Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche scientifique

Ecole Nationale Polytechnique

Département de Génie Electrique

-Electrotechnique-

Stage pratique

la Station de pompage SBM (Système ECD et DCS)

Stage proposé par : Nehal Mouhand

Rapport :

Encadré par : Benmessaoud Lahlou

Fait par : Daou Houcine

PLAN DE TRAVAIL

Chapitre I: La Sonatrach

I.1. Création de la Sonatrach

I.2. Présentation de Sonatrach

I.3. Sonatrach en chiffres

I.4. Sonatrach à

l’international

I.5. Les activités de Sonatrach I.5.1 L’activité Amont

I.5.2 aval

1.5.3 Le transport par

canalisation (TRC) : I.5.3.1. Carte du réseau de

canalisation

I.5.3.2. C’est quoi en fait le

transport par canalisation ?

I.5.3.3. Les composants du réseau

du transport par canalisation

I.5.3.4. L’exploitation de réseau de

canalisation

Chapitre II: La station SBM

II.1. Présentation de la station

II.2. Les différents

équipements de la station

Chapitre III: Les automates

ESD ET DCS

III.1. ESD III.1.2 L’armoire ESD

III.1.3 Design de l’ESD

III.1.4 Les matrice ESD :

III.1.4.1 Principe du l’ESD

III.1.4.2.Explication des

animations synoptique de la

matrice ESD1(ou ESD2)

III.1.4.3 Quelques exemples de

la synoptique ESD

III.1.5 Réarmement

III.1.6 Les évènements

III.2LE DCS III.2.1L’armoire DCS

Chapitre VI :

Control-commande des

principaux compartiments

de la station SBM avec les

automates ESD+DCS

IV.1 ARRIVEE BRUT

IV.2 La filtration

IV.3 Le stockage

IV.4 Pompage boosting

IV.5 Pomperie principale

V Conclusion

Remerciements

Je tiens à remercier dans un premier temps, toute l’équipe pédagogique de l’école polytechnique et les intervenants professionnels responsables de la formation en électrotechnique, pour avoir assuré la partie théorique de celle-ci.

Je tiens à remercier tout particulièrement et à témoigner toute ma reconnaissance aux personnes suivantes, pour l’expérience enrichissante et pleine d’intérêt qu’elles m’ont fait vivre durant ces deux semaines au sein de la station SBM :

Monsieur Nehal Mohand, chef de station, d’abord on me proposant une place comme stagiaire puis pour son accueil et la confiance qu’il m’a accordé dès mon arrivée au sein SBM.

Mon encadreur, Monsieur Benmassoud Lahlou, ingénieur électricien, de m’avoir intégré rapidement au sein de la station et m’avoir accordé toute sa confiance ; pour le temps qu’il m’a consacré tout au long de cette période, sachant répondre à toutes mes interrogations ; sans oublier sa participation au cheminement de ce rapport

Monsieur Iheddaden Meziane, technicien électricien, et Monsieur Bouriyah Liyass, ingénieur instrumentaliste, pour leur accueil sympathique et leur coopération professionnelle.

Chapitre I :

Chapitre I: La Sonatrach

I.1. Création de la Sonatrach

I.2. Présentation de Sonatrach

I.3. Sonatrach en chiffres

I.4. Sonatrach à l’international

I.5. Les activités de Sonatrach

I.5.1 L’activité Amont

I.5.2 L’activité aval

1.5.3 Le transport par canalisation (TRC)

I.1. Création de la Sonatrach : Sonatrach est créé le 31 décembre 1963, répondant ainsi à l’exploitation de la rente pétrolière perçue très tôt comme un élément moteur dans le développement du pays. Au fil du temps elle devient l’une des puissantes entreprises pétrolières dans le continent africain contribuant ainsi à un développement économique et social du pays. En 1967 Siné inventa son logo de couleurs orange, rouge et noir.[1]

. [

I.2. Présentation de Sonatrach :

Sonatrach est une compagnie algérienne d’envergure internationale, la clé de sa voute de son économie. Le groupe pétrolier et gazier Sonatrach intervient dans l’exploration, la production, le transport par canalisation, la transformation et la commercialisation des hydrocarbures et de leurs dérivés.[1] Sonatrach se développe également dans les activités de pétrochimie, de génération électrique, d’énergies nouvelles et renouvelables, de dessalement d’eau de mer et d’exploitation minière. Depuis presque une décennie, Sonatrach ne cesse de s’internationaliser en opérant dans plusieurs régions du monde notamment en Afrique, Europe (Espagne, Italie, Portugal, Grande Bretagne), en Amérique Latine (Pérou) et enfin aux USA.[2]

I.3. Sonatrach en chiffres :

1ère Compagnie Africaine.

12ème Compagnie pétrolière Mondiale.

13ème Compagnie Mondiale concernant les hydrocarbures liquides (réserves et production)

6ème Compagnie Mondiale en matière de Gaz Naturel (réserves et production)

25ème Compagnie pétrolière sur le plan des effectifs. (Source : PIW Top 50 / 2008)

5ème exportateur mondial de Gaz Naturel

4ème exportateur mondial de GNL

3ème exportateur mondial de GPL

Effectif : 41 204 salariés (120 000 avec ses filiales).

Génère 30 % du PNB du pays.

Production : 232,3 millions deTEP : 11,7 % (24 millions de TEP) pour le marché intérieur.[2]

I.4. Sonatrach à l’international : Grace à une stratégie d’internationalisation de ses activités, sonatrach a pu renforcer sa position en tant qu’acteur majeur dans l’industrie pétrolière et gazière. Les activités développées sont :

Amont

Transport par canalisation

Aval

Commercialisation des produits pétroliers

Transport maritime

Autres Services

[2]

I.5. Les activités de Sonatrach :

I.5.1 L’activité Amont

16 découvertes réalisées en 2009: 09 en effort propre et 07 en partenariat

29 découvertes d'hydrocarbures réalisées en 2010: 27 en effort propre et 02 en partenariat, arrêté à novembre 2010 Sonatrach a effectué deux découvertes de pétrole en international à travers sa filiale Sipex en association avec la National Oil Corporation (NOC). Ces découvertes ont été réalisées dans le bassin de Ghadamès à environ 230 km au sud de la ville de Tripoli en Libye. Presque la totalité des réserves découvertes à ce jour se situe dans la partie Est du Sahara. La répartition géographique sur la base d'un découpage du domaine minier en plusieurs provinces pétrolières plus ou moins homogènes, donne ce qui suit : • 67% des réserves en huile et en gaz sont renfermées dans les provinces de Oued Mya et de Hassi Messaoud, où sont situés les deux gisements géants de Hassi Rmel (gaz) et Hassi Messaoud (huile) ; • Le bassin d'Illizi occupe la 3ème position avec 14% des réserves initiales en place ; • Les bassins de Rhourde Nouss (9%), Ahnet Timimoun (4%) et le bassin de Berkine. [2]

La nature des hydrocarbures dans chaque province est comme suit: la province de Hassi Messaoud-Dahar correspondant à l'un des plus importants événements tectoniques du Sahara, renferme 71% des réserves en huile; la province de Oued Mya, un bassin essentiellement Mésozoïque, renferme surtout du gaz (50% des réserves) et une partie de huile (6%); le bassin d'Illizi , essentiellement Paléozoïque, renferme, en pourcentage, autant d'huile (15%) que de gaz (14%);• les provinces de Rhourde Nouss et de Berkine correspondent à des bassins dont l'histoire géologique est un peu complexe (Paléozoïque et Mésozoïque). Ils renferment 19% de gaz (essentiellement à Rhourde Nouss) dont presque la moitié probable ou possible et 8% d'huile; le bassin de l'Ahnet-Timimoun, essentiellement Paléozoïque ne renferme que du gaz (13%) dont la moitié est encore classée probable et possible.[2]

I.5.2 aval : Elle se résume dans les efforts consentis dans les activités suivantes :

Développement et l'exploitation de la liquéfaction de gaz naturel

la séparation de GPL,

le raffinage, la pétrochimie et la valorisation des gaz industriels.

L’activité Amont recouvre les activités de recherche, d’exploration, de développement et de production d’hydrocarbures. Celles-ci sont assurées par Sonatrach seule ou en association avec d’autres compagnies pétrolières.

I.4.1 Complexes et unités de l’activités aval :

Quatre (04) complexes de GNL, 3 à Arzew et 1 à Skikda, d’une capacité totale de production de 44 milliards m3 de GNL/an

Deux (02) complexes de GPL à Arzew, d’une capacité totale de production de 9 millions de Tonnes / an

Deux (02) complexes pétrochimiques, l’un à Arzew et le second à Skikda

Une (01) unité de PEHD (polyéthylène haute densité) appartenant à la filiale ENIP

Deux (02) unités d'extraction d'hélium: une à Arzew et une à Skikda.

I.4.2.Situation des installations et projets de l'Activité Aval :

[2]

Fig1 :

Les raffineries de Sonatrach :

A travers son activités aval Sonatrach dispose désormais de 5 raffineries :

Une (01) à Alger avec une capacité de traitement de pétrole brut de 2,7 millions de tonnes par an

Une (01) à Skikda avec une capacité de traitement de pétrole brut de 7,5 millions de tonnes par an

Une (01) à Arzew avec une capacité de traitement de pétrole brut de 2,5 millions de tonnes par an

Une (01) à Hassi Messaoud avec une capacité de traitement de pétrole brut de 1,1 millions de tonnes par an

Une (01) Adrar en partenariat avec une capacité de traitement de pétrole brut de 600 000 tonnes par an.[1] [2]

Celle qui nous intéresse est la raffinerie d’Alger qui est directement alimenté en pétrole brut par la station de pompage de Beni Mansour (SBM) ou nous verrons par suite son nouveau système d’automatisation de sa gestion d’où l’objet de notre stage.

Les stations de pompage du produit brut tel que le pétrole sont d’une importance capitale pour l’exploitation des hydrocarbures partant de la découverte du gisement en finissant par son exploitation et enfin sa commercialisation.

Elles (stations de pompage) sont le moteur essentiel et le sujet même du transport par canalisation.

1.5.3 Le transport par canalisation (TRC) : I.5.3.1. C’est quoi en fait le transport par canalisation ?

Définition :

Le transport par canalisation est un mode de transport de matières gazeuses, liquides, solides ou poly phasiques, réalisé au moyen de conduites constituant ainsi un réseau. [2] [3] Généralement quand on parle d’un transport par canalisation on fait référence au transport du : Gaz naturel qui est acheminé via ce qu’on appel les gazoducs. Les hydrocarbures liquides transportés par des oléoducs. [1]

I.5.3.2. Carte du réseau de canalisation :

[4]

SBM

ALGER

HEH

HAMRA

Fig2

I.5.3.3. Les composants du réseau du transport par canalisation :

I.5.3.3.1 Les stations d’injections (stations de départs) :

Ils sont les points d’entrée du réseau du transport... Ils peuvent être :

1) Stations d’atterrage.

2) Des terminaux

3) Des stations d’entrée

[1]

I.5.3.3.2 La station de pompage : Sont reparties d’une façon bien calculée pour assurer le débit voulu à des pressions bien déterminées tout en respectant la vitesse d’écoulement adaptée pour les hydrocarbures (environ 1m/s) .(Dans du transport des gaz on les appelle les stations de compression).[4]

I.5.3.3.3 Les postes de livraison :

Pour alimenter les destinataires intermédiaires ou finaux avec la matière transportée. [4]

I.5.3.3.4Les postes de sectionnement : Ils sont mis en place pour isoler un tronçon de canalisation afin d’effectuer un entretien Ils sont aussi équipés de coupures afin de recevoir des pistons envoyé par une station de pompage par le système gare-racleur et ceci pour nettoyage de la canalisation et dans certaines exigences techniques pour contrôler les différents paramètres d'intégrité de la canalisation : géométrie, fissuration ….. [1] [4]

I.5.3.4. L’exploitation de réseau de canalisation

C’est l’utilisation et l’entretien du réseau de transport qui sont visés par l’exploitation de l’objet d’art. Pour bien accomplir l’exploitation et l’entretien d’un tel réseau et conformément au règles non seulement de l’art en vigueur mais aussi de sécurité, qualité et d’environnement, il faut donc bien définir des règles techniques et organisationnelles réunies dans un système de management. La gestion d’un tel ouvrage se fait de plus en plus avec de la télésurveillance et la télégestion Dans la station de pompage de Beni Mansour on trouve des systèmes de gestion automatiques des plus performants et qui a montré toute son efficacité, avec presque ZERO incident et incendie, dont étalera par suite les différents compartiments de ce système (DCS pour la gestion appuyé par un ESD pour la sécurité). Le nettoyage ainsi que la vérification de la cylindricité des canalisations sont réalisés par le passage de pistons de conception adaptée à la fonction recherchée (piston racleur, nettoyeur, gabarit…). [1]

Chapitre II:

La station SBM

II.1. Présentation de la station

II.2. Les différents équipements de la station

II.1. Présentation de la station ; La station de pompage de Beni Mansour est l’une des plus importantes à l’échelle nationale en matière de transport par canalisation de pétrole brut. Réalisée dans les années 1971 après la nationalisation des hydrocarbures et située dans la commune de Beni Mansour à 107 Km au sud-ouest de la wilaya de Bejaia, cette station permet le transport du brut vers la raffinerie de sidi Arcine (Alger) sur un trajet de 135Km. La station est alimentée par un piquage au niveau du pipeline OB1* qui véhicule du pétrole brut du site Haoud El Hamra(HEM) vers le terminal pétrolier de Bejaia. [4]

II.1.2. But de la station :

Le pompage de brut vers la raffinerie d’Alger. Assurer un débit continuel avec une pression bien déterminé selon la demande des

terminaux ou bien des exigences de la station. Control du passage du condensat et de brut vers le terminal pétrolier de Bejaia. [4]

II.1.3 Description de la station : La station se compose de sept sections principales qui sont résumées dans ce qui suit

Fig.3. Section de la station SBM [3]

II.2. Les différents équipements de la station :

Entrée station FiltrationPomperie

Boosting

Pomperie

Principale

StockageRéseau de

drain et purge

Expédition

OB1

OG1

II.2.1 Les canalisations : Caractérisée par un même diamètre tout au long de la station qui est de 20’’ et qui est le même que celui de la tuyauterie reliant la SMB à Alger.

[5] II.2.2 Les filtres : Situés à l’entrée de la station pour éliminer les impuretés telles que le sable ou particules pouvant endommager les pompes au niveau de la station, Sachant que pour la station SBM les particules filtrées sont de plus de 500u (pas comme l’exigence telle que mentionné auparavant qui est de 200u à cause d’une surpression répétitive d’où l’obligation d’une augmentation du niveau de filtrage).

[5]

II.2.3Bacs de stockages : Leur rôle principal est d’emmagasiner le brut dans le cas ou la pression de clui ci à l’entrée de la station dépassant 34bar qui est une pression qui risque de causer une rupture de la canalisation entre Houd El Hamra (HME) et la station SBM.[6] Ils sont aussi d’une importance capital si la pression de la sortie de brut de la station SBM dépassant 74 bar considérée aussi comme une pression de ruptures de la canalisation reliant SBM à Alger. [6]

[5]

Les dimensions : Noms : R561 R562 Hauteur : 18.290m Diamètre : 30.5m Volume : 12000m3 Epaisseur : 16.32mm à la base et 6.32mm au sommet Date de construction : R561 en 1971 et R562 en 2000 [4]

II.2.4La pomperie Booster: Sont reliées aux bacs de stockage leur rôle est : Vidange des bacs et augmentation de pression de brut soutirée pour ainsi arriver à une pression de supérieure ou égale à 10 bar qui est la pression minimum qu’il faut avoir à l’entrée du réseau de pompes principales.

[5]

II.2.5 La pomerie principale :

La pomperie principale se compose de quatre pompes d’expédition alimentées soit par la déviation

du pipe OB1 soit par la pomperie boosting.

Les paramètres de sortie de chaque pompe d’expédition :

Nombre de pompe en service

Régime de fonctionnement (Débit global)

Débit nominal

(pour une pompe)

Pression de refoulement

Vitesse de rotation (pour une pompe)

1 217 m3/h 217 m3/h 59 bar 2865 tr/mn

2 430 m3/h 215 m3/h 59 bar 2698 tr/mn

3 580 m3/h 193 m3/h 63 bar 2762 tr/mn

3 650 m3/h 217 m3/h 68 bar 2865 tr/mn

[4]

II.2.6 Réseau de drain:

Son rôle est de purger les équipements de la station s’il y a une formation d’une cavitation d’air. Collecter les drains(pétrole) du site de part un réseau secondaire qui est ensuite stocké dans une cuve contenant :

1 transmetteur de niveau 1 pompe verticale

Sont situés sous terre pour créer une différence de pression permettant de recevoir la cavitation d’air.

II.2.7 Les systèmes de détecteur de la pomperie :

Détecteurs de vibrations Détecteurs De vitesses : Tachymètres Détecteurs de fuites : magnétroles Détecteur de pression : pressostat Détecteur De température sonde (exp : PT100) Détecteurs de niveau Détecteurs de chaleur Détecteur de flammes Détecteur Mesure du débit (débimetre ultrason) Détecteurs de bas niveau [4]

II.2.8 Les soupapes :

Sont d’une utilité capitale pour évacuer le fluide vers les citernes de purges dans le cas d’un

surplus de pression.

II.2.9 Les 02 cuves de vidanges (réseau de purge)

Permettre de collecter les purges du site de part un réseau secondaire ensuite on stocke dans deux cuves contenant chacune un transmetteur de niveau.

[5]

II.2.10 Vannes :

Elles sont l’un des éléments essentielle et capital dans le transport par canalisation Leur disfonctionnement peut rendre le réseau totalement fous et hors de contrôle. Chaque ligne d’expédition se compose de :

1 vanne motorisée d’aspiration

1 switch de débit aspiration très bas

1 switch de pression aspiration basse

1 pompe d’expédition avec variateur de vitesse

1 mesure de débit de refoulement

1 ligne de recirculation

1 vanne motorisée de refoulement

1 switch de pression très haute refoulement

[5]

II.2.11 Un groupe électrogène (PL 400 CIA) Pour une alimentation en triphasé alternatif et basse tension des équipements de la station en cas d’une rupture de la ligne principale. Caractéristiques : Marque : PERKINS Puissance : 400 KW Système de refroidissement : EAU Aspiration : TURBO CHARGE AVEC REFROIDISSEMENT Alternateur : Marque : LEROY SOMIER Puissance : 450KVA Tension : 400V Nombre de phase : 03 phases et un neutre. Nombre de pôles : 04 [4]

[5]

II.2.12 La gare-racleur : Une gare racleur est installée sur la ligne d’expédition du brut de Beni-Mansour vers Sidi-Arcine. Composition de la gare racleur :

1 vanne motorisée entrée gare racleur 1 vanne motorisée sortie gare racleur 1 vanne motorisée by pass gare racleur 1 contact de présence racleur dans la gare 1 contact de détection de passage racleur

[3]

[5]

Chapitre III:

Les automates ESD ET DCS

Dans cette section du rapport en essayera d’étaler la partie synoptique de la station ainsi que les automates ESD et DCS qui permettent un control commande des mieux élaborés. En premier lieu en exposera le DCS et l’ESD En deuxième lieu on montrera l’interaction de ces deux automates avec les principaux compartiments précédents de la station sous une vue synoptique.

III.1.2 L’armoire ESD

III.1.2.1 Description :[3] Le système ESD HIMA est composé de :

2UC (unité centrale) de type H51 (son nom technique)

2 racks (boites électrotechnique) d’entrée/sortie redondantes

1 couple d’alimentation de 24V redondante pour système III.1.2.2 Technicité : [3]

Le système ESD est tolérant à tous les niveaux et est tolérant aux fautes car un défaut sur un composant du système n’a aucun incident sur le fonctionnement du procédé.

Tous les éléments du système sont interchangeables en temps réel.

Il est conforme aux dernières spécifications techniques concernant la redondance.

Quant à son alimentation, on trouve du PHOENIX série QUINT 240 VAC/24V.

Il communique avec le DCS avec une liaison série redondante. III.1.2.3 Position dans l’armoire : [3]

Il est logé dans une armoire mixte ESD+marshaling de fabrication(RITTAL).

La partie gauche de l’armoire contient les racks automate (UC et carte E.S)

La partie droite de l’armoire, quant à elle, contient la partie marshalling.

[3]

III.1.3 Design de l’ESD Le système est un automate HIMA de modèle H51q-HRS L’automate est constitué de ce qui suit :

2 unités centrales

3 alimentations 24V=/5v=

1 mod E/S redondant

1 bus E/S redondant

On trouve aussi deux liaisons standards situées les unités centrales.

Le programme utilisateur est chargé sur Flash eprom 512 Ko

La mémoire de donnée est sauvegardée par batterie

Le rack UC est alimenté en 24V continu

L’affichage est important, pour cela on trouve un afficheur sur UC pour visualiser des informations tel que le nom du projet …etc.

On trouve aussi des racks d’extension. [3]

H750

6

H750

6

40x80

40x80

40x80

40x80

40x80

60x8

0

40x80

40x80

40x80

60x8

0

Rack UC

Rack I/O 1

Rack I/O 2

arrivée 220 VAC

distribution 220 VAC

Face avant Face arrière

L’architecture interne de l’automate est la suivante : [3]

III.1.3.1 POURQUOI LA REDONDANCE ? L’architecture double UC avec redondance de bus et avec 4 microprocesseurs (technologie QUAD) on arrive à accroitre la disponibilité de l’ensemble même dans les cas les plus défavorables car on arrive à tolérer la défaillance d’une unité centrale et d’une carte E/S. III.1.3.2 Composantes du système de sécurité : L’automate de sécurité HIMA H51q-HRS est composé des éléments suivants:

Le rack unité centrale contenant les microprocesseurs et les modules d’alimentations 24V continu.

Les racks d’extension contenant les module de connexion vers les autres racks ainsi que les modules de distribution 4 voies.

Les modules d’entrées TOR Les modules de sorties TOR Les Câbles et borniers de liaisons

[3]

MC1

µP1 µP2

E/S M S

MC2

µP1 µP2

E/S M S

Bus DPR

Bus DPR

Couplage

E/S

RACK I/O 1

Couplage

E/S

RACK I/O 2

16 Modules I/O

16 Modules I/O

Unité centrale 1 Unité centrale 2

III.1.4 Les matrice ESD :

ET

ET

OU

ET

OU

ET

ET

OU

850196 EVG 01 Rev4

MATRICES

ESD[7]

850196 EVG 01 Rev4

III.1.4.1 Principe du l’ESD 3] [4] Par déclenchement de l’un ou tous les niveaux de sécurité suivants :

Niveau Définition Action

0 Sécurité incendie Arrêt général et déclenchement électrique

1 Déclenchement général Arrêt général

2 Déclenchement par section Arrêt de la section concernée

3 Déclenchement par item Arrêt d’un item contenu dans une section

Le déclenchement d’une sécurité sur une barre de sécurité de niveau n entraîne un déclenchement par cascade des barres de sécurité placées en aval.

III.1.4.2.Explication des animations synoptique de la matrice ESD1(ou ESD2)

Animation de la flèche reliant deux barres de sécurité :

Corps + tête de flèche en rouge = Défaut

Corps + tête de flèche en bleu = Normal

Animation du texte d’un initiateur en amont d’une barre de sécurité :

Texte en rouge = Défaut.

Texte en bleu = Normal.

Animation du premier défaut sur un initiateur en amont d’une barre de sécurité :

Carré présent devant l’initiateur en rouge = L’initiateur est le premier défaut.

Non visible = L’initiateur n’est pas le premier défaut ou la barre de sécurité a été réarmée .

Animation d’une barre de sécurité :

Contour de la barre de sécurité en rouge = Barre déclenchée

Contour de la barre de sécurité en bleu = Barre armée

Equipements asservis en aval des barres de sécurité :

Texte en rouge = Action ESD en cours sur l’organe

Texte en bleu = Pas d’action ESD

III.1.4.3 Quelques exemples de la synoptique ESD

[4] [7] Barre de sécurité armée sans défaut Barre de sécurité déclenchée par une barre amont barre Barre de sécurité déclenchée par un initiateur de la barre et le carré symbolise le premier défaut

PB 001A

MOV 11

MOV 12

BP AU PUPITRE

VIBRATIONS

TEMPERATURE

NIVEAU HUILE

DEFAUT ELEC

DEFAUT POMPE

FSLL ASPIRATION

PB 001A

MOV 11

MOV 12

BP AU PUPITRE

VIBRATIONS

TEMPERATURE

NIVEAU HUILE

DEFAUT ELEC

DEFAUT POMPE

FSLL ASPIRATION

PB 001A

MOV 11

MOV 12

BP AU PUPITRE

VIBRATIONS

TEMPERATURE

NIVEAU HUILE

DEFAUT ELEC

DEFAUT POMPE

FSLL ASPIRATION

III.1.5 Réarmement :[3] III.1.5.1 Définition : On désigne par réarmement d’une barre de sécurité sa remise à son état initial avant d’un déclanchement d’un ordre ESD tout en annulant complètent le défaut qui a causé l’ordre ESD. III.1.5.2 Condition de réarmement : En cas d’un déclanchement d’une barre de sécurité et après que les conditions de déclanchement sont redevenues normales, l’opérateur peut réarmer à partir de la tour de control. Si on est en face d’un déclanchement par cascade on il suffit de réarmer la toute première barrière en amont pour que les autres barrières suivent automatiquement.

III.1.5.3 Alarmes et Evènement ESD :

[3] [5] Les couleurs d’alarmes revoient celle de l’ordre de priorité :

[3]

Type d’alarme Priorité

Alarme logique avec action ESD 1

Alarme logique sans action ESD 2

Seuils analogiques H et L(high low) 2

Seuils analogiques HH et LL 1

Mauvaise qualité transmetteur 3

Défaut système DCS ou ESD 1 (système)

Priorité Couleur

1 Rouge

2 Orange

3 Jaune

4 Jaune

1 Système Bleu

III.1.6 Les évènements :

C’est une configuration d’impression journalière des actions effectuées par l’opérateur ou DCS. Les évènements les plus usuels sont :

Changement du mode Local / Distant sur une pompe ou vanne

Démarrage ou arrêt automatique des pompes de drains et purge

Démarrage d’un groupe de pompage par la routine normal / secours

Basculement des filtres entrées station

III.2.1 L’armoire DCS :

Le DCS se compose de deux parties : Partie système et partie marshaling Rappelons que le marshaling c’est le maintien de l’ordre, on désigne aussi par ce terme le centre de triage.[3] La partie système se compose de :

2 couples de contrôleur AC800F redondant gérant les entrées sorties procédé ainsi que les deux liaisons série ESD et package électrique.

4 modules RLM 01 assurant la redondance des réseaux Profibus

4 concentrateurs Hirshmann de type RH1 TP-FL assurant la communication entre les équipements système.

Un couple d’alimentation 24 VDC système

La partie marshalling se compose principalement :

4 clusters S800

3 alimentations 24 VDC / 20 Ampères

4 voteurs 24 V= pour gérer l’alimentation des coupleurs Profibus

6 rails de bornier permettant le câblage des entrées / sorties procédé, dont 2 mixtes contenants le découplage des signaux RTU. [3]

La disposition dans l’armoire est faite comme suit :[3]

Fonctionnement général du DCS : La partie control est réalisé, gérée est constituée de deux contrôleurs AC800F qui permettent la redondance du dispositif pour une reprise rapide et efficace de l’un des deux contrôleurs AC800F dans le cas ou l’autre est défaillant ou surchargé, pour cela il faut une parfaite synchronisation des AC800F qui est assurées par un module Ethernet. Fonctions principales de l’AC800F :

Colleter et traiter les données de diagnostic de traitement provenant de 4 lignes de bus de terrain.

Effectuer les taches d’une station de traitement classique.

1 : Controleur AC800F

2 : Module RLM 01

3 : Isolateur liaison série

4 : Equipement réseau RH1 TP-FL

5 : Alimentation système 20 A

6 : Alimentation I/O 40 A

7 : Voteur 24 Vdc Cluster S800

8 : Dalle à câbles

9 : Borniers Marshalling

10 : Cluster S800

11 : Platine relais RTU pour decouplage RM 822N

12 : Bornier de liaison série TB870F

arrivée et distribution 220 VAC

Goulotte système

Goulotte système

Goulotte système

Goulotte système

Goulotte

Goulotte système

distribution 24 VDC Système

Goulotte

Goulotte Marshalling

Go

ulo

tte

systè

me

Goulotte

distribution 24 VDC I/O

Goulotte

FACE AVANT

1

2

4

5

6

7

8

9

Goulotte Marshalling

FACE ARRIERE

DESSUS SUIVANT COUPE

8

91

10

10

10

10 10

Cl. 2-1Cl. 1-1

Cl. 1-2

Cl. 2-2

11

distribution 220 VAC I/O

X61 X62 X63 X64X65 X66

GAUCHE DROIT DROIT GAUCHE

3

2

1

12

Réseau C-Net

Fibre Optique100 Mbits

Station

opérateur

Imprimante

matricielle

Limite de fournitureImprimante

laser couleur

Station de

config. ESD

Station

opérateur +

config. DCS

ENGTP : Station de pompage de BENI MANSOUR

DEV-OG1 / SBM / Lot n°2

ABB Process Industrie

OV 850 196

ARCHITECTURE DE PRINCIPE

DCS / ESD

révision 6

SS

822

I / O

S 8

00

S 8

00

S 8

00

S 8

00

S 8

00

S 8

00

S 8

00

S 8

00

CI8

40

CI8

40

SS

822

I / O

CI8

40

S 8

00

S 8

00

S 8

00

S 8

00

S 8

00

S 8

00

S 8

00

S 8

00

CI8

40

SS

822

I / O

CI8

40

S 8

00

S 8

00

S 8

00

S 8

00

S 8

00

S 8

00

S 8

00

S 8

00

CI8

40

SS

822

I / O

S 8

00

S 8

00

S 8

00

S 8

00

S 8

00

S 8

00

S 8

00

S 8

00

CI8

40

CI8

40

2 Liaisons MODBUS

simplex MODBUS redondant

I / O

HIMA

ESD

SIL 3 / AK 6

RLM RLM RLM RLM

Alimentation

Redondante

24 VDC ESD

Alimentation

Redondante

24 VDC système

Réseau

Alimentations

Redondantes

24 VDC I/O DCS

Alimentations

Redondantes

24 VDC I/O ESD

Onduleur

220 VAC

50 Hz

(GTP)

I / O

HORS

FOURNITURE

Package

ELEC

AC1 AC2

Chapitre VI :

Control-commande des principaux

compartiments de la station SBM

avec les automates ESD+DCS

ARRIVEE BRUT [7]

MODE DE SECOURS SECOURS ACQUIT PDAH

NORMAL / SECOURS :

ACTIFPDI 01A

0 dPa

HAOUD EL HAMRA L M

MOV 02

MOV 02

L M

MOV 03

MOV 03

FIC 02

525 m3/h L M

MOV 06

MOV 06

POMPES

PRINCIPALES

FIC 01

525 m3/h

PI 01

10 bar L M FCV 02

L M

M

FCV 01

78%

MOV 01

L M

PDI 01B

24 dPa

320-FL-001B L M

78% MOV 07

POMPEBOOSTING

STOCKAGE

STOCKAGE

MOV 04 MOV 05

BEJAIA

RESEAU PURG

PURGE

RESEAU DRAINS

DRAINS 850196 EVG 01 Rev4

IV.1 ARRIVEE BRUT :

IV.1.1. Philosophie de contrôle :

Le débit d’arrivée du brut dans la station est contrôlé par la boucle de régulation FICV01. La mesure est transmise au DCS par le transmetteur FT01 placé sur la ligne d’entrée de la station. Le régulateur FIC01 de type PI assure un débit constant en agissant sur la vanne FCV01 (vanne normalement ouverte) située sur la déviation OG1 afin d’alimenter de façon prioritaire la station SBM. La vanne motorisée MOV01, installée sur la ligne d’entrée, permet l’isolement de la station. Cette vanne est commandée directement par l’opérateur soit depuis le DCS, soit localement. Quelque soit le mode de fonctionnement, cette vanne comprend une commande de fermeture depuis l’ESD (calculée selon la matrice ESD déjà présentée plus haut ).

IV.1.2. les positions de la vanne d’entrée MOV01 :

La MOV01 est en position ouverte lors des actions suivantes : Alimentation de la pomperie principale depuis le pipe OB1. Remplissage des bacs de stockage R561 et R562 pomperie à l’arrêt. Les deux actions en même temps (alimentation de la pomperie principale depuis OB1 et remplissage des bacs R561 et R562). La MOV01 est en position fermée lors des actions : Arrêt total de la station. Alimentation de la pomperie principale par les bacs de stockage via la pomperie boosting.

IV.1.3 Instrumentation utilisés dans cette section :(lecture de la vue synoptique)

Instrument Désignation

FT01 Débit d’entrée dans la station

FCV01 Vanne de régulation

ZSO-FCV01 Fin de course ouvert vanne de régulation

ZSC-FCV01 Fin de course fermée vanne de régulation

MOV01 Vanne motorisée entrée station

PT01 Pression débit d’entrée station

[4]

IV.2 La filtration

Schéma synoptique du filtrage. [7]

IV.2.1 Philosophie de contrôle :

Pour l’élimination des particules solides ayant une taille supérieure à 200, une section de filtration est installée à l’entrée station. Elle est composée de deux unités de filtration, une en marche et l’autre en réserve d’une capacité de traitement de 1400 m3/h chacune. [4] Chaque unité de filtration se compose de : 1 vanne motorisée d’entrée 1 transmetteur de pression différentielle 1 vanne motorisée de sortie Le transmetteur de pression différentielle a pour but de signaler l’état d’encrassement des filtres. Une alarme haute est calculée dans le DCS sur la valeur du signal PDT et est reportée sur la station de conduite. Chaque vanne peut être commandée par l’opérateur soit depuis le DCS, soit localement. Quelque soit le mode de fonctionnement, elles comprennent toute une commande de fermeture depuis l’ESD (calculée selon la matrice ESD précédente). Depuis le DCS l’opérateur met en service l’unité de filtration en plaçant les vannes sur le mode manuel et en actionnant les vannes concernées à se convenance. De même il peut basculer manuellement les filtres même si l’état d’encrassement des filtres ne le justifie pas.

[4]

OVERVIEW ESD INCENDIE

ARRIVEE BRUT POMPES BOOSTING POMPES PRINCIPALES STOCKAGE [7]

EXPEDITION DRAINS & PURGE STOCKAGE

STATUS POMPES

LAHHR561 R-561

LI R56110 m

L M L M

MOV 09 MOV 08

LALLR561

RESEAU

PURGE ET DRAINS LAHHR562 R-562 LI R56210 m

ARRIVEE

BRUT

L M L M

MOV 10 MOV 562

LALLR562

850196 EVG 01 Rev4

IV.3 Le stockage Les bacs R561 R652 sont déjà présentés dans le premier chapitre. Chaque bac de stockage se compose de :

1 vanne motorisée d’entrée sur le réseau de drain et purge

1 vanne motorisée d’entrée/sortie sur le réseau d’arrivée du brut

1 transmetteur de niveau

1 switch de détection de niveau haut

1 switch de détection de niveau bas

Le remplissage de ces bacs de stockage est réalisé soit depuis le réseau d’arrivée du brut (réseau principal) soit depuis le réseau de drain et purge (réseau secondaire). Les bacs ne peuvent être vidés que par le réseau principal. [4]

IV.3.1 Réseau principal

Les vannes d’entrée/sortie du réseau principal MOV08 et MOV562 peuvent être commandées par l’opérateur soit depuis le DCS, soit localement. La commande de ces vannes par l’opérateur est fonction du mode de fonctionnement de la station :

Alimentation de la station depuis « OB1 » sans stockage => Les vannes sont fermées.

Alimentation de la station depuis « OB1 » avec stockage => Les vannes sont ouvertes

Vidange des bacs de stockage => Les vannes sont ouvertes. Quelque soit le mode de fonctionnement, elles comprennent toute une commande de fermeture depuis l’ESD. [4]

IV.3.2 Réseau secondaire

Les vannes d’entrée du réseau secondaire MOV09 et MOV10 peuvent être commandées par l’opérateur soit depuis le DCS, soit localement. Quelque soit le mode de fonctionnement, elles comprennent toute une commande de fermeture depuis l’ESD [4]

IV.3.3 Gestion du débit aspiration pomperie principale alimentée depuis OB1 :

Dans le cas où l’alimentation de la station se fait depuis le pipe OB1 avec un débit de service de 1400 m3/h, l’alimentation principale des bacs est assurée par la boucle de régulation FICV02. Le transmetteur de débit FT02 placé sur la ligne entre l’unité de filtration et la pomperie principale permet de contrôler le débit d’alimentation des pompes principales. Le régime maximum de la pomperie principale étant de 650 m3/h, l’excédant de brut est envoyé aux bacs de stockage via la FCV02 (vanne normalement ouverte) située en amont du collecteur commun des deux bacs. [4]

La consigne du régulateur FIC02 (régulateur PI inverse) est gérée en fonction du nombre de pompes principale en service selon le tableau ci après :

A chaque changement de régime le régulateur (FIC02) est positionné en mode cascade où les valeurs listées dans le tableau ci-dessus lui sont appliquées en consigne externe, avec possibilité pour l’opérateur de changer ce mode. Afin d’assurer la stabilité de la station, la variation positive de la consigne externe est appliquée au régulateur dés la détection de l’ouverture de la vanne de refoulement du groupe de pompage en cours de démarrage. Cette consigne est filtrée afin d’être positionnée à sa valeur finale qu’une fois que la vanne de refoulement du groupe est ouverte. Une variation négative de la consigne externe est directement appliquée au régulateur. [4] Le débit de sortie de la vanne FCV02 est envoyé vers les bacs via les vannes motorisées d’entrée/sortie des bacs. IV.3.4 Instrumentation de cette section (lecture de la vue synoptique du stockage) :

Bac de stockage R 561 :

Instrument Désignation

MOV08 Vanne motorisée entrée/sortie bac R561

MOV09 Vanne motorisée entrée bac R561

LT-R561 Niveau bac R561

LAH-R561 Switch niveau haut bac R561

LALL-R561 Switch niveau bas bac R561

[4]

Nombre de pompes en service

Régime de fonctionnement

Consigne de débit de la station à appliquer au FIC02

1 217 m3/h 217 m3/h

2 430 m3/h 430 m3/h

3 580 m3/h Non applicable car l’alimentation des pompes

principales est réalisée par les pompes boosting

3 650 m3/h 650 m3/h

Bac de stockage R 562 :

Instrument Désignation

MOV562 Vanne motorisée entrée/sortie bac R562

MOV10 Vanne motorisée entrée bac R562

LT-R562 Niveau bac R562

LAH-R562 Switch niveau haut bac R562

LALL-R562 Switch niveau bas bac R562

[4]

IV.4 Pompage boosting La vue synoptique suivante va nous aider à mieux voir la compartiment du pomping boosting ainsi que l’instrumentation associée à cette phase.

850196 EVG 01 Rev4

Lecture de la vue synoptique (instrumentation) :

Instrument Désignation

MOV11 Vanne motorisée d’aspiration

MOV12 Vanne motorisée de refoulement

FT03 Débit de refoulement

FCV03 Vanne de régulation débit de refoulement

ZSO-FCV03 Fin de course ouvert vanne de régulation

ZSC-FCV03 Fin de course fermée vanne de régulation

FALL01 Débit très bas aspiration pompe

PAH01 Pression haute refoulement pompe

PB001A Pompe de gavage A

Conditions nécessaires pour le démarrage des pompes de gavages :

Rappelons qu’on ne parle du pompage boosting que si la station est coupée du pipe OB1.l’élément primordial du l’action de pomping boosting est la pompe de gavege. La station SBM comporte en son sein un réseau de 3 pompes de gavages assurant l’aspiration du brut à partir des bacs de stockage et ceci avec un débit de 580m3/h mais seulement qu’avec 2 pompes tandis que la troisiéme est de réserve.[4] Les paramètres de sortie des pompes de gavages sont :

Nombre de pompe en service

Débit Pression

1 290 m3/h 13 bar

2 580 m3/h 13 bar

[4] Ainsi les conditions qu’il faut remplir pour que le réseau des pompes démarre sont : [4] Vanne motorisée d’aspiration non fermée.

Pas de défaut électrique au niveau moteur pompe

Niveau d’huile correct

Température palier correct

Pas d’ordre d’arrêt d’urgence ( AU pompe ou AU général)

Bac de stockage disponible

MOV06 en position fermée (voir vue synoptique arrivée de brut)

MOV07 en position ouverte (voir vue synoptique arrivée de brut)

MOV01 en position fermée

Boucle de recirculation en mode automatique

Pas de défaut MOV aspiration et refoulement

MOV de refoulement en mode distance et fermée

Pression au refoulement correct

Un disfonctionnement de l’un de ces conditions engendre un ESD qui va entrainer immédiatement le passage en mode automatique de la boucle de recirculation, l’arrêt de la pompe et la fermeture des vannes d’aspiration et de refoulement.[4] Les règles de sécurité à partir desquelles on aura un tel ordre sont :

FALL aspiration

PAH refoulement

Défaut électrique moteur pompe

Niveau d’huile bas

Température palier incorrect

Vibrations pompes élevées

Arrêt d’urgence (AU pompe ou AU général)

Bac de stockage non disponible [4]

Le principe d’automatisation de la section pomping boosting :

Les pompes vont aspirer du brut à partir du back de stockage mais seulement si la vanne motorisée, qui peut être commander soit localement soit par l’opérateur ou soit le DCS,est ouverte.[4] Rappelons que l’ouverture de la vanne d’aspiration n’est pas suffisante pour enclencher le réseau des pompes, cependant un swith de bas débit est nécessaire pour que la pompe établit un débit supérieur au débit le plus bas. [4] La boucle de recirculation permet la montée en charge de la pompe avant le couplage sur le collecteur de refoulement. Le régulateur de débit au refoulement de la pompe a comme consigne le débit nominal de la pompe soit 290 m3/h. Tant que cette valeur n’est pas atteinte, la vanne FCV installée sur la ligne de recirculation reste ouverte.[4] La vanne motorisée de refoulement ne peut pas être commander ni par l’operateur ni en

mode locale mais seul le mode automatique qui intervient( ESD) tel que la vanne ne va

recevoir un ordre d’ouverture calculée par la matrice ESD que si seulement si le débit

nominal de la pompe est atteint soit donc 290m3 /h. [4]

Le pompage principal :

Pomperie principale :

La présentation ainsi que les modes de fonctionnement sont cités dans le deuxième chapitre de ce rapport. On peut juste ajouter que chaque ligne d’expédition se compose de : 1 vanne motorisée d’aspiration

1 switch de débit aspiration très bas

1 switch de pression aspiration basse

1 pompe d’expédition avec variateur de vitesse

1 mesure de débit de refoulement

1 ligne de recirculation

1 vanne motorisée de refoulement

1 switch de pression très haute refoulement

[4]

On traitera juste la partie automatique de la section. Lorsque le réseau des pompes principale est alimenté par le réseau des pompes de gavages alors le débit de refoulement de la centrale sera de 580m3/h est la vanne MOV07 doit impérativement être ouverte. Quand le réseau des pompes principale est alimenté directement via le pipe OB1, alors dans ce cas le régime de refoulement du brut vers Alger est de 680m3/h et dans ce cas la vanne motorisés MOV07 est en position fermée.[4] La vanne motorisée d’aspiration qui se situe a l’entrée de chaque ligne d’expédition est contrôlée soit localement, par l’operateur ou le DCS. Les pompes principales ne peuvent en aucun cas démarrer si cette vanne est fermée, cependant l’ouverture de cette vanne ne signifie pas que les pompes principales peuvent démarrer. Seules les informations provenant des switchs de débit très bas et pression basse aspiration pompe interviennent en tant que sécurité sur la pompe. Faute de temps (un stage de 15 jours), les switchs ne sont pas traités dans ce rapport. Cependant pour terminer on a traité les conditions générales de démarrage des pompes principales ainsi que les sécurités appliquées dessus.

Permissives de démarrage :

Pas de démarrage en cours sur une autre pompe.

Vanne motorisée d’aspiration non fermée.

PAL aspiration correct

PAHH refoulement correct

Pas de défaut électrique

Pas de défaut pompe

Niveau d’huile correct

Pression huile dans le variateur correct

Température palier correct

Pas d’ordre d’arrêt d’urgence ( AU pompe ou AU général)

Boucle de recirculation en mode automatique / consigne externe

Boucle de régulation de vitesse en mode automatique / consigne externe

Pas de défaut MOV aspiration et refoulement

MOV de refoulement en mode distance et fermée

Pression différentielle PDAH colmatage du filtre dans le variateur correct.

Températures d’huile TE11 et TE12 dans le variateur correctes.

Sécurités appliquées :

PAL aspiration incorrect

FALL aspiration incorrect

PAHH refoulement incorrect

Défaut électrique

Défaut pompe

Niveau d’huile bas

Pression huile dans le variateur incorrect

Température palier incorrect

Vibrations pompes élevées

Arrêt d’urgence (AU pompe ou AU général)

(MOV01 en position non ouverte) OU (MOV01 en position non fermée ET MOV07 non ouverte ET bac de stockage non disponible)

Pression différentielle PDAH (0.6 bar) colmatage du filtre dans le variateur incorrect.

Températures d’huile TE11 et TE12 dans le variateur Très Haute (TAHH) Ordre ESD sur le stockage et MOV01 en position fermée.

Conclusion : Tout au long de la durée de ce stage, j’ai eu la grande aubaine de travailler avec l’équipe

de la SBM et sous presque tous les différents départements de la station. Ce stage m’a

permis, en dépit de la sa courte durée, d’enrichir mon expérience professionnelle aussi bien en

ce qui concerne le domaine technique qu’humain. Le fait d’avoir une idée presque minutieuse

sur la partie contrôle et gestion de la station d’une part, et une vue un peu plus moins

détaillée sur les autres départements de l’autre, constitue à mon sens un acquis considérable

pour l’ingénieur géni électricien.

En effet la première semaine de ce stage a été consacrée pour la prise de contact avec le

personnel, que je remercie encore une fois pour leur assistance sans faille, une visite furtive

des différents départements de la station, la définition du thème, la précision des objectifs,

enfin je termina avec une formation sur le système de sécurité des équipements et du

personnel.

La deuxième semaine fut totalement consacrée pour les systèmes de control et de

commande de gestion et de sécurité, soit le DCS et l’ESD dont j’ai essayé de les exposer sous

leur différents angles d’où l’objectif de ce stage.

Enfin, j’ai conclue qu’une inéluctable relation ainsi qu’une collaboration devrait s’y

installer entre l’université et l’industrie particulièrement dans ce secteur pétrolier qui reste

stratégique pour notre pays.

Tout cela m’a grandement servi à améliorer d’abord mon intégration au sein d’une

entreprise industrielle, puis savoir quand est-ce que il fallait affirmer sinon confirmer une

information théorique reçue au préalable, par conséquent à quoi je dois m’attendre en tant

qu’ingénieur qui serait de son devoir de contribuer au perfectionnement de la Sonatrach et de

son patrimoine pétrolier.

Référence :

[1] : Wikipédia.

[2] : Site officiel de Sonatrach.

[3] : ARCHITECTURE SYSTEME. [Documents internes de la station SBM]

[4] : MANUEL D’EXPLOITATION DE LA SBM.[Documents internes de la station SBM]

[5] : Photos prises et traitées par le stagiaire. [Datant du 19 au 29/12/2011]*

[6] : Mémoire de fin d’étude. Amghar Bilal. ‘ Automatisation de la station SBM.’

[7] : DEFFINITION SYNOPTIQUE DE LA STATION.[Documents internes de la station SBM]

* : La prise des photos a été permise après consultation des responsables.