SECHEUR d`ENGRAIS

SECHEUR D’ENGRAIS
Documents et calculatrices programmables ne sont pas autorisés.
Le sujet comporte 4 parties :
-
Une partie présentation
-
Une partie d’étude de la distribution
-
Une partie d’étude de la régulation de température
-
Une partie d’automatisme séquentiel
Ces parties sont indépendantes.
Temps conseillé :
Lecture du sujet : 15 min
Distribution : 45min
Régulation : 1h
Automatisme : 1h
Barême :
Question 1 :
Distribution
6 points
Question 2 à 6 :
Régulation
7 points
Question 7 et 8 :
Automatisme
6 points
Durée de l’épreuve :
3 heures
DS n°1 : sécheur d’engrais
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PRESENTATION DE L’ETUDE
PRODUCTION D'ENGRAIS .
La fabrication d'engrais a pour base un produit naturel. Le "MAERLE" (sable de mer) associé à des
phosphates, potasses ou autres. Les différentes phases de traitements permettent d'arriver à un
produit granule de calibre variable à la demande du client. Le conditionnement est fait en sac.
ORGANIGRAMME DE PRODUCTION.
DS n°1 : sécheur d’engrais
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ETUDE DU SECHAGE
L’étude porte sur l’opération de séchage.
FONCTION :
Le sécheur permet de diminuer le taux d'humidité de l'engrais après la granulation. Une température
de 90°C est maintenue à l’intérieur du sécheur.
PRESENTATION :
Le sécheur est un cylindre de 3 m de diamètre sur 30 m de long tournant sur lui-même à une vitesse
de 4 tr/mn. D'une masse de 70 tonnes à vide, il passe à 140 tonnes en charge. Des ailettes intérieures
évitent le durcissement des grains sous forme de blocs , leur profil permet de faire avancer l'engrais.
Le chauffage est assuré par la circulation d'un air chaud pulse, la source de chaleur fait appel à un
système bieneéenrgie.
Le système biénergie se compose de deux sources de chauffage:
chauffage au fioul par la présence d'une flamme de 1,50 m de long dans la chambre de
combustion.
chauffage électrique par la présence d'un ensemble de 5 batteries de résistances.
L’air pulsé est obtenu par aspiration de l'air extérieur au moyen d'un ventilateur d'aspiration puis
soufflé via les batteries de résistances dans le cylindre sécheur, enfin extrait vers la cheminée
CROQUIS DU SECHEUR :
DS n°1 : sécheur d’engrais
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DS n°1 : sécheur d’engrais
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CARACTERISTIQUES ELECTRIQUES :
 Réseau E.D.F :
20kV Alimentation de T1 et T2 en double dérivation avec comptage de l'énergie active et réactive
en haute tension. (double dérivation = sélection de l’une des deux lignes E.D.F.). Utilisation de
fusible interrupteur sectionneur sur chaque ligne.
 Transformateurs T1 : S=630kVa
Primaire
20kV
Secondaire 230/400V
Alimentation des moteurs de faible puissance (tapis roulant, pompes) et des services auxiliaires
(éclairage,…).
 Transformateurs T2 : S=8,3MVA
Primaire
Secondaire
20kV
660V
Alimentation des batteries de résistances.
 Moteur d’entraînement du sécheur MD1 :
Moteur à rotor bobiné triphasé : 200 kW ; 400 V ; 1500 tr/min alimenté par un démarreur
électronique
 Ventilateur aspirateur filtre VAF :
Moteur à cage triphasé : 30 kW ; 400 V ; 1500 tr/min ;
 Ventilateur souffleur batteries VSB :
Moteur rotor à cage triphasé :30kW ; 400 V ; 1500 tr/min
 Ventilateur d’extraction VE :
Caractéristiques identiques à MD1 ce qui permet à l’entreprise d’avoir un seul moteur en rechange
pour un échange rapide de MD1 ou VE en cas de panne.
 Pompe à fioul PF :
Moteur à cage triphasé alimenté par un variateur triphasé : 0,75 kW ;
 Transformateur allumage flamme TFB
Transformateur monophasé S = 400 VA 230V
(création d'un arc électrique entre deux électrodes).
 Batteries de résistances.
Cinq batteries de résistances d’une puissance totale de 7,75 MW ; alimentées sous 660 V triphasé,
commandées par thyristors.
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DISTRIBUTION
1. A partir des caractéristiques électriques, rechercher le schéma unifilaire du circuit de
distribution d’énergie et de puissance.
Ce schéma unifilaire doit faire apparaître :
-
L’alimentation des transformateurs à partir des deux lignes 20kV E.D.F.
-
Le circuit de comptage d’énergie active et réactive.
-
Le circuit d’alimentation des moteurs MD1, VAF, VSB, VE, PF avec la représentation
de ces moteurs
-
Les départs pour les batteries de résistances.
-
Le départ pour les auxiliaires (moteurs de faible puissance, transformateur allumage
flamme, éclairage, prises de courant, climatisation bureau, chauffage électrique bureau).
Le schéma des liaisons à la terre adopté est T.T.
Prévoir :
les techniques de protection des personnes
Les techniques de protection du matériel
REGULATION DE TEMPERATURE DU SECHEUR
Toutes les batteries se réduisent à un couplage triangle de résistances commandées par des
thyristors.
Afin de réduire le nombre de thyristors seules deux phases sont contrôlées par des thyristors
montés tête bêche.
2. Rechercher le schéma multifilaire de la batterie de résistances de 2,3MW.
La commande des thyristors permet l’alimentation des résistances par paquets de périodes
entières, l’amorçage se fait au zéro du secteur.
3. Rechercher le chronogramme montrant la tension aux bornes d’une résistance.
4. Justifier un amorçage au zéro du secteur.
En chauffage électrique l’automate assure la commande des batteries de résistances, la
puissance de chauffe est proportionnelle à l’information présente sur l’entrée analogique de
l’automate ( 0 à 10V : tension fournie par le régulateur ).
En chauffage au fioul la variation de vitesse du moteur de pompe permet une régulation de débit
et donc de la puissance de chauffe.
Dans les deux cas un régulateur programmable 818 donne une information analogique qui peut
être au choix la retransmission de la mesure, de la consigne, de l’écart de température ou de la
puissance nécessaire. Cette information influence soit l’entrée analogique de l’automate ou le
variateur de vitesse électronique V1.
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5. A l’aide de la documentation constructeur du régulateur 818, compléter la codification
de la commande.
6. La régulation de température obtenue par le régulateur caractérise-t-elle un
fonctionnement en boucle ouverte ou fermée ? Justifier.
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AUTOMATISME
Organigramme de la sélection de l’énergie de chauffage
7. A partir de l’organigramme de la sélection de l’énergie de chauffage, établir le grafcet
de niveau commande.
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Etude du sous-programme « allumage de la flamme »
L’allumage de la flamme principale s’effectue grâce à une flamme auxiliaire. Deux électrovannes
autorisent l’arrivée du fioul sur les buses d’injection.
8. A partir du synoptique ci-dessous, établir le grafcet de niveau commande.
Remarque : l’étude du sous-programme « gestion de la puissance » pour la sélection de
l’énergie électrique n’est pas à traiter.
Nota : respecter la nomenclature donnée ci-après.
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NOMENCLATURE DES CAPTEURS ET PREACTIONNEURS
Désignation
Descriptif
S SEF
Bp sélection énergie fioul
S OMF
Bp ordre de marche fioul
S SEE
Bp sélection énergie électrique
S OME
Bp ordre de marche électrique
S OAT
Bp ordre d’arrêt
S OADF
Bp ordre d’acquittement défaut
B PF
Information présence flamme
H EF
Voyant signalisation sélection énergie fioul
H EE
Voyant signalisation sélection énergie électrique
H MN
Voyant signalisation marche normale
H PAS.A
Voyant signalisation pas allumage flamme auxiliaire
H AFP
Voyant signalisation arrêt flamme principale
H OAD
Voyant signalisation ordre acquittement donné
E AUX
Electrovanne principale
E PRI
Electrovanne auxiliaire
KA PF
Relais d’autorisation de fonctionnement moteur PF (ce
relais active une entrée de validation sur le variateur de
vitesse)
KA TAF
Contacteur de mise sous tension du transformateur
d’allumage flamme
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1. A partir des caractéristiques électriques, rechercher le schéma unifilaire du circuit de distribution d’énergie et de puissance.
T2
T1
Barème :
Double- dérivation : 1,5 pt
Compteur : 1 pt
SLT : 1 pt
Structure : 2 pts
Symboles : 1,5 pt
2,3
1,6
1,4
1,4
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auxiliaires
1,05
M
3~
M
3~
M
3~
M
3~
M
3~
MD1
VAF
VSB
VE
PF
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2. Rechercher le schéma multifilaire de la batterie de résistances de 2,3MW. (1 pt)
3. Rechercher le chronogramme montrant la tension aux bornes d’une résistance. (1 pt)
800
600
Tension (V)
400
200
0
-200
-400
-600
-800
Temps (ms)
4. Justifier un amorçage au zéro du secteur. (1 pt)
Avec un amorçage au zéro du secteur, la tension ne présente pas de variation brusque et donc
ne crée pas de perturbation électromagnétique.
De plus, comme le courant absorbé est sinusoïdal, pas d’harmoniques réinjectés dans le
réseau.
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5. A l’aide de la documentation constructeur du régulateur 818, compléter la codification
de la commande. (2 pts)
Justification
Produit
818 S
Régulateur simple puisque la température est maintenue
constante
Entrée 1
TC
Aucune information sur la sonde de température
Voie 1
R0V10
R A une augmentation de la température mesurée
correspond une diminution de la puissance de chauffe.
0V10 Le signal de commande est appliqué sur l’entrée
0/10V de l’automate
M0V10
Retransmission d’une grandeur au choix sur sortie 0-10V
Option
Au
choix
Aucune information fournie dans le sujet
Courbe de linéarisation
01
Si thermocouple J
Affichage mini
50
La température de consigne est de 90°C
Affichage maxi
150
La plage minimale est de 100°C
Unité
°C
Voie 2
Voie 3
Voie 4
Type communication
Fonction
communication
6. La régulation de température obtenue par le régulateur caractérise-t-elle un
fonctionnement en boucle ouverte ou fermée ? Justifier. (1 pt)
Fontionnement en boucle fermée, l’utilisateur fournit une consigne de température 90°C et le
régulateur ajuste la puissance de chauffe pour que la température mesurée soit égale à la
température de consigne.
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