Elements technologiques de mise en oeuvre d’un système automatique

Historique

L’entreprise Nationale des Gaz Industriels «EN GI » était une division de l’ex « SNS » sous tutelle du ministère de l’industrie et de l’énergie de 1972 à 1978 puis du ministère de l’industrie lourde de 1979 à 1983. Son origine remonte au rachat par SNS des vieilles usines de la société multinationale « Air Liquide » en 1972. A la suite de la restructuration organique de la SNS en 1983, «ENGI » a été créé et placée sous tutelle du ministère de l’énergie et des industries chimique et pétrochimique de 1983 à 1989. GI a été transformée en société par actions et est entrée dans l’autonomie le 11fevrier 1989 avec un capital de 30 millions de dinars repartis entre, fonds de participation chimie, pétrochimie, pharmacie, fonds de participation hydrocarbures, hydrauliques. En 1996, suite à la dissolution des fonds de participations, toutes les actions émises par l’entreprise furent transférées au Holding Chimie, Pharmacie Service, puis à la société de gestion de participation (SGP) Chimie-Pharmacie qui est actuellement l’unique actionnaire. Actuellement «EN GI » est dotée d’un capital de 900.000.000 DA.

Activités de l’entreprise L’ Entreprise Nationale des Gaz Industriels «ENGI » a pour mission essentielle de satisfaire aux impératifs économiques et sociaux du pays en assurant la prise en charge des besoins générés par la multiplicité des applications des gaz industriels dans les différents secteurs de l’économie. Sa mission essentielle est la production et la distribution des gaz industriels. La distribution de ces gaz à l’état liquide est assurée par une flotte de citernes cryogénique, cette distribution se fait par transvasement sur tank clientèle, alors que les produits gazeux nécessitent un processus supplémentaire de conditionnement qui fait appel à des bouteilles.

Implantation de l’entreprise ENG.I est présentée sur l’ensemble du territoire national par un réseau comprenant : Neuf (09) unités de production: Alger (Reghaia), Annaba, Constantine, Ouargla, Oran, Bouira, S.B.Abbes, Arzew, Skikda. Avec ces neuf unités de production, G.I assure la production des différents gaz industriels et médicaux à l’état comprimé, liquéfié ou dissous ainsi que certains mélanges de gaz. L’entreprise G.I assure également la commercialisation du matériel et accessoires liés à l’utilisation des gaz industriels. Principaux clients de l’entreprise Coca Cola, Sonatrach, Hôpitaux, Compagnie pétrolières étrangères, Filiales de SIDER, ENIP, ENIEM, ENIE, Centres de recherches et universités, COMEX Tunisie et Artisans. Présentation de l’unité de Réghai Localisation Zone industrielle de Reghaia ; Daïra de Reghaia ; Wilaya d ‘Alger. L’unité a une annexe au Caroubier, Daïra d’Hussein Dey. Elle occupe une superficie totale de 45.800 m² dont 35.000 m² à Reghaia et 10.800 m² au Caroubier.

Définition et généralités sur les compresseurs

Les compresseurs sont des appareils destinés à réaliser un accroissement de pression d’un fluide à l’état gazeux. Les fluides traversant les compresseurs peuvent être de nature diverse, gaz, mélange gazeux, vapeur surchauffée ou saturée. L’équation fondamentale de thermodynamique: PV = nRT (1) Où P : est la pression ; V : est le volume ; T : est la température absolue. R : est la grandeur qui conserve une valeur fixe pour un gaz parfait donné (constante spécifique du gaz), tandis que pour un fluide gazeux non assimilable à un gaz parfait elle varie avec les grandeurs P et T. La relation (1) montre que pour augmenter la pression d’un gaz, on peut agir soit sur sa température, soit sur son volume, soit encore sur ces deux grandeurs à la fois. Si on chauffe une masse donnée d’un gaz dans une enceinte de volume constant, on obtient un accroissement simultané de température et de pression. Pour une dépense de chaleur égale à θ Kcal/Kg, l’élévation de température résulte de la relation : θ = Cv (T2-T1) (2) Où Cv : est la chaleur spécifique du gaz à volume constant. La pression finale P2 est donnée par : P2/P1= T2/T1 (3) Où les indices 1 et 2 correspondent aux états initial et final du gaz. Si la température du gaz est maintenue constante, sa pression est inversement proportionnelle au volume occupé par le gaz. Dans ce cas l’élévation de pression résulte d’une compression c’est-à-dire d’une action directe sur le volume du gaz donnée. La diminution du volume du gaz conduit toujours à un accroissement de la pression. Les appareils fonctionnant suivant ce principe sont des compresseurs volumétriques. Dans ces appareils l’énergie nécessaire pour produire l’élévation de pression est dépensée sous forme de travail qui est fourni par un moteur d’entraînement (moteur électrique, thermique…etc.). Ces compresseurs sont divisés en deux types : compresseur à piston et compresseur rotatif. L’autre principe de fonctionnement des compresseurs est celui de transformer le travail en énergie cinétique du fluide à comprimer, et cette dernière à son tour, est transformée en pression. La mise en vitesse est obtenue en soumettant le fluide à l’action de roue à aubes qui sont calées sur un arbre ayant habituellement une grande vitesse de rotation. Au point de vue de l’écoulement de fluide dans les compresseurs les turbocompresseurs se divisent en appareils centrifuges et axiaux.

Principe de fonctionnement d’un compresseur à piston

Le piston est relié par une tige à un mécanisme, par exemple (à bielle, et manivelle) qui lui transmet le mouvement du moteur d’entraînement, puis il se déplace dans un cylindre. Le fond de cylindre comporte des clapets s’ouvrant en sens inverse l’un de l’autre et dont l’un sert à l’aspiration du gaz à comprimer et l’autre son refoulement (voir figure (I-1)). Le déplacement de piston a lieu entre deux positions extrêmes qui dans la figure (I-1), sont représentés en pointiller. Celle de gauche correspond au point mort intérieur et celle de droite, au point mort extérieur. La distance entre ces deux points morts est la course du piston. Le clapet d’aspiration s’ouvre sous l’action de la pression extérieur (P1) est le gaz pénètre dans le cylindre. Cette aspiration du gaz à lieu pendant toute la durée de la course du piston. Lorsque celui-ci atteint sont point mort extérieur le cylindre ce trouve rempli de gaz a la pression (P1), dans la figure (I-1) l’aspiration est représenté par la droite «AB». Dés que le piston quitte le point mort extérieur et commence à se déplacer vers la gauche, la pression dans le cylindre devient supérieur à (P1) et le clapet d’aspersion se ferme. D’autre part le clapet de refoulement est réglé de manière à ne pas s’ouvrir que lorsque la pression dans le cylindre atteint une certaine valeur (P2). Il en résulte que pendant l’élévation de pression de (P1à P2) la masse de gaz enfermée dans le cylindre est invariable. La courbe de compression est représentée sur la figure (I-1) par l’arc «BC». Enfin lorsque la pression (P2) est atteinte, le clapet de refoulement s’ouvre (le clapet d’aspersion reste toujours fermé), et le gaz comprimé quitte le cylindre sous cette pression finale. Le refoulement de gaz est représenté par la droite «CD».

Conclusion générale

Durant notre stage au sein de l’ENGI, on a effectué une étude sur un procédé réel (groupe moteur-compresseur), et on a travaillé avec des ingénieurs responsables de la maintenance de l’installation. Cela nous a permit de s’initier au monde de travail et a la pratique industrielle. On a aussi profité de cette occasion pour approfondir nos connaissances dans les systèmes d’automatisations des procédés industriels. Et durant notre présence sur site, on a constaté une dégradation au niveau de la production de cette installation (plus de 40%) due à quelques contraintes que rencontre cette dernière (vieillissement du matériel, la commande et le contrôle par une ancienne technologie,…). Dans notre projet de fin d’étude, et en coordination avec les ingénieures responsables de la maintenance, nous nous sommes intéressés à l’étude du groupe de pompage pour lequel nous avons proposé une automatisation par automate programmable industriel, afin d’améliorer les performances de l’installation. Les avantages des API (moins couteux, fiables, adaptables aux changements pouvant toucher l’installation) nous a motivé à le maintenir comme solution de remplacement. Apres consultation du cahier technique du groupe ainsi des rencontres avec les operateurs sur site, nous avons abouti à une bonne analyse du procédé, qui est une démarche nécessaire pour toute automatisation. La programmation de l’API a été effectuée sous STEP7, logiciel de programmation des CPU siemens des séries 300 et 400. Ce logiciel nous a permet aussi de procéder à la simulation du programme sous le module PLCSIM ; et la correction des erreurs faites dans le programme.