Mémoire Projet de Fin d’Étudeeprints2.insa-strasbourg.fr/1044/1/GE5E_-_2011_-_STEINER_Mémoire... · 2 Résumé Mon projet de fin d’étude a consisté à la rédaction du cahier

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Mémoire

Projet de Fin d’Étude

Rénovation des armoires de contrôle-commande de premier rang

Station Hydro-Electrique Strasbourg

Jérémy STEINER

Génie Electrique 5ème année

Option Energie

Date de stage : 28 Février – 29 Juillet 2011

Adresse : 20 rue du Pâturage – 68069 – Mulhouse

Tuteur d’entreprise : Raymond WOLFF

Tuteur pédagogique : Damien FLIELLER

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Fiche d'objectifs

Ci-dessous, une copie de la mission telle que décrite sur le site internet de l’entreprise à laquelle j’ai postulé au mois de décembre.

L’objectif général de mon stage a été de comprendre l’automatisme de premier rang de la centrale hydroéléctrique de Strasbourg et de le formaliser sous la forme d’un cahier des charges en vue de la rénovation de cette partie de la centrale. Les objectifs ont été fixés de façon informelle lors d’entrevues avec mon Tuteur. Ci-dessous, un diagramme de Gantt qui reprend chaque phase majeure de la gestion de mon projet de fin d’étude.

Mars Avril Mai Juin Juillet

Semaine 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

Compréhension de

l'installation/rétroingénierie

Définition/Confirmation des

séquences de

démarrages/arrêts

Rédaction cahier des charges

de l'automate de groupe et

annexes

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Résumé

Mon projet de fin d’étude a consisté à la rédaction du cahier des clauses techniques particulières de l’automate de groupe de la centrale hydroélectrique de Strasbourg. Pour ce faire, je me suis basé sur la rétroingénierie appliqué aux schémas actuels établis autour d’une logique à relais ainsi que sur l’échange avec les exploitants de la centrale. J’ai ensuite pu rédiger le cahier des charges de l’automate des groupes de production en me conformant aux préconisations liées à la conduite du projet Renouv’Eau MSH. Ce dernier vise à standardiser et à harmoniser l’ensemble des centrales hydroélectriques Françaises. J’ai également défini la logique de contrôle des auxiliaires permanents ainsi que celle des relais de protections numériques des groupes et des transformateurs de la centrale.

Summary

My final project consisted of the writing of specifications of the hydroelectric plant of Strasbourg. To do this, I applied the reverse engineering to the current patterns established around ladder logic and the exchange with the plant operator. Then I could write the specifications of the PLC of the productions group trough the following of the recommendations related to conduct of the Renouv’Eau Project. This project aims to standardize and harmonize all the French hydro. I also defined the logic control of permanent auxiliary as well as the digital relay protection groups and transformer of the plant.

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Remerciements

Je tiens à remercier : - Mon tuteur Raymond WOLFF pour m’avoir permis de travailler sur un projet d’une telle envergure, pour m’avoir fait confiance en me laissant travailler en autonomie, pour en toutes circonstances, avoir su me trouver du temps, et enfin pour les nombreux échanges. - Alain STEININGER, chef de service FM, qui m’a donné l’opportunité de faire ce projet de fin d’étude au sein de son service en m’accordant sa confiance et son appui. - Gilles BERNARD, agent technique, rattaché à la centrale de Strasbourg, pour sa volonté de m’aider dans ma tâche, pour ses conseils tout au long de mon stage. - Michel EMOURGEON, ingénieur, pour sa disponibilité ainsi que son aide lors de la partie consacrée à la gestion des sécurités. - Michel BLAISON, agent technique, rattaché à la centrale de Gerstheim, pour son aide et pour les nombreuses anecdotes. - Sébastian GÖBEL, ingénieur ENWB et collègue de bureau, rattaché au CIH de Mulhouse dans le cadre d’un échange EDF-ENWB, pour sa bonne humeur et pour les échanges tant culturels que techniques. Je tiens également à remercier l’ensemble du service FM pour son accueil chaleureux ainsi que pour la bonne ambiance qui y règne. Enfin, je remercie Sarah CAPITTE pour son aide, et pour ses conseils. Merci à vous tous!

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Sommaire

I. Présentation du contexte d’étude .................................................................................................................... 6

I.1 Présentation de l’entreprise EDF ............................................................................................................ 6

I.1.1 EDF en quelques dates ..................................................................................................................... 6

I.1.2 EDF en quelques chiffres ................................................................................................................. 7

I.1.3 Organisation du groupe EDF et de la Direction Production Ingénierie ........................................... 8

I.2 Le Centre d’Ingénierie Hydraulique ........................................................................................................ 8

I.3 CIH de Mulhouse ................................................................................................................................... 10

Introduction .......................................................................................................................................................... 11

II. Définition de ma tâche et de la démarche d’étude .................................................................................... 11

III. Présentation de la centrale de Strasbourg .................................................................................................. 12

II.1 Données hydrologiques .............................................................................................................................. 13

II.2 Données techniques .................................................................................................................................... 13

II.2.1 Données turbines ............................................................................................................................ 14

II.2.2 Données Alternateurs ..................................................................................................................... 15

II.2.2 Données automatisme ..................................................................................................................... 16

II.2.3 Données régulation – Oléohydraulique .......................................................................................... 17

IV. Compréhension du système – Rétro ingénierie ......................................................................................... 18

IV.1 Phase de rétroingénierie ..................................................................................................................... 19

IV.2 Précision sur la séquence de passage en mode déchargeur ................................................................ 21

IV.3 Définition des grafcets de mode de marche ....................................................................................... 22

V. Rédaction du cahier des charges logiciel automate de groupe .................................................................. 23

V.1 Le graphe de premier niveau ................................................................................................................. 24

V.2 Graphes de second niveau...................................................................................................................... 25

V.3 Graphes de troisième niveau .................................................................................................................. 31

VI. Traitement.................................................................................................................................................. 38

VI.1 Pré-Traitement – Elaboration des défauts .............................................................................................. 38

VI.2 Post-Traitement - Gestion des actionneurs ............................................................................................ 39

VI.2.1 Actionneurs mécaniques ................................................................................................................. 39

VI.2.2 Actionneurs électriques .................................................................................................................. 47

VII. Gestion des auxiliaires permanents ........................................................................................................... 51

VIII. Gestion des relais de protection numériques ......................................................................................... 51

Conclusion ............................................................................................................................................................ 52

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Table des Figures

Figure 1 : Répartition production électrique [EDF – Nouveaux arrivants] ............................................................ 7

Figure 2 : Comité Exécutif du groupe EDF et Direction production ingénierie [EDF – Nouveaux arrivants] ...... 8 Figure 3 : Organisation CIH [EDF - Nouveau Arrivants] [1] ................................................................................ 9

Figure 4 : Vue plongeante des aménagements de Strasbourg .............................................................................. 12

Figure 5 : Structure d'asservissement du débit du Rhin [Documentation fonctionnement des postes asservis] [2] .............................................................................................................................................................................. 12 Figure 6 : Ensemble des aménagements du Rhin [Documents EDF] .................................................................. 13 Figure 7 : Coupe de la centrale (vue schématique) [EDF Usine] [3] ................................................................... 13

Figure 8 : Vue en coupe d’un groupe Bulbe [Schéma NEYRPIC] – Intégralité du schéma Annexe 4 ............... 14 Figure 9 : Pompes et cercles de vannages ............................................................................................................ 14

Figure 10 : Comparatif courbes de rendements en fonction du débit nominal [mecaflux.com] [4] .................... 15 Figure 11 : Entrefer alternateur (5mm) ................................................................................................................ 15

Figure 12 : Schéma rotor alternateur inversé [Alsthom] ...................................................................................... 16

Figure 13 : Vue armoire logique à relais .............................................................................................................. 16

Figure 14 : Bac de régulation, de graissage et accumulateurs Pales et Vannages ................................................ 17 Figure 15 : Courbe de conjugaison Pales/Vannage [Point zéro – EDF] [5] ......................................................... 17 Figure 16 : Interprétation schéma à relais ............................................................................................................ 20

Figure 17 : Chronogramme entrée/sortie déchargeur ........................................................................................... 21

Figure 18 : Première version grafcet de démarrage .............................................................................................. 22

Figure 19 : Groupes de fonctions grafcet ............................................................................................................. 23

Figure 20 : Grafcet maitre du cahier des charges – [CCTP CIH] ........................................................................ 24

Figure 21 : Grafcet d'arrêt – [CCTP CIH] ............................................................................................................ 26

Figure 22 : Grafcet de démarrage – [CCTP CIH] ................................................................................................ 27

Figure 23 : Grafcet de marche en déchargeur – [CCTP CIH] .............................................................................. 28

Figure 24 : Grafcet traitement défaut DE – [CCTP CIH] .................................................................................... 28

Figure 25 : Grafcet traitement défaut DH – [CCTP CIH] .................................................................................... 29

Figure 26 : Grafcet traitement défaut DB – [CCTP CIH] .................................................................................... 30

Figure 27 : Grafcet mise en service des auxiliaires – [CCTP CIH] ..................................................................... 31

Figure 28 : Grafcet mise en rotation – [CCTP CIH] ............................................................................................ 32

Figure 29 : Grafcet d'excitation de l'alternateur – [CCTP CIH] ........................................................................... 32

Figure 30 : Grafcet de couplage – [CCTP CIH] ................................................................................................... 33

Figure 31 : Grafcet de fermeture des circuits d'admission – [CCTP CIH] ........................................................... 33

Figure 32 : Grafcet de découplage – [CCTP CIH] ............................................................................................... 34

Figure 33 : Grafcet désexcitation – [CCTP CIH] ................................................................................................. 34

Figure 34 : Grafcet arrêt rotation – [CCTP CIH] ................................................................................................. 35

Figure 35 : Grafcet mise hors service des auxiliaires – [CCTP CIH] .................................................................. 35

Figure 36 : Grafcet prise de charges – [CCTP CIH] ............................................................................................ 36

Figure 37 : Grafcet marche en déchargeur – [CCTP CIH] ................................................................................... 36

Figure 38 : Grafcet fermeture de la vanne aval – [CCTP CIH]............................................................................ 37

Figure 39 : Grafcet ouverture de la vanne aval – [CCTP CIH] ............................................................................ 37

Figure 40 : Envoi ordre de passage en déchargeur RGN – [CCTP CIH] ............................................................. 38 Figure 41 : Tableau niveau pression ..................................................................................................................... 42

Figure 42 : Etat des actionneurs en fonction des étapes – [CCTP CIH] .............................................................. 50

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I. Présentation du contexte d’étude

I.1 Présentation de l’entreprise EDF

I.1.1 EDF en quelques dates

De 1946 à 1950 …

La loi du 8 avril 1946 a créé EDF et gaz de France comme établissements publics industriels, à la place d’un millier de sociétés privées de production, de transport, et de distribution de l’électricité, pour assurer le service public de l’électricité. Au lendemain de la seconde guerre mondiale, l’époque est à la construction de grands barrages. De 1960 à 1973 …

Pour répondre à la demande croissante d’énergie, la production d’électricité passe par une grosse consommation du fuel.

De 1973 à la fin des années 1980 …

Les crises pétrolières amènent le gouvernement à lancer une politique d’économie d’énergie et à développer un grand programme électronucléaire. Grâce à la baisse de la consommation et un parc de production adapté, EDF peut couvrir la quasi-totalité de la consommation d’électricité et réduire la dépendance énergétique de la France.

Les années 1990 … L’ouverture des marchés de l’énergie pousse EDF et Gaz de France à se diversifier vers d’autres activités que la seule fourniture d’énergie. EDF affirme sa présence internationale sur les cinq continents. Les années 2000 … Mondialisation, explosion en énergie, évolution des besoins des clients : l’industrie électrique est rentrée dans une mutation profonde. La loi du 10 février 2000 refonde le service public de l’électricité et organise l’ouverture du marché à la concurrence. 2004 :

EDF, Entreprise Publique à caractère Industriel et Commercial (EPIC) devient EDF SA (société anonyme). Le changement de statut ouvre la voie à une ouverture du capital.

2005 :

Signature du nouveau contrat de Service Public avec l’Etat Accord pour la Responsabilité Sociale du groupe EDF (RSE) Principes de développement durable réaffirmés comme fondement des valeurs du groupe EDF. Projet industriel : l’investissement est relancé. Ouverture du capital d’EDF SA à l’automne. Plus de 128000 souscripteurs ; 1,1 milliard d’euros souscrits.

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1er Juillet 2007 : ouverture totale du marché de l’énergie

Nouvelles offres aux clients avec lancement de la marque « Bleu Ciel d’EDF ». Réorganisation sans précédent de l’entreprise concernant la distribution et le commerce.

I.1.2 EDF en quelques chiffres

EDF est aujourd’hui un véritable groupe international avec une cinquantaine de filiales dans le monde. Un chiffre d’affaires de 66,3 milliards d’euros à fin 2009. 37,9 millions de clients dans le monde, dont plus de 26,2 millions en France. 169 139 salariés dans le monde, dont 105 129 en France. 145 300 MWe de puissance installée dans le monde, dont 98 700 MWe en France. Une production d’électricité de 618,5 TWh en 2009 dans le monde, dont 453,6 TWh en France, répartie de la manière suivante : - Nucléaire : 390,1 TWh (soit 86%) - Hydraulique : 43,1 TWh (soit 9,5%) - Thermique classique : 20,4 TWh (soit 4,5%)

Figure 1 : Répartition production électrique [EDF – Nouveaux arrivants]

Un chiffre d’affaires de 66,3 milliards d’euros à fin 2009.

37,9 millions de clients dans le monde, dont plus de 26,2 millions en France.

169 139 salariés dans le monde, dont 105 129 en France.

145 300 MWe de puissance installée dans le monde, dont 98 700 MWe en France.

I.1.3 Organisation du groupe EDF

Figure 2 : Comité Exécutif du groupe EDF et Direction

I.2 Le Centre d’Ingénierie Hydraulique

Le Centre d’Ingénierie Hydraulique (CIH) est né en 2000 de la volonté de rassembler dans une unité des compétences EDF en matière d’ingénierie hydraulique, jusque là principalement réparties entre :

• le Centre National d’Equipement Hydraulique (CNEH), essentiellement chargé de la construction d’ouvrages neufs, en France et à l’International

• les Unités de Services et d’Ingénierie (USI), dont les services d’ingénierie avaient en charge le maintien en conditions opérationnelles du parc hydraulique EDF.

Organisation du groupe EDF et de la Direction Production Ingénierie

et Direction production ingénierie [EDF – Nouveaux arrivants]

Le Centre d’Ingénierie Hydraulique

Le Centre d’Ingénierie Hydraulique (CIH) est né en 2000 de la volonté de rassembler dans une en matière d’ingénierie hydraulique, jusque là principalement réparties entre :

• le Centre National d’Equipement Hydraulique (CNEH), essentiellement chargé de la construction d’ouvrages

• les Unités de Services et d’Ingénierie (USI), dont les services d’ingénierie avaient en charge le maintien en rc hydraulique EDF.

De ce passé, le CIH a hérité d’une implantation sur 7 sites : Le Bourget-du-Lac, siège du CIH, et les antennes de Brive, Grenoble, Lyon, Marseille, Mulhouse, et Toulouse. Cette disposition lui permet d’être présent au plus près de son principal client, les quelques 500 centrales du parc hydraulique EDF réparties largement sur l’ensemble du territoire français.

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et de la Direction Production Ingénierie

Nouveaux arrivants]

Le Centre d’Ingénierie Hydraulique (CIH) est né en 2000 de la volonté de rassembler dans une même en matière d’ingénierie hydraulique, jusque là principalement réparties entre :

• le Centre National d’Equipement Hydraulique (CNEH), essentiellement chargé de la construction d’ouvrages

• les Unités de Services et d’Ingénierie (USI), dont les services d’ingénierie avaient en charge le maintien en

De ce passé, le CIH a hérité d’une implantation sur 7 Lac, siège du CIH, et les antennes de

Brive, Grenoble, Lyon, Marseille, Mulhouse, et Toulouse. Cette disposition lui permet d’être présent au plus près de son principal

les quelques 500 centrales du parc hydraulique EDF réparties largement sur l’ensemble du territoire français.

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L’organisation du CIH :

Figure 3 : Organisation CIH [EDF - Nouveau Arrivants] [1]

Le Centre d’Ingénierie Hydraulique est, depuis le 1er juillet 2005, une unité de la Division Production Ingénierie Hydraulique (DPIH) crée le 1er juillet 2005, appartenant elle-même à la Direction Production Ingénierie (DPI).

La Division Production Ingénierie Hydraulique (DPIH) comporte :

• Cinq Unités de Production Hydraulique (UP Alpes, Centre, Est, Méditerranée, Sud-Ouest) ayant en charge la production d’électricité hydraulique, avec des missions d’exploitation et de maintenance courante, et également de valorisation du patrimoine.

• Deux unités d’ingénierie :

- DTG, Unité spécialisée dans la mesure et l’expertise,

- CIH, le Centre d’Ingénierie Hydraulique.

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Les missions du CIH, renforcées par la création de la DPIH, se déclinent en deux types d’activités :

• L’Assistance à Maîtrise d’Ouvrage, qui consiste, pour l’essentiel, à apporter à un propriétaire d’ouvrage (« gestionnaire d’actif ») l’expertise nécessaire à la valorisation de son patrimoine par des prises de décisions optimisées en terme de performances économiques, de sûreté, de maîtrise des impacts environnementaux, de disponibilité ; il appuie également l’exploitant dans sa démarche de production.

• La Maîtrise d’œuvre, qui relève de la conduite opérationnelle des projets, tant dans leur phase de conception (avants projets sommaires et détaillés, élaboration des devis des opérations) que dans leur phase de réalisation (études d’exécution, consultation des entreprises, notification et gestion des marchés, suivi et réception des travaux).

La combinaison de ces deux types d’activités permet au CIH de proposer des prestations intégrées :

• de conception, d’étude et de réalisation de projets neufs, depuis les phases d’études technico-économiques préliminaires et de faisabilité des variantes du projet, jusqu’à leur réalisation et leur mise en service ;

• de réhabilitation, de reconstruction, de modernisation d’ouvrages existants, en proposant diverses solutions (de la simple réparation à la réhabilitation) s’appuyant sur des études technico-économiques et, lorsque nécessaire, sur une analyse de risques ;

• de maintenance d’un parc en exploitation, où le CIH contribue fortement par son expertise à la connaissance de l’état des ouvrages et matériels, aide le Maître d’Ouvrage à exprimer ses priorités, puis réalise la Maîtrise d’Œuvre des opérations décidées ; le CIH assure également les actions de Maintenance en Informatique Industrielle pour les ouvrages de la DPIH.

Ces missions s’exercent principalement dans le domaine des ouvrages hydrauliques (ayant ou non vocation à produire de l’électricité) pour le compte du Groupe EDF. Ces compétences et prestations sont également mises en œuvre pour des clients externes, en France et à l’International.

I.3 CIH de Mulhouse

Au deuxième étage se trouve le service génie civil. Le site de Mulhouse compte soixante personnes, dont 14 ingénieurs et 11 agents techniques dans le département fonctionnement matériel, dont 12 ingénieurs et 6 agents technique pour le département génie civil, 4 personnes chargé de la gestion de projets, ainsi que 2 chefs de service M. STEININGER pour le service FM et M. RIESTERER pour le service GC.

Le site de Mulhouse se situe au 20 rue du Pâturage à Mulhouse à environ 3kms du centre ville. Le bâtiment se compose de deux étages et d’une extension. Deux pôles de compétence s’y trouvent, l’une dans le domaine du Génie Civil (GC), l’autre dans le domaine du Fonctionnement Matériel (FM) avec un découpage plus spécifiquement orienté vers l’électrotechnique (EL) et vers l’informatique industrie et contrôle commande (I2C2) et mécanique. Au premier étage se trouve le service Fonctionnement Matériel (FM) auquel j’ai été affecté ainsi que les locaux administratif.

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Introduction

L’ensemble du parc hydraulique détenu par EDF a une moyenne d’âge de quarante ans. En réponse à cet état de fait : le projet Renouv’Eau de l’hydraulique. Son ambition est de rénover l’ensemble des modèles de Production et de Maintenance de la Division pour le mettre au niveau des meilleures pratiques européennes.

Le projet vise à tirer parti de l’ensemble du potentiel hydraulique exploitable sur chaque site en bénéficiant de tous les apports techniques et technologiques actuels pour générer des gains de manière pérenne. Il couvre l'ensemble des installations du Parc hydraulique avec des modèles différents s’adressant soit à la Grande et moyenne Hydraulique (GH) soit aux Petits Aménagements Hydrauliques (PAH).

Le projet Renouv’Eau s’appliquant entre autre à la centrale hydroelectrique de Strasbourg, les objectifs de mon stage étaient de retranscrire le fonctionnement du groupe hydroélectrique sous forme de Grafcets décrivant les séquences de démarrages/arrêts de ceux-ci. Par la suite, j’ai du établir l’architecture du contrôle commande de la centrale de Strasbourg en respectant au maximum les préconisations du projet Renouv’Eau.

II. Définition de ma tâche et de la démarche d’étude

L’objectif général de mon stage a été de comprendre l’automatisme de premier rang de la centrale hydroéléctrique de Strasbourg et de le formaliser sous la forme d’un cahier des charges.

Pour cela, je me suis appuyé, dans un premier temps, sur les schémas électriques de commande ainsi que

sur les schémas de régulations. Dans un second temps, la compréhension de la logique à relais m’a permis de décrire le fonctionnement du système et ainsi de dégager les séquences de démarrages/arrêts. Enfin, j’ai pu établir les Grafcets de chaque séquence, auxquels j’ai confronté un exploitant spécialisé dans la maintenance des armoires d’automatisme de la centrale. Ma logique globale étant basée sur la rétro ingénierie, il m’était nécessaire d’interroger régulièrement mon tuteur sur la pertinence de mes déductions.

L’autre objectif de mon stage a été d’utiliser les connaissances acquises afin d’établir l’architecture du contrôle commande de la centrale de Strasbourg. Mon stage s’inscrivant dans le projet Renouv’Eau, il a néanmoins été nécessaire de garder à l’esprit qu’une centrale de montagne ne répond pas au même contexte d’exploitation qu’une centrale au fil de l’eau comme celle de Strasbourg avec notamment la marche en déchargeur. Afin de répondre à ce second objectif, je suis passé à la rédaction du cahier des charges. Celle-ci s’est avérée complexe du fait de devoir développer un esprit critique à l’égard et compte tenu des solutions proposées par les référentiels techniques.

Le cahier des clauses techniques particulières (cahier des charges) de l’automate de groupe de la centrale est l’aboutissement de ma compréhension du fonctionnement du système de la centrale hydroéléctrique et représente l’architecture du contrôle commande de la centrale de Strasbourg conforme aux particularités du site près au projet Renouv’Eau.

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III. Présentation de la centrale de Strasbourg

La centrale de Strasbourg est située sur le Rhin au niveau de la zone portuaire sud de Strasbourg. Il s’agit du huitième aménagement du Rhin. Elle a été mise en service en 1970. L’ensemble de l’aménagement se compose d’un barrage sur le Rhin qui permet de créer la retenue d’eau, d’un canal de dérivation, d’une centrale hydroélectrique chargé de la production d’énergie, d’une écluse à deux sas de 190 mètres de longueur de 12 et 24 mètres de largeur, et enfin d’un retour au lit naturel du fleuve.

Figure 4 : Vue plongeante des aménagements de Strasbourg

Il est à noter que la centrale de Strasbourg au même titre que l’ensemble des centrales du Rhin est téléconduite depuis le Centre de Conduit Hydraulique de Kembs (également appelé Poste de Haute Vallée – PHV). Le PHV transmet ses ordres au Poste Asservis (Calculateur PA) qui va gérer la répartition du débit entre les groupes et le barrage. Cette disposition permet d’assurer un contrôle du débit du Rhin, tout en optimisant le rendement de chaque centrale.

Figure 5 : Structure d'asservissement du débit du Rhin [Documentation fonctionnement des postes asservis] [2]

Ecluses

Poste de transformation

Canal de force motrice

Centrale hydroélectrique

Canal de retour au lit naturel

Ce système astucieux se base sur des matrices résultantes des courbes de rendements de chaque groupe (courbe débit rendement). Ainsi pour un débit donné le calculateur est capable de donné des consignes à chaque groupes.

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II.1 Données hydrologiques

La centrale de Strasbourg est comprise entre un niveau amont de 148,65 m (altitude par rapport au niveau de la mer) et un niveau aval de 135,4 m. Ces données impliquent que la hauteur maximale de chute est de 13,25m.

Figure 6 : Ensemble des aménagements du Rhin [Documents EDF]

II.2 Données techniques

La centrale hydroélectrique est équipée de 6 groupes bulbes. Elle évacue l’énergie produite sur le poste Haute Tension situé à proximité du site. L’évacuation de l’énergie électrique produite par l’ensemble des 6 alternateurs est assurée par deux transformateurs de 3,6kV/63kV et deux transformateurs doubles de 3,6kV/225kV commun à deux alternateurs.

Figure 7 : Coupe de la centrale (vue schématique) [EDF Usine] [3]

Le débit annuel moyen est d’environ 1000 m3.s-1. D’un point de vue purement énergétique, le débit turbinable de la centrale hydroélectrique est de 1400 m3.s-1, pour une hauteur de chute moyenne de 12m, soit une productibilité annuelle de 868 GWh.

Sur la figure ci-contre, on note la vue en coupe de l’ensemble de l’usine. Au niveau 0 se situe la salle de contrôle, ainsi que les locaux administratifs. Au niveau -1 (niveau 141,15) se trouve la logique de commande électrique (basée sur des relais) ainsi que les armoires Basse Tension. Le niveau -2 (niveau 135,75) contient le système de commande oléo hydraulique nécessaire à la régulation de l’installation. Le groupe bulbe est situé sous le niveau aval (s’est par ailleurs cette disposition qui empêche l’installation de fonctionner en compensateur synchrone).

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II.2.1 Données turbines

La centrale se compose donc de 6 turbines de type bulbe amont d’une puissance nominale de 24,5 MW, pour un débit nominal de 250 m3.s-1, pour une vitesse de synchronisme de 100 tr/min. Il est à noter que les groupes de production de Strasbourg sont capables de fonctionner en déchargeur en régulant le débit à l’aide de la vanne aval.

Sur la figure ci-dessous on aperçoit une coupe du groupe bulbe. On distingue l’hélice (en rouge) qui est de type Kaplan dont la mise en mouvement est assurée par un servomoteur situé dans le nez de l’hélice (la pression d’huile nécessaire à la translation est injectée au travers de l’arbre (en jaune). On aperçoit également le vannage qui va permettre de réguler le débit turbiné ainsi que le cercle qui va permettre de le mettre en mouvement via les servomoteurs de Vannage. On note l’alternateur (en vert), disposé au sein d’une cavité spécifique pressurisée. Enfin, on trouve sur ce schéma la présence du bac pied d’ogive destiné à recueillir par gravité l’huile qui sera ensuite remontée via les pompes au sein des accumulateurs et bacs de graissage.

Figure 8 : Vue en coupe d’un groupe Bulbe [Schéma NEYRPIC] – Intégralité du schéma Annexe 4

Figure 9 : Pompes et cercles de vannages

Cercle de vannage

Vannage

Hélice Kaplan

Alternateur

Servomoteur Pales

Bac pied d’ogive

Servomoteur Vannage

Sur la figure 9, on note sur la première photo dans l’ordre la pompe à injection (100bars) qui va permettre de créer un fil hydrostatique afin de soulever le groupe à l’arrêt, les deux pompes de graissages/ régulation qui vont permettre de remonter l’huile du pied d’ogive à une pression de 40 bars environ. Sur la seconde photo on note l’impressionnant cercle de vannage, un des servomoteurs de mise en mouvement ainsi que les biellettes qui vont permettre de faire pivoter les directrices d’étranglement du débit.

La turbine est donc de type Kaplan, ce qui implique que les pales s’orientent en fonction d’une conjugaison entre la hauteur de chute et un débit. Cette disposition permet d’assurer un rendemendifférents. Ainsi le rendement constaté estoptimal s’accompagne inévitablement d’une structure de régulation hydroélectrique. Comme on peut le constater sur la figure 5, ce système de régulation fait intervenir

Figu

II.2.2 Données Alternateurs

La conversion d’énergie mécanique en énergie électrique est assurée par 6 alternateurs d’une puissance nominale de 25MVA , pour une tension nominale de

Figure 11 : Entrefer alternateur (5mm)

Sur la figure ci-contre, on note le rendement exprimé en fonction du débit nominal. La courbe (a) représente lerendement d’une turbine hélice (optimisée pour une valeur élevée fixe de débit pour une hauteur de chute basse), la courbe (b) représente le rendement d’une turbine Francis (optimisée pour un débit moyens pour une hauteur de chute moyenne), la courbe (c) représente le rendement d’une turbine de type Kaplan (optimisée pour un débit élevé pour une hauteur de chute basse), enfin la courbe (d) représente le rendement d’une turbine Pelton (optimisée pour un faible débit pour une hauteur de chute élevée).

bine est donc de type Kaplan, ce qui implique que les pales s’orientent en fonction d’une conjugaison entre la hauteur de chute et un débit. Cette disposition permet d’assurer un rendemendifférents. Ainsi le rendement constaté est compris entre 90 et 95%. Cependant cette quête du rendement optimal s’accompagne inévitablement d’une structure de régulation hydroélectrique. Comme on peut le constater sur la figure 5, ce système de régulation fait intervenir de nombreux organes.

Figure 10 : Comparatif courbes de rendements en fonction du

Données Alternateurs

La conversion d’énergie mécanique en énergie électrique est assurée par 6 alternateurs d’une puissance , pour une tension nominale de 3,6kV, pour une fréquence de 50Hz

: Entrefer alternateur (5mm)

contre, on note le rendement exprimé en fonction du débit nominal. La courbe (a) représente le rendement d’une turbine hélice (optimisée pour une valeur élevée fixe de débit pour une hauteur de chute basse), la courbe (b) représente le rendement d’une turbine Francis (optimisée pour un débit moyens pour une hauteur de chute moyenne), la

représente le rendement d’une turbine de type Kaplan (optimisée pour un débit élevé pour une hauteur de chute basse), enfin la courbe (d) représente le rendement d’une turbine Pelton (optimisée pour un faible débit pour une hauteur de

Davantage de données sur l’alternateur

- Vitesse nominale- Vitesse d’emballement maximale

287tr/min - Courant d’excitation à charge nominale

sous tension nominale (cos 1100A sous 220V

- Diamètre extérieur- Longueur : 1490 mm - Nombre d’encoches- Diamètre rotor - Nombre de pôles- Entrefer : 5 mm

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bine est donc de type Kaplan, ce qui implique que les pales s’orientent en fonction d’une conjugaison entre la hauteur de chute et un débit. Cette disposition permet d’assurer un rendement optimal pour des débits

Cependant cette quête du rendement optimal s’accompagne inévitablement d’une structure de régulation hydroélectrique. Comme on peut le

de nombreux organes.

: Comparatif courbes de rendements en fonction du débit nominal [mecaflux.com] [4]

La conversion d’énergie mécanique en énergie électrique est assurée par 6 alternateurs d’une puissance 50Hz et un cos ϕ de 0,98.

Davantage de données sur l’alternateur :

sse nominale : 100tr/min Vitesse d’emballement maximale :

Courant d’excitation à charge nominale sous tension nominale (cos ϕ : 0,98) : 1100A sous 220V Diamètre extérieur : 5200 mm

: 1490 mm Nombre d’encoches : 252

: 4292 mm Nombre de pôles : 60

: 5 mm

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Pour une plus grande fiabilité, l’excitation de l’alternateur est de type alternateur inversé. Sur la figure ci-dessous, on peut apercevoir le schéma de câblage du rotor de l’alternateur, avec le pont de diodes triphasé relié à l’alternateur inversé, ainsi que la résistance de dissipation de l’énergie magnétique.

Figure 12 : Schéma rotor alternateur inversé [Alsthom]

II.2.2 Données automatisme

La logique d’automatisme est hiérarchisée. Les automatismes les plus proches du système seront définis au premier rang, les automatismes assurant la régulation et la gestion autonome de l’installation seront définis au second rang.

Les automatismes de premier rang qui datent de 1970, sont disposés dans des armoires doubles faces situées au niveau 141,15 de la centrale hydroélectrique, dans la salle "des relayages" qui leur est exclusivement réservée. Ces armoires intègrent les séquences de démarrage et d‘arrêt, les protections, les régulateurs de tension avec leur transformateur de soutirage excitation et les régulateurs de vitesse, les alimentations des auxiliaires 400 Vca ainsi que le freinage et la pressurisation de l‘alternateur.

Figure 13 : Vue armoire logique à relais

La figure 12 ci-contre présente une vue d’une armoire de commande avant la phase de rénovation. Ce type de logique très employée avant la démocratisation des automates est marqué par une fiabilité très discutable. C’est pourquoi il a été décidé de la changer au profit d’un automate qui assurera le contrôle de l’ensemble des préactionneurs.

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II.2.3 Données régulation – Oléohydraulique

L’utilisation d’une turbine Kaplan permet donc d’atteindre un rendement proche de celui d’une turbine Pelton mais au prix d’une structure de régulation d’autant plus vaste que le groupe est un bulbe. Ainsi au niveau -2 (niveau 135,75) on trouve l’ensemble les bacs de régulation qui permettent de piloter les pales et le vannage, les accumulateurs oléohydraulique. On trouve également à ce niveau les transformateurs d’évacuation de l’énergie.

Figure 14 : Bac de régulation, de graissage et accumulateurs Pales et Vannages

Les accumulateurs sont donc gonflés par un apport d’air sous pression contrôlé. L’intérêt d’utiliser des accumulateurs est purement sécuritaire. En effet en cas de coupure ceux-ci doivent permettre de refermé totalement le vannage, et d’ouvrir les pales pour assurer une baisse de vitesse rapide. Ces accumulateurs servent également de réserve d’huile de graissage, si la pression d’huile est correcte un manostat bascule entrainant un distributeur qui va aiguiller le débit vers le bac de graissage, permettant ainsi de fonctionner avec une seule de pompe de régulation/graissage.

Figure 15 : Courbe de conjugaison Pales/Vannage [Point zéro – EDF] [5]

Accumulateur Pales

Accumulateur Vannage

Bac de graissage

Bac de régulation

Servovalve TR10 (Pales)

Electrovannes (verrouillage accumulateurs, verrouillage cercle de Echangeur thermique graissage

La conjugaison pales/vannage est donc la raison d’une telle structure de régulation. La figure 15 donne la caractéristique telle que relevé à la livraison de l’installation. La conjugaison permet de s’assurer que les positions des pales et du vannage sont telles qu’elles que le rendement est maximal pour un débit donné. Le contrôle de position est gérer par une baie de commande Alsthom RT81 située au niveau -1. L’électronique de commande analogique est basée sur des amplificateurs opérationnels, des potentiomètres pour mesurer la position et des potentiomètres de type multitours permettant de compenser la dérive liée à la nature de la technologie utilisée.

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IV. Compréhension du système – Rétro ingénierie

L’objectif de cette partie de mon projet a été comprendre au mieux le fonctionnement de la centrale. Pour cela, j’avais à ma disposition de nombreux documents qui allaient du schéma électrique aux doctrines internes [1]. S’approprier le fonctionnement d’une telle installation n’a pas été une tâche aisée, en effet ma démarche s’est essentiellement basée sur une logique de rétroingénierie. La partie qui va suivre décrit donc les éléments nécessaires à la maitrise du système.

Tout d’abord afin de cerner au mieux l’installation, je me suis penché sur chaque composant du groupe de production. Pour ne pas faire de redondance avec la partie consacrée à la présentation de la centrale de Strasbourg qui précède, je vais me contenter de présenter chaque élément par groupe de fonction.

Eléments entrant en jeu dans la gestion du débit :

- Le cercle de vannage : qui va donc permettre d’étrangler le débit en fonction d’une consigne de production ou encore d’un mode de marche.

- La vanne aval : qui va permet de totalement couper le débit (fonctionnement Tout ou Rien) ou encore de réguler le débit lors d’un fonctionnement en déchargeur.

Eléments entrant en jeu dans la production d’énergie :

- La turbine : basée sur une hélice de type Kaplan qui présente la particularité de pouvoir orienter ses pâles afin d’optimiser le rendement grâce à un servomoteur placé dans le nez de l’hélice.

- L’alternateur : de type synchrone qui va permettre de convertir l’énergie mécanique générée par la turbine en énergie électrique.

Eléments nécessaire à la régulation de vitesse :

- Les accumulateurs pâles/vannage : Ils ont vocation à entretenir une source d’énergie permettant d’assurer un certain nombre de manœuvre en cas de perte d’énergie, mais également de donner une certaine flexibilité au système.

- Les distributeurs : Vont permettre d’isoler/d’ouvrir les accumulateurs, vont permettre de verrouiller le tiroir de la servovalve du cercle de vannage, de commander les verrous du cercle de vannage, de limiter la fermeture du vannage par action sur la servovalve du cercle de vannage et enfin de bloquer/débloquer en fermeture les pâles.

- Les servovalves : Commandées de façon électromécanique par l’action d’un électroaimant lui-même sous la dépendance du régulateur, permettent d’assurer un positionnement fin du cercle de vannage et des pâles.

- Les pompes : Permettent de remonter l’huile du pied d’ogive situé en aval de l’installation vers les accumulateurs. A noter que ces pompes assurent la régulation mais également le graissage via l’intermittence.

- Les divers capteurs : Les informations émanent de ceux-ci vont permettre d’avoir une image de l’état du système.

- Les compresseurs : Qui vont permettre d’entretenir une pression de 40 bars constante au sein des accumulateurs et ce pour garantir une quantité d’énergie donnée.

[1] : Une doctrine est un document de référence au sein du groupe EDF. Il convient de respecter toutes préconisations qui y figurent.

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- Les freins : Assurent le maintient à l’arrêt du groupe. Il n’est pas rare que vannage fermé le groupe tourne du fait de problème de déplacement d’une directrice.

- Le limiteur d’ouverture. Agit comme une butée mobile. Basé sur un moteur dont le sens va pouvoir varier selon la consigne donné.

Eléments nécessaire au graissage:

- La pompe à injection : Va permettre de créer un film hydrostatique à une pression de 100 bars avant la création d’un film hydrodynamique 1.

- Les bacs de graissage : Vont servir à maintenir une quantité minimale d’huile afin d’assurer le graissage des paliers et du joint plan (qui marque la limite entre eau/air au sein du bulbe).

- Le circuit de réfrigération : Par le biais d’un échangeur thermique va assurer le refroidissement des paliers lisses.

Eléments assurant la gestion de l’énergie électrique :

- Le transformateur de soutirage : Il va permettre de prendre l’énergie nécessaire à la régulation de tension.

- Le régulateur de tension : Va alimenter l’inducteur de l’alternateur inversé par le biais d’un pont mixte.

- Le disjoncteur : Va permettre de coupler le groupe au réseau infini ou à l’inverse de le découpler. - Les transformateurs : Double (2x3,6kV) d’une puissance de 50MVA, il va permettre d’élever la

tension à la valeur de 225kV afin d’envoyer la puissance sur le réseau avec un minimum de perte en ligne. A noter que les groupes 5 et 6 envoient leur énergie sur des transformateurs ayant une puissance de 25MVA pour une tension secondaire de 63kV.

[1] : Dans le cas de l’utilisation de palier lisse comme c’est le cas pour les groupes de Strasbourg, il est nécessaire avant qu’un film hydrodynamique se forme de créer un film hydrostatique afin d’éviter que la partie fixe du palier et l’arbre en rotation ne se touches. Les études menées montrent que dans le cas de Strasbourg, afin que la vitesse circonférentielle minimale de création du film hydrodynamique soit atteinte, il faut que le groupe affiche une vitesse supérieure à 20tr/min pour la phase d’accélération mais également pour la phase d’arrêt.

IV.1 Phase de rétroingénierie

Une fois rôle de chaque composant cerné, je suis ensuite passé à la phase de rétro ingénierie à proprement parlé. J’avais pour supports de réflexion les schémas d’origine de l’installation basés sur une logique à relais datant de l’année de mise en service de la centrale soit 1970.

Ma démarche a été de rechercher les fonctions de chaque relais. Sachant que chacun d’entre eux a soit une fonction que j’ai qualifiée de maitre dans le cas ou son changement d’état implique une modification majeure, soit une fonction esclave dans le fait de simplement relayer une information dans le but de créer une combinaison. On notera également la quête de cohérence des concepteurs de l’automatisme dans la nomenclature utilisée. Le code d’un relais conduisant à l’arrêt de la machine sera par exemple précédé du code 86, si il s’agit d’un auxiliaire son code sera complété par la lettre X, enfin si par exemple le relais retransmet un ordre d’arrêt enclenché par l’action sur un bouton d’arrêt d’urgence, son code sera complété par ATU. Un relais responsable d’un arrêt par action d’arrêt d’urgence sera donc nommé 86XATU.

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Figure 16 : Interprétation schéma à relais

En reproduisant cette démarche à l’ensemble des cents folios j’ai compris le fonctionnement de l’ensemble de l’automatisme qui régissait le premier rang de la centrale.

La seconde étape a été de cerner chacun des modes de marches afin de définir les grafcets en relation avec chaque groupe d’actions. Les automatismes de la centrale vont orienter le fonctionnement vers six modes principaux :

Dans un cas normal, la centrale effectue un arrêt normal sur ordre de la l’opérateur.

Dans un cas normal toujours la centrale est en marche normale et répond aux ordres qui émanent soit de l’opérateur, soit du poste asservis (PA).

Dans le cas, où il apparait un défaut extérieur (lé défaut est nommé DE), la séquence qui découlera de ce type de défaut consistera à ramener le groupe à sa consigne de puissance à une position proche de la marche à vide et ensuite de découpler pour enfin lancer une temporisation d’attente de recouplage.

Dans le cas, où il apparait un défaut non bloquant (le défaut est nommé DNB).Son origine majoritairement d’ordre électrique n’empêchera pas le groupe de pouvoir tourner. Selon le débit enregistré avant l’apparition du défaut, la séquence sera soit de passer en déchargeur (séquence DCH) si le débit était supérieur à 60% du débit nominal, soit d’exécuter la séquence de défaut DE (séquence Défaut DE) si la condition de débit n’est pas présente.

Dans le cas, où il apparait un défaut hydraulique (défaut DH), dont l’origine sera souvent d’ordre mécanique ou lié à un problème hydraulique, la séquence de défaut générée sera la séquence de défaut DH. Cette séquence consiste à emmener le groupe à une vitesse nulle en fermant l’admission et en découplant à la détection de la marche à vide.

Dans le cas, où il apparait un défaut bloquant (Défaut DB), dont l’origine est souvent grave, cela impliquera d’exécuter une séquence de découplage et simultanément la fermeture de l’admission de force motrice.

Sur la figure ci-contre on note le mode opératoire utilisé pour comprendre le système. L’exemple reprend le cas d’un arrêt avec une fermeture de la vanne aval (engendré par l’activation du relais 86-2). On remarque par exemple qu’une action du relais 86XATU entre avec le défaut de type DH dans le processus d’arrêt complet.

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IV.2 Précision sur la séquence de passage en mode déchargeur

La compréhension de ce mode de fonctionnement a été l’un des points majeurs de mon projet de fin d’étude. Son objectif est de faire passer un débit conséquent par les groupes de production afin d’éviter d’ouvrir les vannes déchargeurs. Les concepteurs de la centrale de Strasbourg ont mis en place ce mode de fonctionnement pour économiser une vanne déchargeur (dans le cas de la centrale de Gerstheim par exemple, on trouve trois vannes déchargeur, pour une capacité d’évacuation totale d’enivrons 900m3.s-1).Cette séquence particulière, implique d’emmener le groupe dans un mode de fonctionnement bien particulier.

Figure 17 : Chronogramme entrée/sortie déchargeur

Une fois la vitesse de rotation de 68 tr/min détectée, le déplacement de la vanne aval sera stoppé. Si la vitesse de rotation descend en dessous de 60 tr/min, la vanne aval s’ouvre à nouveau. Il est à noter que sous l’effet du poids de celle-ci, la vanne aval va avoir propension à descendre faisant naturellement tomber la vitesse de rotation.

A l’acquittement du défaut, les pales se remettent en position de conjugaison, le vannage se ferme sous l’augmentation brutale de la vitesse de rotation, à la détection de la position de marche à vide, la vanne aval s’ouvre intégralement ramenant le groupe dans son cycle de marche normale.

Remarque : Il est également possible de réguler le débit par le biais du vannage, c’est notamment ainsi que cette action est réalisée au sein de l’usine de Gerstheim. Cependant cette méthode présente un désavantage, à savoir qu’elle créer un phénomène de cavitation sur les pâles de la turbine. Ce qui a pour conséquence d’user prématurément la turbine. C’est d’ailleurs pour cette raison que les vannes déchargeur sont plus utilisées à Gerstheim.

Le chronogramme ci-contre qui a été établit sur la logique à relais permet de comprendre les actions qui entrent en jeu lors de l’entrée /sortie de ce mode fonctionnement. Lors de l’entrée ce mode, simultanément, les pâles vont s’ouvrir, la vanne aval va descendre en vitesse rapide et le vannage va avoir tendance à se fermer (du fait de l’emballement du groupe suite au découplage). Pour éviter que le vannage ne se ferme intégralement, un limiteur de fermeture va être mis en place. Une fois la position de 5,5m de la vanne aval détectée, la vitesse de déplacement de celle-ci va être ramenée à la vitesse lente.

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IV.3 Définition des grafcets de mode de marche

Après avoir défini l’ensemble des séquences et maitrisé les schémas à relais, je suis passé à la phase de formalisation en rédigeant une version brouillonne des grafcets correspondants à chaque mode de fonctionnement des groupes de productions.

Figure 18 : Première version grafcet de démarrage

A la détection de 80tr/min, la pompe à injection se coupe car le groupe a atteint une vitesse circonférentielle telle que le film hydrodynamique s’est créée. Ensuite, l’excitation se met en service ainsi que les ventilateurs de refroidissement de l’alternateur. La mise en service du synchro coupleur assure pour un écart compris entre 1% et 5% le couplage de l’alternateur au réseau. Enfin le limiteur d’ouverture est totalement dégagé, permettant au groupe de répondre à toutes les consignes de production.

Après avoir établi les modes de fonctionnement des grafcets, je me suis rendu à la centrale hydroélectrique afin d’obtenir l’avis d’un exploitant quant aux séquences ainsi définies. Une fois l’ensemble des grafcets confirmé, j’ai identifié les groupes de fonction qui permettraient de donner une architecture conforme aux préconisations des doctrines en vigueur au sein du centre d’ingénierie hydraulique.

La figure ci-contre présente l’enchainement d’action lors d’une phase de démarrage. A noter qu’un autre grafcet assure la préparation des auxiliaires, ce grafcet se base sur le fait que les auxiliaires sont en fonctionnement. Lors d’un appui sur le bouton de démarrage, la première action générée sera la mise en service de la pompe à injection afin de permettre le soulèvement du groupe (création de film hydrostatique). Suite à la vérification de la bonne pression au niveau des paliers et suite à l’écoulement d’une temporisation de 10 secondes, l’action de dégagement des verrous qui maintiennent le vannage fermé est validée (par ce biais l’ouverture du circuit de réfrigération est également activée). Ensuite les freins se desserrent, libérant le groupe et lui permettant ainsi de tourner tout en activant la conjugaison entre les pâles et le vannage, la soupape de verrouillage de la servovalve de vannage se débloque (le régulateur de vitesse va alors entrainer le vannage jusqu’à la butée donnée par le limiteur d’ouverture en position marche à vide).

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Figure 19 : Groupes de fonctions grafcet

Suite à cette révision, j’ai pu passer à la rédaction du cahier des charges à proprement parlé de l’automatisme de premier rang de la centrale.

V. Rédaction du cahier des charges logiciel automate de groupe

La définition du cahier des charges de l’automate de groupe. Du fait d’avoir traité plusieurs aspects, j’ai choisis de décrire uniquement le cœur de mon travail, à savoir les séquences de démarrages/arrêts ainsi que la logique de contrôle des actionneurs. En effet, les résultats d’études que j’ai rendu à l’entreprise contenaient différents éléments : le cahier des charges, une définition de la logique combinatoire de commande des actionneurs qui n’entre pas dans la phase de fonctionnement APG, tous les aspects liées à la sécurité, avec notamment la définition des logiciels RPN Groupe, RPN Transformateurs, ainsi que les élaborations de défauts par l’automate.

La définition des séquences de démarrage se présente sous forme de Grafcets hiérarchisés. J’ai choisi de découper la hiérarchisation en différents niveaux. Un premier niveau qui reprend l’ensemble des états principaux dans lequel le groupe peut se trouver, un second niveau qui reprend les actions globales à effectuer, et enfin un troisième niveau qui contient les ordres à envoyer aux différents actionneurs de l’installation.

Le grafcet ci-contre représente toujours les actions exécutées lors d’une phase de démarrage. A la différence que les groupes de fonctions à retranscrire au sein du cahier des charges ont été mis en évidence suite à une réorganisation en accord avec les doctrines relatives à la conception des automatismes de premier rang, mais également suite à un échange avec mon tuteur. Cette phase a notamment constituée la phase de hiérarchisation des séquences de démarrages/arrêts des groupes. L’intérêt est de simplifier la lecture et donc la compréhension du fonctionnement de l’installation.

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V.1 Le graphe de premier niveau

Il est constitué d’un seul graphe repéré GP 0. Celui-ci permet la sélection de la transition d'état correspondant au mode de marche choisi, et le contrôle des graphes de niveau 2.

Tableau des changements d’état :

Chaque transition d'état du groupe est identifiée par une étape. L’unicité du traitement de l’état en cours est réalisée par validation du diagramme de second niveau correspondant, et forçage en situation initiale des autres diagrammes.

Figure 20 : Grafcet maitre du cahier des charges – [CCTP CIH]

Les différentes transitions d'états identifiées pour le groupe sont :

• transition vers l'arrêt normal AT,

• transition vers la marche en mode turbine TB,

• transition vers la marche en déchargeur DCH,

• transition vers l'attente sur défaut de type DE,

• transition vers l'arrêt sur défaut de type DH,

• transition vers l'arrêt sur défaut de type DB.

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Etape 0 : Forçage en situation initiale tous les diagrammes de niveau 2 et 3.

Etape 1 : Valide le grafcet "Arrêt" GP1 qui réalise le traitement de transition vers l'arrêt normal.

Etape 2 : Valide le grafcet "Marche turbine" GP2 qui réalise le traitement de transition vers la marche en mode turbine (groupe couplé et prêt à débiter sur le réseau).

Etape 3 : Valide le grafcet "Marche en déchargeur" GP3 qui réalise le traitement de transition vers la marche en mode déchargeur (ce mode de marche est conditionné par le groupe en rotation, en position délesté et le passage d'un débit supérieur à 60% du débit nominal avant déclenchement).

Etape 4 : Valide le grafcet "Défaut DE" GP4 qui réalise le traitement de transition vers l'attente sur défaut DE (marche à vide à 50 Hz, en attente de recouplage).

Etape 5 : Valide le grafcet "Défaut DH" GP5 qui réalise le traitement de transition vers l'arrêt sur défaut DH (arrêt bloqué avec baisse de charge rapide).

Etape 6 : Valide le grafcet "Défaut DB" GP6 qui réalise le traitement de transition vers l'arrêt sur défaut DB (arrêt bloqué en coupant, le plus rapidement possible, l'arrivée d'eau et la liaison électrique au réseau).

V.2 Graphes de second niveau

Constitué par les graphes repérés GP 1 à GP 6, correspondant aux transitions d'états du groupe définies lors de la description du niveau 1. Chaque graphe permet l’enchaînement des séquences de manœuvres par contrôle des Grafcet de niveau 3.

Les différentes séquences de manœuvre identifiées sont :

• la mise en service des auxiliaires, GP10, Grafcet "Mise en service auxiliaires"

• la mise en rotation du groupe, GP12, Grafcet "Mise en rotation"

• l’excitation de l’alternateur, GP13, Grafcet "Excitation"

• le couplage de l’alternateur, GP14, Grafcet "Couplage"

• la fermeture du circuit d'admission d'eau, GP15, Grafcet "Fermeture circuit admission"

• le découplage de l’alternateur, GP16, Grafcet "Découplage"

• la désexcitation de l’alternateur, GP17, Grafcet "Désexcitation"

• l’arrêt de la rotation du groupe, GP18, Grafcet "Arrêt rotation"

• la mise hors service des auxiliaires, GP19, Grafcet "Mise hors service auxiliaires"

• la préparation à la charge, GP21, Grafcet "Autorisation consigne"

• la régulation du débit par la vanne aval, GP22, Grafcet "Vanne aval déchargeur"

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• la fermeture totale de la vanne aval, GP23, Grafcet "Fermeture vanne aval"

• l'ouverture totale de la vanne aval, GP24, Grafcet "Ouverture vanne aval"

• l'envoi de l'ordre de passage en mode déchargeur au régulateur de vitesse, GP25, Grafcet "Ordre passage RGN en mode déchargeur" [1]

[1] : La forme de gestion reste encore à définir, dans le cas de l'existant, le régulateur est doté d'une entrée permettant d'activer/désactiver la conjugaison pales/vannage. Dans le cas de l'ouverture de ce circuit, les pales vont avoir propension à s'ouvrir. Cette conséquence permet aujourd'hui le passage en déchargeur. En effet en mode déchargeur, les pales sont totalement ouvertes ("drapeau"), le vannage est totalement ouvert, et la vanne aval régule le débit.

Arrêt - GP 1

Il permet le passage du groupe d’un état de marche (turbine, marche en déchargeur, attente DE) ou d'arrêt sur défauts, vers un état d’arrêt normal (groupe et auxiliaires au repos).

Figure 21 : Grafcet d'arrêt – [CCTP CIH]

Etape 10 Etape initiale.

Etape 11 Elle valide la séquence "Fermeture circuit admission" GP15. On positionne le groupe en marche à vide par remise à zéro de la consigne puissance du régulateur de vitesse.

Etape 12 Elle valide la séquence "Découplage" GP16. On provoque l’ouverture du disjoncteur.

Etape 13 Elle valide la séquence "Désexcitation" GP17. On provoque l’ouverture du contacteur d’excitation.

Etape 14 Elle valide la séquence "Arrêt de la rotation du groupe" GP18. On effectue une fermeture complète du vannage ainsi que son verrouillage. Un freinage permet d’obtenir l’arrêt complet de la machine.

Etape 15 Elle valide la séquence "Mise hors service des auxiliaires" GP19. On arrête la réfrigération, isolation des accumulateurs pales/vannage, arrêt régulation...

Etape 16 Elle identifie la fin de la transition d’état. Le groupe est à l’arrêt normal.

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Marche turbine - GP 2

Il permet le passage du groupe d’un état d’arrêt normal ou d’attente DE vers un état de marche turbine (groupe couplé et prêt à débiter sur le réseau).

Figure 22 : Grafcet de démarrage – [CCTP CIH]

[1] : Avant d’exécuter l’étape de couplage, on s’assurera, au travers de la condition de transition à l’étape numéro 22 (Fdc : vanne totalement ouverte), que la vanne aval est complètement ouverte (étape 242) et en conséquence verrouillée. En effet si le vannage est capable d’effectuer l’intégralité de sa course en ouverture en 36s, la vanne aval quant à elle met environ 9 minutes à s’ouvrir totalement.


Etape 21 Elle valide la séquence "Mise en service des auxiliaires" GP10 : On met en service la réfrigération, la régulation, on ouvre les accumulateurs pales/vannage, ... Cette étape valide également la séquence "Ouverture de la vanne aval" GP24.

Etape 22 Elle valide la séquence "Mise en rotation du groupe" GP12. On commande l’ouverture du vannage et les organes associés (on déverrouille le cercle de vannage, électro distributeur de sécurité...).

Etape 23 Elle valide la séquence "Excitation de l’alternateur" GP13. On effectue l’excitation par commande du contacteur d’excitation et du système d’amorçage, ou du régulateur de tension.

Etape 24 Elle valide la séquence "Couplage de l’alternateur" GP14. On met en service l’automate de couplage chargé d’effectuer le couplage de l'alternateur au réseau [1].

Etape 25 Elle valide la séquence "Autorisation consignes" GP21. On autorise la prise en compte des consignes.

Etape 26 Elle identifie la fin de la transition d’état. Le groupe est en marche turbine, couplé au réseau et peut exécuter les consignes de puissance et de tension appliquées.

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Marche en déchargeur - GP 3

Il permet, en cas de défaut DE ou de défaut DNB le passage vers un état de marche en déchargeur alors que le groupe évacue un débit supérieur à 60% de son débit nominal. Il s’agit d’un des points majeurs de la rédaction du cahier des charges de la centrale de Strasbourg.

Figure 23 : Grafcet de marche en déchargeur – [CCTP CIH]

Défaut DE - GP 4

Il permet le passage du groupe d’un état de marche turbine vers un état attente en défaut DE (groupe découplé et désexcité, en marche à vide à 50 Hz).

Figure 24 : Grafcet traitement défaut DE – [CCTP CIH]


Etape 31 Elle valide la séquence "Envoi ordre RGN en mode déchargeur" GP25 : On ordonne au régulateur de vitesse de se mettre en mode déchargeur et on dégage le limiteur d’ouverture. En valide également la séquence "Découplage" GP16.

Etape 32 Elle valide la séquence "Désexcitation" GP17. On provoque l’ouverture du contacteur d’excitation ainsi que la séquence "Déchargeur Vanne Aval" GP21 qui permet d’assurer la régulation de vitesse du groupe autour de 60 min-1.

Etape 33 Cette étape n’est autre qu’une étape d’attente qui permet de fonctionner indéfiniment en déchargeur tant que le défaut DNB n’est pas acquitté ou qu’un défaut DE est toujours présent.

Etape 34 Elle identifie la fin de la transition d’état. Le groupe a quitté la marche en déchargeur.


Etape 41 Elle valide les séquences "Fermeture du circuit d'admission" GP15 et "Découplage" GP16. Lorsque l’on vient du mode turbine, le groupe est amené en marche à vide et découplé. Une temporisation est activée, afin de permettre le passage de la survitesse lors du découplage.

Etape 42 Elle valide la séquence "Désexcitation alternateur" GP17.

Etape 43 Elle identifie la fin de la transition d’état. Le groupe est en attente sur défaut DE, découplé et désexcité.

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Défaut DH - GP 5

Il permet le passage du groupe d’un état d’arrêt normal, ou de marche (turbine, marche en déchargeur, attente sur défaut DE), vers un état défaut DH (groupe en arrêt bloqué, vanne aval baissée).

Figure 25 : Grafcet traitement défaut DH – [CCTP CIH]


Etape 51 Elle valide la séquence "Fermeture du circuit d'admission" GP15. On positionne le groupe en marche à vide par fermeture rapide du vannage. Cette étape valide également la séquence "Fermeture vanne aval" GP23.

Etape 52 Elle valide la séquence "Découplage" GP16. On provoque l’ouverture du disjoncteur groupe.

Etape 53 Elle valide la séquence "Désexcitation" GP17. On provoque l’ouverture du contacteur d’excitation.

Etape 54 Elle valide la séquence "Arrêt de la rotation du groupe" GP18. On effectue une fermeture complète du vannage. Un freinage permet d’obtenir l’arrêt complet de la machine.

Etape 55 Elle valide la séquence "Arrêt des auxiliaires" GP19. On arrête la réfrigération...

Etape 56 Cette étape n’est autre qu’une étape d’attente qui permet de geler l’évolution du système tant que le défaut n’est pas levé.

Etape 57 Elle identifie la fin de la transition d’état. Le groupe est à l’arrêt en sécurité sur défaut DH.

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Défaut DB - GP 6

Il permet le passage du groupe d’un état d’arrêt normal, ou de marche (turbine, marche en déchargeur, attente sur défaut DE, transition défaut DH), vers un état défaut DB (groupe en arrêt bloqué, vanne aval baissée).

Figure 26 : Grafcet traitement défaut DB – [CCTP CIH]


Etape 61 Elle valide les séquences "Fermeture du circuit d'admission" GP15 et "Découplage" GP16. On positionne le groupe en marche à vide par fermeture rapide du vannage. On provoque l’ouverture du disjoncteur. Cette étape valide également la séquence "Fermeture vanne aval" GP23.

Etape 62 Elle valide la séquence "Désexcitation" GP17. On provoque l'ouverture du contacteur d'excitation.

Etape 63 Elle valide la séquence "Arrêt de la rotation du groupe" GP18. On effectue une fermeture complète du vannage. Un freinage permet d’obtenir l’arrêt complet de la machine.

Etape 64 Elle valide la séquence "Mise hors service des auxiliaires" GP19. On arrête la réfrigération...

Etape 65 Cette étape n’est autre qu’une étape d’attente qui permet de geler l’évolution du système tant que le défaut n’est pas levé.

Etape 66 Elle identifie la fin de la transition d’état. Le groupe est à l’arrêt en sécurité sur défaut DB.

31

V.3 Graphes de troisième niveau

Constitué des séquences grafcet repérés GP 10 à GP 21, correspondant aux phases de manœuvre définies en niveau 2. Il s’agit donc de la couche la plus proche des actionneurs et des capteurs de l’installation.

Mise en service auxiliaires - GP 10

Il constitue la séquence mise en service des auxiliaires du groupe.

Figure 27 : Grafcet mise en service des auxiliaires – [CCTP CIH]

Remarque : Afin de permettre la préparation d’un groupe resté durant un certain temps à l’arrêt (problème de viscosité de l’huile), la possibilité de lancer manuellement une phase de préparation des auxiliaires du groupe aura été prévue.


Etape 101 Mise en service des différents auxiliaires permanents (pompe de régulation principale, pompe de graissage et pompe de réfrigération,...). Application des freins.

Etape 102 Ouverture des robinets d’isolement des accumulateurs pales/vannage et dégagement du partiel du limiteur d'ouverture (environ à 2/10).

Etape 103 Mise hors service de la pompe de graissage si le niveau d’huile dans le bac de graissage est conforme.

Etape 104 Fin du traitement des auxiliaires.

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Mise en rotation - GP 12

Il constitue la séquence mise en rotation du groupe. Il gère également l'aiguillage entre la marche turbine normale et la marche turbine en procédure d'incident généralisé.

Figure 28 : Grafcet mise en rotation – [CCTP CIH]

Excitation - GP 13

Il constitue la séquence d'excitation de l’alternateur.

Figure 29 : Grafcet d'excitation de l'alternateur – [CCTP CIH]

Remarque : Dans le cas où le régulateur de tension est capable d’effectuer lui-même l’amorçage de l’excitation et d’assurer un autocontrôle de cette action, l’étape 132 sera supprimée du grafcet d’excitation.


Etape 121 Mise en service de la pompe injection paliers turbine et alternateur (ce qui permet de soulever le groupe en créant artificiellement un film hydrostatique).

Etape 122 Dégagement du verrou du vannage et défreinage du groupe.

Etape 123 Cette étape valide l’activation de l’électrodistributeur de sécurité, la mise en service du régulateur de vitesse ainsi que l’ouverture du vannage en position marche à vide.

Etape 124 Arrêt de la pompe d’injection (on considère que la vitesse circonférentielle acquise à 80min-1 permet d’assurer la création d’un film hydrodynamique)

Etape 125 Mise en service du régulateur de tension

Etape 126 Fin de traitement marche turbine normale.


Etape 131 Le régulateur de tension reçoit l'ordre de retour à Un de la consigne, puis fermeture du contacteur d’excitation.

Etape 132 Amorçage de l'excitation. Action conditionnée par l'absence de tension stator.

Etape 133 Fin de traitement.

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Couplage - GP 14

Il constitue la séquence de couplage de l’alternateur.

Figure 30 : Grafcet de couplage – [CCTP CIH]

Fermeture circuit d'admission - GP 15

Il constitue la séquence de fermeture du circuit d'admission d'eau et le retour en marche à vide du groupe.

Figure 31 : Grafcet de fermeture des circuits d'admission – [CCTP CIH]

Etape 152 Fermeture rapide du vannage par désexcitation de l’électrodistributeur de sécurité (cas d’arrêt sur défaut) et engagement du limiteur d'ouverture. Remise à zéro des consignes de débit et de tension.

Si dans cette phase (en présence d'un défaut DH) un défaut DE survient, on autorise le passage immédiat à l’étape fin de traitement afin d'engager l'action de découplage du groupe (voir Grafcet DH GP 5).



Etape 141 Cette étape valide l’activation du coupleur si le disjoncteur groupe est ouvert. Cette étape valide également l’autorisation de couplage si le coupleur valide cette action.



Etape 151 Fermeture normale du vannage (cas de l'arrêt normal du groupe). Remise à zéro des consignes de débit et de tension. Cette action correspond à la baisse de charge.

Si dans cette phase un défaut DE survient, on autorise le passage immédiat à l’étape fin de traitement afin d'engager l'action de découplage du groupe (voir Grafcet d'arrêt GP 1).

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Découplage - GP 16

Il constitue la séquence de découplage de l’alternateur.

Figure 32 : Grafcet de découplage – [CCTP CIH]

Désexcitation - GP 17

Il constitue la séquence de désexcitation de l’alternateur.

Figure 33 : Grafcet désexcitation – [CCTP CIH]

Remarque : Il n’est pas prévu dans la logique de désexcitation, que le régulateur de tension fonctionne en régime ondulé. En effet, dans le cas des alternateurs inversés, la dissipation de l’énergie magnétique emmagasinée au sein du rotor est assurée par une résistance mise en parallèle du bobinage rotorique.


Etape 161 Remise à zéro de l’autorisation de couplage.



Etape 171 Mise hors service du régulateur de tension. Ouverture du contacteur d’excitation.


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Arrêt rotation - GP 18

Il constitue la séquence d’arrêt de la rotation du groupe.

Figure 34 : Grafcet arrêt rotation – [CCTP CIH]

Mise hors service auxiliaires - GP 19

Il constitue la séquence de mise hors service des auxiliaires.

Figure 35 : Grafcet mise hors service des auxiliaires – [CCTP CIH]


Etape 181 Fermeture complète du vannage par désexcitation de l’électrodistributeur de sécurité.

Etape 182 Cette étape valide la mise en service de la pompe d’injection (à la détection d’une vitesse de 80min-1). Cette étape permet de créer un film hydrostatique.

Etape 183 Cette étape valide le freinage du groupe (à la détection d’une vitesse de 20min-1).

Etape 185 Cette étape valide l’engagement du verrou du vannage (à la détection du fin de course de vannage fermé). Cette étape valide également mise hors service de la pompe injection paliers qui supprime le film hydrostatique et repose le groupe.



Etape 191 Cette étape valide l’isolement des accumulateurs pales/vannage à condition que les niveaux d’huiles soient bons (capteurs CO et CP, équivalents à une pression inférieure à 40 bars).

Etape 192 Cette étape valide la mise hors service de la pompe de régulation suite à l’isolement des accumulateurs. Cette étape valide également la suppression des freins du groupe, ainsi que l’arrêt des pompes de réfrigération.


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Préparation charge - GP 21

Il constitue la séquence d'autorisation des consignes. Elle permet la prise en compte des consignes de débit et de tension.

Figure 36 : Grafcet prise de charges – [CCTP CIH]

Déchargeur vanne aval - GP 22

Il constitue la séquence de régulation de la vitesse de rotation par la vanne aval. Cette séquence permet d’assurer le passage d’un débit de l’ordre de 140m3.s-1 tout en préservant le groupe de production.

Figure 37 : Grafcet marche en déchargeur – [CCTP CIH]

Etape 223 Cette étape permet de mettre en hors services les actionneurs de pilotage de la vanne.

Etape 224 Cette étape valide l’ouverture de la vanne aval (vitesse de course : 0,015 m.s-1). Cette étape constitue le cœur de la régulation de la fréquence de rotation de l’arbre.



Etape 211 Cette étape valide l’autorisation d'application des consignes de débit et de tension. La prise de consigne est par ailleurs permise par le dégagement total du limiteur qui se fait également au travers de cette étape.



Etape 221 Cette étape assure la fermeture rapide de la vanne aval (vitesse de course maximale : 0,45 m.s-1). Deux conditions permettent la transition vers la fermeture lente, soit la vanne a atteint une hauteur de 5,5m ou la fréquence de rotation du groupe est inférieure à 80min-1.

Etape 222 Cette étape assure la fermeture lente de la vanne aval (vitesse de course : 0,05 m.s-1). La vanne continue sa course tant que la fréquence de rotation du groupe reste inférieure ou égale à 68min-1 (on stop la vanne à cette fréquence de rotation pour anticiper les fuites liées aux imperfections des servomoteurs).

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Fermeture vanne aval - GP 23

Il constitue la séquence de fermeture totale de la vanne aval. Cette séquence est générée lors d’un arrêt, d’un défaut DH, d’un défaut DB

Figure 38 : Grafcet fermeture de la vanne aval – [CCTP CIH]

Remarque : La mise en place d’une temporisation à la fermeture de la vanne aval, assure que celle-ci soit totalement fermée. Dans l’état actuellement de l’installation, cette temporisation est calibrée à 30 secondes.

Ouverture vanne aval - GP 24

Il constitue la séquence d’ouverture totale de la vanne aval. Cette séquence est générée lors du lancement d’une marche en mode turbine.

Figure 39 : Grafcet ouverture de la vanne aval – [CCTP CIH]


Etape 231 Cette étape assure la fermeture rapide de la vanne aval (vitesse de course maximale : 0,45 m.s-1). Contrairement au mode déchargeur, la condition de transition vers la fermeture lente est uniquement liée à la position de 5,5m.

Etape 232 Cette étape assure la fermeture lente de la vanne aval (vitesse de course : 0,05 m.s-1).

Etape 233 Cette étape assure la fermeture lente de la vanne aval (vitesse de course : 0,05 m.s-1), et enclenche une temporisation de fin fermeture (actuellement 30 s).

Etape 234 Cette étape permet de mettre en hors services les actionneurs de pilotage de la vanne.



Etape 241 Cette étape valide l’ouverture de la vanne aval jusqu’à sa pleine ouverture (course maximal : 8,3m)


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Ordre passage régulateur de vitesse en déchargeur - GP 25

Il constitue la séquence d’envoi de l’ordre de passage en déchargeur du régulateur de vitesse.

Figure 40 : Envoi ordre de passage en déchargeur RGN – [CCTP CIH]

[1] : Cette redondance permet d’éviter d’étrangler le débit lors d’un fonctionnement en déchargeur.

VI. Traitement

VI.1 Pré-Traitement – Elaboration des défauts

Il existe bien entendu une partie du cahier des charges que j’ai du consacré au prétraitement. Il s’agit d’une partie qui traite particulièrement des défauts qui seront générés en interne par l’automate de groupe indépendant des relais de protections numériques.

En guise d’exemple, c’est l‘automate de groupe qui va élaborer une partie des défauts de type DNB (Défaut Non Bloquant). L’origine de ce type de défaut peut notamment provenir de la coupure d’une diode tournante. L’automate aura alors besoin de deux informations pour élaborer ce défaut : de l’information indiquant que le régulateur de tension est bien entrain de générer une tension aux bornes de l’inducteur et de l’information indiquant qu’il n’y a pas de tension au niveau du stator (alors que le groupe tourne). Bien entendu l’idée que ce défaut puisse provenir d’une diode défectueuse n’est qu’une source potentielle de cette discordance, mais une approche empirique a conduit à constater que la panne provenait souvent de ce composant.

Le nombre de pages étant limité je m’arrêterai à cet exemple qui me parait révélateur de l’approche utilisée au sein du travail rendu. L’ensemble de la partie consacrée à l’élaboration des défauts est présentée à l’annexe 1.


Etape 251 Cette étape valide l’envoi de l’ordre de passage en déchargeur au régulateur. Cette étape valide également le dégagement du limiteur d’ouverture si celui-ci n’était pas totalement dégagé [1].


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VI.2 Post-Traitement - Gestion des actionneurs

Une autre partie importante de mon travail que j’ai choisi de faire figurer au sein de ce mémoire est la gestion des actionneurs. Conventionnellement dans le respect de la typologie du langage grafcet, cette partie est nommée post-traitement du fait d’intervenir à la suite du traitement séquentiel. La gestion des actionneurs se base sur une logique combinatoire. Ainsi, pour qu’une action s’exécute, une suite de conditions devra être valide. Par exemple, si l’on prend la mise en service de la pompe à injection, celle si sera conditionnée par l’activation de l’étape correspondante, mais également par une autre condition indiquant que la vitesse du groupe est bien inférieure à la vitesse de 80min-1. Cette précaution dans le cas présent évitera de laisser la pompe en activité plus de 30 minutes (temps à partir duquel un défaut sera généré du fait de risquer de détruire la pompe car elle n’est pas faite pour fonctionner en continu).

La partie suivante est donc consacrée à la gestion des actionneurs électriques et mécaniques du groupe.

VI.2.1 Actionneurs mécaniques

Pompes de réfrigération

Dans tous les modes de commande autres que "manuel", l'automate force à un la sortie TOR "Ordre de marche des pompes de réfrigération" si la condition suivante est remplie :

• étape 101 du graphe : mise en service des auxiliaires permanents

Dans tous les modes de commande autres que "manuel", l'automate remet à zéro la sortie TOR "Ordre de marches des pompes de réfrigération" si la condition suivante est remplie :

• étape 192 du graphe : arrêt des auxiliaires permanents

Dans le mode de commande "manuel", l'automate répercute les ordres reçus du terminal actif sur la sortie TOR "Ordre de marche des pompes de réfrigération".

Remarque : Il est à noter que les pompes de réfrigération dans le cas de l’usine de Strasbourg assurent le refroidissement de l’ensemble des groupes par le biais d’un circuit fermé sur lequel sont effectués des piquages pour alimenter chaque groupe à refroidir. Ainsi, la commande de cet actionneur à l’échelle d’un automate de groupe ne fait que reconfirmer une action déjà effectuée précédemment si un groupe a déjà exécuté sa séquence de préparation des auxiliaires (comprendre une condition de démarrage en OU). Par ailleurs, une évolution consisterait à gérer le nombre pompe en service en fonction du besoin de réfrigération.

Circuits de réfrigération (dans le cas ou l’automate gère cette partie)

L’ouverture du circuit de réfrigération est conditionnée par le dégagement des verrous de vannage, via un robinet, lui-même actionné par un distributeur bistable (distributeur BE – action sur l’électroaimant BE1).

La fermeture du circuit de réfrigération est conditionnée par l’engagement des verrous de vannage, via un robinet, lui-même actionné par un distributeur bistable (distributeur BE – action sur l’électroaimant BE2).

Remarque : Une évolution à envisager, consiste à remplacer la commande hydraulique actuelle, par une commande électromécanique (électrovanne). Cette solution permettrait de contrôler le refroidissement avec une plus grande flexibilité.

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Freinage

Dans tous les modes de commande autres que "manuel", l'automate force à un la sortie TOR "Autorisation de freinage" si les conditions suivantes sont remplies :

• étape 101 du graphe : freinage du groupe

• étape 183 du graphe : freinage du groupe

Dans tous les modes de commande autres que "manuel", l'automate remet à zéro la sortie TOR "Autorisation de freinage" si les conditions suivantes sont remplies :

• étape 123 du graphe : défreinage du groupe et entrée TOR "Vannage en position marche à vide"

• étape 192 du graphe : défreinage du groupe

Dans le mode de commande "manuel", l'automate répercute les ordres reçus du terminal actif sur la sortie TOR "Autorisation de freinage".

Pompe d'injection paliers

Dans tous les modes de commande autres que "manuel", l'automate force à un la sortie TOR "Ordre de marche de la pompe d'injection" si une des conditions suivantes est remplie :

• étape 121 du graphe : mise en service pompe injection paliers (phase d’accélération)

• étape 182 du graphe : mise en service pompe injection et entrée TOR "Groupe à la vitesse injection" active (la vitesse groupe est inférieure à 80min-1)

Dans tous les modes de commande autres que "manuel", l'automate remet à zéro la sortie TOR "Ordre de marche de la pompe d'injection" si une des conditions suivantes est remplie :

• étape 124 du graphe : arrêt de la pompe d'injection et entrée TOR "Groupe à la vitesse injection" inactive (la vitesse groupe est supérieure à 80min-1)

• étape 184 du graphe : arrêt de la pompe d'injection et entrée TOR "Groupe à l’arrêt" active (la vitesse groupe est nulle)

Dans le mode de commande "manuel", l'automate répercute les ordres reçus du terminal actif sur la sortie TOR "Ordre de marche de la pompe d'injection ".

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Verrous

Dans tous les modes de commande autres que "manuel", l'automate émet une impulsion sur la sortie TOR "Ordre d'engagement des verrous" si les conditions suivantes sont remplies :

• étape 184 du graphe : engagement des verrous et entrée TOR "Groupe à l’arrêt" active

• entrée TOR "Vannage fermé" active

Dans tous les modes de commande autres que "manuel", l'automate émet une impulsion sur la sortie TOR "Ordre de dégagement des verrous" si les conditions suivantes sont remplies :

• étape 122 du graphe : dégagement des verrous et entrée TOR "Pressions paliers établies" présente depuis 20 secondes [1]

Dans le mode de commande "manuel", l'automate exécute les ordres reçus du terminal actif en émettant des impulsions sur les sorties TOR "Ordre d'engagement des verrous" et "Ordre de dégagement des verrous".

[1] : Cette condition permet de s’assurer que l’on a bien pris le temps d’établir un régime hydrostatique

Electrodistributeur de sécurité de la turbine

Dans tous les modes de commande autres que "manuel", l'automate force à un la sortie TOR "Ordre d'ouverture de l'électro de sécurité" si les conditions suivantes sont remplies :

• étape 122 du graphe : excitation de l'électro de sécurité

Dans tous les modes de commande autres que "manuel", l'automate remet à zéro la sortie TOR "Ordre d'ouverture de l'électro de sécurité" si une des conditions suivantes est remplie :

• étape 181 du graphe : fermeture du vannage par désexcitation de l'électro de sécurité

• étape 152 du graphe : fermeture rapide du vannage sur défaut, par désexcitation de l'électro de sécurité

Dans le mode de commande "manuel", l'automate répercute les ordres reçus du terminal actif sur la sortie TOR "Ordre d'ouverture de l'électro de sécurité".

Robinets accumulateurs Pales/Vannage

Dans tous les modes de commande autres que "manuel", l'automate force à un la sortie TOR "Ordre d'ouverture accumulateurs Pales/Vannage" si les conditions suivantes sont remplies :

• étape 102 du graphe : ouverture des robinets accumulateurs Pales/Vannage

• entrée TOR "Pression d’huile régulation établie" active [1]

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Dans tous les modes de commande autres que "manuel", l'automate force à un la sortie TOR "Ordre de fermeture accumulateurs Pales/Vannage " si les conditions suivantes sont remplies :

• étape 191 du graphe : fermeture des robinets accumulateurs Pales/Vannage

• entrée TOR "Niveau huile accumulateurs Pales/Vannage" active

Dans le mode de commande "manuel", l'automate répercute les ordres reçus du terminal actif sur les sorties TOR "Ordre d'ouverture des robinets" et "Ordre de fermeture des robinets".

[1] : cette condition est donnée par la détection d’une pression correcte par le pressostat en sortie de la pompe de régulation.

Remarque : Cette condition permet d’éviter d’ouvrir les robinets des accumulateurs alors que la pompe de régulation n’a pas encore atteint sa caractéristique nominale de pression.

Pompe de graissage

Dans tous les modes de commande autres que "manuel", l'automate force à un la sortie TOR "Ordre de mise en service pompe de graissage" si la condition suivante est remplie :

• étape 101 du graphe : mise en service pompe de graissage

Dans tous les modes de commande autres que "manuel", l'automate remet à zéro la sortie TOR "Ordre de mise en service pompe de graissage" si les conditions suivantes sont remplies :

• étape 103 du graphe : fermeture des robinets accumulateurs Pales/Vannage

• entrée TOR "Niveau huile Bac graissage conforme" [2]

Dans le mode de commande "manuel", l'automate répercute les ordres reçus du terminal actif sur la sortie TOR "Ordre de mise en service pompe de graissage".

[2] : cette condition est donnée par la détection d’un niveau correct dans le bac joint air (contact DS), dans le bac palier alternateur (contact DT), ainsi que dans le bac paliers turbine (contact DU).

Pompes de régulation

Figure 41 : Tableau niveau pression

Capteur Volume(dm) Pression

(bar)

Hauteur

(mm)Fonction

LG 1294 1070 Niveau huile anormal > AEG

CT 1222 1020 Compensation fuites d'air

CS 1150 40 970 Compensation fuites d'air

CP 1043 895 Validation fermeture accu.

(LY) 1000 38,6 865 Niveau huile anormal > AEG

LH 475 33,3 495 Niveau bas > Défaut DH

LI 335 32 395 Niveau trop bas > Défaut DH

LD 1294 1070 Niveau huile anormal > AEG

CR 1222 1020 Compensation fuites d'air

CQ 1150 40 970 Compensation fuites d'air

CO 1043 895 Validation fermeture accu.

(LX) 1000 38,6 865 Niveau huile anormal > AEG

LE 600 34,5 583 Niveau bas > Défaut DH

LF 400 32,5 442 Niveau trop bas > Défaut DH

Pales

Vannage

Le tableau ci-contre reprend les capteurs mis en œuvre, les volumes correspondants, les pressions, la position de leurs implantation, et les fonctions correspondantes à chacun de ces capteurs de niveau des accumulateurs pales et vannage. A la base, j’ai établi ce tableau pour définir les pressions correspondante à chaque niveau d’huile au sein des accumulateurs (en appliquant la loi des gaz parfaits PV=NRT).

43

Pompe de régulation principale [AE]

Dans tous les modes de commande autres que "manuel", l'automate force à un la sortie TOR "Ordre de mise en service pompe de régulation" si à l’issue de la temporisation "mise en service pompe de régulation" l’ensemble des conditions suivantes sont remplies :

• étape 101 du graphe : mise en service pompe de régulation principale

• entrée TOR "Niveau Huile trop haut bac alim Joint/Air" Inactive

• entrée TOR "Niveau Huile trop haut bac alim palier alternateur" Inactive

• entrée TOR "Niveau Huile trop haut bac récupération huile/air" Inactive

• entrée TOR "Niveau Huile trop bas bac pied d’ogive" Inactive

• entrée TOR "Niveau Huile trop bas accumulateur Pales" Inactive

• entrée TOR "Niveau Huile trop bas accumulateur Vannage" Inactive

• entrée TOR "Présence courant alternatif" active

Dans tous les modes de commande autres que "manuel", l'automate remet à zéro la sortie TOR "Ordre de mise en service pompe de régulation" si au moins une des conditions suivante est remplie :

• étape 192 du graphe : mise hors service pompe de régulation principale

• entrée TOR "Niveau Huile trop haut bac alim Joint/Air" active

• entrée TOR "Niveau Huile trop haut bac alim palier alternateur" active

• entrée TOR "Niveau Huile trop haut bac récupération huile/air" active

• entrée TOR "Niveau Huile trop bas bac pied d’ogive" active

• entrée TOR "Niveau Huile trop bas accumulateur Pales" active

• entrée TOR "Niveau Huile trop bas accumulateur Vannage" active

• entrée TOR "Présence courant alternatif" inactive

Dans le mode de commande "manuel", l'automate répercute les ordres reçus du terminal actif sur la sortie TOR "Ordre de mise en service pompe de régulation".

44

Pompe de régulation de secours – emballement pales [AF]

Dans tous les modes de commande autres que "manuel", l'automate force à un la sortie TOR "Ordre de mise en service pompe de régulation de secours" si à l’issue de la temporisation "mise en service pompe de secours régulation" l’ensemble des conditions suivantes sont remplies :

• entrée TOR "Manque de pression huile régulation" active depuis plus de 18 secondes


• entrée TOR "Niveau Huile trop haut bac alim palier alternateur" Inactive



• entrée TOR "Niveau Huile trop bas accumulateur Pales" Inactive

• entrée TOR "Niveau Huile trop bas accumulateur Vannage" Inactive


Ou si l’ensemble des conditions ci-dessous sont remplies :


• entrée TOR "Présence courant alternatif" Inactive

• entrée TOR "Survitesse 2ème Stade " active

Dans tous les modes de commande autres que "manuel", l'automate remet à zéro la sortie TOR " Ordre de mise en service pompe de régulation de secours" si au moins une des conditions suivante est remplie :

• entrée TOR "Niveau Huile trop haut bac alim Joint/Air" active

• entrée TOR "Niveau Huile trop haut bac alim palier alternateur" active

• entrée TOR "Niveau Huile trop haut bac récupération huile/air" active

• entrée TOR "Niveau Huile trop bas bac pied d’ogive" active

• entrée TOR "Niveau Huile trop bas accumulateur Pales" active

• entrée TOR "Niveau Huile trop bas accumulateur Vannage" active


Et si l’ensemble des conditions suivantes sont remplies :

• entrée TOR "Survitesse 2ème Stade " inactive

• entrée TOR "Manque de pression huile régulation" inactive

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Dans le mode de commande "manuel", l'automate répercute les ordres reçus du terminal actif sur la sortie TOR "Ordre de mise en service pompe de régulation".

Vanne aval : descente rapide - descente lente - verrouillage - ouverture

Descente Rapide

Dans tous les modes de commande autres que "manuel", l'automate force à un la sortie TOR "Ordre de descente rapide de la vanne aval" si l'une des conditions suivantes est remplie :

• étape 221 du graphe : descente rapide vanne aval


Et si les conditions suivantes sont remplies:

• sortie TOR "Ordre de descente lente de la vanne aval" inactive

• entrée TOR "Vanne aval verrouillée en ouverture" inactive

Dans tous les modes de commande autres que "manuel", l'automate remet à zéro la sortie TOR " Ordre de descente rapide de la vanne aval " si l'une des conditions suivantes est remplie :


• étape 223 du graphe : arrêt mouvement vanne aval

• sortie TOR "Ordre de descente lente de la vanne aval" active

• entrée TOR "Vanne aval verrouillée en ouverture" active

Descente Lente

Dans tous les modes de commande autres que "manuel", l'automate force à un la sortie TOR "Ordre de descente lente de la vanne aval" si l'une des conditions suivantes est remplie :

• étape 222 du graphe : descente lente vanne aval


et si les conditions suivantes sont remplies:

• sortie TOR "Ordre de descente rapide de la vanne aval" inactive


Dans tous les modes de commande autres que "manuel", l'automate remet à zéro la sortie TOR " Ordre de descente lente de la vanne aval " si l'une des conditions suivantes est remplie :


46




Dans le mode de commande "manuel", l'automate répercute les ordres reçus du terminal actif sur la sortie TOR " Ordre de descente lente de la vanne aval".

Ouverture

Dans tous les modes de commande autres que "manuel", l'automate force à un la sortie TOR "Ordre d'ouverture de la vanne aval" si l'une des conditions suivantes est remplie :



Et si les conditions suivantes sont remplies:




Dans tous les modes de commande autres que "manuel", l'automate remet à zéro la sortie TOR " Ordre de descente lente de la vanne aval " si l'une des conditions suivantes est remplie :



• sortie TOR "Ordre de descente rapide de la vanne aval" active


Dans le mode de commande "manuel", l'automate répercute les ordres reçus du terminal actif sur la sortie TOR " Ordre d'ouverture de la vanne aval".

Reprise de fuites Vanne aval (Verrouillage)

Dans tous les modes de commande autres que "manuel", l'automate force à un la sortie TOR "Ordre de verrouillage de la vanne aval en position ouverte" si les conditions suivantes sont remplies :

• étape 242 du graphe : verrouillage position vanne aval



47

• sortie TOR "Ordre d'ouverture de la vanne aval" inactive

Dans tous les modes de commande autres que "manuel", l'automate remet à zéro la sortie TOR "Ordre de verrouillage de la vanne aval en position ouverte " si l'une des conditions suivantes est remplie :


• sortie TOR "Ordre de descente rapide de la vanne aval" active

• sortie TOR "Ordre d'ouverture de la vanne aval" active

Dans le mode de commande "manuel", l'automate répercute les ordres reçus du terminal actif sur la sortie TOR "Ordre de verrouillage de la vanne aval en position ouverte".

Remarque : Cette précaution permet de maintenir la vanne aval en position ouverte en compensant les fuites au sein des servomoteurs.

VI.2.2 Actionneurs électriques

Contacteur d'excitation

Dans tous les modes de commande autres que "manuel", l'automate force à un la sortie TOR "Ordre d'enclenchement du contacteur d'excitation" si la condition suivante est remplie :

• étape 131 du graphe : Fermeture du contacteur d'excitation, à l'issue de l'impulsion de retour à Un de la consigne de tension

Dans tous les modes de commande autres que "manuel", l'automate remet à zéro la sortie TOR " Ordre d'enclenchement du contacteur d'excitation " si les conditions suivantes sont remplies :

• étape 171 du graphe : Désexcitation de l'alternateur

• entrée TOR "Tempo récupération de l’énergie rotor" inactive

Dans le mode de commande "manuel", l'automate répercute les ordres reçus du terminal actif sur la sortie TOR "Ordre d'enclenchement du contacteur d'excitation".

Régulateur de tension

Dans tous les modes de commande autres que "manuel", l'automate force à un la sortie TOR "Ordre d'enclenchement du régulateur de tension" si une des conditions suivantes est remplie :

• étape 125 du graphe : Mise en service régulateur de tension

Dans tous les modes de commande autres que "manuel", l'automate remet à zéro la sortie TOR "Ordre d’enclenchement du régulateur de tension" si les conditions suivantes sont remplies :

• étape 171 du graphe : Mise hors service régulateur de tension

Dans le mode de commande "manuel", l'automate répercute les ordres reçus du terminal actif sur la sortie TOR "Ordre d'enclenchement du contacteur d'excitation".

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Disjoncteur de groupe : autorisation de couplage par coupleur

Dans tous les modes de commande autres que "manuel", l'automate active la sortie TOR "Autorisation de couplage par le coupleur" tant que les conditions suivantes sont remplies :

• étape 141 du graphe : Mise en service du coupleur

• entrée TOR "disjoncteur groupe fermé" inactive

Dans le mode de commande "manuel", l'automate répercute les ordres reçus du terminal actif sur les sorties TOR "Mise en service du coupleur" et "Mise en service de l'égalisation de tension".

Disjoncteur de groupe : autorisation de couplage - non autorisation couplage

Dans tous les modes de commande autres que "manuel", l'automate force à un la sortie TOR "Autorisation de fermeture du disjoncteur de groupe" si les conditions suivantes sont remplies :

• étape 141 du graphe : autorisation de couplage

Dans tous les modes de commande autres que "manuel", l'automate remet à zéro la sortie TOR "Autorisation de fermeture du disjoncteur de groupe" si les conditions suivantes sont remplies :

• étape 161 du graphe : découplage du groupe

Dans le mode de commande "manuel", l'automate répercute les ordres reçus du terminal actif sur la sortie TOR "Autorisation de fermeture du disjoncteur de groupe".

Mise en service de la synchronisation, de l'égalisation de tension et du coupleur

Dans tous les modes de commande autres que "manuel", l'automate active les sorties TOR "Mise en service de la synchronisation", "Mise en service de l'égalisation de tension" et "Mise en service du coupleur" tant que les conditions suivantes sont remplies :

• étape 141 du graphe : Mise en service du coupleur

• entrée TOR "disjoncteur groupe fermé" inactive

Dans le mode de commande "manuel", l'automate répercute les ordres reçus du terminal actif sur les sorties TOR "Mise en service de la synchronisation", "Mise en service de l'égalisation de tension" et "Mise en service du coupleur".

Gestion du régulateur de vitesse

Marche en mode turbine

Dans tous les modes de commande autres que "manuel", l'automate force à un la sortie TOR "Ordre de marche en mode turbine" si les conditions suivantes sont remplies :

• étape 123 du graphe : passage RGN en mode turbine

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Dans tous les modes de commande autres que "manuel", l'automate remet à zéro la sortie TOR "Ordre de marche en mode turbine" si les conditions suivantes sont remplies :

• étape 251 du graphe : passage RGN en mode déchargeur

Dans le mode de commande "manuel", l'automate répercute les ordres reçus du terminal actif sur la sortie TOR "Ordre de marche en mode turbine".

Marche en mode déchargeur

Dans tous les modes de commande autres que "manuel", l'automate force à un la sortie TOR "Ordre de marche en mode déchargeur" si les conditions suivantes sont remplies :

• étape 251 du graphe : passage RGN en mode déchargeur

Dans tous les modes de commande autres que "manuel", l'automate remet à zéro la sortie TOR "Ordre de marche en mode déchargeur " si les conditions suivantes sont remplies :

• étape 123 du graphe : passage RGN en mode turbine

Dans le mode de commande "manuel", l'automate répercute les ordres reçus du terminal actif sur la sortie TOR "Ordre de marche en mode déchargeur ".

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Figure 42 : Etat des actionneurs en fonction des étapes – [CCTP CIH]

Grafcet

CPG

Grafcet

DCP

Grafcet

Dsx

Organnes mécaniques 101 102 103 121 122 123 124 125 131 132 142 151 152 161 171 181 182 183 184

pompe de réfrigération A D

pompe d'injection * A D A D

pompe de graissage A D**

pompe régulation principale A

freins A D A

robinets accu. pales/vannage A

électro de sécurité A D D

limiteur d'ouverture D* A A

ouv. Vannage MAV I

fermeture vannage I

verrous de vannage D A

descente rapide vanne aval

descente lente vanne aval

montée vanne aval

verrouillage position vanne aval

ventilateurs alternateur A D

organes électriques

contacteur d'excitation A D

amorçage excitation I

automate de couplage I

autorisation de couplage A D

autorisation de consigne P,U D D

RGN marche en turbine A

RGN marche en déchargeur D

régulateur de tension U A D

Grafcet ArtGrafcet MAX Grafcet ROTGrafcet

FCA

D* : Dégagement limité par la position de marche à vide

D** : Mise hors service de la pompe de graissage sous la condition que le niveau bac graissage soit conforme

* : Veiller à ne pas faire fonctionner cette pompe plus de 30 minutes

Grafcet Exc

Grafcet

Chg

Grafcet

RGND

Organnes mécaniques 191 192 211 221 222 223 224 231 232 234 241 242 251

pompe de réfrigération

pompe d'injection

pompe de graissage

pompe régulation principale D

freins D

robinets accu. pales/vannage D***

électro de sécurité

limiteur d'ouverture D D

ouv. Vannage MAV

fermeture vannage

verrous de vannage

descente rapide vanne aval A D D A D

descente lente vanne aval A D D A D

montée vanne aval A A D

verrouillage position vanne aval D D D D D D D D A

ventilateurs alternateur

organes électriques

contacteur d'excitation

amorçage excitation

automate de couplage

autorisation de couplage

autorisation de consigne P,U A

RGN marche en turbine D

RGN marche en déchargeur A

régulateur de tension U

D*** : Fermeture des accumulateurs sous la condition que le niveau soit conforme

Grafcet Aax Grafcet DVA Grafcet FVAGrafcet

OVA

Tableau récapitulatif des états des actionneurs

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VII. Gestion des auxiliaires permanents

Tel qu’indiqué dans la partie consacrée à la rédaction du cahier des charges de l’automate de groupe, je me suis également penché sur la gestion des auxiliaires permanents. Ceux-ci n’entrent pas dans le cahier des charges de l’automate de groupe du fait de devoir fonctionner indépendamment de la bonne marche de l’automate de groupe. Ces modules gèrent la pompe de graissage afin d’assurer le maintien du niveau d’huile dans les bacs de graissages (Annexe 2), d’assurer la compensation des fuites d’air dans les accumulateurs (Annexe 2), ainsi que la gestion des ventilateurs (Annexe 2). J’ai également créé une fonction permettant d’assurer la gestion d’intermittence entre les accumulateurs et le bac de graissage (cette fonction permet donc d’aiguillier le débit d’huile ramené du pied d’ogive soit vers les accumulateurs si la pression est inférieure à 40 bars, soit vers le bac de graissage si la pression est supérieure) (Annexe 2).

VIII. Gestion des relais de protection numériques

La définition de la logique combinatoire des relais de protections numériques de groupe et transformateurs a été une partie importante de la gestion des protections. En effet, si auparavant chaque informations étaient ramenées individuellement à l‘automate de groupe qui se chargeait de qualifier le défaut soit en DE, DNB, DH ou DB, il a été décidé dans le cadre du projet Renouv’Eau d’utiliser des relais de protection numérique qui intègrent un ensemble de fonctions. Via l’attribution de code ANSI aux grandeurs mesurées, (températures, courants, tension) les RPN sont par exemple capables de détecter un déséquilibre entre les phases stator, de détecter un défaut de masse, un maximum de tension. Afin de livrer une solution complète, je me suis donc penché sur la définition de leurs logiques, avec notamment la prise en compte de la qualification du défaut en fonction de la condition de débit. En d’autres termes, il a été vu dans une section précédente que les défauts étaient qualifiés en fonction de leurs types, mais également en fonction du débit dans le cas de la centrale de Strasbourg. Si celui-ci est supérieur à 60% on générera donc un défaut de type DNB qui assurera un passage en marche déchargeur (Annexe 3).

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Conclusion

Mon projet de fin d’étude s’est réalisé au sein de l’entreprise EDF dans le centre d’ingénierie d’hydraulique de Mulhouse. Ce PFE s’est inscrit dans le projet Renouv’Eau[1] qui vise à tirer parti de l’ensemble du potentiel hydraulique exploitable sur chaque site en bénéficiant de tous les apports techniques et technologiques actuels pour générer des gains de manière pérenne. Le projet Renouv’Eau s’appliquant entre autre à la centrale hydroelectrique de Strasbourg, l’objectif général de mon stage a été de comprendre l’automatisme de premier rang de cette centrale et de le formaliser sous la forme d’un cahier des charges conforme aux préconisations du projet Renouv’Eau.

Ma mission se découpait en deux grosses parties, la première était d’établir l’analyse fonctionnelle d’un groupe hydroélectrique et de traduire cette analyse sous forme de grafcet et la seconde d’établir l’architecture du contrôle-commande de la centrale de Strasbourg en déclinant un référentiel technique pour ce même site de production. La première mission a été la plus longue à accomplir. En effet, en me basant sur la rétroingénierie j’ai du m’adapter à une nouvelle logique de fonctionnement. De plus, même si le domaine de l’hydraulique m’était familier il ne l’était que dans des proportions moindres étant donné que ma première expérience dans ce domaine consistait en la rénovation d’une microcentrale dans le cadre de mon stage ouvrier de première année d’école d’ingénieur. La seconde mission m’a semblé plus aisée à traiter car j’avais déjà acquis un certain nombre de connaissances dans la première étape. Dés lors, il ne s’agissait plus que de formaliser ces données au sein d’un cahier des charges en me conformant aux particularités de la centrale et aux exigences du projet Renouv’Eau. Lors de la rédaction de la seconde partie, j’ai du traiter d’autres aspects nécessaires à la coordination de l’ensemble de l’installation qui ne figuraient pas dans le périmètre du cahier des charges de l’automate de groupe comme la gestion des relais de protection numériques ou encore certaines fonctions liées à la gestion des auxiliaires permanents. En termes de résultats, j’ai traité la partie grafcet, l’élaboration des défauts par l’automate, la gestion des actionneurs séquentiels et permanents, la gestion des relais de protections numériques du groupe et transformateurs. Les objectifs fixés au départ du stage ont donc été atteints et mon tuteur M. WOLFF a validé mon travail. A l’issue du stage, j’ai donc transmis l’intégralité de mon travail à l’ensemble des acteurs du projet avec qui j’ai pu travailler. La suite des opérations consistera à consulter un certain nombre d’entreprises qui auront répondues à l’appel d’offre. La fin du projet de rénovation de l’ensemble de la centrale devrait se terminer en 2016. Mon projet de fin d’étude aura été source de nombreux apports. En effet, en plus de la mise en pratique de mes connaissances acquises lors de mes études d’ingénieur, les apports pédagogiques de mon PFE ont été divers : nouvelles connaissances en hydraulique, en automatisme, en gestion d’une étude de projet, en rédaction d’un cahier des charges, … Ensuite, mon stage m’ayant permis de travailler avec des ingénieurs professionnels, j’ai pu avoir une vision globale du métier pour lequel je me destine. Mon PFE s’inscrivant dans un grand projet, j’ai été amené a travailler avec d’autres corps de métiers, ce qui pour moi représente un grand enrichissement personnel au niveau des échanges et rencontres que j’ai pu faire ainsi qu’au point de vue de l’élargissement de mes connaissances . Une partie de mon stage s’est par exemple déroulé sur le chantier de rénovation du contrôle –commandes des écluses de Strasbourg, cette phase m’aura permis d’assister à la mise en place de type de matériels tels que les réseaux à fibre optique. Enfin, ce PFE, m’a permis à la fois de participer et de mettre ma pierre à l’édifice d’un projet de grande envergure tel que le projet Renouv’eau et a également confirmé mon intérêt poussé pour le domaine de la production hydraulique.

[1] Le cout du projet Renouv’Eau gravite autour d’un milliard d’euro.

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Bibliographie

[1] EDF Nouveaux Arrivants; EDF

[2] Documentation sur les postes asservis ; BULL

[3] Cahier Génie Civil des centrales du Rhin ; EDF

[4] Comparatif rendements turbines : Mecaflux.com

[5] Point zéro – conjugaison pâles/vannage – centrale de Strasbourg ; EDF