et leur traitement , ainsi que l’enregistrement de ces données.
CONCLUSION GENERALE Le travail que j’ai réalisé dans le cadre de ce projet, m’a permis d’améliorer mes acquis et d’approfondir mes connaissances dans le domaine de l’automatisation surtout les nouvelles technologies tel que les systèmes embarqués, les systèmes à base des cartes spécifiques et les interfaces Homme/Machine. Ces technologies qui reflètent la tendance du marché vers des technologies compact, robuste, rentable, simple à l’intégration et à la mise en place dans les systèmes d’automatisme avec le moindre cout d’installation et de
mise en service. Comme le but principal de mon stage était la réali sation d’un programme avec LabVIEW pour la commande du banc de performance thermique des radiateurs, j’ai
réussi à réaliser une application
contenant une face-avant pour la commande manuelle du banc, une face avant pour la commande automatique et une face avant pour l’analyse des données. Cette application va permettre de mieux gérer le
fonctionnement fonctionnement du banc et une analyse très précise des données. Ce projet a permis la mise en conformité du banc de performance thermique des radiateurs avec les normes standards ainsi la résolution des problèmes de commande et de l’archivage des données issus au cours des tests réalisés. La fiabilité de ce travail se réduit à :
La mise en service du banc.
La supervision à temps réel de l’état du banc. L’amélioration de la maintenance et de la disponibili té de la machine. L’archivage automatique des
données et historiques des essais.
L’augmentation de la performance des analyses
Faciliter les interventions et la maintenance.
de données enregistrées au cours des essais.
B i bli og ogrr ap aphi hi e E t Webo Webogr grap aph hie Bibliographie
Méthode d’essais 31-07-503/--E
Norme ISO 5156 : prises de pression pression statique
Norme ISO 5167 : mesure de débit débit
Livre « Les capteurs en instrumentation industrielle » pour son auteur Georges ASCH
Livre « Instrumentation industrielle » pour son auteur Michel GROUT
Livre « Introduction aux transferts thermiques » pour ses auteurs Dominique Marchio et Paul Reboux
Livre « Transferts thermiques » pour ses auteurs Ana-Maria Bianchi , Yves Fautrelle et Jacqueline Etay
Schéma électrique du banc
« Moteurs thermiques par » pour son autreur Mr. PAN Sovanna
Manuels de référence National instruments
Programme meda/appui meda/appui au programme pour la promotion de la qualité au Maroc Accompagnement Accompagnement des entreprises à la démarche qualité
Webographie
Site officiel National Instruments France : www.ni.com/fr/
Site officiel Siemens :
Site officiel Sodeca :
siemens sodeca
Site Officiel ministre de l’industrie du commerce de l'énergie et des mines :
www.mem.gov.ma/
Site officiel Eurotherm :
A n n ex e 1 Procédure d’essai 31-07-503/31-07-503/- - E 1. OBJET Cette procédure a pour objet la l a définition des conditions de mesure des performances d’échange thermique des radiateurs de refroidissement d’eau ainsi que des critères d’appréciation correspondants. correspondants.
NOTA : Cette procédure ne vise pas à imposer les moyens d’essai exposés, d’autre pouvant être envisagés à condition que l’équivalence stricte soit démontrée.
2. MOYEN D’ESSAI Le moyen d’essai est un banc dont un schéma est donné en annexe 1.
Les principales performances du banc sont les suivantes :
: 70 Pa < p < 700 Pa, Différence de pression d’air p entre l’amont l’amont et l’aval du radiateur radiateur :
Débit de liquide Qv : 900 l/h < Q v < 8400 l/h,
La température de liquide doit pouvoir atteindre 85°C à l ’entrée du radiateur.
Le liquide de refroidissement utilisé doit être un mélange à 60% d’eau et à 40% de liquide concentré de type D
conforme au cahier des charges 41-01-001, en volume.
3. PREPARATION AVANT ESSAI
3.1. CONFORMITE DU RADIATEUR Vérifier, avant tout essai, la conformité du radiateur par rapport aux documents de définition définiti on (plan fonctionnel, plans du fournisseur, cahier des charges, …). Vérifier notamment :
Les références et Fournisseurs et les indices de modification,
Les dimensions (hauteur, largeur et épaisseur du faisceau, pas d’ailette),
Technologie, Sens de circulation du liquide.
Toutes différence du radiateur essayé par rapport aux définitions doit être mentionné sur la fiche de résultat (Divers).
3.2. POSITIONNEMENT POSITIONNEMENT DU RADIATEUR Le radiateur doit être monté dans des conditions similaires à celles du véhicule. Une étanchéité parfaite entre le radiateur et le caisson de tranquillisation doit être assurée.
4. MODE OPERATOIRE
4.1. MESURES Les mesures suivantes sont effectuées :
Température de l’air ambiant t 1 (en °C), représentative de l’air en amont du radiateur,
Différence de pression d’air ( ( p en Pa) entre entre l’amont et et l’aval du radiate radiateur,
Différence de pression du liquide de refroidissement (P en Pa) entre l’amont l ’amont et l’aval du radiateur (sur des canalisations de même diamètre). Les prises de pression pression doivent être implantées le plus près près possible de l’entrée et de sortie du radiateur, sur un tronçon droit en respectant 10 fois le diamètre intérieur en amont et 5 fois le diamètre intérieur en aval de la prise de pression statique, Débit de liquide de refroidissement (Qv en l/h), Température du liquide de refroidissement en entrée (T1 en °C) et en sortie du radiateur (T2 en °C).
4.2. ESSAI DU RADIATEUR Tous les essais sont effectués à une température « cible » de liquide à l’entrée du radiateur de 85°C.
Pour chaque débit du liquide de refroidissement, refroidissement, relever pour cinq débits d’air différents (dont la différence
de pression correspondante varie de 70 à 700 Pa), la puissance évacuée par le radiateur (PE en KW). Pour chaque débit du liquide de refroidissement, tracer la courbe PE = f( p), et vérifier la cohérence des points de mesure (lissage de de la courbe correct). 400 A partir des courbes précédentes, déterminer les puissances évacuées aux points p = 70, 100, 200, 300, 400 et 700 Pa. Pour chaque couple p, Qv, la puissance thermique évacuée PE (en KW) ainsi relevée est ramenée à un T1 (T1 = T1 – t t1) de 70°C :
est le produit de la chaleur spécifique par la masse volumique du liquide utilisé et s’exprime en KJ x l x °C . avec T
-1
-1
* : mélange d’eau et de « concentré » type D à 40 % en volume. Pour chaque couple p, Qv, on calcule un coefficient coefficient Cuo caractéristique caractéristique de la qualité de l’échange par la formule :
( ) ( ) avec = 0,36 si tube plat ou = 0,29 si tube rond ou ovale. Avec PE en KW S en m2 est la surface di faisceau p en Pa
Qv en l/h La fiche de résultat comporte le coefficient Cuo vers
∑ () é
NOTA : Toutes les valeurs sont ramenées aux conditions normales de température (15°C) et de pression
atmosphérique (1013 mbar). On déduit de plus :
Un coefficient K eau représentatif de la perte de charge sur l’eau appelé ‘‘Coefficient ‘‘ Coefficient hydraulique’’ hydraulique’’ eau représentatif
-2 2 Pour un débit voisin de 4800 l/h avec K eau eau en Pa.l .h
p en Pa
Qv en l/h
La surface équivalente pour l’eau Se :
Pour un débit voisin de 4800 l/h.
Avec Qv en l/h Se en mm2 p en Pa 3
eau en kg/m .
Pour du glycol type D à 40 % à une température de 85°C on a eau 1013 kg/m3 d’après le note technique de B.OSTERTAG 273/99/66132L.
On peut également exprimer Se en fonction de K eau eau :
Application numérique :
√
Avec qm en Kg/s Se en mm2 -1 2 K eau eau en Pa.l .h 3
eau en kg/m . Pour le glycol type D à 40 % à une
température de 85°C, on prend eau 1013 kg/m3.
Un coefficient K air dm2 de air représentatif de la perte de charge sur l’air (sous un p de 100 Pa et pour 10 dm faisceau) appelé ‘’coefficient ‘’ coefficient aéraulique’’ :
de 200 Pa
( ) Pour un p voisin
qm est mesuré pour un dp de 200 Pa à travers le faisceau (la pondération entre 100 et 200 Pa étant comprise dans le coefficient 0,63). Avec
qm en kg/s S en dm2 p en Pa
K air en m3 /s air en 3
3
en kg/m .air 1,225 kg/m air en
La surface équivalente pour l’air Sa :
Pour un p voisin de 200 Pa
Avec qm en kg/s 3
air 1,225 kg/m
p en Pa (avec p fixé à environ 200 Pa)
Sa en dm2. On peut également exprimer Sa en fonction de K air : air :
Application numérique : Avec Sa en m2 3
air 1,225 kg/m
K air en m3/s air en p en Pa
S en m2.
5. CRITERES D’APRECIATION Les coefficients K eau ainsi que les l es valeurs de puissance mesurées doivent satisfaire au cahier des charges eau, Se et K air air ainsi du radiateur du véhicule concerné.
6. PRESENTATION DES RESULTATS Les résultats doivent être consignés sur une feuille normalisée dont un modèle est donné en dessous. Le schéma du radiateur doit être coté et doit mentionner le pas des ailettes et le sens de circulation du liquide.
Annexe 2 COMMENT FONCTIONNE LABVIEW?
Un programme Labview comporte 2 éléments principaux : 1. Une face-avant. 2. Un diagramme.
La
face- avant d’un programme est l’interface utilisateur du VI contenants des entrées (les commandes) et de sorties (les indicateurs) du programme. Les commandes et indicateurs peuvent peuvent être des afficheurs numériques, des commutateurs commutateurs booléens, des jauges, des vu- mètres, des boutons poussoirs, des graphes…
Ces commandes et indicateurs sont accessibles par la palette de commandes (clic droit dans une fenêtre de face avant.) Booléen numérique Tableau et cluster
Chaîne et chemin Liste et table Graphe
Menu déroulant Acquisition pt/pt ou waveform
Sélection de VI antérieurs
Le diagramme contient le code graphique du programme Labview (VI). La programmation est graphique selon une logique de flux de données. Les commandes et indicateurs de la face avant figurent sous forme de terminaux terminaux dans la fenêtre diagramme diagramme et sont à connecter entre entre eux selon le traitement désiré. Ce traitement s’effectue à l’aide de fonctions accessibles par la palette fonctions (clic droit dans la fenêtre diagramme).
Structure de programmation Fonctions sur tableaux Fonctions sur chaînes
Fonctions sur clusters
Fonctions de comparaison
Fonctions temps et dialogue
Fonctions sur donnée waveform Mathématique
E/S sur fichier Analyse, traitement du signal
Pour connecter, sélectionner les terminaux, mettre en forme la face avant comme de la fenêtre diagramme, on dispose de la palette d’outils (Menu : Fenêtre>>palette d’outils)
La programmation graphique.
Bien que ce langage soit totalement graphique, on retrouve sous Labview toutes les structures classiques des langages de programmation textuelle (C, Basic….)
Boucles While, For Séquençage (qui permet l’exécution séquentielle de sous -VI) Aiguillage IF, CASE…
L es typ ty pes de don don n é es
Labview traite de données structurées classiques :
numérique booléen chaîne liste graphe
tableau : Un tableau est une donnée qui regroupe des données de même type. t ype. Cluster : Un cluster est une donnée qui regroupe un ensemble de données de types différents. Waveform : Une waveform est un type de donnée important sous Labview (essentiel dès que l’on
aborde l’acquisition sous Labview).
Une wavefom est un cluster particulier qui contient 3 données : Un instant inital (to) numérique Un pas ( t ) numérique Un tableau de valeur Une waveform est le type t ype de donnée utilisé pour étudier les signaux. Pour chacun de ces types de données, il existe des fonctions dédiées qui s’appliquent sur ces données. Ces
fonctions sont accessibles par la palette fonctions de la fenêtre diagramme.Les boucles while et For Exemple de boucle WHILE Re istr istre e à déc décal ala a e
Valeur d’initialisation
Indice de boucle
Terminal de condition d’arrêt
Exemple de boucle FOR Prise en compte de la Mémoire Locale :
Valeur
Exemple de structure conditionnelle IF THEN
Les 2 sous-diagrammes se superposent et sont exécutés de manière exclusive
A n n ex e 3 L i ste des des ent entr é es et des sor ti es Entrées numériques
Niveau de liquide bas Niveau de liquide haut Défaut ventilateur Défaut pompe Système armé Sorties numériques
Electrovalve amant Electrovalve avale Marche ventilateur Marche pompe Enclenchement Enclenchement résistance 1 Enclenchement Enclenchement résistance 2 Enclenchement Enclenchement résistance 3 Enclenchement Enclenchement résistance 4 Entrées analogiques Capteur de pression d’air
Capteur de pression de liquide Débitmètre d’air
Débitmètre de liquide Sonde de température amant Sonde de température avale Sonde de température réservoir de liquide Sonde de température d’air Sorties analogiques
Consigne de commande du ventilateur Consigne de commande de la pompe Consigne de commande valve réglable
A n n ex e 4 TRANS TRANSM M ETTEURS ETTEURS SERI ERI E " F CX-AI I -V5" -V5" DESCRIPTIF Les capteurs de pression de la série FCX-AII V5 mesurent une pression différentielle, relative ou absolue, et la convertissent en un signal de sortie 4 à 20 mA directement proportionnel. Ce capteur peut être utilisé pour la mesure de débit, de niveau de liquide, densité ou toute autre application utilisant le principe de mesure mesure de pression différentielle. Il peut être livré en version analogique analogique ou en version version smart. Le principe de mesure de ce capteur est basé sur la conversion directe d'une pression différentielle en une variation de deux capacités. capacités. Le capteur est compact et léger, offrant ainsi une grande précision et une grande fiabilité. Réglage local du zéro par vis externe sur boîtier électronique. Les capteurs smart peuvent être réglés ou configurés à distance. Par exemple, l'étendue de mesure et l'amortissement peuvent être réglés à partir de la salle de contrôle à l’aide d'un communicateur portable FXW ou HHC (Hand Held Communicator). Principe de mesure Le principe de fonctionnement du capteur de pression est montré m ontré dans le schéma ci dessous. L’ENSEMBLE CAPTEUR est une électronique à microprocesseur qui reçoit un signal digital et le convertit en un signal de sortie analogique 4 à 20 mA, et un signal numérique superposé sur le 4-20 mA si le module de communication est utilisé.
