SOMMAIRE

I. CYCLE COMBINÉ GAZ.......................................................................................................................... 1

A. CONTEXTE DE CRÉATION.................................................................................................................................1B. REPOWERING................................................................................................................................................1

II. LA CENTRALE CCG............................................................................................................................... 2

A. FONCTIONNEMENT.........................................................................................................................................2B. AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS.......................................................................................................................3

III. MAINTENANCE ET EXPLOITATION.....................................................................................................4

IV. DÉVELOPPEMENT DE LA MAINTENANCE PRÉDICTIVE.................................................................4

A. DÉFINITION..................................................................................................................................................4B. ARCHITECTURE CONTRÔLE COMMANDE.............................................................................................................5

1. Généralités............................................................................................................................................52. AMS.......................................................................................................................................................6

a. Fonctionnalités de l’AMS....................................................................................................................................6b. Le protocole HART.............................................................................................................................................6

3. Mission..................................................................................................................................................7a. Objectif..............................................................................................................................................................7b. Conception de la base de données.....................................................................................................................8

i. Choix de l’arborescence................................................................................................................................8ii. Création de la structure................................................................................................................................9iii. Renseignement de la base de données.......................................................................................................10iv. Finalisation de la conception.......................................................................................................................14

V. CONCLUSION..................................................................................................................................... 15

I. Cycle combiné gazA. Contexte de création

La décision de construction de deux Cycle Combiné Gaz sur le site d’EDF Martigues intervient à un moment où les organismes de contrôle de rejet et de pollution sont de moins en moins tolérants et où les normes de pollutions deviennent de plus en plus strictes.

Ces nouvelles installations contribuent en effet à réduire de moitié les émissions atmosphériques de CO2, de diminuer par trois les oxydes d'azote (Nox) et de supprimer les émissions d'oxydes de soufre (SO2) ce qui rend ses installations beaucoup moins polluante que l’ancienne Centrale de production thermique au fioul.

De plus, la particularité de ce chantier était de taille car EDF avait décidé de faire un repowering, ce qui n’avait jamais été fait auparavant. Cela a permis un gain d’argent et était un expérience humaine pour tous les agents.

B. Repowering

Cette centrale a quelques similitudes avec l’ancienne centrale de production thermique au fioul de Martigues, mais permet de moins polluer avec un rejet de NOx (dioxyde d’azote) et de SO2 (dioxyde de soufre) en baisse et permet aussi d’avoir un meilleur rendement en terme de production d’énergie car la nouvelle centrale CCG utilise une nouvelle turbine à combustion et également l’ancienne turbine à vapeur de la centrale de production thermique.

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Illustration de l’agencement des tranches CPT et CCG d’EDF Martigues

Alternateur TAC (Turbine à combustion)

Chaudière

TAV (Turbine à vapeur)Alternateur

Cheminée

Admission d’air

Gaz naturel

Partie tranche 3

Tranche 5

Les tranches 1 à 4 font partie de la partie historique du centre de production thermique à flamme (CPT) et les tranches 5 et 6 représentent le cycle combiné gaz (CCG).

En ce moment, la centrale CCG est en phase de test et toutes les tranches fonctionnant au fioul ont été mises à l’arrêt. Ses tranches 1 et 2 seront déconstruites en totalité tandis que les tranches 3 et 4 ne le seront que partiellement (seules les équipements non utilisés : chaudière, cheminée et autre) et pour des raisons de proximité avec la nouvelle installation cycle combiné gaz (forte sensibilité des turbine à combustion aux vibrations),

Ainsi, la nouvelle tranche 5 réutilise la turbine à vapeur (TAV), le condenseur, la bâche dégazante, les pompes APA (Ensemble motopompe alimentaire), CEX (circuit d’extraction), CRF (circulation d’eau) et l’alternateur de la tranche 3 et la tranche 6 utilise les matériels de la tranche 4, c’est ce que l’on appelle le repowering, on combine du neuf et du rénové à neuf.

II. La centrale CCGA. Fonctionnement

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CIRCUIT TAC

Un compresseur met en pression et en température l’air de combustion. Le combustible gaz s’enflamme à son contact (température de l’ordre de 1 300 à 1 500 °C). Les gaz d’échappement font tourner une turbine, qui entraîne à son tour un alternateur. Cet alternateur produit de l’électricité évacuée sur le réseau.

CIRCUIT TAV

Dans la chaudière, au contact des gaz d’échappement très chauds (600°C environ), l’eau contenue dans les tubes du générateur de vapeur du circuit est transformée en vapeur.

Cette vapeur fait tourner une turbine à vapeur qui entraîne un second alternateur également producteur d’électricité évacuée sur le réseau.

La vapeur utilisée est envoyée vers un condenseur dans lequel circule de l’eau froide. Au contact de l’eau, la vapeur se transforme en eau, qui est récupérée et envoyée à nouveau dans la chaudière. L’eau utilisée pour le refroidissement est restituée au milieu naturel par un circuit d’eau de mer.

L’électricité est injectée dans le réseau après avoir été portée à 225 000 ou à 400 000 volts à l’aide d’un transformateur de puissance derrière chaque alternateur.

B. Avantages et inconvénients

Les centrales à cycle combiné gaz turbine ont l'avantage de présenter des coûts d'investissement faibles (en termes d'euros par MW installé), en comparaison, par exemple, de l'énergie nucléaire. Les centrales à cycle combiné gaz turbine sont également très flexibles, et peuvent être démarrées et arrêtées en quelques dizaines de minutes seulement. Enfin, l'efficience énergétique des centrales à cycle combiné gaz turbine et l'utilisation du gaz en combustible en fait une source de production d'électricité relativement peu carbonée en comparaison des centrales électriques au charbon et au fioul.

En revanche, les centrales à cycle combiné gaz turbine présentent l'inconvénient majeur de voir leurs coûts d'exploitation dépendre très fortement des prix du gaz, indexés sur les cours du pétrole. Les exploitants des centrales électriques au gaz n'ont ainsi pas de visibilité sur leurs coûts d'exploitation, à moins qu'ils n'aient signé un contrat d'approvisionnement de long terme. Enfin, les centrales à cycle combiné gaz turbine, malgré leur efficience énergétique, sont tout de même émettrices de CO2, au contraire des centrales nucléaires.

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III. Maintenance et exploitation

Pour le bon fonctionnement de la centrale, et pour éviter les pannes, il y a des arrêts de tranches imposés par la maintenance des Turbines à combustion. Lors de ses opérations, il y a plus de 150 opérations notamment les essaies d’ouverture et de fermeture des vannes.

Problématique : Les essais d’ouverture et de fermeture de vannes étant très long car il y a un très grand nombre de vannes dans la centrale, les délais d’arrêts de tranches pour la maintenance seraient très difficile à tenir.

IV. Développement de la maintenance prédictiveA. Définition

La grande majorité du parc instrumentation/actionneurs de la centrale est compatible HART (protocole de communication) et l’outil AMS (Asset Management Suite) est installé. Cela nous permettrait d’avoir une information directe et visuel de l’état des vannes et des capteurs qui sont HART et répertorié sur l’AMS ce qui permettrait de faire un gain de temps lors des arrêts de tranches.

Pour permettre aux vannes compatibles HART d’être parfaitement reconnu, et de communiquer avec le logiciel de contrôle commande AMS, il faudrait utiliser le système de communication Wirless HART.

Fonctionnement :

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B. Architecture contrôle commande1. Généralités

Comme toute installation industrielle, le CCG (Cycle combiné gaz) de Martigues ainsi que le poste d’alimentation en gaz nécessitent des moyens pour surveiller et commander le procédé physique et les équipements associés. Ces moyens sont regroupés sous l’appellation « contrôle-commande ».

Le contrôle-commande est essentiellement constitué de capteurs permettant de transformer les grandeurs physiques en signaux électriques, d’automates permettant de traiter ces signaux, de moyens de surveillance et commande mis à la disposition d’opérateurs et enfin d’actionneurs permettant de transformer les signaux électriques de commandes en actions mécaniques sur le process.

L’architecture de contrôle commande de Martigues est une architecture à quatre niveaux :

La centrale CCG de Martigues utilise également trois réseaux différents pour communiquer avec le logiciel de supervision (AMS Suite de EMERSON) :

Le STGC (Steam Turbine Generator Control system) contient CONTROSTEAM qui gère le contrôle et la supervision de la TAV et CONTROGEN qui celle de l’alternateur côté TAV. STGC est le système de contrôle commande crée par ALSTOM qui gère tous les capteurs de la turbine à vapeur (TAV).

Le MARK VI est le système de contrôle commande crée par General Electric (GE) qui gère tous les capteurs de la turbine à combustion (TAC) car elle est également construite par cette entreprise.

L’OVATION est le système de contrôle commande crée par EMERSON qui gère la supervision, la gestion et la régulation de tous les capteurs de la chaudière.

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Niveau 0 : constitué des

capteurs et des actionneurs

Niveau 1 : constitué des

automates

Niveau 2 : constitué de la

salle de commande

Niveau 3 : envoi des données

pour centralisation

2. AMS a. Fonctionnalités de l’AMS

AMS Suite est un outil très performant et développé étudié spécialement pour l’industrie. Il est composé de plusieurs fonctionnalités qui permettent :

AMS Device ManagerCréer et gérer une base de données

Alerte MonitorGérer les alarmes de chaque capteur

Audit TrailGérer et visualiser l’historique d’un capteur

Tag SearchEffectuer une recherche sur la base de données

b. Le protocole HART

HART c’est quoi ?

Le protocole HART (Highway Addressable Remote Transducer), ce qui veut dire à peu près « capteur en réseau adressable à distance » est le standard global pour envoyer et recevoir de l’information digitale à travers le câblage instrumentation entre des appareils intelligents et un système de contrôle commande ou de surveillance.

De manière plus spécifique, HART est un protocole de communication bidirectionnel qui permet à aux systèmes hôtes d’accéder aux données des instruments de terrain intelligents. Un hôte peut être tout application logicielle, en partant du configurateur de poche ou du PC du technicien jusqu’au SNCC, système de gestion des actifs, système de sécurité ou autres systèmes ou plateformes de gestion du site.

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Configurer les appareils ou changer leur configuration Diagnostic des appareils Dépannage des appareils Lecture des valeurs secondaires mesurées par les équipements Lecture de l’état du capteur et de son fonctionnement

Fonctionnement du protocole :

Le protocole HART utilise une signalétique modem à la norme Bell 202 , une modulation par déplacement de fréquence (FSK) surimposée avec une amplitude faible au signal de la boucle 4-20 mA.

Cela permet une communication de terrain dans les deux sens et rend possible l’échange d’informations supplémentaires avec un capteur de terrain intelligent, qui vont au-delà de la simple variable de procédé. Le protocole HART communique à 1200 bps, sans interrompre le signal 4-20mA et permet une application hôte (maître) d’obtenir des valeurs numériques d’un appareil de terrain intelligent avec un taux de rafraîchissement d’au moins deux fois par seconde. Comme le signal numérique modulé FSK est en continuité de phase, il n'y a aucune interférence avec le signal 4-20mA.

Les avantages de la Communication HART :

Améliorer la disponibilité de l’installation Réduire les coûts de maintenance Simplifier la conformité aux réglementations

3. Mission a. Objectif

Le projet qui m’a été confié consiste en la création de la base de données d’un logiciel de gestion de maintenance instrumentale appelé AMS Suite de la centrale Cycle Combiné Gaz de Martigues et le renseignement de cette base de celle-ci avec toutes les vannes et capteurs de la centrale. Ce logiciel est très important pour le bon fonctionnement de la centrale car il permet d’avoir des informations en temps réel de tous les capteurs de la centrale, générer des alarmes et avoir un historique de chaque capteur référencé. Il permet à la fois la protection des exploitants du site, des équipements et de l’environnement en assurant une veille technique sur l’installation. Ce logiciel développé par EMERSON utilise le protocole de communication HART pour communiquer avec les différents équipements et est très utilisé dans les secteurs d’activité comme l’agroalimentaire, la pétrochimie, le raffinage et l’énergie.

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b. Conception de la base de donnéesi. Choix de l’arborescence

Le choix de l’arborescence de la base de données du logiciel de supervision AMS développé par ERMSON a été réalisé en plusieurs étapes.

Tout d’abord, tous les capteurs de la centrale CCG de Martigues ont leur propre repère fonctionnel, c’est-à-dire que le repère du capteur nous permet de connaître sa localisation (sur la tranche 5 ou 6), sur quel circuit il est installé et s’il s’agit d’un capteur de pression, débit, température ou niveau.

N A1 A2 A3 N1 N2 N3 N4 A1 A2

Code tranche Système élémentaire

Numéro d’identification Equipement

Conventions :

Ni : Caractère numérique de rang Ai : Lettre de rang

On peut constater que tous les systèmes élémentaires sont regroupés en un seul ensemble fonctionnel :

Sur l’image extraite de la note de codification ECS, on voit clairement que tous les systèmes élémentaires commençant par un A sont regroupés dans un ensemble fonctionnel appelé « A - Alimentation en eau – Poste Eau ».

En suivant cette démarche, et en utilisant tous les ensembles fonctionnels de la codification ECS, pour la création de l’arborescence, on se retrouverait avec un système ordonné et accessible (avec l’appui de la note de codification ECS) par tout le monde.

Nous avons donc les ensembles fonctionnels utilisés suivants :

Code Ensemble fonctionnelA Alimentation en eau – Poste eauC Condensation, refroidissement, condenseurD Système annexesF ChaudièreG Groupe turbo alternateurS Services générauxT Groupe turbine à combustionV Circuit vapeurX Production de vapeur auxiliaire

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ii. Création de la structure

Ensuite, on crée la base sur AMS Suite, en créant les dossiers utile pour l’arborescence en suivant le modèle ci-dessous :

En conclusion, on se retrouve avec l’arborescence de la base de données finie et bien détaillée suivante :

Le dernier niveau, à savoir les dossiers de Control Module contenant les configurations des transmetteurs ne sont pas représentés mais sont créés dans chaque ensemble fonctionnel comme pour « Alimentation en eau – Poste eau » ci-dessous, tous les capteurs sont donc classés par ensemble fonctionnel puis par type de capteur (Débit, niveau, pression, température) :

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Arborescence du logiciel de supervision (AMS)

iii. Renseignement de la base de données

La Pocket 375 présentée ci-contre (ou 375 Field Communicator) est un appareil permettant de faire des interventions de tout type sur un capteur comme de l’étalonnage, de la prise de configuration. Elle est également compatible avec AMS Device Manager qui est un logiciel qui permet de configurer, calibrer, documenter et dépanner le matériel HART, Wireless HART et Foundation Fieldbus. Transférer les données des matériels depuis la Pocket 375 vers AMS Device Manager assure d’avoir toujours les informations les plus justes. Utiliser ensemble la 375 et AMS Device Manager permet de gérer avec efficacité les équipements.

Capteur sur le réseau OVATION

Les capteurs qui sont branchés sur le réseau OVATION sont directement reconnu par le logiciel de super (AMS) car l’AMS et le réseau OVATION sont compatible à 100% car ils sont fabriqué par le même entreprise. Donc il n’y a pas besoins d’opérations spécifiques pour avoir les informations des capteurs. Il faut tout de même déclarer les réseaux OVATION (Ovation UNITE0, Ovation UNITE5 et Ovation UNITE6) sur lesquels sont reliés les capteurs pour pouvoir déplacer leur configuration dans l’arborescence de l’AMS.

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Détail des dossiers Control Module de l’arborescence

Capteur sur les réseaux STGC et MARK VI

Les transmetteurs qui fonctionnent sur le réseau STGC ou MARK VI ne sont pas détecté par le logiciel de supervision (AMS) car les carte d’entrées/sorties des réseaux ALSTOM ET GE bloquent la composante HART et les informations ne peuvent pas remonter à l’AMS.

Branchement de la Pocket HART sur un capteur

Pour brancher la Pocket HART 375 sur un capteur, tout d’abord il faut vérifier que le capteur et bien alimenté. On peut après dévisser l’arrière du capteur pour se brancher comme ceci :

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Arborescence après ajout des réseaux OVATION

Capteur Branchement face arrière

Pour vérifier que le câblage est correct, il suffit d’allumer la Pocket HART et elle doit normalement afficher la référence du capteur ainsi que toutes ses valeurs :

Sauvegarde de la configuration d’un capteur HART

Une fois que le branchement sur le capteur est correctement effectué, il reste à sauvegarder la configuration de celui-ci sur la Pocket HART 375 en cliquant sur SAVE en bas de la fenêtre puis après avoir choisi le nom de la configuration et l’emplacement de sauvegarde, cliquer encore sur SAVE :

Une fois ces opérations terminées, la configuration est sauvegardé dans la mémoire de l’appareil.

Branchement de la Pocket HART sur l’ordinateur

La Pocket HART 375 a la particularité de ne disposer que d’un émetteur infrarouge pour le transfert de données, ce qui signifie que l’ordinateur ou le logiciel de supervision (AMS Device Manager) est installé, doit posséder un récepteur infrarouge (intégré à l’unité centrale ou en USB).

Placer l’émetteur infrarouge de la Pocket HART 375 en face du récepteur de l’ordinateur. Installer ensuite un driver si nécessaire puis ajouté l’équipement à l’AMS Device Manager grâce à l’outil « Network Configuration » de l’AMS.

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Affichage de la configuration du capteur

Icone SAVE Paramètres de sauvegarde

Une fois cette opération effectué, il faut mettre la Pocket HART en mode « Listen For PC » pour qu’elle puisse être fonctionnelle et détecté par l’AMS, on peut voir l’apparition de « Field Communicator » sur l’AMS :

Déchargement de la configuration d’un capteur sur l’AMS

Pour décharger une configuration dans l’arborescence de la base de données et accéder au donnée et paramètres du transmetteur, il faut se placer dans le dossier contenant les configurations sauvegardées de la Pocket HART 375 qui est « Device Configurations » et faire un cliqué/glissé dans le dossier de l’arborescence voulu.

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Emetteur infrarouge de la Pocket HART 375

Fenêtre « Network Configuration »

Apparition de la Pocket HART 375Fenêtre de la Pocket HART 375

iv. Finalisation de la conception

Pour finaliser la création de la base de données et pouvoir garder celle-ci à jour, j’ai créé des fiches reflexes qui sont des fiches de procédure :

Branchement de la Pocket HART 375 sur un capteur et sauvegarde de config.

Branchement de la Pocket 375 sur le PC et ajout de config. sur l’AMS.

Création et ajout d’un capteur non HART (conventionnel) sur l’AMS.

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Ajout d’une configuration d’un capteur dans la base de données

ANNEXE 2 ANNEXE 3 ANNEXE 4

V. Conclusion

Ainsi, j’ai effectué mon stage de fin d’étude de la Licence Professionnelle en Conduite et supervision des systèmes automatisés au sein de l’entreprise EDF à Martigues. Lors de ce stage de 14 semaines, j’ai pu mettre en pratique mes connaissances théoriques acquises durant ma formation, de plus, je me suis confronté aux difficultés réelles du monde du travail.

Après ma rapide intégration dans l’équipe, j’ai eu l’occasion de réaliser un projet qui a constitué une mission très importante.

Je garde du stage un excellent souvenir, il constitue désormais une expérience professionnelle valorisante et encourageante pour mon avenir.

Je pense que cette expérience en entreprise m’a offert une bonne préparation à mon insertion professionnelle car elle fut pour moi une expérience enrichissante et complète qui conforte mon désir d’exercer mon futur métier de Chef de projet en Conduite des Systèmes Automatisés.

Enfin, je tiens à exprimer ma satisfaction d’avoir pu travailler dans de bonnes conditions matérielles et un environnement agréable.

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