PRODUCTION DE SULFATE DE MAGNESIUM

PRODUCTION DE SULFATE DE MAGNESIUM
Récolte du sel à Salin de Giraud
B.T.S 1 ère année
Lycée M. M. FOURCADE
Gardanne
MINI PROJET n°1
Atelier de production de sulfate
de magnésium
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ATELIER DE PRODUCTION
DE SULFATE DE MAGNESIUM
1 – MISE EN SITUATION :
L’usine des Salins du Midi, située à Salin de Giraud (Camargue), extrait le sel de l’eau de mer.
Dans cette eau de mer sont présents des produits annexes que sont la magnésie et le sulfate de magnésie.
L’étude qui suit concernera l’atelier de production de sulfate de magnésium de l’usine de Salin de
Giraud.
2 – PROBLEME POSE : (voir le document n°2 page 3)
A partir d’une eau pompée riche en magnésie, on obtient après précipitation, une boue de magnésie
composée d’eau et de sulfate de magnésium. Le process industriel doit permettre :
 - de séparer l’eau et le sulfate de magnésium (à l'aide d'une centrifugeuse).
La boue de magnésie étant présente dans des réservoirs d’entrée (cette partie n'étant pas gérée par
l'atelier) il s'agit d'alimenter une centrifugeuse, pour séparer l’eau et le sulfate de magnésium qui
constituent la boue de magnésie.
 - de sécher le sulfate de magnésium (à l'aide d'un four).
Le tapis avançant à vitesse constante il ne faudra pas dépasser une certaine épaisseur (ou densité)
de sulfate pour que le séchage soit complet. Il faut donc contrôler l’arrivée de matières dans la
centrifugeuse (capteur S7), de telle manière que la bonne quantité de sulfate de magnésium soit déposée
sur le tapis T1.
Si la densité de sulfate est faible (S7 non actionnée) la pompe fonctionne en grande vitesse. Au
contraire, si la densité de sulfate est élevée ( S7 actionnée ) la pompe fonctionne en petite vitesse.
Ce contrôle s'effectue par une régulation de débit de la pompe d'alimentation principale ( M4, P1).
Cette régulation de débit consiste à réguler la vitesse du moteur de la pompe qui fonctionne soit en petite
ou en grande vitesse.
 - de conditionner en sac ce sulfate de magnésium (à l'aide de la trémie et du tapis
d’ensachage T3). Partie hors étude.
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Document n°2
SYNOPTIQUE GENERAL
PRODUCTION DE SULFATE DE MAGNESIUM :
M5
Centrifugeuse
BOUE
DE
Ecoulement des
eaux usées
MAGNESIE
(réservoir
d’entrée)
Trémie d’ensachage
S8
P1
Four de séchage
M4
S9
S7 capteur
de densité
Y1
M1
M2
M3
Tapis T3
Variateur
Alimentation
électrique
Interface
Pupitre de
commande
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ETUDE PARTIELLE DE L’AUTOMATISATION
DE CETTE PRODUCTION DE SULFATE
3 – FRONTIERE DE L'ETUDE :
L’étude sera limitée à l’automatisation de la pompe P1 et des tapis T1 et T2, en mode de production
normale (ou continue) et en marche de réglage.
La gestion du moteur de la centrifugeuse M5 (fonctionnement continu), des résistances de chauffage
des fours, du tapis d'ensachage T3 et de la trémie d’ensachage ne fera pas partie de l’étude. De même, la
phase d’arrêt d’urgence ne sera pas étudiée.
La gestion des résistances de chauffage par un régulateur est traitée uniquement par les équipes
composées de 5 étudiants.
4 – CARACTERISTIQUE DE L'INSTALLATION :
 MOTEUR DE POMPE M4 :
CONSTRUCTEUR
TYPE
PUISSANCE
FREQUENCE
VITESSE
ALIMENTATION
INTENSITE
:
:
:
:
:
:
:
LEROY SOMMER
LSFMV3 100LG4
2.2 kW
50 Hz / 60 Hz
1500 tr/min / 1800 tr/min
230V / 400V
10.7 A / 6.2 A
 MOTEUR TAPIS ROULANT M1 et M2 :
CONSTRUCTEUR
PUISSANCE
VITESSE
ALIMENTATION
:
:
:
:
LEROY SOMMER
1 kW
1500 tr/min
230V / 400V à démarrage direct
 AUTOMATE :
TELEMECANIQUE TSX 17 ou TSX MICRO (à définir par le professeur)
 VARIATEUR DE VITESSE :
ALTIVAR 18, ALTIVAR 28 ou ALTIVAR 31 (à définir par le professeur)
 FOUR DE SECHAGE
TRIPASE, COUPLAGE ETOILE, 4kW
 REGULATEUR
STATOP CHAUVIN ARNOUX ou EUROTHERM 2116 (à définir par le professeur)
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5 – DESCRIPTION DU FONCTIONNEMENT :
Le coffret électrique est à équiper en tête d’installation d’un interrupteur-sectionneur.
Les moteurs M1 et M2 sont alimentés et contrôlés à partir d’un disjoncteur-contacteur combiné de type
GV2. Le variateur de vitesse du moteur M4, le circuit de commande et les éléments chauffants du four
sont protégés par des disjoncteurs. Le moteur M5, considéré comme toujours alimenté, est hors étude.
Pour des raisons de sécurité la commande sera en 24 V~. Elle devra disposer d’un système de marche /
arrêt par BP, d’un arrêt d’urgence et d’une balise verte de mise sous tension.
Des borniers sont à implanter dans le coffret. A ces borniers, sont à relier :
le câble d’alimentation de l’armoire,
les câbles d’alimentation des moteurs,
les fils d’alimentation de la balise et ceux reliant les boutons poussoirs positionnés sur la port,
le câble de la boîte à boutons + capteur S7,
le câble d’alimentation du four.
5.1 - Fonctionnement en production normale : (commutateur deux positions =>S2)
Le système de production de sulfate de magnésium peut être décomposé en deux taches principales.
 - La première tâche correspond à l’alimentation en sulfate de la trémie d'ensachage à partir de la
commande des moteurs M4 (M4PV et M4GV), Ml, et M2.
 - La seconde tâche consistera à gérer le remplissage des sacs. Seule la première tâche sera
étudiée dans un premier temps.
Conditions initiales de la tâche d’alimentation :
Trémie d’ensachage non pleine. Si la trémie d'ensachage est pleine, l’alimentation en produit (M4)
s’arrêtera, ainsi que les tapis.
Le choix de la petite ou grande vitesse se fera par l’état du capteur de densité S7 (haute densité S7
et faible densité S 7 ).
Après un appui sur le départ cycle (S1), si les conditions initiales sont respectées et si le
commutateur S2 est à 1, les moteurs de la pompe et des tapis se mettent en marche.
Pendant toute la durée du fonctionnement, le capteur S7 permettra de commander la petite ou
grande vitesse du moteur.
Lors d’un arrêt normal obtenu par un appui sur S3, le tapis un s’arrêtera trois minutes après M4 et
le tapis 2 au bout de 5 minutes après M4.
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5.2 - Fonctionnement en mode de réglage (commutateur deux positions => S2 )
Lorsque le commutateur est en position mode réglage ( S 2 ) on peut faire fonctionner
indépendamment le moteur M4 en PV (appuis sur S4) ou en GV (appui sur S5), ainsi que les moteurs M1
et M2 simultanément (appui sur S6).
L’arrêt du mode de réglage est obtenu lorsque le commutateur est en position S2.
5.3 -Régulation de température
Le four de séchage est chauffé par des éléments résistifs contrôlés par un contacteur
électromécanique.
La température dans l’enceinte du sécheur est mesurée par un thermocouple de type J.
La régulation de la température est assurée par un régulateur, alimenté en 230V, avec commande
en « mode Tout Ou Rien ».
Régulateur
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6 – TRAVAIL DEMANDE :
3x400V
Pour la partie étude du projet, les tâches de chacun sont distinctes : « puissance et variateur »,
« commande et automate » et « régulation de température ». Lors de la réalisation, les parties seront
essayées séparément puis assemblées, il est nécessaire de respecter un repérage identique pour les parties
communes et de se concerter pour harmoniser le travail.
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Rédaction du rapport
Chaque équipe de 4 ou 5 étudiants doit rendre un seul rapport sur le travail réalisé.
Ce dossier, de 15 à 20 pages, est à dactylographier et paginer (Word).
Sur la couverture on doit trouver le titre du mini-projet, les noms et prénoms des 4 étudiants ainsi que la
partie étudiée (étude de la partie puissance ou de la partie automatisme)
 La première page doit contenir le sommaire du rapport avec le numéro des pages.
 La première grande partie (3 à 4 page) est commune et doit contenir :
-
Expression du besoin,
problème posé,
analyse fonctionnelle,
tableau de planification des tâches,
 La partie suivante concerne la réalisation de la partie puissance et doit comporter :
-
Présentation du variateur + schéma + paramétrage
Explication de la réalisation PV / GV
Schéma de puissance (TraceElecPro)
Nomenclature du matériel avec caractéristiques (sous forme de tableau)
Calculs justifiant le choix de toutes les protections
Schéma d’implantation à l’échelle du matériel dans l’armoire
 La partie suivante concerne la réalisation de la partie commande :
-
Présentation de l’automate
Présentation des cycles de production
Tableau d’affectation des entrées / sorties
GRAFCET partie opérative « en français » puis point de vue A.P.I. « codés »
Schéma du circuit de commande
Nomenclature du matériel avec caractéristiques (sous forme de tableau)
 La dernière grande partie doit contenir les explications de la démarche de mise sous tension partiel
de chaque partie et totale de l’armoire ainsi que les difficultés et problèmes rencontrés et la manière de
les résoudre.
 La dernière page concerne les conclusions sur le déroulement de ce premier mini-projet.
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Gestion de projet
Un point essentiel de ce projet est la planification et le suivi. On vous demande :
-
dans un premier temps, de planifier ce projet (sur 11 semaines). Ce travail concerne
l’ensemble de l’équipe.
-
dans un second temps, de piloter le déroulement de ce projet lors de chaque séance.
Pour cela, un étudiant sera chargé du pilotage chaque semaine (planning à faire):
o Il devra au préalable, avoir reçu les consignes (bilan, avancement des travaux,
suivi…) du responsable de la semaine précédente,
o Compléter la fiche de suivi journalier (qui sera rendue au professeur).
o Suivre l’avancement des autres membres du groupe
o Prévoir les approvisionnements nécessaires,
o Actualiser les schémas avec TraceElecPro
o Actualiser le planning réalisé
o Transmettre les consignes au responsable suivant
Remarque : Une évaluation individuelle de cette activité sera effectuée.
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étudiant 1
étudiant 2
étudiant 3
étudiant 4
étudiant 5
Lire le dossier et le cahier des charges
Identifier les éléments constitutifs de la chaîne de production
Rédiger le schéma de principe avec les actionneurs, capteurs et organes de commande
Déterminer les caractéristiques principales du variateur de vitesse et le principe de la commande
PV/GV
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Identifier les tâches à exécuter pour mettre en œuvre le variateur de vitesse avec sa commande et pour automatiser
son fonctionnement.
Déterminer les caractéristiques principales du régulateur de température
Identifier les tâches à exécuter pour mettre en œuvre le régulateur de température
Identifier les E/S et déterminer les caractéristiques principales de l’automate programmable industriel nécessaire
X
X
Identifier les tâches à exécuter pour mettre en œuvre le système, valider son fonctionnement et rédiger
un dossier avec programmes, schémas et nomenclatures.
Déterminer les délais de réalisation
Positionner les différentes tâches sur le planning prévisionnel
X
X
X
X
X
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X
PRODUCTION DE SULFATE DE MAGNESIUM
Organisation du projet
X
X
Conception du projet
Rechercher dans les documents constructeurs les caractéristiques précises du variateur de vitesse
Justifier le choix du variateur
Identifier les paramètres de réglage du variateur
Définir la méthode de sélection de vitesse
Définir la procédure d‘essais partiels du variateur
Concevoir les schémas électriques du circuit de puissance et carnet de câbles du coffret électrique
Rédiger le schéma d’implantation de la platine de câblage et de la boite à boutons
Rechercher dans les documents constructeurs les caractéristiques précises du régulateur de température
Choisir le régulateur de température (référence) et le capteur de température
Identifier les paramètres de réglage du régulateur de température
Concevoir les schémas électriques nécessaires au raccordement du régulateur de température
Rédiger le tableau d’affectation des E/S de l’automate
X
X
X
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étudiant 1
étudiant 2
étudiant 3
étudiant 4
étudiant 5
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X
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X
X
Rédiger le schéma de câblage de l’automate (entrées + alimentation)
Concevoir la gestion du mode de production continue
Concevoir la gestion du mode de réglage
Justifier les choix et réglages du matériel de protection et de commande
Etablir la nomenclature du matériel (tableau) avec caractéristiques complètes des composants
Suivre et mettre à jour le planning
Participer aux réunions de suivi de travaux
X
X
X
X
X
X
X
X
Mise en oeuvre du projet
Réceptionner le variateur de vitesse. Le tester sur platine séparée avec 2 commutateurs (Marche/Arrêt PV/GV) et un moteur
Réceptionner le régulateur de température et le tester sur une platine séparée avec le four
Configurer l’automate
Saisir la table des symboles
Programmer le grafcet de réglage
Réceptionner l’automate et le tester sur une platine séparée la communication entre le PC et l’automate
Programmer le grafcet de production continue
Câbler la boîte à boutons avec le capteur. La raccorder au bornier du coffret électrique.
Raccorder les connecteurs des câbles de puissance (câbles d’alimentation du coffret, du moteur et du four)
Câbler les circuits de puissance et de commande
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X
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X
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Mise sous tension et tests
Mettre en sécurité la zone avant la première mise sous tension
Mettre sous tension successivement chaque départ
Tester les entrées automate
Télécharger les programmes dans l’automate
Tester les sorties automate
Mettre au point l’ensemble
Réaliser les essais de validation
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