commande de broyage.pdf

8/11/2019 commande de broyage.pdf

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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE

MINISTERE DE LENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE

SCIENTIFIQUE

FACULTE DES SCIENCES DE LINGENIEUR

DEPARTEMENT MAINTENANCE INDUSTRIELLE

En vue de lobtention du diplme de MASTER en

gnie lectrique option automatique

Contrle et la commande du broyage cru par

lautomate programmable SIMATIC S7-400

Ralis par:

FERRAD IBRAHIM

SEDDIKI IBRAHIM

Promoteur :

Dr : A.HAMDAOUI

2012/2013


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Nous remercions Allah, le tout puissant, pour nous avoir donn, le

courage, la patience, la volont et la force ncessaires, pour affronter

toutes les difficults et les obstacles, qui se sont hisss au travers de

notre chemin, durant toutes nos annes d'tudes.

Nous remercions nos parents ainsi que tous les membres de nos familles

pour leur soutien financier et moral durant tout notre cursus

estudiantin.

Nous exprimons nos remerciements notre promoteur, monsieur

Kamal Hamdaoui, pour l'assistance qu'il nous a tmoigne, pour sa

disponibilit, pour sa gentillesse, pour ses conseils et orientations sans

lesquels ce travail ne verra jamais le jour, qu'il trouve ici l'expression de

notre gratitude.

Nous remercions aussi les membres de jury qui nous ont fait l'honneur

de participer l'valuation de ce travail.

Nos sincres remerciements aux ingnieurs de la cimenterie de SOUR EL

GHOZLANE qui nous ont conseills et clairs sur notre travail tout le

long de notre projet.

Nous tenons remercier tous nos professeurs du Primaire lUniversit.

Merci toute personne ayant contribu de prs ou de loin la

concrtisation de ce projet, je ne saurais oublier mes amis, et en

particulier notre belle et trs belle promotion de gnie lectrique

(2009-2013). Je leur souhaite tous de trs beaux succs dans la vie.

Remerciements


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Jetiens ddier cemodestetravail : cellequi m'est la plus chreau monde,

Qui n'a pas cessdem'encourager, deprier pour moi, et qui a sum'entourer

detouteson affection et son amour.A mes parents.A mon frreet mes surs.A mon grand pre.Mes oncles et tantes.Et Toutema grandefamilledeprs et deloin.A mon cher ami et mon binme: Ibrahimet sa famille.

Mon promoteur : Kamal HamdaouiA mes collgues du groupelge08.Et tous qui meconnait et comptesur moi

Ferrad I brahim


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DEDI CACE Je tiens ddier ce modeste travail :

celle qui m'est la plus chre au monde,

Qui n'a pas cess de m'encourager, de prier pour moi, et qui a su m'entourer

de toute son affection et son amour.

Que Dieu vous protge, chre mre

Mon pre, pour sa patience, sa confiance, ses encouragements et ses sacrifices.

mes yeux : Aicha

zozo qui donne moi une puissance de travail

mon frre : Mohammed

mes surs : zozo, koko, nanoua, hadji, hayota

toute ma famille

mon binme Ibrahim et toute sa famille.

mes proches amis et frres : Bouzid, le vert, adel djefal, Younes, boubekeur, hichi

tous ceux et celles dont les noms n'ont pu tre cits.


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" ".

,

" - " ,

" ", "IPM", ,

WinCC

Rsume :

Le travail prsent dans ce mmoire est bas essentiellement sur l'utilisation des

automates programmables SIEMENS. Nous avons tudi et amliorer le

fonctionnement datelier de broyage cru, l'acquisition et le traitement des donnes

processus ainsi que le diagnostic est assurs par un automate S7-400.

Pour la rgulation de lalimentation de broyage, nous avons utilis la mthode de

Ziegler-Nichols pour la dtermination des paramtres du rgulateur P.I, et ensuite,

analys les rsultats et tirer des conclusions.

Mot cl :

Automate programmable Siemens, Capteur de dbit ultrasonique, Rseau local MPI,

Win CC.

ABSTRACT:

The work presented in this memory is based primarily on the use of the programmable

automats SIEMENS, the data process acquisition and processing as well as the

diagnostic are ensured by S7-400 automats.

For the regulation of alimentation of scrunch, we used the method of Ziegler-Nichols

for the determination of the parameters of regulator P.I, and then, to analyze the

results and to draw the conclusions.

Keyword:

Programmable Logic Controller, flow transmitters, MPI industrial network, Human

Machine Interface Win CC


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~i~

Sommaire

Introduction Gnrale ................................................................................................................ 1

Chapitre I : Description de lentreprise et le procd de fabricationI.1.Introduction .......................................................................................................................... 3

I.2.Description de l'entreprise .................................................................................................... 3

I.2.1.Prsentation de l'entreprise ............................................................................................... 3

I.2.3. Identification de lusine .................................................................................................. 4

I.2.4. Equipements technologiques ........................................................................................... 4

I.2.5. Organigramme de l'entreprise ......................................................................................... 5

I.3.Processus de fabrication du ciment ....................................................................................... 6

I.3.1.Dfinition du ciment .......................................................................................................... 6

I.3.2.Etapes de fabrication de ciment ........................................................................................ 6

I.3.2.1. Extraction des matires premires ................................................................................ 6

I.3.2.2.Le concassage et stockage de matire premire (la zone 100) ........................................ 7

I.3.2.3.Broyage et stockage des matires crues (zone 200) ....................................................... 9

I.3.2.4.La cuisson de la farine et stockage du clinker (zone 300) ............................................ 10

I.3.2.5.Broyage de ciment (zone 400) ..................................................................................... 12

I.4.Conclusion ......................................................................................................................... 13

Chapitre II : Description gnrale datelier du broyage cru

II.1.Introduction ...................................................................................................................... 15

II.2.Les quipements utilis pour latelier de broyage cru ........................................................ 15

II.2.1.Les quipements de lalimentation de broyage cru ........................................................ 15

II.2.1.1.Trmies de l'alimentat ion pour broyage du cru ................................................. 15

II.2.1.2.Doseur (alimentateur) .............................................................................................. 15

II.2.2.Les quipements de transporte des matires .................................................................. 16

II.2.2.1. Convoyeurs(ou transporteurs) ................................................................................. 16

II.2.3.Les quipements de broyage ......................................................................................... 16

II.2.3.1.Broyeur ................................................................................................................... 17

II.2.3.2.Elvateur ................................................................................................................. 17

II.2.3.3.Sparateur RTE ....................................................................................................... 18

II.2.3.4.Cyclone ................................................................................................................... 19II.2.3.5.Silo .......................................................................................................................... 19

II.2.3.6.Sparateur magntique ............................................................................................. 19

II.2.3.7.Gnrateurs de chaleur (Foyer) ................................................................................ 20

II.2.4.Les quipements de dpoussirage ............................................................................... 20

II.3.Mode de fonctionnement datelier du broyage cru ............................................................. 20

II.3.1.Dmarrage .................................................................................................................... 20

II.3.2.Mise en service.............................................................................................................. 21

II.3.2.1.Trmies dalimentation de broyage cru .................................................................... 21

II.3.2.2.Contrle de lalimentation du broyeur ...................................................................... 22II.3.2.3.Broyeur .................................................................................................................... 23


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~ii~

II.3.2.4.Schage ................................................................................................................... 24

II.3.2.5.Silos farine crue .................................................................................................... 24

II.3.3.Rgulations automatiques ............................................................................................. 24

II.3.4.Conduite locale ............................................................................................................. 25

II.3.5.Traitement des alarmes .................................................................................................. 26

II.3.6..Enregistrements ........................................................................................................... 26

II.3.7.Verrouillage lectrique ................................................................................................. 26

II.3.8.Chemin de la matire et de gaz ...................................................................................... 28

II.4.Instrumentations ................................................................................................................ 30

II.4.1.Capteurs et mesure ....................................................................................................... 30

II.4.1.1.Temprature ............................................................................................................ 30

II.4.1.2.Pression ................................................................................................................... 30

II.4.1.3.Niveau ..................................................................................................................... 31

II.4.1.4 .Mouvement et rotation ............................................................................................ 32

II.4.1.5.Energie .................................................................................................................... 33

II.4.1.6.Autres ...................................................................................................................... 33

II.4.2.Aactionneurs ................................................................................................................ 34

II.4.2.1.Moteur asynchrone .................................................................................................. 34

II.4.2.2.Moteur courant continue ....................................................................................... 34

II.4.2.3.Ventilateur ............................................................................................................... 34

II.4.2.4.Pompe ..................................................................................................................... 35

II.4.2.5. Servomoteur ........................................................................................................... 35

II.4.2.6.Dynamo tachymtrique ............................................................................................. 35

II.4.2.7.Clapet ...................................................................................................................... 36II.4.2.8.Registres motoris .................................................................................................... 36

II.5.Systmes de commande existant ........................................................................................ 36

II.5.1.Systmes de commande ................................................................................................ 36

II.5.2.Outils de commande ..................................................................................................... 40

II.5.2.1.Salle de contrle ...................................................................................................... 40

II.5.2.2.Equipement de la salle de contrle ........................................................................... 40

II.5.2.3. Larmoire lectrique ............................................................................................... 41

II.6.Conclusion ...42

Chapitre III: Rgulation de lalimentation du broyeurIII.1.Introduction ..................................................................................................................... 43

III.2.Partie thorique ................................................................................................................ 43

III.2.1.Gnralits ................................................................................................................. 43

III.2.1.1.Systmes ............................................................................................................... 43

III.2.1.2.Systmes linaires continus ................................................................................... 44

III.2.1.3.Fonction de transfert dun systme ........................................................................ 45

III.2.1.4.Systme retard pur ............................................................................................. 45

III.2.1.5.Rponse temporelle des Systmes ......................................................................... 46

III.2.1.6.Systeme de commande asservie ............................................................................. 46

III.2.2.Performances dun systme asservi ............................................................................. 46


8/159

~iii~

III.2.2.1.Rapidit ................................................................................................................. 47

III.2.2.2.Prcision ............................................................................................................... 47

III.2.2.3.Stabilit ................................................................................................................. 47

III.2.3.Etude de stabilit des systmes : .................................................................................. 48

III.2.3.1.Critre algbrique .................................................................................................. 48

III.2.3.2.Critre graphique ................................................................................................... 49

III.2.4.Organisation fonctionnelle d'un systme asservi .......................................................... 49

III.2.5.Rgulation : ................................................................................................................ 50

III.2.5.1.Dfinition .............................................................................................................. 50

III.2.5.2.Les rgulateurs (correcteurs) ................................................................................. 50

III.2.5.3.Fonction d'un rgulateur ........................................................................................ 51

III.2.5.4.Rgulation en cascade ........................................................................................... 51

III.2.6.Rglage par PID : ........................................................................................................ 53

III.2.6.1.Rgulateur Proportionnel [P] ................................................................................. 54

III.2.6.2. Rgulateur intgrale [I]......................................................................................... 54

III.2.6.3.Rgulateur diffretiateur (drivateur) [D] .............................................................. 56

III.2.6.4.Rgulateur proportionnel-intgral [PI] ................................................................... 57

III.2.6.5.Rgulateur proportionnel intgral-drivateur. [PID] ............................................... 58

III.2.7.Ajustage des Paramtres d'un rgulateur PID .............................................................. 59

III.3.Description de la boucle de rgulation de lalimentation du broyeur .................................. 59

III.3.1.Contrle de lalimentat ion du bro yeur par le dosage des matires premires .......... 60

III.3.2.Contrle de lal imentation du broyeur par le bruit des deux compartiments du

broyeur ..................................................................................................................................... 62

III.4.Modlisation .................................................................................................................... 62III.4.1.Modlisation des doseurs ............................................................................................ 63

III.4.1.1.Description et modlisation des diffrents tages de la carte de commande du

variateur industriel (convertisseurs statiques) ........................................................................... 64

III.4.1.2 Capteur de courant ............................................................................................... 70

III.4.1.3 Capteur de vitesse ................................................................................................ 71

III.4.1.4.Modlisation du moteur ......................................................................................... 71

III.4.1.5.Modlisation de rducteur ..................................................................................... 76

III.4.1.6.Modlisation de convoyeur de doseur .................................................................... 76

III.4.1.7.Modlisation dunit de pesage ............................................................................ 77

III.4.2.Modlisation de convoyeur qui transporte le mlange de matire ............................. 78

III.4.3.Modlisation du broyeur .......................................................................................... 78

III.4.4.Modlisation du Folaphone ..................................................................................... 78

III.5.Rgulation et simulation .................................................................................................. 79

III.5.1.Loutil SIMULINK ..................................................................................................... 79

III.5.2.Etude et mise en service dune boucle de rgulation de lalimentation du broyeur ...... 80

III.5.2.1.Boucle du doseur .................................................................................................. 80

III.5.2.2.La boucle de lalimentation .................................................................................. 89

III.6.Conclusion ....................................................................................................................... 92

Chapitre IV : Contrle et commande du broyageIV.1. Introduction .................................................................................................................... 93


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~iv~

IV.2.Organisation d'un systme automatis .............................................................................. 93

IV.3. Dfinition d'un automate programmable industriel ........................................................... 94

IV.4. Structure gnrale d'un A.P.I. .......................................................................................... 94

IV.4.1.La structure matrielle ................................................................................................ 95

IV.4.2.La structure logicielle ................................................................................................. 95

IV.4.2.1.Structure dun programme ..................................................................................... 95

IV.4.2.2.Cycle dexcution du programme ......................................................................... 95

IV.4.2.3.Traitement du programme ..................................................................................... 96

IV.5.Les langages de programmation ....................................................................................... 96

IV.6.La gamme SIEMENS ...................................................................................................... 98

IV.6.1. Lautomate programmable industrielle S7-400 .......................................................... 98

IV.6.2.Avantage ................................................................................................................... 99

IV.6.3. Caractristiques techniques ....................................................................................... 99

IV.7. Normes de communication ........................................................................................... 100

IV.8 Description du STEP7 .................................................................................................... 100

IV.9. Cration d'un projet STEP7 ........................................................................................... 101

IV.9.1.Configuration matrielle (Partie Hardware) .............................................................. 103

IV.9.2.Cration de la table des mnmoniques (Partie Software) ........................................... 105

IV.10.Rgulation PID des processus base d'automates SIMATIC S7 ................................... 106

IV.10.1 Principe de rgulation ............................................................................................ 106

IV.10.2 Concept de La fonction de rgulation PID dans SIMATIC S7 ................................. 106

IV.10.3.Le bloc FB 41 CONT_C .................................................................................. 106

IV.10.4 Paramtrage du rgulateur PID du type continue FB 41 avec STEP 7 ...................... 110

IV.10.Lexplorateur WinCC ............................................................................................ 111IV.10.1. Graphics designer ................................................................................................. 111

IV.10.2. Les vues de processus ........................................................................................... 112

IV.10.3. Configuration dalarmes ........................................................................................ 115

IV.11.Test et simulation ......................................................................................................... 117

IV.11.1.Test de la partie DOSEUR ..................................................................................... 118

IV.11.2 Test de la patie BROYAGE ................................................................................... 119

IV.11.3.Test dalarme .......................................................................................................... 120

IV.12.Conclusion.................................................................................................................... 121

IV.12.Conclusion Gnrale ................................................................................................... 122

IV.12.BIBLIOGRAPHIE ..................................................................................................... 124


10/159

~v~

Liste des figures

Figure I.1:Organigramme de la filiale SC/ SOUR ELGHOZLANE........................................... 5

Figure I.2:Extraction de matire premire ............................................................................... 7

Figure I.3:Atelier Concassage des ajouts .................................................................................. 8

Figure I.4:Atelier Concassage matires................................................................................... 8

Figure I.5 :Hall de stockage des matires................................................................................ 9

Figure I.6 :Broyeur cru ............................................................................................................. 9

Figure I.7:Atelier de cuisson .................................................................................................. 10

Figure I.8:Four rotatife ......................................................................................................... 11

Figure I.9:Refroidisseurs grilles.......................................................................................... 11

Figure I.10:Etape de cuisson du clinker................................................................................. 12Figure I.11:Broyeur ciment.................................................................................................... 12

Figure I.12:Expdition en vrac ............................................................................................. 12

Figure I.13:Expdition en sac ................................................................................................ 12

Figure I.14:Procds de fabrication....................................................................................... 14

Figure II.1:Les doseurs ........................................................................................................... 15

Figure II.2:Broyage en circuit ferm....................................................................................... 16

Figure II.3:Broyeur................................................................................................................ 17

Figure II.4:Elevateur.............................................................................................................. 18

Figure II.5:Separateur............................................................................................................ 18Figure II.6:Cyclone ................................................................................................................ 19

Figure II.7:Sparateur magntiques....................................................................................... 19

Figure II.8:Foyer.................................................................................................................... 20

Figure II.9:Filtre manche .................................................................................................... 20

Figure II.10:Chemin de la matire et de gaz ........................................................................... 29

Figure II.11:Capteur de temprature ...................................................................................... 30

Figure II.12: Transmetteur de temprature .............................................................................. 30

Figure II.13:Transmetteur de pression ..................................................................................... 31

Figure II.14:Manomtre ......................................................................................................... 31

Figure II.15:Micro pilot.......................................................................................................... 31

Figure II.16:Ultrasons ............................................................................................................ 32

Figure II.17:Silo pilot............................................................................................................. 32

Figure II.18:Soliphant............................................................................................................ 32

Figure II.19:Flotteur............................................................................................................... 32

Figure II.20:Roue de vitesse ................................................................................................... 32

Figure II.21:M100 Stopswitch ................................................................................................ 32

Figure II.22:Transducteur de puissance.................................................................................. 32

Figure II.23:Transducteur de courant..................................................................................... 33

Figure II.24:Cellule de pesage ................................................................................................ 33Figure II.25:Folaphone .......................................................................................................... 33


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~vi~

Figure II.26:Moteur asynchrone ............................................................................................. 34

Figure II.27:Moteur a cc ........................................................................................................ 34

Figure II.28:Ventilateur.......................................................................................................... 35

Figure II.29: Pompe ................................................................................................................ 35

Figure II.30:Dynamo tachymtrique ....................................................................................... 35

Figure II.31:Clapet................................................................................................................. 36

Figure II.32:Registres motoris.............................................................................................. 36

Figure II.33:Les cartes imprimes ........................................................................................... 38

Figure II.34:Le rgulateur PID............................................................................................... 39

Figure II.35:Le systme de commande adaptable FLS-ACE.................................................... 40

Figure II.36:Relais thermique ................................................................................................. 42

Figure II.37: Sectionneur......................................................................................................... 42

Figure II.38:Contacteur.......................................................................................................... 42

Figure II.39:Rhostats motoriss ............................................................................................ 42

Figure.III.1:Schma fonctionnel ............................................................................................. 43

Figure.III.2:Structure quivalente dun systme en boucle ferme.......................................... 45

Figure.III.3:Rapidit dun systme asservi.............................................................................. 47

Figure.III.4:Prcision dun systme asservi ............................................................................ 47

Figure.III.5:Stabilit et instabilit dun systme asservi pour un gain unitaire........................ 48

Figure.III.6 :Chanes et lments fondamentaux dun asservissement..................................... 49

Figure.III.7 :Commande dun systme avec correcteur........................................................... 50

Figure.III.8 :Rgulation en cascade........................................................................................ 52

Figure.III.9 :Rgulateur proportionnel [P] ............................................................................. 54

Figure.III.10 :Rponse indicielle pour rgulateur proportionnel idal [P] .............................. 54

Figure.III.11 :Rgulateur intgrale. [I] ................................................................................... 55

Figure.III.12 :Rponse indicielle pour intgrateur idal......................................................... 55

Figure.III.13 :Rgulateur diffrentiateur (drivateur)[D] ...................................................... 56

Figure.III.14 :Rponse indicielle pour intgrateur idal......................................................... 56

Figure.III.15 :Rgulateur proportionnel-intgral. [PI] ............................................................ 57

Figure.III.16 :Rponse indicielle pour proportionnel intgral idal........................................ 57

Figure.III.17 :Rgulateur proportionnel intgral-drivateur. [PID] ........................................ 58

Figure.III.18 :Rponse indicielle pour [PID] idal.................................................................. 58

Figure III.19 : Schma de principe de la rgulation de doseur................................................. 61

Figure.III.20 : Schma de principe de la boucle de rgulation de lalimentation du broyeur.... 62

Figure.III.21:Le schma de structure de lalimentation du broyeur........................................ 63

Figure.III.22:Schma structurel de la chane de rgulation des doseurs................................ 64

Figure.III.23 :Schma fonctionnel du constructeur de variateur............................................. 65

Figure.III.24 :Correcteur PI de la boucle de vitesse............................................................... 65

Figure.III.25 :Correcteur PI sur la boucle de courant............................................................ 66

Figure III.26 :Montage de gnrateur dimpulsion ................................................................. 68

Figure.III.27 :Redresseur thyristors PD3 ............................................................................. 69

Figure.III.28 :Schma du moteur courant continu excitation spare................................ 72

Figure.III.29 :Schma structural des diffrentes parties du moteur......................................... 74Figure.III.30 :Fentre de simulink.......................................................................................... 79


12/159

~vii~

Figure. III.31:Le schma bloc de la boucle de doseur............................................................ 80

Figure. III.32:Le schma bloc rduit de la boucle de doseur de calcaire................................ 81

Figure. III.33 :Rponse en dbit calcaire sans rgulateur....................................................... 81

Figure. III.34 :Rponse en dbit calcaire avec rgulateur....................................................... 82

Figure. III.35 :Le schma bloc rduit de la boucle de doseur dargile..................................... 83

Figure. III.36 :Rponse en dbit argile sans rgulateur.......................................................... 84

Figure. III.37:Rponse en dbit argile avec rgulateur ......................................................... 84

Figure. III.38:Le schma bloc rduit de la boucle de doseur de sable.................................... 85

Figure. III.39 :Rponse en dbit sable sans rgulateur........................................................... 86

Figure. III.40 :Rponse en dbit sable avec rgulateur........................................................... 86

Figure. III.41:Le schma bloc rduit de la boucle de doseur de fer........................................ 87

Figure. III.42 :Rponse en dbit fer sans rgulateur............................................................... 88

Figure. III.43 :Rponse en dbit fer avec rgulateur............................................................... 88

Figure. III.44 :Le schma bloc de la boucle de la charge du broyeur ..................................... 89

Figure. III.45 :Le schma bloc rduit de la boucle de lalimentation du broyeur.................... 90

Figure. III.46 :Rponse en dbit sortie broyeur sans rgulateur............................................. 90

Figure. III.47 :Rponse en dbit sortie broyeur avec rgulateur............................................. 91

Figure. III.48 :Lieu de NYQUIST de la fonction de transfert de systme................................. 92

Figure. IV.1 : Organisation d'un systme automatis............................................................... 93

Figure. IV.2 : Shma fonctionnel d'un automate programmable............................................... 94

Figure. IV.3:Le comportement cyclique d'un API................................................................... 96

Figure. IV.4:Exemple d'un programme Fonction Bloc........................................................... 96

Figure. IV.5 :Exemple d'un programme LADDER.................................................................. 97

Figure. IV.6 :Exemple d'un programme en ST........................................................................ 97Figure. IV.7 :Exemple d'un programme en IL ......................................................................... 97

Figure. IV.9 : Cration dun projet avec SIMATIC Manager................................................. 102

Figure. IV.10 : Choix de la station SIMATIC S400................................................................ 103

Figure. IV.11 : Configuration matrielle............................................................................... 104

Figure. IV.12 : Cration du programme S7............................................................................ 105

Figure. IV.13 :Editeur de mnmonique................................................................................. 105

Figure. IV.14 :Lalgorithme du bloc FB41............................................................................ 107

Figure IV.15:Paramtrage du rgulateur PID..................................................................... 110

Figure. IV.16 :Explorateur WinCC....................................................................................... 111

Figure. IV.17 : Vue Graphics designer.................................................................................. 112

Figure. IV.18 : Vue de la partie DOSEUR............................................................................. 113

Figure. IV.19 : Vue de la partie BORYEUR ........................................................................... 114

Figure. IV.20 :Assistant de configuration dalarme.............................................................. 115

Figure. IV.21 : Configuration texte dalarmes....................................................................... 116

Figure. IV.22 :Logiciel de simulation S7-PLCSIM................................................................ 117

Figure. IV.23 : Test de la partie DOSEUR ............................................................................. 118

Figure. IV.24 : Test de la partie BROYEUR .......................................................................... 119

Figure. IV.25 : Test dalarme du BROYEUR......................................................................... 120


13/159

~viii~

Liste des tableaux

Tableau I.1 :L'quipement de base............................................................................................ 4

Tableau III.1:Rglage du contrleur par la mthode doscillation de Ziegler-Nichols...59

Tableau IV.1:Les paramtres d'entre du bloc fonctionnel FB 41........................................ 109

Tableau IV.2:Les paramtres de sortie du bloc fonctionne FB 41........................................ 109


14/159

~ix~

Symboles et abrviation

s Variable de Laplace

S Signale se sortie

e Signale dentre

Gd(s) Fonction de transfert

Erreur statique

, Temps de retard

Tr Le temps de repense

Tm Temps de monte

Tp Temps de pic

D Dpassement

K Gain

an Coefficient de l'quation caractristique

Gr Fonction de transfert de rgulateur

Kp Gain proportionnel

Ki Gain dintgration

Ti Temps dintgration

Td Temps de drivation

Tg Constante de temps de gnrateur dimpulsion

Tcm Constante de temps de convertisseur

Tcc Constante de temps de capteur de courant

Te Constante de temps lectrique

Tm Constante de temps mcanique

Ve(t) Tension dentreVs(t) Tension de sortie

R Rsistances

Angle damortissement de thyristor

c Pulsation critique

Kc Gain critique

Tc Priode critique

T PriodeM Dbit-masse sortie du broyeur


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~x~

T Dbit-masse totale des doseurs

U1 Tension de commande

f Frquence de rseau

P Pair de pole de moteur

Ua La tension dinduit

Ia Courant dinduit

Ra La rsistance dinduit

La Linductance dinduit

Vitesse de rotation du rotor

Vitesse de rotation de rducteur

Cm Couple moteur gnr

Cr Couple rsistant

f Coefficient de frottement visqueux

j Moment dinertie de laxe du rotor

Ke Constante de vitesse

Kc Constante de couple

MPI Multi Point Interface

S7 Step 7

SM Gamme des modules E/S des automates de Siemens

PID Proportionnel-intgral-drive

DI Entre TOR

DO Sortie TOR

HMI Human Machine Interface

AI Entre analogique

AO Sortie analogique

API Automate Programmable industriel

PROFI BUS Process Field Bus

FB Bloc de fonction

SIMATIC Siemens Automatic

OB Bloc d'organisation

MCC Moteur courant continu

QCX qualit control aux rayons x


16/159

Introduction gnrale

FSI-2013 Page 1

Introduction gnrale :

Lindustrie du ciment occupe une place prpondrante dans les conomies de toutes les

nations puisquelle la base du dveloppement de secteurs vitaux dans lconomie des pays, par

la production des matriaux les plus usits.

Dautre part, lvolution prvisible de toute socit industrielle dans les annes avenir nous

permet d'affirmer que la production moindre cot ne sera plus un rve. On peut prdire un

dveloppement toujours plus intense des systmes automatiques qui sont raliss en vue

d'apporter les solutions des problmes de nature technique, conomique ou humaine.

Lautomate programmable industriel (API) ou Programmable logique Controller(PLC) estdevenu le constituant le plus rpandu de lautomatisation et la rgulation. Il occupe une place de

choix non seulement dans lindustrie, mais aussi dans plusieurs secteurs, dans le but de remplir

des rles de commandes et de rgulation et de supervision et communications, et rpondre aux

besoins dadaptation et de flexibilit de souplesse accrue dans la manipulation, de haute fiabilit,

de la localisation et d'limination rapide d'erreurs.

Dans le cadre de notre projet de fin dtudes, nous avons effectu un stage pratique au sein

de la cimenterie de SOUR EL GHOZLANE. Celle-ci possde divers quipements automatiss

fabriqus dans les annes 80. Cette automatisation est ralise par le Constructeur :

F.L.SMIDTH du Danemark est appel le systme de contrle-commande adaptable FLS-ACE

(Adaptable Control Equipment) selon la technologie de lpoque, ce systme de contrle-

commande est base sur une srie des cartes standards a circuit imprime pour effectue des

oprations de commande et de rgulation. Actuellement ce systme de contrle-commande est

dj montr ses limites de fiabilit technique du point de vue panne, vitesse de traitement, dure

de vie limite etc.

La qualit du ciment dpend d'une part des divers composants relatifs la matire broyer

et d'autre part des modes de rgulation de ces composants et la rgulation de lalimentation du

broyeur. Pour une production optimale de matire avec une consommation minimale d'nergie,

il est primordial que la boucle de rgulation de lalimentation du broyeur soit bien adopte, et

que les installations de broyage soient correctement conues.

Notre travail consiste llaboration des solutions suivantes :


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Introduction gnrale

FSI-2013 Page 2

La modlisation du systme de lalimentation du broyeur, le choix des rgulateurs et

l'affichage des paramtres d'ajustements de ces rgulateurs afin de fournir un produit plus

rgulier pour satisfaire la stabilit de l'atelier de broyage

Lutilisation de lautomate programmable industriel de la famille SIMATIC S7-400 pour

loptimisation le contrle-commande et la supervision de latelier de broyage cru.

Notre mmoire est divise en quatre chapitres :

Chapitre I : prsente une description de lentreprise et le procd de fabrication

du ciment

Chapitre II : prsente une description datelier, les diffrents constituants, et la

mthode de rglage utilise. Ainsi que linstrumentation utilise et les

amliorations apportes linstrumentation utilise dans lusine.Chapitre III : prsente la modalisation et la rgulation de systme de

lalimentation du broyeur pour permettre la synthse de la loi de commande puis la

synthse des paramtres des rgulateurs.

Chapitre IV :prsente le contrle- commande laide des progiciels de siemens

et correspond la programmation de la solution dans son cot softwares. Nous

allons aussi prsenter quelques simulations que nous avons ralises afin de tester

notre solution. Et on termine par une conclusion.


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ChapitreI

Description de lentreprise et le procdde fabrication

I.1.Introduction

I.2.Description de l'entreprise

I.3.Processus de fabrication du ciment

I.4.Conclusion


19/159

Chapitre I description de lentreprise et le procd de fabrication

FSI-2013 Page 3

I.1.Introduction:

Dans notre pays, l'industrie du ciment occupe une place de premier ordre, car elle

commercialise un produit indispensable pour le dveloppement du pays.

La consommation de ciment en Algrie a augment de 6,1 % en moyenne entre 1997 et

2003, suite un important dveloppement du secteur de la construction du pays. La construction

de nouveaux logements et d'un plus grand nombre d'infrastructures contribue une augmentation

de la demande nationale en ciment.

Au cours des dernires annes, de nouvelles usines ont t construites. Actuellement,

l'Algrie possde 15 usines intgres et prsente une capacit de production totale de ciment de

14,5 Mt, et la cimenterie de SOUR EL GHOZLANE lune d'elles.

I.2.Description de l'entreprise :

I.2.1.Prsentation de l'entreprise:

La cimenterie de SOUR EL GHOZLANE reprsente l'un des plus importants projets

industriels, ralise au niveau de la wilaya de Bouira. La ralisation de cette usine a t confie

une socit Danoise F.L Smith, avec la quel la SNMC a sign le contrat le 26 novembre 1979,

avec un dlai de ralisation de 38 mois a partir du dbut des travaux le 26 fvrier 1980. La

premire production du ciment s'est ralise le 20 novembre 1983, et le 26 fvrier 1984 tait la

date de la rception provisoire, et le 26 fvrier 1986 est la rception dfinitive de la cimenterie.

Depuis 1998, la socit des ciments de SOUR EL GHOZLANE issue du Groupe ERCC

sest transforme en Filiale autonome. Charge de la recherche, du dveloppement, de la

production et de la commercialisation du ciment.

Lautre atout majeur de la socit, cest un encadrement et un personnel dynamiques,

comptents et expriments qui veillent continuellement lamlioration de la qualit du produit

et lcoute du des besoins de la clientle. Ce souci de prenniser cette dmarche a incit les

hauts responsables crer une cellule qualit qui uvre pour la dfinition dune politique de

qualit totale conforme aux normes ISO 9000 et dont la mise en uvre se confirme par

lobtention de la certification ISO 9002 du systme de management de la qualit en 2004.

I.2.2.Implantation gographique :

Situe 120 km au sud-est d'Alger, et 25 km du chef lieu de la wilaya de Bouira, la

socit occupe une position gographique stratgique. EN effet, implante aux limites du tels des

hauts plateaux, cette position lui permet de jouer un rle conomique important dans la rgion du

centre du pays. Elle assure ainsi la satisfaction des besoins en ciment de plusieurs willayas.


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I.2.3. Identification de lusine :

La socit des ciments de SOUR EL GHOZLANE est de type par action, elle est une

filiale du groupe des ciments et drivs du centre "ERCC".

Constructeur : F.L SMIDTH du Danemark.

Voie : sche

Gnie civil : COLAS France

Montage mcanique : MONTALEV France

Montage lectrique : FERRER-AURAN

Ingnieur-conseil : C.B.R Belgique

Qualit du ciment : CPJA32.5MPa.

Production annuelle : 1 000 000 tonnes.

Superficie : 41 Hectares

Superficie occupe : 11 Hectares

Linvestissement est : 1.354 Milliards de Dinars

Leffectif employ se rpartit comme suit (selon la synthse davril 2005) :

Cadres suprieurs : 110

Matrise : 298

Excution : 189

Total : 590

Occasionnels : 80

I.2.4. Equipements technologiques:

Dsignation Capacit

Concasseur calcaire argile 1000 T/h

Concasseur ajouts 2 100 T/h

Broyeurs crus 2 140 T/h

Four rotatif 3000 T/jour

Broyeurs clinker 2 100 T/h

Ensacheuses rotatives 5 100 T/h

Tableau I.1 :L'quipement de base


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I.2.5. Organigramme de l'entreprise:

Figure I.1:Organigramme de la filiale SC/SOUR ELGHOZLANE


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I.3.Processus de fabrication de ciment :

I.3.1.Dfinition du ciment :Le ciment est un lien hydraulique constitu dune poudre minrale, daspect gristre,

obtenue par broyage et cuisson 1450 C dun mlange de calcaire et dargile sable et du

minerai de fer.

Le produit de la cuisson, appel clinker, forme une combinaison de chaux, de silice,

dalumine et doxyde ferrique.

Le ciment rsulte du broyage de clinker et de sulfate de calcium ajout gnralement sous

forme de gypse. Il forme avec leau une pte plastique faisant prise et durcissant

progressivement, mme labri de lair, notamment sous leau. Les constituants anhydres,

prsents sous forme de cristaux polygonaux assez rguliers et homognes, se combinent leau

et se dcomposent. En shydratant, ils recristallisent, prenant des formes trs varies : Aiguilles,

btonnet, prismes, divers

Ces cristaux adhrent aux adjuvants granuleux du bton : sable, gravier, caillouxcest

lhydratation qui constitue le ciment.

I.3.2.Etapes de fabrication de ciment :

Avant dobtenir du ciment, la matire premire passe par diverses tapes de transformation

physico-chimiques de lextraction jusqu lexpdition.

Le procd de fabrication du ciment comporte les tapes suivantes :

1-Extraction des matires premires.

2-Le concassage et stockagedes matires concasses.

3-Broyage et stockage des matires crues.

4-La cuisson de la farine et stockage du clinker.

5-

Broyage de ciment.

6-Le stockage et expdition.

I.3.2.1. Extraction des matires premires:

Les matires premires principales (calcaire et argile) sont extraites des carrires situes

proximit de la cimenterie par abattage lexplosif ou la pelle mcanique ou encore par ripage au

bulldozer afin de rduire les cots de transport.

Carrire de calcaire : Cest la matire premire principale qui entre dans la production du

cru un taux moyen de 80 %, la carrire de calcaire est situe proximit de latelier de

concassage de lusine.


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Carrire de largile: Cest la matire premire secondaire qui est utilise dans le cru un

taux moyen de 15 %.

Figure I.2:Extraction de matire premire

I.3.2.2.Le concassage et stockage de matire premire (la zone 100) :

1- Concassage de calcaire et de largile (secteur 120) :

Un concasseur commun est utilis pour la rduction du calcaire et de l'agilit, le calcaire

est amen par Dumper de 35 tonnes aux trmies d'alimentation de l'atelier de concassage.

L'agilit est galement transporte par Dumpers de la carrire l'atelier de concassage.

Chacune de ces matires est concasse sparment bien que la trmie de rception est la mme.

Au fond de la trmie, un alimentateur tablier mtallique qui nourrit le concasseur en calcaire

ou en argile est install.

Il s'agit d'un concasseur rotor et marteaux, dot de deux cylindres d'avancement des

matires.

2- Concassage des ajouts (secteur 160):

Deux ateliers de concassage des ajouts (gypse, tuf, minerai de fer) sont utiliss pour la

rduction des blocs des matires en morceaux infrieurs 25mm.

Les matires sont amenes des concasseurs par des transporteurs bandes pour tre stockes

dans un hall de stockage.

3-Transport de matires premires:

Les matires premires sont transportes du concasseur de la carrire l'usine par un

transporteur bande.

Des chantillons des matires premires sont prlevs des frquences dtermines,

concasss schs, diviss et broys pour tre ensuite analyss au laboratoire.


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Figure I.3:Atelier Concassage des ajouts Figure I.4:Atelier Concassage matires

Premires

3- Le stockage (pr homognisation) :

Les matires premires sont amenes au stock qui fait stock laide de la flche mobile

(rglable dune mthode alternative sous forme chevron). Et pour le dvidrent de ces deux tas,

de matire premire il y a un pont gratteur dune chane a palett gratteuse qui fait tombe la

matire en avalanche et la ramne vers la trmie, la capacit de chaque trmie est 250 m.

Le gypse est stock tout seul dans un hall repris des ajouts avec le calcaire pur latelier 180

sous forme dune pyramide dun tas de 1750T.

A) Calcaire :

Capacit de stockage utile : 2 x 35 000 tonnes. Dimensions du stockage : 2 x (136,5 m x34m) +3 m.

Dbit nominal de mise en stock : 1000 tonnes/h.

Dbit maximal de mise en stock : 1200 tonnes/h.

Dbit nominal de reprise : 300 tonnes/h.

Dbit maximal de reprise : 350 tonnes/h.

B) Argilite :

Dimensions du stockage : 2 * 3000t. Dbit nominal de reprise : 2 * (39 * 21m) + 3.

Dbit maximal de reprise : 1000 t/h.

Capacit de stockage utile : 1200 t/h.

C) Sable :

Capacit de stockage : 2000tonnes.

Dbit nominal de mise en stock : l00t/h.

D) Minerai de fer :

Capacit de stockage : 2000 t.


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Dbit nominal mis en stock : 50t/h.

E) Tuf :


Dbit nominal de mise en stockage : 100 t/h.

F) Gypse :


Dbit nominal de mise en stockage : 100 t/h.

Figure I.5 :Hall de stockage des matires

4-Transport des matires aux trmies d'alimentation du broyage cru :

Le calcaire extrait du stock par pont gratteur et amen par un transporteur bonde la

trmie de l'atelier de broyage du cru. L'argile, le sable et le minerai de fer sont repris du stock par

le gratteur portique et sont chemins par un transporteur bonde leurs trmies spcifiques

dans l'atelier de broyage du cru. Chacune des quatre trmies repose sur une cellule de pesage qui

est quipe d'un indicateur de niveau de remplissage.

I.3.2.3.Broyage et stockage des matires crues (zone 200) :

1-Transport des matires cru :

Les matires sont extraites des trmies et sont dverses sur des transporteurs bandes

peseuses (pese). Il y a deux lignes d'extraction par trmie. Chaque ligne alimentant un broyeur

et dote d'une bonde marche rversible pour ventuel.

2-Broyage du cru :

En fonction des analyses chimiques compltes,

et le calcul du mlange ; le laboratoire fixe les

proportions de chaque matire. Gnralement on utilise

approximativement : Calcaire : 80 %/ Argile : 17 %/

Sable : 2 %/ Minerai de fer : 1 %. Figure I.6 :Broyeur cru

Ce mlange est ensuite envoy dans un broyeur ou il sera

finement broy et sch.

Latelier de broyage du cru a une capacit nominale en sec de 2 x 140 t/h (matires

contenant au max. 6 % deau). Les broyeurs sont quips dune chambre de schage. La

puissance installe est de 2 x 3000 kW.


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Produit fini (appelle farine) se fait a 90 % environ dans les cyclones et a 10 % dans les

filtres a manches.

La farine dans les cyclones sont transporte par un aroglissire et air lift jusquaux silos

homognisation.

3-Homognisation :

La farine amene au silo dhomognisation se procde par lair lift qui refoule la farine

vers le haut de silo.

Chaque silo de capacit de la farine est homognis et fluidifi par une srie de

suppression en bas de chaque silo.

Lextraction de la farine de chaque silo se fait par un systme de vibration pour faire

tomber la matire sur des aroglissires qui alimentant llvateur a godets qui est charge

dalimenter les trmies dalimentation du four.

I.3.2.4.La cuisson de la farine et stockage du clinker (zone 300) :

La ligne de cuisson constitue latelier le plus

important de lusine vu leur installation et les

frais quelle occasionn (combustible,

entretien) la ligne comporte :

Un prchauffage cyclone (tour

diple).

Un four rotatif.

Un refroidisseur

Figure I.7 :Atelier de cuisson

1-Alimentation du four :

L'extraction de la farine de deux silos d'homognisation se fait par un registre d'isolement

commande manuelle. Une vanne pneumatique (tout ou rien) assure la fermeture rapide en cas

de coupure de courant. Cette vanne est suivie d'une autre dote d'un servomoteur de rgulation

de dbit de la matire.

L'alimentation du four se fait partir d'une trmie tampon reposant sur des cellules de

passage (fabrication SCHEINCK) cette dernire comporte deux sorties, dont une de rserve. La

capacit maximale de chaque ligne est de 120 t/h.


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2-Prchauffage a cyclone :

La farine est introduite par un lvateur a godets en tte de la tour et par force de gravite,

elle circule contre-courant avec les gaz chauds accdent tires par un ventilateur du four le long

de la tour effectuant grce a 02 lignes de 04 tages de cyclones (prchauffage le cru a environ de

950 C) monts en srie qui servent a dshydrat, chauffer, dcarbonater partiellement la

matire, et aussi ils rcuprent la poussire contenue dans les gaz.

3- Le four rotatif :

A lextrmit avant du four on introduit la

farine, la flamme de chauffe tant place a lautre

extrmit en contact avec les gaz de plus en plus

chauds, la matire subit un certain nombre de

transformations qui permettent la formation du clinker

sous forme des petites boulettes noir grce a la pente

de 3 du four et sa vitesse de rotation au cours de

cette tape de la cuisson, un ensemble de ractions

physico-chimiques qui assure Progressivement le

phnomne de clientlisation. Le four rotatif sont de

type (UNAX) dune capacit de 3000 t/j et latemprature a lintrieur de four doit arrive jusqu'

1450 C.

4- Les refroidisseurs grilles :

Le clinker produit reparti sur des grilles fixes

a la priphrie de lextrmit du four afin dassurer les

trempes des nodules incandescents et de les ramener

une temprature denviron 100 C.

Aprs refroidissement le clinker ayant une granulomtrie suprieure 30 mm est concass dans

deux concasseurs marteaux puis transfre vers les trois silos de capacit de 15 000 T.


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Figure I.10:Etape de cuisson du clinker

I.3.2.5.Broyage de ciment (zone 400) :

1-Transport de clinker :

L'extraction du clinker du stock est assure par des alimenteuses vibrantes. Ces dernires

nourrissent des transporteurs bondes. Le clinker est amen l'atelier de broyage du ciment par

des bondes transporteuses.

Pour assurer une atmosphre saine de travail, le systme de transport est dpoussir par

une batterie de filtres manches.

2-Broyage ciment :

Lalimentation du broyage de ciment en clinker

80,01 % et le gypse 5,05 % et le tuf 14,83 %

(actuellement la socit utilise calcaire) dans la place

de tuf partir des silos de stockage de ces Matires

par un ensemble des doseurs et transporteuses a

bande. Le broyeur-ciment sont horizontal a boulets de

type (UNIDAN), constitue de deux chambres

spares par une cloison intermdiaire, de capacit

nominale 2*100 t/h. Le ciment sortant du broyeur est


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transporte par un lvateur a godets, qui ce produit dans un sparateur, le produit fini obtenu est

rcupr par la pompe (flux) avec une pression 6 bars qui celle-ci le projette vers les silos de

ciment de capacit (8000 t*4) par lintermdiaire de pression dair fournis par les compresseurs a

vis.

I.3.2.6.Le stockage et expdition (zone 500) :

Il existe quatre silos pour le stockage du ciment, lextraction du ciment des silos se fait a

laide dun systme de variateur, le ciment est amen par des transporteurs a vis soit a latelier

densachage (pour la vente en sac), soit a latelier de livraison de camions-citernes (pour la vente

en vrac).

A)- Expdition en vrac :

Le ciment est extrait des silos l'aide d'un systme de fluidisation (air solide), il est

vhicul par des transporteurs (vis d'Archimde) jusqu' poste de chargement des camions. Le

dbit utile de chaque bouche de vrac est de 125 t/h.

B)- Expdition en sac :

Le conditionnement du ciment se fait par cinq ensacheuses de mme type, fonctionnement

automatique. Comme pour le ciment en vrac, le ciment ensacher est extrait des silos l'aide

d'un systme de fluidisation un transporteur vis et un lvateur alimentent les cinq ensacheuses.

Figure I.12:Expdition en vrac Figure I.13:Expdition en sac

I.4.Conclusion:

Daprs le Processus de fabrication du ciment, on dduit que latelier de broyage cru

effectue plusieurs oprations et occupe une place stratgique dans le processus de fabrication de

ciment.


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Figure I.14: Procds de fabrication


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ChapitreIIDescription gnrale de latelier de broyage cru

II.1.Introduction

II.2.Les quipements utilisent pour latelier de broyage cru :

II.3. Mode de fonctionnement de latelier de broyage cru

II.4.Instrumentations

II.5.Systmes de commande existant

II.6.Conclusion


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Chapitre II description gnrale de latelier du broyage cru

FSI-2013 Page 15

II.1.Introduction :

Afin d'laborer notre mmoire de fin d'tude dans la cimenterie, nous avons choisi l'atelier

de broyage cru quest la prparation de la farine crue partir des matires premires, dans ce

chapitre nous faisons la description gnrale du cet atelier.

II.2.Les quipements utilis pour latelier de broyage cru :

II.2.1.Les quipements dalimentation de broyage cru :

II.2.1.1.Trmies d'alimentation pour broyage du cru :

L'installation du broyage du cru comporte cinq trmies d'une capacit de 250tonnes, est

plac sur 2 paliers basculants et une cellule de pesage, chaque trmie est quipe d'un indicateur

de niveau maximum.

La cellule de pesage donne dans la salle de contrle l'tat de remplissage de la trmie,

chaque trmie d'extraction un doseur. Les doseurs d'une mme ligne dversent la matire

premire dans les transporteurs bande et alimentent les broyeurs. Ces cinq trmies sont :

- 1 trmie de calcaire.

- 1 trmie de sable.

- 1 trmie de minerai de fer

- 1 trmie d'argile.

- 1 trmie vide (rserve en cas de secours).

II.2.1.2.Doseur (alimentateur) :

Les doseurs sont des machines conues pour la

production du ciment, ils assurent la tache du dosage des

produits premiers, ainsi ils rpondent aux exigences de la

production et d'utilisation dans les applications de dosage de

grande qualit. Cette opration est la plus importante dans le

processus de production qui fait manipuler le pourcentage

des matires premires qui est reli la vitesse de

dplacement de la matire sur le tapis roulant (transporteur

bande en caoutchouc) avec le tablier mtallique.

Les doseurs sont commands par un systme lectronique de mesure, de commande et de

rgulation. Les doseurs sont composs des lments suivant :

1r Partie : trmie.

2me partie : convoyeur bande.

3me partie : capteur de vitesse pour dterminer la vitesse de la bande.


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4me partie : systme lectronique de mesure et de rgulation.

5me partie : zone de pesage.

II.2.2.Les quipements de transporte des matires :

II.2.2.1. Convoyeurs(ou transporteurs) :

Un convoyeur est un mcanisme ou machine qui permet le transport d'une charge isole (sacs) ou

de produit en vrac (matire, poudre) dun point A un point B, il existe plusieurs types de ces

convoyeurs :

1-Convoyeurs bandes :

Les convoyeurs bandes utilisent, comme leur nom l'indique, une bande (en caoutchouc)

sur laquelle sont placs les produits ou objets convoyer. Dans tous les cas, un convoyeur

bande se compose :

Dun tambour de commande et de sa motorducteur.

Dun rouleau d'extrmit.

Dun chssis porteur avec une sole de glissement qui assure le soutien de la bande.

2-Convoyeur pneumatiques (aroglissires) :

Est un convoyeur utilisant un flux d'air orient pour dplacer des charges lgres. Une chambre

est mise sous pression par ventilateur centrifuge

II.2.3.Les quipements de broyage :

Dans la cimenterie de SOUR EL GHOZLANE est utilise le broyage en circuit ferm,

dans le broyage en circuit ferm, les grains, aprs leur sortie de broyeur, sont tris dans des

sparateurs, seuls les

grains les plus gros

retournent dans la

chambre de broyage,

cette mthode permet

dobtenir moins deciment sur broy

ncessite moins

dnergie, prsente une

bonne ventilation et

viter par consquent le

phnomne de fausse prise. Figure II.2 :Broyage en circuit ferm

Les quipements de broyage en circuit ferm sont :


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II.2.3.1.Broyeur :

1- Dfinition :

Le broyeur est un cylindre de 4.6m de diamtre et 12.5m de longueur, il contient des

boulets de diamtre variant entre25 et 90mmpour obtenir une meilleure finesse de la farine et 2

chambres (compartiments) lun de broyage et lautre de schage, sa capacit est de 140 tonnes/h

et est entran par un moteur asynchrone de puissance 3000Kw, laide dunrducteur symtro et

un vireur.

2-Principe de fonctionnement du broyeur :

La force motrice du moteur lectrique est transmise par le rducteur qui rduit la vitesse de

moteur de 495 tr/min 15,06 tr/min, cette vitesse est transmise jusqu' larbre de transmission du

broyeur par laccouplement rigide, qui fait tourner la virole du broyeur, les matriaux sont

transfrs la chambre de meulage par l'axe de cannette uniformment. Il y a revtement de

revtement et d'ondulation d'chelle et diffrentes caractristiques des boules en acier dans la

chambre. La force centrifuge provoque par rotation de baril apporte les boules en acier une

certaine taille et impact et rectifie les matriaux. Les matriaux au sol sont dchargs par le

conseil de dcharge que le processus de meulage est ainsi de finition.

3-Dossier technique du broyeur :

Fournisseur : F.L.SMIDTH/DANEMARK.

Systme de broyage : circuit ferme.

Dbit : 140 t/h.

Longueur de la virole : 12.60 m.

Diamtre intrieur : 4.60 m.

Poids : 889000 KG.

Vitesse du broyeur : 15.06 tr/min.

Nombre de compartiments : 2.

Corps bruyants ncessaires : 265 t (charge

normale). Figure II.3 :Broyeur

II.2.3.2.Elvateur :

1- Dfinition :

Un lvateur godets est une installation assurant l'ascension de matires solides en vrac,

gnralement pondreuses, l'aide de rcipients fixs intervalles rguliers sur une bande souple

referme sur elle-mme.

On distingue dans un lvateur godets trois sous-ensembles :


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la base de l'lvateur, o sont remplis les godets par gravit, copage ou raclage.

La colonne, dans laquelle la bande monte et redescend.

Le sommet de l'lvateur, o se fait la vidange des godets. Le tambour est motoris

2-Principe de fonctionnement :

Le fonctionnement d'un lvateur godets est caractris par le chargement et le

dchargement de la matire.

La prise de la matire se fait la partie basse. Soit par dragage dans la cuvette ou bien par

coulement continu et chute directe dans les godets du brin montant. Le dragage fatigue

l'lvateur et n'est employ que dans les petites installations.

La jete ou sortie de la matire du godet a lieu la partie suprieure. Lorsque le godet

tourne sur le tambour suprieur la matire glisse l'extrieur et

si la vitesse est suffisante sous l'influence de la force centrifuge

et de son poids, elle se trouve projete vers la goulotte de

dchargement. Lorsque la vitesse est faible, la matire glisse

sur le dos du godet prcdent et pour viter qu'une partie ne

retombe dans la gaine, les chanes porteuses sont renvoyes en

arrire au moyen de roues de renvoi, ce qui permet d'obtenir

une dcharge parfaite. Dans le cas des lvateurs inclins, la

dcharge se fait toujours dans des bonnes conditions.

II.2.3.3.Sparateur RTE :

Le sparateur est utilis avec les broyeurs. Il rgule la granulomtrie du produit fini aprs

le broyage, en principe, le sparateur spare les grosses particules des fines en faisant passer le

broy travers un flux d'air qui spare le "gros" de l "fine", il peut tre rgl sparer des fines

dont la granulomtrie est infrieure ou gale une valeur dtermine. Le sparateur est ainsi

conu que la fine est entrane par le flux d'air alors que le gros est rintroduit dans le broyeur

o il est r broy, l'air de schage venant du broyeur est lui aussidirig sur le sparateur o le gros et la fine qu'il vhicule sont

spars, il est aussi mis en rotation et joue le rle de flux d'air. De

l'air d'appoint peut lui tre ajout dans les limites ncessaires, celui-

ci est galement adapt aux broyeurs avec lvateur. Dans ce type

de sparateur, le volume d'air vacu du broyeur traverse le

sparateur, la matire broye tant amene au sparateur par le bas,

avec l'air, et par le haut, avec l'lvateur. La circulation de l'air dans

le sparateur RTE est assure par un cyclone et un ventilateur


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indpendants, et il est possible de dplacer le point de sparation entre grosses et fines, d'o

galement le coefficient de circulation, dans des limites trs larges. Le sparateur RTE est

recommander pour les dbits vraiment importants.

II.2.3.4.Cyclone :

Un cyclone est une unit technologique imposant une

rotation rapide un gaz afin d'en sparer les fines particules

solides qui y sont mlanges.

Ce procd ne peut s'appliquer aux petites particules

(poussires d'un diamtre de l'ordre d'un centime de millimtre)

qui ont tendance suivre la mme trajectoire que le flux gazeux,

leur vitesse de chute tant infrieure 0.3 m/s. Les particules plus

grosses sont plus aisment spares l'aide des simples

dcanteurs. Figure II.6:Cyclone

II.2.3.5.Silo :

Un silo ou tank est un rservoir de stockage destin entreposer divers produits en vrac

(pulvrulents, en granuls, en copeaux...)

Il s'agit gnralement de rservoirs verticaux, souvent cylindriques, construits en divers

matriaux (bois, acier, bton le plus souvent...). Il peut aussi s'agir d'installations horizontales :

silo-couloir, silo tranches le remplissage des silos se fait par le haut et recourt diverses

techniques : lvateur godets ou vis sans fin, air puls.

II.2.3.6.Sparateur magntique :

Sparateurs magntiques qui servent extraire les impurets mtalliques (petites ou

grandes), ces dchets sont rcuprs dans une benne accessible au chariot lvateur.

Cest un tapis roulant

mtallique qui se magntise

seulement lorsquil estaliment par un courant

lectrique, plac au-dessus du

convoyeur. Sachant que la

partie alimente par le courant

est celle qui est en contact avec

le convoyeur

Figure II.7:Sparateur magntique


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II.2.3.7.Gnrateurs de chaleur (Foyer) :

Le rle du gnrateur de chaleur est de transmettre la chaleur

produite par la combustion au gaz pour le schage dans le broyeur,

cette transmission appele " change de chaleur " doit se raliser de la

meilleure faon possible afin dviter de gaspiller lnergie fournie par

le combustible.

Figure II.8:Foyer

II.2.4.les quipements de dpoussirage :

Filtre manche :

Le caisson du filtre est conu sous forme dune construction en tle acier. Au moyen de

plaques trous, elle est subdivise en zones de gaz brut et de gaz pur. Ct gaz pur se

trouvent des portes aisment accessibles et manuvrables, ainsi que le systme de d colmatage.

Les lments filtrants sont constitus de manches plates disposes

horizontalement ou verticalement et misent en place par le ct

gaz pur lintrieur du caisson. Le passage des gaz au travers

des manches se fait de lextrieur vers lintrieur, les particules

tant retenues la surface externe. Les gaz purs sont vacus

ensuite vers la chemine. Figure II.9:Filtre manche

II.3.mode de fonctionnement de latelier de broyage cru :

II.3.1.Dmarrage :

Avant le dmarrage de la section de broyage, l'oprateur doit se familiariser avec le tableau

de commande et ses fonctions. Il faut aussi que les stocks avant le broyeur soient remplis de

matire premire.

Le registre air chaud du four doit tre entirement ouvert au cours de la marche de la section de

broyage.

Faire admettre l'eau de refroidissement aux paliers principaux du broyeur et au compresseur de la

pompe Flux.

-Fermer tous les registres motoriss, l ventilateur du broyeur doit toujours dmarrer registres

ferms.

-Aprs l'essai de marche vide du broyeur, on y introduit les quantits spcifies de boulets. Les

plus gros boulets sont placs ct entre et les plus petits cts sortis. En outre, on introduit dans

le broyeur une certaine quantit de calcaire en vue de mnager les boulets et les blindages jusqu'

ce que la matire broyer atteigne le compartiment scheur puis celui de broyage.


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-L'essai du foyer auxiliaire de chaque broyeur doit avoir lieu aussitt que possible. A cet effet, il

faut crer une dpression dans le systme et il faut pouvoir ouvrir et fermer entirement tous les

obturateurs (registres, clapets, papillons, etc.) des conduites. De mme, le combustible et l'air

comprim doivent tre disponibles.

-Toutes les aroglissires sont alors contrles pour s'assurer que leur toile ne prsente pas de

trous et que les plaques de protection perfores sont en place. Les aroglissires doivent avoir

une pente convenable, tout spcialement aux coudes, pour viter des colmatages.

-Quand tous les quipements de cet atelier sont prts, et notamment les silos farine crue, les

lectro filtres, l'chantillonneur et les appareils de laboratoire (en particulier le systme QCX),

l'atelier de broyage du cru peut tre mis en marche.

-S'assurer que toutes les conditions de dmarrage sont remplies

-les extracteurs des trmies et les transporteurs sont mis en marche localement avec verrouillage,

et la matire est conduite jusqu' l'entre du broyeur. On arrte alors l'installation pour passer au

dmarrage central. On contrle une dernire fois la circulation de l'eau de rfrigration des

paliers ainsi que la lubrification par huilage et graissage.

-Appuyer sur le bouton de marche. Les alimentateurs doivent toujours dmarrer petite vitesse

(alimentation rduite).

-Ouvrir le registre entre ventilateur du broyeur et filtre.

-Ouvrir entirement le registre gaz chauds du four.

-Faire dmarrer lchangeur de chaleur ventuel.

-Augmenter progressivement la vitesse de 1'alimentateur jusqu'au rgime normal et rgler les

registres en consquence.

-L'air d'appoint au sparateur est rgul par le registre entre ventilateur du broyeur et sparateur.

-Le son de broyage doit tre maintenu l'intensit normale, c'est--dire quantit de matire

normale par rapport la charge des corps broyant.

II.3.2.Mise en service :II.3.2.1.Trmies dalimentation du broyage cru :

Chacune des cinq trmies en tle est place sur 2 paliers basculants et 1 cellule de pesage,

chaque trmie est quipe d'un indicateur de niveau maximal.

La cellule de pesage donne dans la salle de contrle une indication continue (0-100 %) de l'tat

de remplissage de la trmie et remplit les fonctions suivantes :

Lorsque le seuil "Bas" est atteint :

- l'alarme locale est donne

- l'alarme est donne dans la salle de contrle


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- les quipements d'alimentation sont mis en marche.

Lorsque le seuil "Haut" est atteint :

- l'alarme locale est donne

- l'alarme est donne dans la salle de contrle

- les quipements d'alimentation sont "arrts squentiellement.

L'indicateur de niveau maximal remplit les fonctions suivantes :

Lorsque le seuil "Super haut" est atteint :

- les quipements d'alimentation s'arrtent instantanment

- Lalarme locale et l'alarme dans la salle de contrle sont donnes.

La cellule de pesage et les paliers basculants sont placs symtriquement par rapport

deux extracteurs de manire ce que faute de pesage soit ngligeable mme si l'extraction ne se

fait que par un extracteur.

Les trmies sont quipes de registres d'isolement type barreaux.

II.3.2.2.Contrle alimentation du broyeur :

Le contrle du cru broy est bas sur l'analyse des chantillons de farine crue qui sont

prlevs par 1' chantillonneur marche continue situ aprs le broyeur. Il est important de

procder l'analyse des chantillons aussitt aprs leur rception.

La prparation des chantillons comporte leur schage, leur broyage et la prparation de

pastilles par compression de la farine dans des anneaux d'acier.

Aprs mesure de l'chantillon dans le spectromtre, l'ordinateur calcule sa composition

chimique. En outre, sont calculs et communiqus de nouveaux points de consigne propres aux

matires utilises pendant la priode d'chantillonnage conscutive c'est--dire nouvelle vitesse

de marche des alimentateurs (doseurs), pourvu que le systme soit rgl sur la marche

automatique, ce qui se fait par pression d'un bouton dans la salle de contrle. Chaque

alimentateur plac sous les trmies d'alimentation est alors rgl automatiquement conformment

aux valeurs calcules correspondant une propre vitesse de chaque alimentateur (chaquematire).

Par contre, si le systme est rgl sur contrle manuel (mme bouton poussoir), l'oprateur

doit rgler lui-mme les points de consigne sur les potentiomtres rotatifs de la salle de contrle.

Il y a un potentiomtre pour chaque matire crue.

Les oprations susmentionnes sont commandes par un oprateur via un terminal cran

cathodique sur lequel sont affichs les rsultats. Il faut cependant que les renseignements

ncessaires concernant, entre autres, les points de consigne du mlange cru ainsi que l'analyse

chimique et la teneur en eau des matires crues contenues dans les trmies d'alimentation soient


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ports dans le systme QCX via le terminal cathodique. Ces analyses doivent mises jour

rgulirement.

II.3.2.3.Broyeur :

1- Charge de matire :

Le broyeur doit fonctionner de telle sorte que les conditions suivantes soient remplies

, il faut qu'il y ait un rapport constant 1' intrieur du broyeur entre la quantit de matire et celle

des corps bruyants, ce rapport peut tre estim selon le son de broyage.

Un contrle direct de la charge de matire peut tre effectu visuellement par inspection.

Un tel contrle ne doit tre effectu qu'un certain temps aprs que la section a atteint un rgime

stable, si la section s'arrte un moment o son rgime s'est dsquilibr, une inspection du

broyeur doit se limiter au contrle de l'tat mcanique du blindage et des plaques de grille.

La quantit et les dimensions des corps broyant dans le broyeur doivent tre maintenus par

remplissages d'appoint rguliers.

2- Dpression avant broyeur :

L'entre du broyeur doit tre exempte de poussire. A cette fin, maintenir une dpression

de 15-25 mm d'eau, ou 1,5-2,5 mbar avant le broyeur.

3-Mesure de temprature aprs broyeur :

La temprature aprs le broyeur doit tre garde entre 75 et 90 C, elle est rgule par

rglage du registre entre ventilateur du broyeur et installation de filtre ou par le registre air

froid.

La temprature correcte doit tre trouve par essais la mise au point de la section de

broyage.

- Rgler le seuil d'alarme 5-10 au-dessus de la temprature de service trouve.

Tempratures de palier du ventilateur du broyeur. Une trop forte temprature du palier de

ventilateur dclenche l'alarme et provoque l'arrt automatique du ventilateur par verrouillage

lectrique.-Rgler la temprature d'alarme 100 C.

4- Les tempratures des paliers du broyeur :

Les tempratures des paliers du broyeur doivent tre mesures directement sur chaque

fuse. Les tempratures ne peuvent tre dfinies a priori, vu qu'elles dpendent de la temprature

ambiante, la temprature de l'eau de refroidissement, la charge exerce sur les paliers et la

chaleur amene au broyeur.

Temprature d'huile dans le rducteur Syemtro en marche normale, la temprature de

l'huile par rapport la temprature ambiante sera :


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Dans le carter d'huile du bti de fond : 25-35 C + t

Dans les paliers des arbres intermdiaires : 30-45 C + t

Dans le corps de palier de l'arbre GV : 35-45 C + t

Si la temprature est infrieure 5 C, rchauffer l'huile. Ne jamais dmarrer le palier

temprature d'huile infrieure 5 C. Cf. instructions spares du rducteur Symtro.

II.3.2.4. Schage :

La plupart des matires premires du ciment ont une teneur en humidit de 3 % 8 %,

mais ce taux dpasse parfois 20 %. Pour pouvoir broyer de manire efficace, il est ncessaire

d'liminer une partie de l'humidit avant l'opration de broyage. C'est pourquoi les broyeurs de

conception FLS comprennent un compartiment de schage et le processus de broyage mme se

fait sous l'influence d'air chaud.

Les gaz de fume provenant d'un four prchauffeur quatre tages de cyclones

contiennent suffisamment de chaleur pour le schage de matires contenant 7

Documents

commande de broyage.pdf