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Etude technico-économique des systèmes d'entrainement pour la commande d'un shredder et d'un moulin à  la compagnie sucrière sénégalaise

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par Mouhamadou NIANG
Ecole polytechnique Thiès, Sénégal - Ingénieur 2008
  

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CHAPITRE 3 : ETUDE ET COMPARAISON DES ACTIONNEURS POUR LA COMMANDE DES BROYEURS

DE CANNE 28

3.1. Généralités 28

3.1.1. Objectifs 28

3.1.2. Principe d'un entrainement d'une machine 28

3.2. Description d'un groupe d'entraînement 29

3.3. Modes de fonctionnement d'une machine 30

3.3.1. Types de machines ou de charges 30

3.3.2. Charges actives 30

3.3.3. Analyse des quadrants de fonctionne ment 30

3.4. Différents types de combinaisons 32

3.5. Mode d'entraînement des broyeurs dans les sucreries 33

3.5.1. Par turbine a vapeur 33

3.5.2. Par moteur hydraulique 35

3.5.3. Par moteur electrique 36

3.6. Tableau comparatif pondéré de la solution électrique et la solution hydraulique 37

3.6.1. Criteres 37

3.7. Conclusion 39

CHAPITRE 4 : DIMENSIONNEMENT ET SPECIFICATIONS TECHNIQUES DES APPAREILS DE

COMMANDE DES BROYEURS 40

4.1. Introduction 40

4.2. Eléments de références du dimensionnement 40

4.2.1. Cahier de charges de l2entraîne ment 40

4.2.2. Caractéristiques et prévisions de broyage de la CSS 41

4.3. Dimensionnement du moteur du Shredder 43

4.3.1. Généralités 43

4.3.2. Méthode théorique 43

4.3.3. Méthodes e mpiriques 53

4.4. Dimensionnement du moteur du 6e moulin 55

4.4.1. Généralités 55

4.4.2. Calcul de la puissance du moulin a partir de la charge hydraulique 56

4.4.3. Calcul de la puissance du moulin en fonction du tonnage 60

4.4.4 Méthode expérimentale de calcul de la puissance du moulin 60

4.4.5. Synthèse du calcul de la puissance du moulin 61

4.5. Spécifications techniques des moteurs 62

4.5.1. Introduction 62

4.5.2. Spécifications techniques du moteur du Shredder 64

4.5.3. Spécifications techniques du moteur du moulin 65

4.6. Spécifications techniques du réducteur de vitesse du moulin 65

4.7. Spécifications techniques des variateurs de vitesse 66

4.7.1. Introduction 66

4.7.2. Propriétés générales de la variation de vitesse des machines électriques 66

4.7.3. Spécifications techniques du variateur de vitesse du moteur du 6e me moulin [5]

67

4.7.4. Spécifications techniques du variateur de vitesse du moteur du Shredder [5]...69

4.8. Conclusion 72

CHAPITRE 5 : ÉTUDE DE LA RENTABILITÉ DU PROJET 73

5.1. Étude économique des solutions de substitution retenues pour le service moulin 73

5.1.1. Introduction 73

5.1.2. Calcul de l'investisse ment total 74

5.1.3. A mortisse ment des investisse ments 75

5.1.4. CoOt d'exploitation en énergie 76

5.1.5. Calcul des écono mies de coOt 78

5.2. Évaluation de la rentabilité économique des solutions de substitution 78

5.2.1. Rentabilité du change ment de la co mmande du Shredder 79

5.2.2. Rentabilité du change ment de la co mmande du 6e me Moulin. 81

5.3. Conclusion 83

CONCLUSION GÉNÉRALE. 85

RECOMMANDATIONS 87

Bibliographie 88

Wébliographie 89

Annexes 90

Liste des Tableaux

TABLEAU 1- 1 : COMPOSITION MOYENNE DE LA CANNE À SUCRE 6

TABLEAU 2- 1 : RÉCAPITULATIF DU CALCUL DES MOMENTS D'INERTIE. 23

TABLEAU 4- 1 : DENSITÉ DES TYPES DE CANNE. 45

TABLEAU 4- 2 : CALCUL RAPPORT RÉDUCTION PRIMAIRE DU CONDUCTEUR DE CANNE 46

TABLEAU 4- 3 : CALCUL RAPPORT RÉDUCTION SECONDAIRE ET GLOBAL DU CONDUCTEUR DE CANNE. 46

TABLEAU 4- 4 : ETAT THERMODYNAMIQUE NOMINAL DE LA VAPEUR D'ALIMENTATION DE LA TURBINE DU SHREDDER.48 TABLEAU 4- 5 : ETAT THERMODYNAMIQUE DE LA VAPEUR FOURNIE PAR LA CSS 48 TABLEAU 4- 6 : PUISSANCE ET COUPLE ABSORBÉS PAR LE SHREDDER NON CHARGÉ (À VIDE) POUR UN TONNAGE DE

250TCH. 50
TABLEAU 4- 7 : PUISSANCE ET COUPLE ABSORBES PAR LE SHREDDER EN SURCHARGE (À PIC) POUR UN TONNAGE DE

250TCH. 50
TABLEAU 4- 8 : PUISSANCE ET COUPLE ABSORBÉS PAR LE SHREDDER EN MARCHE NORMALE POUR UN TONNAGE DE

250TCH. 50

TABLEAU 4- 9 : TABLEAU DONNANT LES DIFFÉRENTS PARAMÈTRES DU MODÈLE À DÉBIT CONSTANT. 52

TABLEAU 4- 10 : PUISSANCE DU SHREDDER PAR LA FORMULE DE CRAWFORD. 54

TABLEAU 4- 11 : TABLEAU RÉCAPITULATIF DE CALCUL DES PUISSANCES ABSORBÉES PAR LE SHREDDER 55

TABLEAU 4- 12 : CALCUL DE LA PUISSANCE ABSORBÉE PAR LE MOULIN POUR LE TONNAGE DE 250TCH 61

TABLEAU 4- 13 : RÉCAPITULATIF DU CALCUL DE LA PUISSANCE DU MOULIN 62

TABLEAU 4- 14 : CLASSIFICATION DES DIFFÉRENTS TYPES DE MOTEUR. 63

TABLEAU 5 - 1 : INVESTISSEMENT TOTAL POUR LE PROJET DU SHREDDER 74

TABLEAU 5 - 2 : INVESTISSEMENT TOTAL POUR LE PROJET DU MOULIN. 75

TABLEAU 5 - 3 : PÉRIODE D'AMORTISSEMENT DES IMMOBILISATIONS. 75

TABLEAU 5 - 4 : AMORTISSEMENT DES INVESTISSEMENTS POUR LE SHREDDER 76

TABLEAU 5 - 5 : AMORTISSEMENT DES INVESTISSEMENTS POUR LE MOULIN. 76

TABLEAU 5 - 6 : PRIX MOYEN D'UNE TONNE DE FUEL ET ÉQUIVALENCE TONNE FUEL ET TONNE DE VAPEUR. 77

TABLEAU 5 - 7 : COÛT MOYEN DE L'ÉNERGIE CONSOMMÉE PAR LE SHREDDER. 77

TABLEAU 5 - 8 : COÛT MOYEN DE L'ÉNERGIE CONSOMMÉE PAR LE MOULIN. 77

TABLEAU 5 - 9 : ECONOMIE DE COÛT DES PROJETS PAR AN 78

TABLEAU 5 - 10 : CALCUL DES BÉNÉFICES NETS ANNUELS ET DU CASH FLOW ANNUEL POUR LE SHREDDER 80

TABLEAU 5 - 11 : RÉSUMÉ DU CASH FLOW ANNUEL POUR LE SHREDDER 80

TABLEAU 5 - 12 : VALEUR ACTUELLE NETTE DU PROJET DU SHREDDER. 81

TABLEAU 5 - 13 : CALCUL DES BÉNÉFICES NETS ANNUELS ET DU CASH FLOW ANNUEL POUR LE MOULIN. 81

TABLEAU 5 - 14 : RÉSUMÉ DU CASH FLOW ANNUEL ET DES CUMULS POUR LE SHREDDER. 82

TABLEAU 5 - 15 : VALEUR ACTUELLE NETTE DU PROJET DU MOULIN. 82

TABLEAU 5 - 16 : RÉSUMÉ SUR L'ÉTUDE FINANCIÈRE 83

Liste des Figures

FIGURE 1- 1 : CANNE À SUCRE. 5

FIGURE 1- 2 : CHAMPS DE CANNE À SUCRE. 6

FIGURE 1- 3 : PROCESSUS DE FABRICATION DE SUCRE À PARTIR DE LA CANNE. 8

FIGURE 1- 4 : ORGANIGRAMME DE LA COMPAGNIE SUCRIÈRE SÉNÉGALAISE 10

FIGURE 2- 1 : CYLINDRE DE MOULIN 14

FIGURE 2- 2 : SCHÉMA GLOBAL DU PROCESSUS DE BROYAGE 14

FIGURE 2- 3 : SCHÉMA DE PRINCIPE ENTRAÎNEMENT SHREDDER. FIGURE 2- 4 : PHOTO DU SHREDDER

DE LA CSS 17

FIGURE 2- 5 : LES COMPOSANTS SHREDDER. 19

FIGURE 2- 6 : PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DU SHREDDER. 21

FIGURE 2- 7 : SCHÉMA D'ENTRAÎNEMENT DU 6E MOULIN 26

FIGURE 3- 1 : SCHÉMA SYNOPTIQUE D'UN ENTRAÎNEMENT 28

FIGURE 3- 2 : LES QUADRANTS DE FONCTIONNEMENT. 31

FIGURE 3- 3 : TYPES DE CHARGE RÉSISTANTE 32

FIGURE 3- 4 : SCHÉMA FONCTIONNEL D'UNE TRANSMISSION HYDROSTATIQUE 35

FIGURE 4- 1 REPRÉSENTATION LA CHAÎNE CINÉMATIQUE D'ENTRAÎNEMENT DU CONDUCTEUR 45

FIGURE 4- 2 : PUISSANCE DU MOULIN PAR LA MÉTHODE DE LA CHARGE HYDRAULIQUE. 60

FIGURE 4- 3 : SCHÉMA CYCLOCONVERTISSEUR. 68

FIGURE 4- 4 : CONVERTISSEUR DE FRÉQUENCE À COMMUTATEUR DE COURANT ASSISTÉ POUR MOTEUR ASYNCHRONE

DE FORTE PUISSANCE. 69

FIGURE 4- 5 : SCHÉMA DE LA SOLUTION DE SUBSTITUTION DE L'ENTRAÎNEMENT DU MOULIN. 71

FIGURE 4- 6 : SCHÉMA DE LA SOLUTION DE SUBSTITUTION DE L'ENTRAÎNEMENT DU SHREDDER 71

Liste des symboles et des abréviations

-

VAN

Valeur actuelle nette.

-

TRI

Taux de rendement interne.

-

TRC

Taux de rendement comptable.

-

DRC

Délai de récupération du capital investi.

-

tch

tonne de canne par heure.

-

tfh

tonne de fibre par heure.

-

A

travail de canne (t/h).

-

P

puissance en kW ou en MW.

-

C

Couple (m.daN)

-

Ns

Vitesse de rotation entrée transmission conducteur de canne.

-

Ne

vitesse tambour d'entraînement du conducteur de canne.

-

N ou n

Vitesse de rotation en tour par minute, ou nombre d'année.

-

V

Vitesse périphérique en mètre par minute.

-

rpm

Rotation par minute ou tour par minute.

-

t

Capacité du Shredder en 1 tour en kg.

-

F

Charge hydraulique.

-

r

Coefficient de survitesse.

-

K

Charge ligneuse ou coefficient de calcul du couple résistant.

-

å

Ouverture du moulin.

-

L

Longueur (m).

-

l

Largeur (m).

-

h

Enthalpie massique (kJ/kg).

-

H

Hauteur (m).

-

Qm

Débit massique (t/h).

 

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"Je voudrais vivre pour étudier, non pas étudier pour vivre"   Francis Bacon