ETUDE DE REDIMENSIONNEMENT DE L’ENTRAÎNEMENT DES CHARIOTS DU PONT GRATTEUR

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Année Académique 2010 - 2011

REPUBLIQUE DU BENIN

MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE

UNIVERSITE D’ABOMEY-CALAVI

ECOLE POLYTECHNIQUE D’ABOMEY - CALAVI DEPARTEMENT DE GENIE ELECTRIQUE

Option : Contrôle de Processus Industriels

POUR L’OBTENTION DU

DIPLÔME D’INGENIEUR DE CONCEPTION

THEME :

ETUDE DE REDIMENSIONNEMENT DE

L’ENTRAÎNEMENT DES CHARIOTS DU PONT GRATTEUR

Présenté et soutenu par :

Renaud P.JDD. ALMEIDA (d’)

Membres du Jury :

Président : Dr Toussaint KOSSOU, Enseignant à l’EPAC, GME

Membres : 1- Mr Luc NASSARA, Enseignant à l’EPAC, GE, Co-maître de mémoire 2- Mr Richard EGOUNLETY, Enseignant à l’EPAC, GE

3- Mme Natacha DJOSSOUVI, Ingénieur Génie Electrique, Complexe SCB-LAFARGE, Onigbolo

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SCB-Lafarge | Présenté et soutenu par Renaud d’ALMEIDA MEMOIRE d’Ingénieur de Conception

Dédicace

En hommage à : Mes chers parents, tantes et oncles, frères et sœurs, cousins et cousines, neveux et nièces,

Ma bien chère et tendre amie, Tous mes proches,

Toute la 4

^ème

promotion d’ingénieurs de l’EPAC

‘‘ Ne crains pas d’avancer lentement, crains seulement de t’arrêter. ’’

(Sagesse Chinoise)

i

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Remerciements

Mes sentiments de sincères remerciements et de profonde gratitude, vont à l’endroit de ma tante Irène d’ALMEIDA, professeur titulaire de lettres à l’université d’Arizona, pour tout le soutien indéfectible qu’elle m’a témoigné tout au long de mon cursus universitaire.

Je remercie très vivement le Docteur Vincent S. HOUNDEDAKO, ex-Chef du département de Génie Electrique à l’EPAC et Maître de ce mémoire, pour la conﬁance qu’il m’a accordée en me permettant d’eﬀectuer mes travaux sous sa direction .Ses conseils et son aide ont été des plus utiles et salutaires pour l’aboutissement heureux de ce travail. Je remercie aussi mon Co-maître le docteur Luc NASSARA pour ses sages recommandations qui m’ont été très fructueuses. Je dois aussi remercier le professeur Richard Gilles AGBOKPANZO, d’avoir accepté de me procurer son aide à un moment où j’en avais le plus besoin. Je lui suis fort reconnaissant en ce que ses observations m’ont permis d’évoluer normalement dans ma rédaction.

Je tiens à remercier Monsieur Valentin TOGBE, directeur d’usine et Monsieur Luc HOUNSOU, Ingénieur de Maintenance à la SCB-Lafarge pour m’avoir accepté en stage dans leur usine. Mes remerciements vont en direction Monsieur Pierre ARDANT, directeur des projets et de Monsieur Prosper GNONLONFOUN, chef service Electricité-Instrumentation. J’exprime ma profonde gratitude à ma tutrice de stage, Madame Natacha DJOSSOUVI, ingénieur de conception à la SCB-Lafarge en service Electricité et Instrumentation pour avoir bien encadré ce mémoire. Sa grande disponibilité et ses idées novatrices furent un soutien très précieux. Je tiens à exprimer mon

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profond respect à Monsieur Jean KOKODOUME et Monsieur Mannyzoi LAWANI qui m’ont accueilli dans leur bureau durant tout mon stage en m’apprenant également autant de choses valables. Qu’ils soient donc, à cet égard, comblés de ma plus vive reconnaissance.

Je remercie Monsieur Marc APLOGAN contremaitre du secteur 1 à la SCB- Lafarge pour ses explications à la fois judicieuses et précieuses, et pour son intérêt à l’égard de mon travail. Je n’oublierai jamais sa gentillesse et son sourire. Je remercie Monsieur Wilfried SOVI-GUIDI qui s’est beaucoup intéressé à mon travail et qui m’a aussi fourni de très bons documents. Je remercie Monsieur Julien ADJAHO pour tous ses conseils de sage qu’il ne cesse de me prodiguer ainsi que tous ceux qui m’ont guidé durant mon stage et avec lesquels j’ai échangé pas mal d’idées.

Je tiens, enfin, à remercier ma famille et mes amis pour leur soutien ; ma Mère Marcelline DA-CRUZ et mon Père Isidore d’ALMEIDA qui, toujours, en dépit des distances, m’ont témoigné leur amour et leur affection ; ma tante OUENDO Louise, son mari et ses enfants, ma grande sœur Edwige PEDRO et mes frères Arnaud Martinez, Tony Pascal et David Prince dont je suis très fier.

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Table des matières

Dédicace………... i

Remerciements………... ii

Table des matières………... iv

Liste des figures………..……….... vii

Liste des tableaux………..………. ix

Notations………... x

Cahier des charges………... xi

Résumé……… xiii

Abstract………... xiv

Introduction ………..………. 1

Chapitre I : Présentation de la SCB-Lafarge et processus de fabrication du ciment………. 3

I.1 Présentation de la SCB-Lafarge……….. 4

I.1.1 Historique……….. 4

I.1.2 Organigramme de l‟usine………... 4

I.1.3 Mesures de sécurité dans l‟usine………... 6

I.1.4 Organisation de la maintenance………. 7

I.2 La fabrication du ciment………... 8

I.2.1 Généralités sur le ciment……… 8

I.2.2 Processus de fabrication du ciment………... 8

I.2.3 schéma synoptique du processus de fabrication du ciment………... 12

Chapitre II : Problématique et méthodologie de travail……… 14

II.1 Problématique……….... 15

II.2 Méthodologie………. 15

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II.3 Moyens matériels et logiciels……… 16

II.4 Résultats attendus et indications... 17

Chapitre III : Etude du système de fonctionnement du pont gratteur……. 18

III.1 Etude du pont gratteur……….. 22

III.1.1 Légende………...… 22

III.1.2 Description et fonctionnement du pont gratteur……….. 22

III.2 Principaux circuits de puissance et de commande du pont……….. 30

III.2.1 Modes de marche……… 30

III.2.2 Circuits de commande et de puissance……….…... 31

III.2.3 Logigramme……….………... 35

Chapitre IV : Modélisation du chariot et de son système d’entraînement, calcul du couple résistant et dimensionnement du nouveau dispositif…….. 37

IV.1 Modélisation du chariot et de son système d‟entraînement…………..… 38

IV.2 Calcul de couple résistant………... 41

IV.2.1 Expression de la masse de matière………... 41

IV.2.2 Expression du couple résistant……….……… 43

IV.3 Etude du fonctionnement réel des moteurs des chariots………... 48

IV.3.1 Essais N° 1 sur le tas 2……….……… 48

IV.3.2 Essais N° 2 sur le tas 2... 50

IV.3.3 Essais N° 3 sur le tas 1... 53

IV.3.4 Analyse générale des courbes……….……….… 55

IV.4 Dimensionnement du nouveau moteur asynchrone triphasé………...….. 56

IV.4.1 Méthode de sélection du moteur asynchrone………... 56

IV.4.2 Les organigrammes……….. 60

IV.4.3 Choix du moteur asynchrone (première approche)……….. 64

IV.4.4 Choix du moteur asynchrone (deuxième approche)………….… 80

IV.4.5 Approche retenue…... 87

v

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Chapitre V : Simulation du fonctionnement du nouveau moteur sur

MATLAB-SIMULINK……….. 89

V.1 Modèle mathématique du moteur asynchrone……….……... 90

V.1.1 Equations électriques de la machine asynchrone……….……... 90

V.1.2 Transformation de Park……….……... 92

V.2 Modèle de la machine dans le système d‟axes d, q……….………... 93

V.3 Présentation de l‟environnement MATLAB-SIMULINK……….………... 95

V.3.1 Environnement MATLAB……….…..…….... 95

V.3.2 Environnement SIMULINK……….……..……. 95

V.4 Développement du modèle SIMULINK du moteur asynchrone….……... 97

V.5 Résultats de la simulation……….……… 101

Chapitre VI : Audit sur la protection du moteur……….. 105

VI.1 Maintenance……….………... 106

VI.1.1 Contrôle après mise en route ...…….. 106

VI.1.2 Nettoyage………...…. 106

VI.1.3 Vidange des condensats………...……….. 106

VI.2 Guide de dépannage……….………... 106

Conclusion ………...………... 109

Bibliographie………...……… 110

Annexes………... 112

A Les dix (10) types de service de fonctionnement………... 113

B Circuits de commande et de puissance………... 118

C Techniques de formation du tas pré-homo………..……... 124

D Légende pont gratteur………... 127

E Volées ajustables……… 130

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Liste des figures

1.1 Le jeteur………... 10

1.2 Le pont gratteur……… 10

1.3 Le four rotatif………...… 11

1.4 Schéma synoptique du processus de fabrication du ciment………….… 13

3.1 Vue d‟ensemble du pont gratteur………. 20

3.2 Vue d‟ensemble du dispositif de ripage………... 29

3.3 Moteur chaîne racleuse……… 32

3.4 Moteurs mécanismes de chariot 1 et 2 circuit de puissance……… 33

3.5 Moteurs mécanismes de chariot 1 et 2 circuit de commande………….. 34

4.1 Présentation du chariot………. 38

4.2 Système d‟entraînement………... 39

4.3 Dimensions et forme du carton……… 42

4.4 Géométrie des socs……….. 42

4.5 Courbe N°1 de puissance ……… 49

4.6 Courbe N°1 de courant ………... 49

4.7 Courbe N°1 de tension par phase………. 50

4.8 Courbe N°2 de puissance ……….………... 51

4.9 Courbe N°2 de courant ………...………..….. 52

4.10 Courbe N°2 de tension par phase ………..……… 52

4.11 Courbe N°3 de puissance ……….. 53

vii

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4.12 Courbe N°3 de courant ………... 54

4.13 Courbe N°3 de tension par phase ……….. 54

4.14 Facteur de correction 𝑘_𝑎……… 67

4.15 Catalogue des moteurs à bague……….. 69

4.16 Graphe de vitesse………... 70

4.17 Circuit montrant le câblage des résistances………... 77

4.18 Vue du moteur SPEH 225 M4... 79

4.19 Catalogue de choix des moteurs à cage d‟écureuil ……….….. 81

4.20 Catalogue de choix de l‟ATV 71………... 83

4.21 Photo de l‟ATV 71………. 83

4.22 Courant absorbé et tension simple du réseau………. 84

4.23 Vue du moteur LS 225 MR……… 87

5.1 Modèle de la machine après transformation de Park………... 92

5.2 Librairie SIMULINK………... 97

5.3 Modèle SIMULINK du moteur asynchrone à bague………... 98

5.4 Schéma fonctionnel du bloc de la machine asynchrone ………. 99

5.5 Schéma fonctionnel du bloc d‟alimentation……… 100

5.6 Tension triphasée d‟alimentation………. 101

5.7 Courbe de vitesse………. 102

5.8 Courbe du couple électromagnétique……….. 102

5.9 Courbe de courant statorique... 103

viii

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Liste des tableaux

3.1 Fiche technique du pont gratteur………. 21

4.1 Caractéristiques du réducteur………... 40

4.2 Caractéristiques du moteur……….. 41

4.3 Répartition des masses du chariot……… 45

4.4 Valeurs numériques………. 46

4.5 Composition du tas du 08/09/2011……….. 48

4.8 Facteur de correction k_t ……….. 66

4.9 Classe d‟isolation des moteurs…..………... 68

4.10 Types de disjoncteur ………. 78

4.11 Caractéristiques du moteur à bague………... 79

4.12 Caractéristiques du moteur à cage d‟écureuil……… 87

5.1 Les principales librairies et leur contenu………. 96

5.2 Paramètres de simulation………. 100

6.1 Guide de dépannage………. 107

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Notations

SCO : Société des Ciments d‟Onigbolo

SCB : Société des Ciments du Bénin ADF : Arrêt Du Four

ADBK: Arrêt Du Broyeur Clinker COFI : Comité de Fiabilité

EPI : Equipement de Protection Individuelle

GMAO : Gestion de la Maintenance Assistée par l‟Ordinateur

CEI : Commission Electrotechnique Industriel TCI : Théorème du centre d‟inertie

Fdm : Facteur de marche ATV: Altivar

THD : Taux de Distorsion Harmonique MAS : Machine Asynchrone

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Cahier des charges

Dans la chaîne de production du ciment, les matières premières (inférieur tiré, ripé, marneux, ajout pollué, argile) utilisées pour la formation du tas pré-homo venant de la carrière, sont convoyés vers le hall de pré-homogénéisation. Dans ce hall, La formation du tas pré-homo se fait au moyen du jeteur. Ce tas pré- homo, destiné à l‟alimentation du broyeur cru, est ensuite repris par le pont gratteur. La technique de reprise utilisée par ce dernier permet de satisfaire aux exigences de pré-homogénéisation de la matière pour le broyage.

Il est à constater que pas mal d‟incidents surviennent souvent sur les chariots du pont gratteur. Parmi ceux-ci on peut noter :

 la cassure du câble acier du chariot 1 survenu le 20 janvier 2010

 la cassure du câble acier du chariot 2 survenu le 23 janvier 2010

 le déréglage du frein du chariot 1 survenu le 26 janvier 2010

 le défaut d‟arrêt d‟urgence survenu le 22 juin 2010

 la défaillance du relais de thermistance survenu le 12 aout 2010

 le blocage du chariot 1 dans le tas survenu le 3 septembre 2010

 l‟échauffement du moteur du chariot 2 survenu le 31 décembre 2010 La SCB-Lafarge observe donc d‟énormes perturbations (échauffement excessif du moteur, déclenchement du relais de thermistance, blocage du chariot dans le tas, etc.) sur le mécanisme des chariots en saison pluvieuse. Toute l‟attention est alors tournée vers le pont gratteur pour le maintien de la stabilité de la production de ladite société. C‟est ainsi que le thème étude de redimensionnement de l’entraînement des chariots du pont gratteur permettra de faire une analyse complète sur le système de fonctionnement du pont gratteur. Cette analyse sera surtout axée sur les moteurs du mécanisme des

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chariots 1 et 2 actuellement en place en vue d‟appréhender ou de cerner les causes mêmes du problème et de proposer des solutions.

Ing, Natacha DJOSSOUVI

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Résumé

Dans ce mémoire, nous faisons l‟étude du comportement des moteurs des chariots situés sur un dispositif appelé pont gratteur et qui sert principalement à la pré-homogénéisation de la matière (constituée en majorité d‟un mélange de calcaire et d‟argile) intervenant dans la fabrication du ciment. Ces moteurs de type asynchrone sont robustes, simples, pratiques, rentables et représentent les principaux actionneurs électriques utilisés dans les applications industrielles.

Suite à cette étude, nous présentons le dimensionnement d‟un système d‟entraînement qui nécessite que l‟on prenne en compte de très nombreux facteurs et de connaître tous les éléments constitutifs du système : réseau électrique, machine entraînée, contraintes d‟environnement, moteur, variateur de vitesse, etc. Toute la technique utilisée pour y parvenir a été développée.

De plus, pour apprécier la performance du système, une modélisation du moteur suivi de sa simulation a, à cet effet, été développée avec le logiciel MATLAB/SIMULINK. Les résultats obtenus sont utilisés pour faire l‟analyse et la synthèse du système.

xiii

(15)

Abstract

In this thesis, we are studying the functioning of carriage motors located on a device called a reclaimer and which is mainly used for the pre-homogenization of the material (primarily composed of a mixture of chalk and clay) which is used in the production of cement. This type of asynchronous motors is sturdy, simple, convenient, profitable and represent the main remotely activated electrical systems used in industrial applications.

After this study, we are presenting the dimensioning of a driving system which makes it imperative to take into consideration a variety of factors and to know all the elements that make up the system : electrical network, machine tool, conditions of environment , motor, speed variator, and so on.

The entire technique to achieve these results has been developed. In addition, to assess the performance of the system, a modelling of the motor, followed by a simulation, has also been developed with the software MATLAB/SIMULINK.

The results that we arrived at, are used to make the analysis and the synthesis of the system.

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Introduction

De nos jours, le plus grand souci de l‟industrie, est le rendement (gain en productivité et en qualité de production). Mais, quand on dit, „„rendement ‟‟ on dit sûreté, bon fonctionnement et sécurité des dispositifs.

Le moteur asynchrone, à l‟origine de sa simplicité de conception, est, actuellement, le moteur électrique dont l‟usage est le plus répandu dans l‟industrie. Cette simplicité s‟accompagne toutefois d‟une grande complexité physique, étroitement liée aux interactions électromagnétiques entre le stator et le rotor.

La plus grande utilisation de cette machine est due à la standardisation, à sa grande robustesse et à son bas coût d‟achat et d‟entretien. En fait, elle est omniprésente dans de nombreuses applications et en particulier, dans les secteurs de pointe comme l‟aéronautique, le nucléaire, les industries chimiques, dans le domaine des transports (métros, trains, propulsion de véhicules et des navires, les ascenseurs), dans l‟industrie (machines-outils, treuils, etc.)

Le domaine de puissance va de quelques watts à plusieurs mégawatts. Reliée directement au réseau industriel à tension et fréquence constante, elle tourne à vitesse variable peu différente de la vitesse synchrone : c‟est elle qui est utilisée pour la réalisation de la quasi-totalité des entraînements à vitesse constante.

Dans ce mémoire qui porte sur l‟étude de redimensionnement de l‟entraînement des chariots du pont gratteur pour l‟alimentation du broyeur cru du complexe cimentier d‟Onigbolo, notre travail est principalement axé sur la machine asynchrone qui représente ici un maillon important dont il faut absolument assurer la fiabilité et ce de la façon la plus objective.

Le présent mémoire comprend six chapitres :

1

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Le chapitre I est consacré à la présentation de l‟usine „SCB-Lafarge‟ et au procédé de fabrication du ciment.

Le chapitre II présente le protocole de travail que nous avions adopté.

Le chapitre III est dédié à la présentation du pont gratteur et de tous les équipements qui lui sont associés.

Le chapitre IV présente la modélisation du chariot et de son système d‟entraînement, le dimensionnement du moteur asynchrone suivi de la méthode et du choix de ce dernier.

Le chapitre V porte sur la simulation du moteur en vue de voir ses performances.

Le chapitre VI est enfin consacré à l‟audit sur la protection du moteur.

2

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Présentation de la SCB-Lafarge et processus de fabrication du ciment

CHAPITRE I

C1

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I.1 Présentation de l’usine I.1.1 Historique

Le groupe SCB-LAFARGE est né d‟un partenariat bipartite entre la Société des Ciments du Bénin, et le groupe cimentier français LAFARGE, suite à un appel d‟offre international lancé pour la mise en location-gérance du complexe Bénino-Nigérian autrefois appelé Société des ciments d‟Onigbolo (SCO). Ce dernier avait réellement démarré ses activités en Août 1982, après sa construction qui a duré deux ans. Son capital était alors de dix (10) milliards de francs CFA et ce contrat fut passé entre le Bénin, le Nigeria et le groupe F.L.SMIDTH qui s‟était engagé à fournir une usine produisant 500.000 tonnes de ciments par ans, et cela par un procédé à sec. Les trois partenaires étaient alors actionnaires à hauteur de 51%, 43% et 06% respectivement pour le Bénin, le Nigeria et le groupe F.L.SMIDTH. Ce fut un début glorieux pour la SCO, dont le ciment de qualité CPA 325 dénommé Diamant a su rapidement s‟imposer sur les marchés béninois et nigérian. Malheureusement cette image a été vite ternie au début des années 90 avec des défaillances techniques telles que le manque de pièce de rechange et la non fiabilité du réseau électrique, l‟impraticabilité de la carrière en saison pluvieuse, ajoutés au problème de gestion financière, qui ont conduit l‟usine à sa fermeture en Mars 1998. C‟est dans ce contexte de crise, que les états béninois et nigérian ont décidé de la mise en location-gérance du complexe et ce fut le groupe SCB-LAFARGE qui remporta l‟appel d‟offres. Le contrat définitif fut signé le 10 février 1999 et de grands travaux de réhabilitation entrepris. Au terme desdits travaux l‟usine entra en fonction le 02 Août 2002. Aujourd‟hui le complexe tourne à plein régime et réussit à atteindre sa capacité nominale de production de 500.000 tonnes de ciment l‟an tout en produisant trois types de ciment à savoir :

 CPJ-35 : clinker 75,5% ; calcaire 20% ; gypse 4,5%, vendu au Bénin ;

 CEM-II A /L 32,5R : clinker 79,5% ; calcaire 16% ; gypse 3,5%, exporté au Nigeria;

 CEM-I 42,5 N : clinker 75,5% ; calcaire 20% ; gypse 4,5%, vendu aux sociétés de construction des ponts et chaussées.

I.1.2 Organigramme de l’usine

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L‟organigramme de la SCB-Lafarge se présente comme suit :

Travaux Neufs Godfried TSAWLASSOU Directeur d’usine

Valentin TOGBE

Secrétariat Régina LOZES Ingénieur production

Saad ADJIBADE

Fabrication Pascal HOUSSOU

Expédition Barthélémy DOUKPO

Chiffres Sonia AKAN

Carrière Edwige KOUZOUNHOUE

Procédé Marc KOUZONDE

Ingénieur Maintenance Luc HOUNSOU

Méthodes Darius GANDONOU

Electricité-Instrumentation Prosper GNONLONFOUN

Mécanique Bertin AHLONSOU

Garage Marc BOTTA

Cour – Bâtiments Etienne YELOUASSI Achats / Stocks

Fernand TOBOSSI

Magasin Augustin HOUESSINON Achats Cotonou Onigbolo

Qualité Philibert SOSSOU Chargé de mission Serge HOUETALA Contrôleur de Gestion

Caleb ADELAKOUN

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I.1.3 Mesures de sécurité dans l’usine

Des dispositifs de sécurité sont mis en place dans l‟usine tant au niveau des opérateurs qu‟au niveau des équipements de production.

 Sécurité des opérateurs de l’usine

Pour la sécurité du personnel des efforts louables ont été faits. On peut remarquer que :

L‟accueil sécurité est obligatoire pour tout nouveau venu ;

le port des équipements de protection individuelle (EPI) tels que le casque, les chaussures de sécurité, les lunettes, le bouchon d‟oreille contre le bruit, les gants…, a été imposé à tous les acteurs de l‟usine ;

des campagnes de sensibilisation sont lancées pour attirer l‟attention sur l‟importance du port des équipements de protection individuelle, sur les méfaits de l‟alcool et tout ce qui peut entraîner une baisse de la vigilance ; toute intervention sur un équipement exige une consignation et une condamnation de cet équipement ;

des alarmes sont prévues pour signaler le démarrage à distance de tout moteur.

Bien que des efforts soient entrepris chaque jour pour améliorer la sécurité, il est important de noter que la sécurité est avant tout une affaire personnelle. Chaque opérateur doit veiller à sa propre sécurité et à celle de son équipe.

 Sécurité des équipements installés

La sécurité des équipements de production est assurée par un contrôle et une surveillance en temps réel des différentes machines depuis la salle centrale de supervision équipée d‟automates. Aussi, des analyses profondes sont faites sur tous les cas d‟incidents déclarés afin de pouvoir les éviter à l‟avenir.

6

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I.1.4 Organisation de la maintenance

La SCB-Lafarge assure la maintenance de ses équipements dont de nombreux organes sont soumis à des délais de fabrication de plusieurs mois. La maintenance préventive est gérée par le logiciel GMAO (Gestion de la Maintenance Assistée par l‟Ordinateur). La société a structuré ses services de manière à faire face aux difficultés liées à ses activités industrielles en divisant l‟usine en quatre secteurs. Le premier secteur s‟étend du concassage jusqu‟au tas pré-homo. Le deuxième s‟étend de la trémie de correction jusqu‟au silo de stockage clinker. Le troisième secteur commence par le bas du silo de stockage clinker passe par l‟ensachage jusqu‟au pont bascule. Le quatrième s‟occupe des installations électriques et de la climatisation. Les contremaîtres des différents services (mécanique ; méthodes ; électricité-instrumentation ; bâtiments) sont répartis dans différents secteurs afin d‟avoir un meilleur suivi du fonctionnement de l‟usine.

Diverses réunions quotidiennes se tiennent à tous les niveaux en vue de faciliter la diffusion des informations. Il s‟agit des réunions :

 Sectorielles au cours desquelles des disfonctionnements intervenus pendant la journée précédente sont signalés avec des approches de solution.

 de service au cours desquelles le chef service s‟informe de tous les problèmes des différents secteurs concernant son service.

 de coordination au cours desquelles les chefs services débattent des divers problèmes de l‟usine et décident des solutions propres pour les résoudre dans un délai raisonnable.

 ADF (Arrêt Du Four) tenues avec le directeur d‟usine et tous les chefs services pour faire le point de la préparation de l‟arrêt du four.

 COFI (commission de fiabilité) au cours desquelles tous les membres de la réunion ADF sont présents pour discuter de la fiabilité des machines.

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I.2 La fabrication du ciment I.2.1 Généralités sur le ciment

Le ciment est une matière pulvérulente formant avec l'eau ou avec une solution saline une pâte plastique liante capable d'agglomérer en durcissant des substances variées. Il désigne également, tout matériau interposé entre deux corps durs pour les lier. Les ciments peuvent être classés en deux grandes familles:

 les ciments Portland:

Le ciment Portland (CEM 1)

Le ciment Portland composé (CEM II)

 les ciments composites ou mélangés:

Les ciments de hauts fourneaux (CEM III) Les ciments pouzzolaniques (CEM IV)

Les ciments au laitier et aux cendres ou ciment composé (noté CEMV)

I.2.2 Processus de fabrication du ciment

Le processus de fabrication du ciment comprend trois grandes opérations:

 la préparation du cru

 la cuisson

 le broyage et le conditionnement

I.2.2.1 la préparation du cru

 La carrière

C‟est la zone où sont extraites les matières premières (argile, calcaire) des parois rocheuses par abattage à l'explosif ou à la pelle mécanique à partir de carrières naturelles à ciel ouvert. Cette zone couvre une superficie de 1800 hectares et est essentiellement constituée d‟argile et de calcaire superposés. Ces

8

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matières premières (calcaire et argile) sont ensuite convoyées vers les concasseurs par l‟intermédiaire des Dumpers (engins lourds)

 Le concassage

Il consiste à réduire les roches (calcaire et argile) avec une granulométrie inférieure à 50 mm et une tolérance de 10%. Pour mener à bien cette opération, l‟usine dispose de deux types de concasseurs :

le concasseur de calcaire à marteaux d‟une capacité de 565 tonnes/heure ; et le concasseur d‟argile à cylindres d‟une capacité de 90 tonnes/heure : il y a ici deux cylindres à crampons sur deux niveaux.

Après concassage, le calcaire et l‟argile sont mélangés dans une proportion selon le type de ciment à produire. Le mélange calcaire argile est convoyé vers un grand hall de stockage par une bande transporteuse (A1J03) : Le hall de pré- homogénéisation.

 Hall de pré-homogénéisation

Le mélange concassé est stocké en deux tas d‟environ huit mille cinq cents (8500) tonnes chacun dans le hall de pré-homogénéisation. Le jeteur répartit la matière longitudinalement sur le tas qui est repris transversalement par un appareil appelé pont gratteur. Chaque tas peut alimenter le broyeur à cru pendant environ 72 heures. L‟alimentation du broyeur à cru se fait par deux convoyeurs à bande : l‟une des bandes, transporte le mélange reçu du pont gratteur et l‟autre, le calcaire ou l‟argile reçu de la trémie de correction pour affiner la composition du mélange. Les tas pré-homogénéisés contiennent environ 87% à 90% de calcaire et environ 10% à 13% d‟argile.

9

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Figure 1.1 :

Le jeteur

Figure 1.2 :

Le pont gratteur

 Le broyage à cru

Les matières issues du hall de pré-homogénéisation sont convoyées par une série de convoyeurs à bande vers le broyeur sécheur (broyeur à cru) dont la capacité est de 135 tonnes/heure environ. Les matières sont d‟abord séchées au moyen de l‟air chaud venant du four, mais lorsqu‟elles contiennent plus de 8%

d‟eau à l‟entrée, les gaz sortant du préchauffeur du four ne suffisent plus pour les sécher et l‟on met en route un foyer d‟appoint appelé foyer auxiliaire. Puis les matières sont broyées par des boulets qui les écrasent contre les plaques de blindage lors de la rotation du broyeur. On obtient une farine après broyage du cru ; cette dernière est extraite du broyeur par le ventilateur haute pression R1S07 en même temps que les gaz admis dans le broyeur. La farine broyée et séchée est envoyée en suspension dans les gaz chauds alternativement dans les deux silos d‟homogénéisation d‟une capacité de 2000 tonnes chacun. Un séparateur de matières non fines permet leur recyclage pour un nouveau broyage.

 Homogénéisation et stockage

La farine est brassée et fluidifiée dans les deux silos d‟homogénéisation au moyen de deux suppresseurs puis convoyée dans les deux silos de stockage

10

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de capacité 4000 tonnes chacun au travers de deux aéroglissières. La farine sera ensuite envoyée vers le four par extraction via un doseur.

I.2.2.2 La cuisson

La farine extraite du silo de stockage alimente un élévateur via une vis sans fin. Cet élévateur va déverser la farine dans un ballon (trémie) situé au- dessus du doseur. Le doseur ainsi alimenté, fournit la farine pesée aux pompes Peters via sa petite trémie. Les pompes Peters envoient à leur tour la farine pesée sous pression dans la tour de préchauffage. Cette tour est constituée d‟une série de cyclones répartis sur 4 étages, à travers lesquels la farine monte en température par échange thermique avec les gaz provenant du four. L‟échange thermique entraîne une décarbonation partielle de la farine avant son entrée dans le four rotatif. La décarbonation se poursuit dans le four où à 1450^oC, la farine se transforme en clinker (élément de base nécessaire à la fabrication du ciment).

Le clinker recueilli à la sortie du refroidisseur à satellites est transporté par un convoyeur à godets métalliques soit pour le stockage dans un silo à clinker de 20 000 tonnes de capacité, soit dans le silo des incuits.

Figure 1.3 :

Le four rotatif

I.2.2.3 Le broyage et le conditionnement

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(27)

 Le broyage du ciment et le stockage

L‟unité de broyage est constituée par un broyeur UNIDAN 38 x 12 à circuit ouvert à deux compartiments de broyage. Le clinker issu de la cuisson, le gypse importé et le calcaire en provenance de la carrière sont stockés dans des silos tampons. Ils sont dosés convenablement à partir de trois extracteurs- doseurs pondéraux qui permettent de contrôler le pourcentage de chaque matière avant leur envoi au broyeur ciment. Le ciment est envoyé dans deux silos de stockage de 10 000 tonnes chacun. La capacité du broyeur est de 75 tonnes/heure.

 L’ensachage

La livraison du produit fini se fait de deux manières : en vrac et en sac.

L‟extraction du ciment des silos se fait par seize (16) clapets pneumatiques vers les deux (2) ensacheuses « ROTATIVE FLUX » à douze (12) becs chacune, par vis sans fin et élévateur. Les ensacheuses d‟une capacité de 120 tonnes par heure chacune sont pourvues de sortie par pesage automatique des sacs, avec une marge de plus ou moins de 250 grammes par sacs de 50 kilogrammes.

 L’expédition

Une fois l‟ensachage terminé, les sacs de ciment sont ensuite transportés par des convoyeurs à bandes vers quatre (4) quais d‟encamionnage via quatre (4) déflecteurs pneumatiques et huit (8) courroies de chargement ajustables. Le ciment est ensuite expédié vers les dépôts locaux pour la vente et vers le Nigéria. Deux ponts-bascules, situés à l‟entrée de l‟usine servent à contrôler les chargements de ciments effectués dans les camions avant leur sortie de l‟usine.

I.2.3 Schéma synoptique du processus de fabrication du ciment

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(28)

Figure 1.4

: Schéma synoptique du processus de fabrication du ciment

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(29)

Problématique et méthodologie de travail CHAPITRE II

C2

14

(30)

II.1 Problématique

Le gain en productivité et en qualité d‟une usine repose essentiellement sur la performance et la fiabilité de tous les équipements industriels qui interviennent dans la chaîne de production. Parmi ces équipements, les moteurs électriques occupent une place importante surtout dans l‟entraînement des charges. La découverte des champs magnétiques tournants engendrés par un système de courant polyphasé par le physicien américain d‟origine croate Nikola Tesla en 1882 conduit en 1883 à la construction du premier moteur asynchrone. D‟une technologie simple et ne nécessitant que très peu d‟entretien, le moteur asynchrone ou moteur à induction est largement utilisé dans la plupart des entraînements. Cependant la sollicitation du moteur à entraîner des charges trop élevées provoque nécessairement des désagréments comme l‟échauffement excessif du moteur du aux surintensités, qui peuvent conduire à un fonctionnement anormal de ce dernier ou plus grave, à sa détérioration. Ce qui pourrait alors engendrer d‟énormes pertes pour l‟industrie surtout, sur le plan de la production, et par ricochet, des déficits économiques.

Observant généralement en saison pluvieuse au niveau du pont gratteur du broyage à cru dans le hall de pré-homogénéisation un déclanchement intempestif du relais de thermistance, la SCB-Lafarge a alors jugé nécessaire qu‟une étude judicieuse soit faite sur les moteurs d‟entraînement des chariots. C‟est dans cette optique que le thème intitulé : Etude de redimensionnement de l’entraînement des chariots du pont gratteur nous a été proposé en vue de trouver une solution technique susceptible de parer à tous ces désagréments.

II.2 Méthodologie

Pour bien mener l‟étude de redimensionnement du dispositif d‟entraînement des chariots, nous avons effectué un stage pratique de six (6) mois dans l‟usine du complexe cimentier d‟ONIGBOLO afin de nous familiariser aux réalités du

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(31)

terrain. Il s‟agissait, en fait, pour nous, au cours de ce stage, de prendre connaissance du dispositif d‟entraînement des chariots, de faire une étude de ce dispositif et de proposer une approche de solution. Pour y parvenir, la méthodologie envisagée se présente comme suit :

 Etude bibliographique ;

 Exploitation des résultats des travaux existant dans le domaine ;

 Etude et maitrise du fonctionnement du pont gratteur et spécifiquement du mécanisme des chariots ;

 Etude mécanique statique et dynamique de la charge qu‟entraîne le moteur du chariot : il s‟agira ici d‟évaluer la quantité de charge (tas pré-homo) que déplace le chariot, d‟évaluer aussi la masse de l‟ensemble chariot-charge en saison pluvieuse ;

 D‟évaluer le couple résistant appliqué au moteur ;

 De dimensionner un nouveau moteur en fonction des résultats de l‟étude dynamique et du fonctionnement réel du système ;

 De choisir à l‟aide de fiches techniques le moteur adéquat.

II.3 Moyens matériels et logiciels

Les moyens matériels et logiciels dont nous disposons pour faire l‟étude de redimensionnement du dispositif d‟entraînement des chariots sont cités ci dessous.

 Documentation constructeur du pont gratteur ;

 Cours de commande électromagnétique ;

 Logigramme de fonctionnement ;

 Cours d‟électronique de puissance ;

 Schémas électriques d‟interfaçage ;

 Cours de modélisation et commande des actionneurs électriques;

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(32)

 Cours de machine électrique ;

 Cours de régime transitoire des machines électriques ;

 Logiciel de simulation MATLAB-SIMULINK ;

 Logiciel de schémas AutoCAD.

II.4 Résultats attendus et indications

 Approfondissement de la connaissance sur les moteurs ;

 Parfaite maitrise de dimensionnement des moteurs ;

 Redimensionnement des moteurs d‟entraînement des chariots au niveau du pont gratteur ;

 Suppression des déclenchements intempestifs ;

 Amélioration de la productivité.

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(33)

Etude du système de fonctionnement du pont gratteur

CHAPITRE III

C3

18

(34)

Dans ce chapitre, nous ferons en premier lieu une étude détaillée du pont gratteur et nous présenterons ensuite les principaux circuits de puissance et de commandes du pont.

Avant de passer à l‟étude du pont gratteur, une vue d‟ensemble du pont suivi de sa fiche technique est donnée à la figure ci-dessous.

19

(35)

Figure 3.1 :

Vue d’ensemble du pont gratteur

20

(36)

Tableau 3.1 : Fiche Technique du Pont Gratteur ATELIER : Concassage

APPAREIL : Pont gratteur

CARACTERISTIQUES ET DESCRIPTIFS

FOURNISSEUR : FLS Type : LHO 250/33 Fab : 5.908937 N° Cde : 79-57833 du 13/05/1981

REFERENCE NOMBRE DESIGNATION

2 2 Roues motrices

3 2 Roues accompagnantes

4 4 Anti-déviation de course

5 1 Système d‟arrachement pour poulies à gorge

6 14 Consoles d‟arracheur

7 1 Contrepoids

8 2 Chariots orientables

9 2 Station d‟attaque pour chariot orientable

10 1 Chaîne entraîneuse

14 125 Lames pour chaîne entraîneuse

15 1 Table roulante

1.042395 2 Moteurs pour chariots orientables 1.042147 1 Moteur pour chaîne entraîneuse

KZA 280 2 Réducteurs

KDA 400 1 Réducteur

2.070409 8 Poulies à gorges Ф800mm

20/6x35/53,5 2 Câbles, Ф20mm, 6x35mm, L= 53,5m 20/6x35/65 2 Câbles, Ф20mm, 6x35mm, L= 65m

21

(37)

3.055783 10 Galets supports en acier spécial contenant chacun:

DIN 471 .50x2 1 Circlips SEEGER

DIN 472 .90x3 2 Circlips SEEGER

6210-2RS 2 Roulements à billes

III.1 Etude du pont gratteur

III.1.1 Légende

La légende présente les numéros et le nom des différentes parties de la vue d‟ensemble du pont gratteur représenté en annexe D du document.

III.1.2 Description et fonctionnement du pont gratteur Le pont gratteur se compose principalement de :

 Pont

 Dispositif de ripage

 Transporteur transversal

 Diverses installations électriques

III.1.2.1 Description du pont gratteur

 Pont

Le pont consiste en une poutre principale en caisson (1003). Elle est supportée par les boggies (1021) et (1024) sur le chemin de roulement le long du stock.

Le pont et les boggies portent tous les mécanismes et installations de la machine.

22

(38)

Chaque boggie est doté de deux roues dont l‟une est motrice, l‟autre est menée. Les roues motrices sont entraînées par moteurs réglables.

Le boggie (1021) porte les tambours (1019) pour les câbles d‟alimentation et les câbles pilotes, ainsi que les deux unités (1020) du dispositif de contre-braquage.

L‟une des unités (1020) comporte un culbuteur portant en bas un galet de guidage et des émetteurs de signaux en haut. Le galet de guidage se trouve en regard du rail de roulement, et en face, il y a encore un galet de guidage sur un arbre fixe.

Le dispositif comprend les éléments principaux suivants : Dispositif de traîneau (chariot)

Volées ajustables (les mâts) Système de contrepoids Filins (les câbles support)

Dispositif de traîneau

Les deux traîneaux (1007) de la machine se trouvent sur les chemins de roulement (1005) sur les longs côtés de la poutre principale. Les filins de commande (1012) liaisonnent les traîneaux et la station de commande (1023).

Ces filins sont commandés par les galets de renversement (1000).

La station de commande (1023) se trouve sur une semelle solidaire de la poutre principale.

Les volées ajustables

Les volées (1015) sont logées dans des chaises de palier sur le fût principal. Elles sont portées par des filins galvanisés (1018) enroulés sur des

23

(39)

poulies à gorge fixées aux volées. Les extrémités des filins passent dans des treuils manuels au sommet de la tour centrale. Les poulies à gorge au sommet des volées commandent les filins du dispositif de ripage.

(Voir les volées ajustables en annexe E du document) Systèmes de contrepoids

Contrepoids (1016). Logé à l‟intérieur de la tour, il est doté d‟un dispositif de freinage de chute à rails sollicités par des tampons caoutchouc. Les rails de freinage en profil spécial sont montés dans la construction grillagée de la tour.

A son sommet, le contrepoids est doté d‟une poulie à gorge sur laquelle est enroulé le filin à brin unique du dispositif de ripage.

Filins

Le système de filins (1013) du dispositif de ripage consiste en un filin à brin unique, deux filins doubles et divers raccordements. En outre, deux goussets assemblent les différents éléments du système de filins. Le filin à brin unique va de la poulie à gorge sur le contrepoids jusqu‟aux abords des poulies au sommet des volées. A chacune de ses extrémités, il est fixé un gousset auquel sont fixés les deux brins du filin double. Les deux brins de filin liaisonnent les goussets et les socs (1014) sur le traîneau.

Le système de ripage est monté sur les brins de filin double.

Le transporteur transversal comprend les éléments principaux suivants : Chaîne de transport (1006)

Station de commande (1001) Station de tension (1011)

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Trémie de réception et table roulante (1002)

Chaine de transport

La chaîne à rouleaux à deux brins porte le système de raclettes. Les jeux de roues à chaîne dans la station de commande, la station de tension et le système de cadres (1008) guident la chaîne du transporteur (chaîne racleuse) dans sa course.

Station de commande

La station de commande (1001) repose sur une semelle qui porte le moteur, coupleur hydraulique et le réducteur à arbre creux dont l‟arbre est fixé au tourillon de l‟arbre d‟entraînement. La butée de rotation est soudée à la partie inférieure de la semelle et à la partie supérieure du boggie.

L‟arbre de commande repose dans la console sous le fût principal.

Station de tension

La station de tension (1011) consiste en un arbre de tension à roue à chaîne porté par les paliers blocs entre les rails de guidage et les poutres à profil en H.

Les poutres sont portées par des châssis.

Les paliers blocs sont sollicités par les ensembles de rondelles Belleville dans des logements à sabot de pression.

Trémie de réception et table roulante

La partie inférieure de la console de la station de tension constitue la trémie de réception qui porte des plaques d‟usure.

25

(41)

La table roulante (1002) repose sur le boggie (1021). Elle porte les galets d‟amortissement de la partie de courroie longitudinale qui se trouve au- dessous de la trémie de réception.

 Installations électriques

La cabine d‟appareillage électrique (1004) repose sur la poutre principale. Le pont gratteur est muni d‟un éclairage de travail et d‟un signal d‟alarme en cas de dérangement.

Il porte en son sein neuf (9) moteurs :

 1 moteur pour la chaîne racleuse nommé A1L07M1 d‟une puissance de 45𝑘𝑤.

 2 moteurs pour le mécanisme des chariots 1 et 2, le A1L06M1 et le A1L16M1 d‟une puissance de 37.5 𝐾𝑤 chacun.

 2 moteurs de translation grande vitesse, le A1L05M1 et le A1L15M1 d‟une puissance de 7.5𝐾𝑤 chacun.

 2 moteurs de translation petite vitesse, le A1L05M2 et le A1L15M2 d‟une puissance de 0.25𝐾𝑤 chacun.

 2 moteurs de tambour à câble, le 4M1 et le 4M2 d‟une puissance de 1.5 𝐾𝑤 chacun.

Le pont est aussi muni de 10 contacts magnétiques répartis en nombre de 5 pour chaque chariot .Pour un sens de déplacement donné, un premier contact magnétique donne l‟ordre de freinage, un second donne l‟ordre de retour et un autre signale la position médiane du chariot.

Chaque moteur du mécanisme des chariots est muni d‟un électro-frein comportant trois enroulements et alimenté sous une tension de 380V.

Lorsque l‟électro-frein reçoit la tension entre ses bornes, il y a ouverture des

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(42)

patins (le frein ne tient pas) et lorsqu‟il est hors tension (désexcité), il y a fermeture des patins (le frein tient).

III.1.2.2 Fonctionnement

 Pont

Le trajet longitudinal de la machine peut être divisé en deux sections : Déplacement de travail pendant lequel la vitesse peut varier en continu avec les moteurs à courant continu utilisés.

Déplacement de manœuvre au cours duquel la vitesse est environ 10m/mn. On utilise ici des moteurs à cage d‟écureuil.

Le mécanisme anti-braquage entre en service si la course sur le chemin de roulement est déportée. Les culbuteurs sont activés par les galets de guidage pour solliciter l‟émetteur d‟impulsions qui régule le rapport entre les vitesses de rotation des moteurs de translation. De cette façon la position du pont sur le chemin de roulement est corrigée.

Si la course est encore déportée, l‟équipement peut activer la fin de course du mécanisme de translation du pont.

Le contrepoids (1016) maintient le système de filins (1013) en état de tension tel, que le système de ripage est pressé contre le tas d‟où la matière est reprise.

L‟angle d‟éboulement de la matière du tas (normalement 38°) et l‟angle d‟inclinaison du système de ripage doivent être égaux pour que la reprise se fasse correctement. Tout écart d‟angle par soulèvement ou abaissement de la volée à l‟aide du treuil manuel au sommet de la tour (1017) doit donc être corrigé.

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(43)

Le mouvement alternatif du traîneau (chariot) se décompose comme suit : Démarrage de la position de départ, roulement à la position extrême, freinage, retour à la position extrême opposée etc. le dispositif de ripage balaie la section entière du tas de la même façon qu‟un essuie- glace de véhicule.

Le dispositif de ripage détache une couche de matière transversalement au tas chaque fois que le traîneau passe d‟une extrémité à l‟autre de son chemin de roulement. La matière ripée tombe au pied du tas où les socs du traîneau la transportent en un flux continu entre les raclettes de la chaîne de transport.

La figure ci-dessous montre le dispositif de ripage.

28

(44)

Figure 3.2 :

Vue d’ensemble du dispositif de ripage

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(45)

Le transporteur transversal convoie la matière ripée à un transporteur à courroie le long du chemin de roulement de la machine. Les jeux de galet dans la table roulante sont très rapprochés. Ils supportent le transporteur à courroie de telle manière qu‟il est soulevé à proximité immédiate de la trémie de réception.

Le revêtement des galets absorbe les chocs.

Les raclettes sont en forme d‟auge. Le fond tourne le dos au sens du transport. Chaque raclette transporte une quantité prévue de matière.

Les raclettes sont dentées. Au déplacement de travail de la machine, ces dents aèrent constamment le fond du tas. Ceci élimine les effets de freinage au cours de la manœuvre de la machine, effets qui sont provoqués par la matière perdue par les raclettes à l‟arrière.

En marche normale, la chaîne de transport s‟allonge au fur et à mesure. La tension de chaîne peut être régulée par le dispositif de tension prévu à cet effet.

III.2 Principaux circuits de puissance et de commandes du pont III.2.1 Modes de marche

Trois différents modes de marche sont prévus pour le pont gratteur à savoir :

 La marche manuelle qui permet à l‟opérateur de démarrer un à un en local les différents actionneurs du pont.

 La marche automatique qui permet le démarrage de toutes les séquences des actionneurs depuis la salle centrale. Au cours de cette marche il y a le blocage manuel.

30

(46)

 La marche auto-manuelle qui regroupe à la fois la marche automatique et la marche manuelle. Cette marche est spécialement prévue pour le dispositif ripage et l‟asservissement.

III.2.2 Circuits de commande et de puissance

Nous présentons les circuits de puissance et de commande des moteurs principaux (moteur de la chaîne racleuse et moteurs du mécanisme des chariots) aux figures 3.3, 3.4 et 3.5.

Les circuits de puissance et de commande des autres moteurs du pont gratteur sont représentés en annexe B du document.

31

(47)

figure 3.3 :

Moteur chaîne racleuse (circuit de puissance à gauche et de commande à droite)

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(48)

figure 3.4 :

Moteurs mécanismes de chariot 1 et 2 circuit de puissance

33

(49)

Figure 3.5 :

Moteurs mécanismes de chariot 1 et 2 circuit de commande

34

(50)

III.2.3 Logigramme

L‟analyse fonctionnelle du mécanisme des moteurs des chariots 1 et 2 a été faite grâce à l‟étude du logigramme de fonctionnement du pont gratteur.

 Commande du chariot 1

Pour commander le chariot 1 vers le côté opposé à la bande A1J04, il faut que le commutateur soit sur la position du tas 1 ou sur la position locale automatique et que le moteur A1L07M1 de la chaine racleuse puisse démarrer trois seconde avant l‟ordre de marche. Il faut aussi que la fin de course du chariot 2 en position médiane soit activée et que l‟inverseur de fin de course du sens de translation chariot 1, côté opposé à la bande, soit aussi activé. Il est également important de s‟assurer qu‟il n‟y a pas de défaut sur la fin de course des chariots 1 et 2 du côté bande comme du côté opposé à la bande. Il faut aussi s‟assurer qu‟il n‟y a pas de défaut sur la fin de course du contrepoids en partie inférieure et supérieure, pas de défaut sur les thermosondes, pas de manque de réponse sur l‟électro-frein et le contacteur du chariot 1 et enfin, pas de manque de réponse sur la bande du moteur A1L06M1 de mécanisme du chariot 1.

Pour commander le chariot 1 vers la bande A1J04, le procédé est le même que pour la commande vers le côté opposé à la bande à la seule différence que la fin de course du sens de translation chariot 1 côté bande, doit être aussi activée.

 Commande du chariot 2

Pour commander le chariot 2 vers le côté opposé à la bande A1J04, il faut que le commutateur soit sur la position du tas 2 ou sur la position locale automatique et que le moteur A1L07M1 de la chaine racleuse puisse démarrer trois seconde avant l‟ordre de marche. Il faut aussi que la fin de course du chariot 1 en position médiane soit activée et que l‟inverseur de fin de course du sens de translation chariot 2, côté opposé à la bande, soit aussi activé. Il est

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(51)

indispensable de s‟assurer qu‟il n‟y a pas de défaut sur la fin de course des chariots 1 et 2 du côté bande comme du côté opposé à la bande. Il faut aussi s‟assurer qu‟il n‟y a pas de défaut sur la fin de course du contrepoids en partie inférieur et supérieur, pas de défaut sur les thermosondes, pas de manque de réponse sur l‟électro-frein et le contacteur du chariot 2 et enfin, pas de manque de réponse sur la bande du moteur A1L16M1 de mécanisme du chariot 2.

Pour commander le chariot 2 vers la bande A1J04, le procédé est le même que pour la commande vers le côté opposé à la bande à la seule différence que la fin de course du sens de translation chariot 2 coté bande, est aussi activée.

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(52)

Modélisation du chariot et de son système d’entraînement- Calcul du couple résistant et

Dimensionnement du nouveau dispositif CHAPITRE IV

C4

37

(53)

IV.1 Modélisation du chariot et de son système d’entraînement

La prédétermination des caractéristiques électriques d‟une machine tournante débute toujours nécessairement par l‟étude mécanique, cinématique et dynamique, de la charge qu‟elle entraîne. C‟est une fois seulement que les paramètres caractérisant la charge sont parfaitement identifiés qu‟il est possible de choisir et de dimensionner électriquement la machine.

Le chariot avec ses différentes parties est présenté à la figure ci-dessous.

Figure 4.1 : Présentation du chariot 01 : butées caoutchouc

23 : roue porteuse ajustable 24 : roue porteuse

25 : arête tranchante 26 : dent

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(54)

Afin de connaître les paramètres caractérisant la charge, une modélisation du système est faite à la figure 4.2.

Ce système d‟entraînement est composé d‟un moteur asynchrone alimenté par des tensions alternatives triphasées et traversé par des courants alternatifs, de deux poulies 𝑃₁,𝑃₂ formant le réducteur KZA 280, d‟une poulie 𝑃₃ de renvoi de la courroie et du chariot transportant la matière. Le chariot se déplace le long du pont gratteur incliné de 38° (angle du système de ripage) par rapport à l‟horizontal. Le moteur étant plus sollicité lors du levage du chariot, nous nous mettons dans le cas le plus défavorable en nous proposant de valider ses caractéristiques lors de la montée.

Figure 4.2 :système d’entraînement

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𝑥

Ω_𝑚

F

PMa

PCh

P

.

. .

Jm

P3

O

38°

𝑷_𝒙

𝑎 𝑟₃

.

P1

P2

𝐌 𝟑~

𝜔₃ 𝒇

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Ω_𝑚 : Vitesse de rotation du moteur ; J_𝑚 : Inertie du moteur ;

𝜔₃ : vitesse angulaire de la poulie de renvoie ; 𝑟₃ : Rayon de la poulie de renvoi ;

𝑃_𝐶𝑕 : Poids du chariot ; 𝑃_𝑀𝑎 : Poids de la matière ;

𝑃 : Poids de l‟ensemble chariot-matière ; 𝑓 : Forces de frottement ;

𝐹 : Force linéaire de translation de l‟ensemble chariot-matière

Tableau 4.1 : Caractéristiques du réducteur REDUCTEUR

Fournisseur FLENDER

Type KZA 280

N° Fab 425005 001-8-1

N° cde 79-057833

Rapport de réduction 1/22,96