Solliitations méaniques

Les solliitations thermiques étant maintenant onnues, les hargements méaniques

vontêtreabordés.Pourela, uneétudeexpérimentalesurleserragedespartiesmétalliques

a été menée en ollaboration ave le Centre de Pyrolyse de Marienau dans l'optique de

dénirorretement leseorts appliqués surlepiédroit.

Mesures expérimentales

Les parties métalliques (tirants supérieurs et ressorts) ont été équipées au moyen de

apteursdanslebutde mesurerles eortslors delamontée entempérature delaokerie,

puis lors du fontionnement quotidien. Huit apteurs d'une apaité de 100 kN ont été

plaés en quinone entre le dormant et le montant du té mahine (respetivement du

téoke(gure3.35))ainsiquedeuxautresd'uneapaitéde300kNauniveaudestirants

supérieursmaisseulement duté oke (gure3.47).

La mesuredeseortsdansles tirantssupérieurset les transmetteurs s'estavérée

om-plexe. En eet, suite à un inident tehnique, les apteurs des tirants supérieurs ont été

endommagés et n'ont pu être remplaés du fait de la oneption du système d'anrage

desmontants. En e qui onerne les apteurs plaés entre les montants et les dormants,

eux-iont enregistréleseortsjusqu'au27 juillet2006 omme montrésurlagure3.48.

Cette guremeten évidene l'évolution deseorts sousl'ajustement desressorts

pen-dantlaphasedepréhauage.Lesgrandssautsprésentssurettegureorrespondentaux

réglages des opérateurs pour ompenser la dilatation de la okerie pendant la montée en

température. Deplus, onremarque des sauts d'eortplus fréquents, ei estattribué aux

355 mm

Figure 3.47 Capteurs surles tirants supérieurs.

Mise en chauffe de la batterie

1 ^er enfournement R é glages

R é glages

Figure 3.48 Évolution deseortsdansles transmetteurs plaés entre les montants et

les dormants [Gasser et al.,2007a ℄.

variations de température entre la journée et la nuit. A partir du 27 juillet 2006, auun

signaln'aétérelevéparesapteursenraisondeammesquiontbrûlélaonnetique.Ces

apteursn'étant plusfontionnels, leCPMen ainstalléd'autresmaisette fois-ientrela

visde serrageet leressort destransmetteurs (gure3.42).Lagure3.49montreleseorts

mesurésave les nouveaux apteurspendant lemoisde juillet2007. Larépartition des

ef-fortsest onforme auxexigenesonstruteurs, maislesvaleursdeseorts sontlargement

inférieuresauxpréonisations (tableau 3.7). Cettediérene s'expliqueenraison de la

dé-etion del'un desmontantsdupiédroit maisaussiparun mauvaisserrage. Comme pour

lesrésultatspréédents, lesutuations quotidiennesduesàl'eet jour/nuitsont toujours

visibles.

•

^{Inuene des yles} d'enfournement/défournement

Pour déterminer l'inuene des poussées et des hargements des fours voisins sur le

piédroit 305, la fréquene d'enregistrement des mesures a été augmentée sur une ourte

période(

≃

^{24heures).Leseortsfournisparles}transmetteurssontprésentéssurlesgures 3.50et 3.51. Trois enfournements et défournementsont eu lieupendant ettepériode.

Lesyles d'enfournement/défournement apparaissent uniquement surletransmetteur

si-tuéauniveau1mdutéoke.L'eortaugmentede2kNavantdeserestabiliser6haprès

l'enfournement.La même tendane estobservée auxniveaux2 et 3m ave une amplitude

0 10 20 30 40 50

30/06 07/07 14/07 21/07 28/07 04/08

Force (kN)

8m 7m 6m 5m 4m 3m 2m 1m

Date

Figure 3.49 Évolution deseorts ave lesnouveaux apteurs(CtéCoke)

[Gasser et al.,2007a ℄.

Tableau 3.7 Comparaison entreles valeurs théoriqueset expérimentales deseorts

danslestransmetteurs d'après [Gasser et al.,2007b ℄.

Hauteur (m) Eortsthéoriques(kN) Eortsmesurés (kN)

8 44 25,4

7 18 14,3

6 18 14

5 10,3 Hors Servie

4 10,3 8

3 18 14,4

2 18 15,2

1 38 31,3

plus faible, sinon auun hangement signiatif n'est à noter pour les autres ressorts. De

petitesutuations,inférieuresà1kN,apparaissentsurtouslesressortsdutéokeaprès

haqueenfournement.Ellessontduesaupassageduguide-okesurlequaiquiestsupporté

par les montants en partie inférieure (au niveau des régénérateurs). Du té mahine, le

systèmede xationduquai estdiérent,et ainsiauune utuation n'est notable.

•

^{Inuene du serrage surles} transmetteurs

L'eetduserrageréalisé lorsdesopérationsde maintenane dupiédroitestpeu visible

sur les ressorts du té mahine mais apparaît lairement sur les transmetteurs du té

oke (gures 3.53et 3.52).

Surl'enregistrementprésentégure3.53,unserragedesressortsdesniveaux2et8maété

eetué.Cetajustementsetraduitparuneaugmentationdeseortspouresdeuxressorts

tandis qu'au niveau 1 m, les eorts diminuent. On remarque que ette opération n'a eu

0

Oct 16:00Oct 18:00Oct 20:00Oct 22:00Oct 00:00Oct 02:00Oct 04:00Oct 06:00Oct 08:00Oct 10:00Oct 12:00Oct 14:00

Force (kN)

Figure 3.50 Inuene desylesd'enfournement/défournement duté oke

[Gasser et al.,2007a ℄.

0

Oct 16:00Oct 18:00Oct 20:00Oct 22:00Oct 00:00Oct 02:00Oct 04:00Oct 06:00Oct 08:00Oct 10:00Oct 12:00Oct 14:00

Force (kN)

Figure 3.51 Inuenedesylesd'enfournement/défournement du témahine

[Gasser et al.,2007a ℄.

auune inuene surles transmetteurs desniveaux 3et 4m.

Conditions aux limites et hargements

Sur leplanméanique,leshargementsdénisdansle

§

^{1.3.2sontabordéssuivant trois}

groupes.

0

21/06 28/06 05/07 12/07 19/07 26/07

Force (kN)

Figure 3.52 Inueneduserrage surles

transmetteurs du téoke

[Gasser et al.,2007a ℄.

0

23/06 25/06 27/06 29/06 01/07 03/07 05/07 07/07 09/07 11/07 8m

Figure 3.53 Inueneduserrage surles

transmetteurs du témahine

[Gasser et al.,2007a ℄.

•

Interations entre les dormants, le piédroit et la sole

Le piédroit est en ontat ave la sole et les dormants. Les ontats entre es

dié-rents omposants sont modélisés par une loi de ontat normal qui transmet les eorts

seulement enompressionet d'unoeient defrottement quidépenddel'interfae

onsi-dérée (voir tableau 3.8). Les oeients de frottement du tableau 3.8 ont été déterminés

expérimentalement à partir d'essaissurunplan inliné.

Tableau 3.8 Coeientsde frottement.

Typesd'interfae

f

Brique/Aier 0,64

Brique/Brique 0,48

Ces onditionsauxlimitesauniveau delasolesont diérentesdeshypothèsesutilisées

dans les modèles mentionnés dans le hapitre 1. En eet, selon es modèles, les

intera-tions entre la sole et le dormant sont soit traduites en imposant un moment (Romasko,

MDermott [MDermott, 1990℄),soit en enastrant lepiédroit (Alhers).

•

^{Serrage des tirants et poussée du oke}

Comme les montantset les transmetteurs ne sont pasmodélisés,leserrage destirants

est appliqué sur les dormants par l'intermédiaire d'eorts pontuels. Les valeurs de es

eortssont égalesauxvaleursthéoriquesdu onstruteur référenées dansletableau 3.7.

Lealul méaniquesedéomposeendeuxétapes.Lapremièreestlamiseenplaedes

onditionsauxlimites,duserragedestirantsetdel'appliationduhampthermiqueinitial

(elui de la nde lapremière uisson).La seonde étape est la simulation d'une uisson,

la poussée du oke ainsique le hamp de température de la deuxième uisson sont alors

imposés.Suiteauxdisussions ave leCPM,unerépartitiondelapressionduokelinéaire

suivant la hauteur a été implémentée de valeur moyenne 10,5 kPa, ave une distribution

de15kPa enbasdesfourset6 kPaàunehauteurde 6,4m (gure3.54).Étantdonné que

deux foursonséutifs ne sont pashargés l'un après l'autre, l'évolution de lapoussée au

ours dutemps estdiérente pour les deux panneresses.Ce déalage temporel estpris en

omptedanslemodèleenimposant deuxamplitudesdepoussée diérentesomme illustré

surlagure3.54.

Four 306

10,5 kPa 10,5 kPa Four 305

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

Amplitude

Temps (h)

Four 305 Four 306 Jonction des couches

plastiques du four 306 Jonction des couches plastiques du four 305

Retrait du coke de la panneresse

Figure 3.54 Répartition et amplitude de lapoussée du oke pour les fours305 et 306.

•

^Bloages

La sole est supposée immobile au ours des simulations et est don enastrée. Les

dormants ne sont pas représentés suivant toute la hauteur puisque le modèle ne prend

pasenompte lesrégénérateurs etlavoûte. Pour permettre l'ouverture desportes lorsdu

défournement,auun mouvement suivantles diretionsvertialeet horizontalen'est toléré

pour les montants, ainsi les faes supérieures et inférieures des montants sont bloquées

suivant esdiretions.

L'interation entre la voûte et le piédroit a été remplaée par une pression vertiale

sur sa fae supérieure. Cette ondition aux limites permet de prendre orretement en

ompte les hargements vertiaux mais néglige l'interdépendane des piédroits. La voûte

mesure 3 m de haut et se ompose de briques de hamotte de masse volumique égale à

2000

kg.m ⁻³

^{, lapressionalors exeréesurlepiédroit estd'environ0,1MPa.An}

d'empê-her tout mouvement de orps rigide, l'arête entrale de lafae inférieure du piédroit est

bloquéedansladiretion longitudinale.La miseen plaedesonditions auxlimites surles

diérentséléments dumodèleestshématisée surlagure3.55.

Dans le document Modélisation thermomécanique d'un piédroit de four à coke (Page 95-100)