Embed Size (px)
Citation preview
Rapport de stage
I. Introduction :
La station de Gassi Touil est composée de deux unités, l’une a pour rôle de collecter
4.9 MMSm3/jours de gaz sur des séparateurs existants et de comprimer à une pression de 152
bar (abs) en limite de batterie ; ce gaz à traiter, est provenant des gisements de Hassi Touareg
et Gassi Touil, et l’autre pour fournir une quantité de 20 MMSm3/j de gaz sec aux stations de
recompression de Hassi Messaoud a partir des champs de Nezla, Gassi Touil, Hassi Touareg
et Toual.
II. Situation géographique :
Le site de projet se trouve sur le champ de Gassi Touil à 150 km au sud de Hassi
Messaoud, à une attitude de 30° 31' 0" nord et à une longitude de 6° 28' 7" est, l’altitude
moyenne est 200m environ. Il s’étend sur une superficie d’environ 170 km de long et 105 km
de large, dans une région à caractère désertique sujette aux tempêtes de sable et aux éclairs.
Les effets de neige et de séisme ne sont pas à envisager et les conditions climatiques les plus
importantes sont :
Température de l’air : -50 C min. (sous abri en hiver) et +550C max. (sous abri en
été) ;
Humidité relative : 10% min. et 75% max ;
Pluviométrie/gelée : 20mm en 24 heures avec possibilité d’orages violents,
fréquentes gelées en hivers.
Vents : violents et souvent accompagnés de sable (180 km/h à 10 m au dessus de
sol avec une direction nord-est/sud-ouest).
Il existe plusieurs champs collectés à cet unité, soit pour la réinjection de gaz ou
pour le traitement d’huile. Cette collecte est résumée dans le tableau suivant :
1
Rapport de stage
ChampsDate de
découverte
Nombre de puits
forésNature des fluides
Nezla Nord
Wadi-EL Teh
Damrane
Gassi Touil
Hassi Chergui Sud
Hassi Chergui Nord
1958
1958/1959
1958/1959
1961
1962
1962
10
5
1
80
9
1
Huile + Gaz
Huile
Huile
Huile + Gaz
Huile
Huile
Total 106
Tableau . 1 : Récapitulation des champs de Gassi Touil
La Situation Géographique de GASSI-TOUIL
2
Rapport de stage
III. Organisation et structure de la région :
La direction régionale de Gassi Touil est composée de 9 divisions dirigées par
directeur régional. La structure de cette direction régionale est schématisée par
l’organigramme 1.
Dans ces 9 divisions, on s’intéresse seulement à la division maintenance et en
particulier au service Instrumentation. Les différents services de cette division ainsi que la
hiérarchie du service Instrumentation sont donnés dans l’organigramme 1.
3
Rapport de stage
4
Directeur Régional
Division EngineeringProduction
Division Exploitation
Direction Générale de Gassi Touil
Division Maintenance
Division Approvisionnement
et transport
Division Réalisation
Division Sécurité
Division Finance
Division Personnel
Division Intendance
Chef de DivisionMaintenance
Service planning
et Méthodes
Service MécaniqueIndustrielle
Service ElectricitéIndustrielle
ServiceInstrumentation
Chef de ServiceInstrumentation
Ingénieurs
Chef de SectionTélécommunication
ContremaîtresTélécommunication
Chef d’équipeTélécommunication
TechniciensTélécommunications
TechniciensRadio/Télécom.
Chef d’équipeInstrumentistes
ContremaîtresInstrumentation
TechniciensInstrumentistes
Organigramme 1 : Organisation générale de la région Gassi Touil.
Rapport de stage
III. 1. L’organisation et le fonctionnement de la division maintenance :
Elle occupe une place très importante dans la région, ceci se caractérise surtout par ses
diverses activités pour le bon fonctionnement des équipements d’exploitation. Ses
fonctionnements surtout d’ordre technique, électrique, mécanique et régulation. Les quatre
services de cette division sont définis brièvement comme suit :
III. 1. 1. Service instrumentation :
Il est chargé de la maintenance et de l’entretien des instruments pneumatiques et
électroniques ainsi que les équipements de régulation (vannes, transmetteurs,…etc.). Les
principaux travaux de ce service sont :
Nettoyage, vérification et contrôle des instruments de régulation (pneumatique
et électronique) ;
Contrôle des points de consignes ;
Vérification de la pression d’air instrument et de gaz instrument à l’entrée de
chaque appareil ;
Etalonnage des instruments ;
Contrôle et vérification des systèmes anti-incendie.
III. 1. 2. Service méthode :
Il est chargé de :
La documentation technique ;
La maintenance préventive.
La présentation des pièces de rechange ;
L’établissement des rapports d’activité (hebdomadaire, mensuel, annuel).
5
Rapport de stage
III. 1. 3. Service électricité :
Chargé de tous les travaux de nature électrique tel que le réseau d’alimentation en
énergie électrique, sous station électrique, équipement, appareillage, …etc., la nature des
travaux à la charge de ce service est à caractère préventif, curatif et prédictif.
III. 1. 4. Service mécanique :
Ce service prend en charge tous les travaux de nature mécanique tel que
accouplement, alignement, changement des parties défectueuses, réparation, …. Il est
composé de trois ateliers :
Atelier mécanique : réparation des pannes de nature mécanique ;
Atelier usinage : équipé des machines outils ;
III. 2. Les activités de la région :
Au centre industriel de Gassi Touil ont trouve :
Les installations de traitement et stockage d’huile ;
Les installations de réinjection de gaz ;
Les installations de traitement de gaz qui sont actuellement en arrêt.
IV. les Unités de production :
IV.1. Unités de traitement d’huile :
Le pétrole extrait d’un gisement est généralement accompagné de gaz dissous, d’eau
salée et de particules solides provenant des sédiments et de la corrosion des installations.
Le traitement du brut est une opération de séparation qui consiste à éliminer le gaz,
l’eau et les sédiments du pétrole pour le rendre propre, non agressif pour les ouvrages en acier
et stabilisé par des raisons de sécurité, de stockage et de transport.
Le rôle de la séparation est d’éliminer l’eau de gisement, et de traiter l’huile ou le gaz
pour que aux conditions atmosphériques il n’y aurait plus de gaz dans l’huile.
6
Rapport de stage
IV. 1.1. L’objectif de la séparation :
Technique :
Le fluide doit se maintenir en état monophasique dans les installations de stockage, et
de transport. Eviter les bouchons de gaz sur les installations d’huile, et la formation de
condensât ou hydrates dans les conduites de gaz.
Economique :
Une séparation bien menée augmente le volume de liquide récupéré, en plus
l’élimination de l’eau économiser les frais de transport, et d’entretien inutile.
Contrôle :
Il est possible grâce aux mesures prises sur les séparateurs d’évaluer le plus
exactement ce que l’on tiré des puits et par conséquent de mener le plus rationnellement
l’exploitation de gisement « contrôle de G. O. R », la densité d’huile ….
IV. 1. 2 Description de process :
La séparation, le fonctionnement d’un séparateur, est conditionnée par trois éléments
physiques qui sont :
Température en Co ou en oF
Pression en psig, en KgF/Cm2 ou en Bars.
Vitesse de passage de fluide.
Dans la pratique, les trois paramètres ne sont pas indépendant mais interférent les uns
des autres.
En pratique, on se limite à trois étages de séparation pour des raisons économique, car
au delà le gain de récupération est faible. Il existe pour chaque étage une pression pour
laquelle la récupération est maximale.
7
Rapport de stage
Le procédé utilisé est le flash par étapes successives. Dans le cas de Gassi Touil, cette
séparation s’effectue dans une série de trois séparations horizontales représentant trois étages
de séparation (HP, MP, ATP). Les deux premiers étages forment une batterie.
Le brut sortant des puits producteurs est acheminé dans des collectes individuelles de
diamètre 3’’ à 4’’ vers manifolds collecteurs situés dans le champ (appelés manifolds
satellites No 0, 1, 2, 3). Delà, le brut est acheminé vers l’unité de séparation à travers de gros
collecteurs de diamètres 6’’, 9’’, 10’’ et 12’’.
IV.1. 3. Description générale des batteries :
L’unité de traitement de brut (unité de séparation) regroupe une série de neuf batteries,
chaque batterie est formée d’un couple de séparation. Le schéma général de cette unité ainsi
que les bacs de stockage de produit résultant est donnée dans la figure3.
Batterie principale :
A l’entrée de l’unité de séparation, les affluents provenant des manifolds sont
homogénéisés puis acheminés vers quatre batteries principales pour avoir des paramètres
identiques. Le brut est alors introduit dans le premier étage (étage HP) où il subit la première
détente de 800 psi g à 400 psi g en libérant une grande partie de gaz dissous dit gaz HP.
Par différence de densité, l’eau, le brut et le gaz sont alors séparés à l’intérieur de la
capacité du séparateur. L’eau purgée par le bas de séparateur alors que le gaz est évacué par le
haut vers l’unité de compression de gaz avant qu’une partie ne soit réinjectée dans le gisement
pour le maintien de pression. L’excédent est envoyé vers torche.
Le brut sort par le bas sous contrôle de niveau est entre dans le deuxième séparateur
(étage MP) où il subira une deuxième détente de 400 psi g à 40 psi g. de la même manière
gaz, brut et eau sont séparés. Le gaz est envoyé vers la RGA, l’eau est purgée vers le bourbier
et le brut est envoyé au troisième étage (étage BP) où il est détendu de 40 psig à la pression
atmosphérique.
8
Rapport de stage
Ainsi s’achève l’opération de séparation. Le brut est stocké dans des bacs à toit
flottante (au nombre de trois), et est préparé pour les expéditions.
Batterie faible pression :
Cette batterie traite les effluents des puits à faible GOR (Rapport Gaz sur l’Huile).
Selon le même principe de séparation, seule la pression de premier étage est différente, car
elle faible (120 psi).
Batterie test :
Le suivi de l’évolution de la production par puits depuis l’origine est une tâche
quotidienne. Périodiquement, la production individuelle des puits est contrôlée dans les
batteries d’essai ou batteries test.
Le puits à jauger est sélectionné au niveau des satellites et sa production acheminée
dans un collecteur réservé à cet effet.
A l’entrée de l’unité, l’effluent du puits à tester est dirigé vers l’une de deux batteries
test existantes. Une troisième batterie de test est montée en 1991 pour permettre les
démarrages des puits à faible GOR.
Le principe de séparation reste le même mais le stockage s’effectue dans des bacs de
test pour mesurer les volumes produits est déterminer la productivité du puits en question, son
GOR, son WOR, etc.….
Batterie HP7 :
La batterie HP7 a été réalisée pour traiter les puits à fort GOR ayant une pression d’environ 60 bars.
IV.2. Unité de réinjection de gaz :
L’ancienne unité de réinjection de gaz a été réalisée en deux phases :
La première phase a consisté en la construction d’une station de 3 motos compresseur, et la
seconde en une extension identique à la première station.
9
Rapport de stage
La capacité totale installée est de 4.2 Millions m3/j Std.
1974 : Réalisation de l’unité de réinjection de gaz associé par la société américaine Dresser
Rand. Elle est composée de 03 motos compresseur alternatives de capacité unitaire de
744 000 Nm3/jour.
1980 : Extension de l’unité de réinjection par l’installation de 03 autres motos compresseur
identiques :
Capacité unitaire : 744000 Nm3/j ;
Puissance : 3200 CV ;
Pression d’aspiration 1er étage : 380 psig ;
Pression de refoulement 1er étage : 1000 psig ;
Pression d’aspiration 2ème étage : 1000 psig ;
Pression de refoulement 2ème étage : 2500 psig ;
Vitesse : 360 tr/mn.
Donc, le gaz associé a l’huile récupéré dans l’unité de séparation est comprimé puis
réinjecté dans le gisement pour le maintien de la pression. Une nouvelle unité de récupération
du gaz associé assistée par DCS est en cours de finalisation remplacera l’ancienne.
IV.2.1 Description du procédé de l’unité de réinjection de gaz :
IV.2.2. L'ancienne unité de réinjection :
Dans l’ancienne unité, le gaz HP produit dans les séparateurs de 1er étage de
séparation est acheminé vers cette unité dans un collecteur de diamètre 16". Il entre d'abord
dans 02 ballons en série de récupération de liquides, puis traverse une cellule de comptage et
d’enregistrement de débit sur un diagramme. Le gaz entre ensuite dans le premier étage du
compresseur pour être comprimé de 25 bars à 70 bars. Après refroidissement dans un
aéroréfrigérants il est admis dans un ballon inter étage pour y déposer les liquides condensés,
puis retourne au 2ème étage du compresseur où il est comprimé de 70 à 140 bars. Ensuite il
est refroidi dans un aéroréfrigérant et admis dans ballon pour piéger les liquides formés. Le
gaz est alors distribué dans des dessertes pour être réinjecté dans le gas-cap du gisement de
10
Rapport de stage
Gassi Touil Inférieur, à travers six (06) puits injecteurs, en l’occurrence GT i2, GT i5, GT i7,
GT i8, GT i9bis et GT i10 .
IV.2.3. La nouvelle unité de réinjection :
La nouvelle station Gassi Touil de réinjection de gaz a pour rôle de collecter 4.9
MMsm3/j de gaz sur des séparateurs existants et de les comprimer à une pression de 152 bar
(abs) et une température de 80°C en limite de batterie des installations nouvelles.
Cette station est commandé par un système DCS qui est le DeltaV, il assure le bon
fonctionnement de l’installation en collaboration avec d’autre système telle que le Mark V
Pour la commande de la turbine, le système HIMA pour le sécurité des installations, le
système d’anti-incendie... etc.
IV.3 Unité de séparation :
L’unité de séparation du centre de production de Gassi Touil comporte plusieurs
batteries de séparation composées de deux séparateurs. Chaque séparateur est équipé de
plusieurs instruments et de boucles de régulation afin d’assurer son bon fonctionnement.
Dans cette partie, on va aborder la description de ce procédé de séparation en faisant
recours au fonctionnement des différents instruments tel que régulateurs pneumatiques,
vannes, enregistreurs, capteurs et contacteurs de sécurité.
11
Rapport de stage
VI.3.1. Généralités sur les séparateurs :
Le traitement consiste à séparer les principaux composants de l’effluent brut afin de
permettre la livraison au client de produit conforme à des normes définies.12
R4 R22 R23R3 R2 R1 R21
ATM1
ATM2
MP
HP
MP
MP
MP
HP
HP
HP
Batteries Test
Batterie 1Fiable Gor
Arrivée des Satellites
Condensâts
HP : Haut PressionMP : Moyenne PressionATM : Pression Atmo.
Capacité de traitement : 21000 m3/j
HP7
MP6
HP6
MP5
HP5
MP4
HP4
MP3
HP3
MP2
HP2
Rapport de stage
Le fluide en place dans un gisement est un mélange constitué d’hydrocarbures liquide
ou gazeux et d’eau. A l’origine, ce mélange est dans un état d’équilibre qui dépend de sa
composition ainsi que des conditions de pression et de température existant dans la formation.
L’exploitation détruit cet équilibre.
VI.3.1.1 Définition :
Un séparateur est une capacité sous pression incorporée à un circuit où elle provoque
un ralentissement de la vitesse d’écoulement de l’effluent.
A la faveur de cette tranquillisation, les fluides se trient par différence de densité. Les
liquides s’accumulent dans le bas de la capacité ou ils sont soutirés. Le gaz plus léger
s’échappe par le haut.
Des aménagements intérieurs de la capacité en améliorent l’efficacité. Des piquages
pourvus de vannes et des appareils de mesure permettent le contrôle du fonctionnement.
VI.3.2 Les séparateurs tri phasiques :
Le schéma général d’un séparateur tri phasique est donné par la figure suivante :
Figure 2 : schéma général d’un séparateur tri phasique.
a. Fonction trois phases, obtenue par cloisonnement de la chambre :
13
Rapport de stage
Le séparateur est de type horizontale, une cloison verticale est placée dans l’axe du cylindre dans sa partie
avale.
Figure 3 : Séparation trois phases par cloisonnement de la chambre de rétention.
b. Fonction trois phases, obtenue par deux contrôleurs de niveaux :
Deux contrôleurs de niveaux sont installés à des hauteurs telles que l’un contrôle l’interface gaz - huile et l’autre, l’interface huile – eau.
Figure 4 : Equipement trois phases sur un séparateur horizontal (coupe).
14
Gaz
Figure 9 : Régulateur et transmetteur pneumatique
Côté eau
Gaz
HuileCôté huile
Eau
HuileEau
Huile
Gaz
Rapport de stage
Les contrôles de ce type de séparateurs sont équipés de plongeurs à flottabilité négative, suspendus à une
barre de torsion. Ils sont à actions proportionnelles et ils agissent sur les vannes de décharge dans le sens et
avec l’amplitude convenable pour que les hauteurs des interfaces restent constantes.
Le montage des contrôleurs de niveau avec flotteurs ou plongeurs à l’intérieur du
séparateur existe également. Mais il oblige à prévoir des trous d’homme suffisamment grands
pour le passage des flotteurs, ainsi que des cloisons, dans la chambre de décantation, pour les
protéger contre la turbulence qui nuirait à la précision de la mesure.
Une étude de dimensionnement a été faite par le service collecte et desserte, et il a été
décidé que le séparateur qui sera installé au niveau du manifold sera de type horizontal, à
séparation tri phasique.
IV.3.3. Présentation du séparateur :
Le séparateur est régi par une régulation pneumatique, en raison de la simplicité de la
robustesse et du moindre prix des instruments, ainsi que la disponibilité quasi générale du
fluide nécessaire à sa mise en œuvre.
Deux contrôleurs de niveau sont installés à des hauteurs telles que l’un contrôle l’interface
gaz –huile et l’autre l’interface huile - eau. Un autre contrôle de pression est prévu afin de
maximiser la sécurité de l’installation de toute montée irraisonnable de la pression et de
protéger le gazoduc de tout engouffrement d’huile.
Les contrôleurs de l’huile et de l’eau sont équipés de plongeurs à flottabilité négative,
suspendus à une barre de torsion. L’appareil mesure un couple créé par le poids du
plongeur et la force de réaction de la barre de torsion. Ce couple varie avec la poussé
d’Archimède sur le plongeur quand le niveau du liquide se déplace.
Les contrôleurs sont à actions proportionnelles et ils agissent sur les vannes de décharge
dans le sens et avec l’amplitude convenable pour que les hauteurs des interfaces restent
constantes.
15
Rapport de stage
VII. Description et maintenance de l’instrumentation constitutive de
la batterie de séparation IV :
Dans le cadre de notre étude de l’unité de séparation du brut on va aborder dans cette
partie la description des différents instruments se trouvant au niveau des batteries de
séparation ainsi que leurs caractéristiques techniques tel que les capteurs et les actionneurs
qui sont illustré par la figure 5.
16
Rapport de stage
17
Arrivée H
P
Sortie EauSortie Huile
VersMPVers HP
C
A
Figure 5 : Séparateurs HP & MP
Vers eau
LAH
LAL
LC LC
PIVENT
½
½ 2
SAND JET
HP
TI
PC
LG
LG
GAZ INSTRUMENT
FR
TIPI
TIPALPAL
½
LAH
LAL
LC
PIVENT
½
2
SAND JET
MP
TI
PC
LG
FR
TIPI
TIPALPAL
½
2
½
A
B
C
B
Rapport de stage
VI.1 Enregistreur Les enregistreurs graphiques circulaires sont des instruments précis conçus pour surveiller et enregistrer un paramètre sur un diagramme de Ø 150mm: température, pression, tension ou débit de procédé, événements. Ils sont à la fois portables et utilisables à poste fixe en montage mural ou posés sur une table. Ils sont dotés d’une vitesse d'enregistrement (24h).
Figure 6 : EnregistreurVI.1. 1 Constitution :
18
Rapport de stage
Figure 7 : La constitution.
Enregistreur se compose de :1. Le réveille (horloge) pour tourner le diagramme circulaire.2. La cellule pour mesure de débit (la différentielle) qui se compose d’une Hp et Mp.3. Le tube de bourdon pour mesure de pression (la statique).4. Le diagramme en %.5. Les aiguilles.
VI.1.2 Etalonnage :L’étalonnage statique des est déterminé par trois critères principaux
Le zéro : le zéro d’un appareil correspond à la valeur minimale de son échelle, si cette condition na pas remplie l’appareil présente une erreur de (zéro écale)
L’échelle : si un appareil est gradue d’une minimum min a maximum max son échelle est de min a max. étendue d’échelle est la différence entre le plus petit signal détecté et le plus grand perceptible sans risque de destruction pour l’appareil de mesure. Autrement dit la différence entre max et min.
Un appareil juste a zéro est correcte en échelle lorsque la variable étant au maximum d’échelle (valeur maxi mesurable par l’appareil l’indication est aussi au maximum
La linéarité : un appareil est linéaire lorsque étant juste a zéro en entendue la valeur prend les valeurs de 25%,50%,75% de l’entendue, l’indication prend les mêmes valeurs 25%,50%,75% a l’entendue .le défaut correspondant est l’erreur de linéarité, on dit aussi d’angularité.
A. La statique :
Pour étalonner la pression statique on utilise la balance hydrostatique (dead weight Tester).
Figure 8 : La balance hydrostatique.
B. La différentielle :L’étalonnage de la différentielle se fait avec l’instrument Wallace.
19
Rapport de stage
Figure 9 : Wallace
VI.2. Les manomètres : Parmi les autres équipements utilise dans la batterie de séparation les manomètres, qui
son des appareils utilisé pour mesure la pression qui se définie par le rapport de l’intensité de la force F à l’aire de la surface S sur laquelle elle s’applique.
F : en (N).
S : en (m2).
On distingue plusieurs types :
A. Manomètres à tube de BOURDON :
La constitution d’un manomètre à tube de bourdon est donnée par le schéma présenté ci-dessous.
Figure 10 : Manomètres à tube de BOURDON
La pression à mesurer est introduite dans un tube creux en forme de C de section ovale, appelé tube de bourdon. Ce tube est en métal de nature appropriée aux conditions de service
20
5
10
15
200
Système pignon -crémaillère
Tube de bourdon
Aiguille indicatrice
Boîtier
Pression à mesurer
Rapport de stage
(bronze, acier, monel) et tend à se redresser lorsqu’on lui applique une pression intérieure supérieure à la pression atmosphérique.
L’extrémité du tube est reliée par un système de leviers à un ensemble pignon-crémaillère permettant de faire pivoter une aiguille devant une échelle de mesure.
De plus, pour certaines applications, on utilise parfois des manomètres à tubes de bourdon enroulés en Spirale (basses pressions) ou en hélice (hautes pressions) ; ces dispositions permettant une plus grande sensibilité de l’appareil.
B. Manomètres à Membrane :
Dans ce type de manomètre, la pression à mesurer est envoyée dans une capacité dont une des parois est constituée par une Membrane élastique comme le montre la figure ci-dessous.
Sous l’effet de la pression la membrane se déforme et trouve une nouvelle position l’équilibre qui n’est fonction que de la pression reçue. La mesure de la déformation de la membrane permet ainsi de connaître la valeur de la pression.
Figure 11 : Manomètres à Membrane
En général, la membrane utilisée est ondulée. En effet, plusieurs raisons s’opposent à l’emploi d’une membrane parfaitement plane.
. Relation pression-déformation non linéaire. Amplitude de déformation trop faible. Déformation permanente après surcharge. Grande influence de la température.
21
5
10
15
200
Rapport de stage
Ces manomètres sont utilisés généralement pour mesurer de faibles pressions.
C. Manomètres Différentiels :
Pour certaines applications, il est intéressant de mesurer la différence de pression qui existe entre deux points d’une même installation (par exemple entre l’entrée et la sortie d’un filtre pour permettre le suivi de son encrassement). L’utilisation d’un manomètre différentiel s’avère nécessaire.
Ce type de manomètre peut être soit constitué d’une membrane ou de soufflet.
Figure 12 : Manomètres différentiels à membrane.
La membrane est tendue entre deux brides. Si cette membrane est soumise des deux côtés à des pressions différentes, elle s’enfonce d’une profondeur proportionnelle à la pression différentielle. Une biellette montée sur la partie supérieure de la membrane, transmet le mouvement de translation à un mécanisme qui le convertit en un mouvement de rotation pour affichage sur un cadran.
22
5
10
15
200Biellette de transmission
Membrane de mesure
Chambre de mesureHaute pression
Chambre de mesureBasse pression
Pression à mesurer Pression à mesurer
Rapport de stage
Remarque :
L’étalonnage des manomètres se fait exactement comme les enregistreurs.
VI.3. Les thermomètres :
Pour effectuer des mesures de température, plus simple est de se référer à un phénomène physique, au cours duquel une grandeur facile à repérer ou à mesurer qui suit dans ces moindres variations, les indications de ces variations de cette température doivent présenter des garanties suivantes. De justesse. De sensibilité. De fidélité.
La détermination de température peut être relie à des grandeurs physiques telles que. Des grandeurs géométriques : Longueurs, Volume, Surface. Une grandeur mécanique : Pression. Une grandeur optique : Couleur. Une grandeur électrique : Résistance, tension (différence de potentielle).
Dans la pratique, les mesures de température sont basées essentiellement sur : Les phénomènes de dilatation. Les phénomènes de tension de vapeur. Les phénomènes de thermoélectricité.
A. les thermomètres à dilatation des solides :
Sous l’effet d’une élévation de température, une tige d’un matériau quelconque s’allonge comme le montre le schéma ci-dessous.
Le passage de la tige de la température t1 à t2 provoque son allongement. Ainsi, sa longueur passe de L1 à L2. Ce phénomène est appelé dilatation.
23
L1 à t1
L2 à t2
Tige
t1 < t2
L1 < L2
Rapport de stage
Le tableau ci-dessous donne pour quelques matériaux le coefficient de dilatation linéaire K.
Matériaux K en mm / m.°CAcierCuivreAluminumPlomb ou ZincP.V.CPoly-Ethylène
0,0120,0170,0220,0290,0800,210
B. Thermomètre a dilatation de métal :
Il existe deux grandes familles de thermomètres à dilation de métal : Les thermomètres à dilatation d’une tige métallique simple. Les thermomètres à dilatation d’un bilame.
B.1 Thermomètre à dilatation d’une tige métallique simple :
Ce type d’appareil très peu utilisé, repose sur la variation de longueur d’une tige métallique engendrée par un changement de température
B.2 Thermomètre à dilatation d’un bilame :
Sur ce type de thermomètre, l’élément de mesure est une lame composée de deux métaux aux coefficients de dilatation différents et laminés de façon inséparable pour former un bilame.
Sous l’influence d’une augmentation de température, les deux métaux se dilatent différemment et le bilame s’incurve du côté du métal le plus faible coefficient de dilation, comme le montre le schéma ci-dessous.
Figure 13 : Thermomètre à dilatation d’un bilame.
24
Bilame
CuivreFer
A froid A chaud
Rapport de stage
Courbure obtenue est pratiquement proportionnelle à la température. Le déplacement induit par la déformation du bilame peut alors être reporté sur un indicateur.
Les thermomètres de métaux sont en général robustes mais assez peu précis .Ils sont le plus souvent utilisés pour des indications de températures locales.
C. Thermomètre a dilatation des liquides : Sous l’effet d’une augmentation de température, le volume d’un liquide quelconque
augmente comme le montre le schéma ci-dessous.
Figure 14 : Thermomètre a dilatation des liquides
Un thermomètre à dilatation de liquide est constitué: D’un bulbe contenant le liquide dont on mesure les variations de volume en fonction de
l’augmentation de la température. D’un capillaire calibré de petite section. D’une échelle graduée.
Le tableau ci-dessous donne pour quelques liquides le coefficient de dilatation α.
Liquides α en L / m3. °CAlcool 1,0
Toluène 1,1Benzène 1,2Acétone 1,4Pentane 1,6Mercure 0,18
L’accroissement de volume dû à la dilatation du liquide provoque une montée de celui-ci dans le capillaire, il se stabilise alors à une hauteur bien définie qui n’est fonction que de la température.
Les domaines d’application des liquides les plus couramment utilisés sont :25
Tube capillaireDe faible section
BulbeRempli de liquide
Echellegraduée
Rapport de stage
- 40°C à + 600 °C pour le mercure. - 80°C à + 70 °C pour l’alcool. - 200°C à + 30 °C pour le pentane.
D. L’étalonnage de thermomètre : L’étalonnage de thermomètre se fait par un bain de huile, l’opération se faite par trois étapes principaux :
Emergence du tube de fixation du manomètre dans le bain Réglage de la température de bain Comparaison entre la température de bain et la température du manomètre
D.1. Remarque : on ne doit dépasser la température maximale du manomètre dans le bain
Figure 15 : Bains d’huile
VI.4.les régulateurs :Le régulateur est l’organe central de la boucle de régulation. C’est un appareil dont la
fonction essentielle est de comparer la mesure de la grandeur à réguler (le signal venant du
transmetteur) à la consigne imposé ; s’il existe une différence entre elles (ou écart), il modifie
le signale de commande qui est envoyé à la vanne automatique (ou à un autre organe de
réglage) en fonction des actions dont il est prévu. Cette modification de signal de commande
de la vanne automatique doit permettre de ramener la grandeur régulée à une valeur aussi
proche que possible de la consigne.
L’utilisation des régulateurs dans les séparateurs de batterie est limite sur les
paramètres qu’on doit suivi.
A. régulateurs de niveau :26
Rapport de stage
La mesure d’un niveau consiste à repérer la surface de séparation entre un corps
(solide ou liquide) et l’air, ou un autre liquide, ou gaz quelconque le surmontant, ou un liquide
et sa propre vapeur par rapport à un point de référence .Le point de référence peut être le fond
même d’un réservoir, surtout lorsqu’on cherche à tirer de cette mesure la connaissance du
volume ou du poids de matière emmagasinée. Si le niveau doit être maintenu constant, on
peut reporter le point de référence assez près du niveau désiré, ce qui permet, d’améliorer la
sensibilité de la mesure.
Figure16 : Régulateur de niveau.
B. Régulateurs de pression :
Ils réunissent en général dans un même boîtier le capteur et le régulateur et assurent l’affichage des pressions correspondant à la valeur des signaux pneumatiques.
27
Alimentation d’air
Signal vers la vanne
automatique
Busepalet
te
Pression
à réglerMolette
deconsign
e
Tube de
bourdon
Molette de bande
proportionnelle
Soufflet d’action
proportionnelle
alimentationSignal de sortiePression à régler
consigne
relais
Rapport de stage
Figure16 : Régulateur de pression.
VI.5. Les vannes : Dans une boucle de régulation, l’organe final de réglage est, le plus souvent, une vanne
qui par action sur le débit d’un fluide (gaz ou liquide) permet de réguler la grandeur mesurée
(pression, débit, niveau, température, et Cette vanne dans le mouvement est commandé par le
signal venant du régulateur est dite automatique.
Les vannes automatiques peuvent se décomposer en deux grandes familles, suivant le
type de déplacements utilisés. Ces déplacements sont :
vannes automatiques a simple siège.
vannes automatiques a double siège.
A. Vannes automatiques classiques :
1. Description
28
Entrée d’air
membraneplateau
ressort
Presse - étoupe
Corps
Siège
Clapet
Par
tie
liai
son
Par
tie
com
man
deP
arti
e d
ébit
Rapport de stage
La vanne automatique présentée ci-dessus se compose :
D’un servomoteur comprenant : Deux couvercles, dont l’un est percés d’un orifice pour permettre l’arrivée d’air-
moteur, Une membrane et son plateau support. Un ressort de tension réglable. Une tige de transmission.
D’un étrier, reliant le servomoteur au corps de vanne et muni d’une réglette indiquant la position du clapet.
D’un système d’étanchéité (tresse, goujons et fouloir de presse étoupe), qui permet d’assurer l’étanchéité le long de la tige du clapet.
D’un corps de vanne, renfermant le clapet dont le mouvement guidé en translation est solidaire par une tige au mouvement de la membrane.
A.1.Vannes automatiques a double siègeCaractérisée par un double clapet et présente l’avantage d’être réversible, c’est à dire
que l’on peut obtenir, par un montage approprié, une action d’ouverture ou de fermeture par
manque d’air, sans adjonction ou modification de pièces. D’autre part, par rapport à une
vanne simple siège, elle offre l’avantage de permettre pour la même dimension nominale, un
débit plus important tout en nécessitant, pour le positionnement du clapet, un servomoteur de
puissance modéré, car le fluide à tendance équilibrer les efforts sur la tige de la vanne.
29
Rapport de stage
Figure 17 : vanne automatiques à double siège
A. 2.Vannes automatiques à simple siège Une vanne automatique à simple siège, comme la montre la figure ci-après présente
des similitudes avec une vanne à double siège, mais contrairement au cas précédent un siège
de type simple permet une excellente étanchéité. Le servomoteur quant à lui sera de taille
plus important compte tenu des forces non équilibrées provoquées par le passage du fluide à
travers le siège unique. La valeur de ces forces qui peuvent être importantes est fonction de la
dimension du corps de vanne et de la perte de charge.
30
Rapport de stage
Figure 18 : vannes automatiques a simple siège.
B. Positionnement des vannes automatiques
Le bon fonctionnement d’une boucle de régulation exige que, quelles soient les
conditions de fonctionnement, la course du clapet reste exactement proportionnelle à la valeur
du signal de sortie du régulateur.
Toutefois, certaines forces parasites peuvent gêner le mouvement du clapet.
Poussée exercée par les fluides (surtout dans le cas des clapets à simple siège).
Frottements de la tige de transmission dans son presse étoupe
Ressort exerçant une force qui n’est pas exactement proportionnelle au déplacement qu’il
subit.
Variation de surface due à la déformation de la membrane.
Ces forces sont d’autant élevées que les conditions d’utilisation sont sévères :
Fluide visqueux ou chargé. pression différentielle élevée.
Il est alors nécessaire pour obtenir une position du clapet qui corresponde à la valeur du signal de commande de compléter la chaîne de régulation par un positionneur.
Le schéma ci-dessous situe le positionneur par rapport aux autres éléments de la boucle de régulation.
31
positionneur
consigne
alimentation
régulateur
Capteur ettransmetteur
Liaison positionneur
Tige de vanne
alimentation
Rapport de stage
VI.6 Les boucles de Régulation
A. Boucles de régulation avec cascadeAlors qu’une régulation en boucle fermée simple fait intervenir trois signaux, deux
entrées et une sortie :
La mesure notée ( m ) La consigne notée ( C ) Le signal de commande vanne noté ( SV )
Une structure en cascade est constituée de deux boucles de régulation.
La boucle primaire avec régulateur maître La boucle secondaire avec régulateur esclave.
En mode cascade, le signal de sortie du régulateur primaire constitue la consigne du régulateur secondaire.
A.1 Exemple de la régulation d’un niveau d’un ballon
32
Régulateur primaire
Mesure :m1
Consigne : C1
SignalSV1
Régulateur secondaire
Mesure :m2
Consigne : C2
Signal SV2
Régulateur maître Régulateur esclave
LC
FC
Rapport de stage
La cascade LC FC comprend deux boucles de régulation :
La boucle de débit secondaire du FC (ou régulateur esclave),
La boucle de niveau primaire du LC (ou régulateur maître).
La colonne de distillation en aval du ballon est un procédé qui, par nature, s’adapte
difficilement aux variations brusque de débit d’alimentation.
La boucle de débit assure un débit constant ou ne subissant que des variations lentes. La
boucle du niveau évite les dérives lentes qui tendraient à remplir ou vider le ballon. Dans le
cas où le volume du ballon est grand par rapport au débit de liquide, un niveau parfaitement
constant n’est pas un impératif absolu. Au contraire, le niveau peut amortir les variations de
débit liquide venant de l’amont du procédé.
Ce régulateur de niveau peut être un régulateur avec bande morte avec lequel le débit
reste constant tant que le niveau se situe entre 2 seuils précédemment définis ( 30 et 60% de
l’échelle ).
B. Régulation en split - range
C’est une boucle de régulation qui permet de commander la position de plusieurs
vannes ou organes de réglage à partir d’un seul régulateur.
Comme l’indique une traduction possible (Etendue partagée ), le passage de la position
ouverte à la position fermée des organes de réglage ne correspond qu’à une partie seulement
de l’échelle (0 – 100% )du SV du régulateur. Celle-ci est partagée entre les différents organes
de réglage.
33
Rapport de stage
En régulation classique (électrique ou pneumatique). C’est le positionneur de chaque
vanne qui permet ce type de régulation : un seul signal (SV du régulateur) est envoyé
simultanément sur les différents organes de réglage. En numérique le split-range peut être
calculé.
1. Exemple de la régulation de pression d’un ballon séparateur
Le partage de l’étendue de l’échelle se fait de la façon suivante :
Entre 0 et 50% de l’échelle, la vanne 2 se ferme .
Entre 50 et 100% la vanne 1 s’ouvre.
La valeur So indiquée sur le schéma correspond donc à la suivante
Vanne 1 fermée34
LC
Engazage Dégazage
PC
Rapport de stage
Vanne 2 ouverte à 60%
Cela signifie pour le procédé que, devant l’excès de vapeurs à condenser, la pression ne
peut être maintenue que par dégazage.
VII. Conclusion
35
0 25 50 75 100
100
75
50
25
0
Sortie %
Signal régulateur %
Vanne 2
Vanne 1
So
Rapport de stage
Dans ce rapport, on a abordé au premier lieu l’historique et les différents organismes
qui constituent la région de Gassi Touil. Une description des différentes unités de cette région
telle que l’unité de séparation et celle de réinjection de gaz est donnée. Puis on c’est pencher
vers une description spécifique de l’unité de séparation de huile.
Je tiens remercie tout les personnes de la direction régional
De Gassi Touil et surtout le personnel de la division
Instrumentation pour leurs conseils durant le stage,
36
Rapport de stage
Sans oublier les personnels de l’administration.
37
