[PDF] Instrumentation optimale pour le suivi des performances

View - Download Instrumentation optimale pour le suivi des performances

Previous PDF

Next PDF

>G A/, i2H@ykRdy3y8 ?iiTb,ffTbi2HX?HXb+B2M+2fi2H@ykRdy3y8 am#KBii2/ QM k CmH kyRN >GBb KmHiB@/Bb+BTHBM`v QT2M ++2bb `+?Bp2 7Q` i?2 /2TQbBi M/ /Bbb2KBMiBQM Q7 b+B@

2MiB}+ `2b2`+? /Q+mK2Mib- r?2i?2` i?2v `2 Tm#@

HBb?2/ Q` MQiX h?2 /Q+mK2Mib Kv +QK2 7`QK

i2+?BM; M/ `2b2`+? BMbiBimiBQMb BM 6`M+2 Q` #`Q/- Q` 7`QK Tm#HB+ Q` T`Bpi2 `2b2`+? +2Mi2`bX /2biBMû2 m /ûT¬i 2i ¨ H /BzmbBQM /2 /Q+mK2Mib b+B2MiB}[m2b /2 MBp2m `2+?2`+?2- Tm#HBûb Qm MQM-

Tm#HB+b Qm T`BpûbX

AMbi`mK2MiiBQM QTiBKH2 TQm` H2 bmBpB /2b T2`7Q`KM+2b >H _K2? hQ +Bi2 i?Bb p2`bBQM, kyR3SaG1JyjkX i2H@ykRdy3y8

THÈSE DE DOCTORAT

de ௗ

PSL Research University

Préparée à MINES ParisTech

Instrumentation Optimale pour le Suivi des Performances (QHUJ"PLTXHV GಬXQ 3URŃ"G" HQGXVPULHO

COMPOSITION DU JURYௗ:

M. RENEAUME Jean-Michel

Professeur, Université de Pau et des

Pays de l'Adour, ௗ

M. FEIDT Michel

Professeur Emérite, Université de

Lorraine - Nancy, ௗ

M. EL KHOURY Khalil

Professeur, Université Libanaise,

Président

Mme. THERY HETREUX Raphaele

Maitre de conférences, ENSIACET -

Toulouse, Examinatrice

M. GOURLIA Jean-Paul

Docteur, ALLICE - Lyon, Examinateur

M. TRAN Cong-Toan

Docteur, PSL - Mines ParisTech,

Examinateur

M. ZOUGHAIB Assaad

Professeur, PSL Mines ParisTech,

Examinateur

Soutenue par Hala RAMEH

Le 07 Novembre 2018

h

Ecole doctorale n°432

Spécialité

Dirigée par Assaad ZOUGHAIB

et Cong-Toan TRAN h

Page | i

Page | ii

" We should be taught not to wait for Inspiration to start a thing.

Action always generates Inspiration.

Inspiration seldom generates Action. »

Frank Tibolt

Page | iii

Page | iv

Au terme de ma thèse, je tiens à remercier toutes les personnes qui, par leurs conseils, leurs

suggestions ou par leur simple présence ont permis de rendre mon travail aussi instructif et efficace

que plaisant. Je remercie surtout mon directeur de thèse, Professeur Assaad ZOUGHAIB. Je le remercie pour

son suivi, ses conseils toujours avisés et sa confiance manifeste. Grace à son agréable personnalité et

son support scientifique, j' ai été encouragée à dépasser tout obstacle rencontré.

J'exprime également ma gratitude

à mon co-encadrant de thèse, Cong-Toan TRAN pour son aide et sa disponibilité. Nos discussions m'ont donné des axes de réflexions utiles pour mon parcours. Je remercie mes deux rapporteurs, Prof. Jean Michel RENEAUME et Prof. Michel FEIDT , d' avoir accepté de juger mon travail. Je remercie également Mme. Raphaele THERY HETREUX, Dr. Jean

Paul GOURLIA et Prof. Khalil EL KHOURY

d'avoir accepté de faire partie de mon jury de thè se.

Je n'oublie bien évidemment pas

mes collègues au CES. Je les remercie chaleureusement pour

tous les agréables moments passés ensemble. Je remercie en particulier Boutros, Christina, Marie,

Matthildi, Sylvain, Iran, Egoi, Rami et Rodrigo pour leurs soutiens continus.

Je remercie mes amis au Liban qui,

malgré la distance, n'ont pas arrêté de me soutenir et de m'encourager , notamment Joelle, Karen, Marwa, Farah et Karine. Je remercie également ceux en France, qui m'ont accompagné pendant cette aventure et m'ont offert le soutien et l'encouragement notamment Jessy, Rebecca, Tony, Charbel, Rim, Rodolf et Christiane.

Enfin, je tiens à remercier chaleureusement

mon père, ma mère, mon frère et ma soeur pour leur confiance, leur encouragement quotidien et leur amour infini. Je vous aime plus que tout au monde.

Cette thèse est la vôtre.

Page | v

Page | vi

Table des Matières

Table des figures .................................................................................................................................................... ix

Table des tableaux ................................................................................................................................................. xi

Nomenclature ...................................................................................................................................................... xiii

Introduction générale .............................................................................................................................................. 1

Chapitre 1 : Contexte énergétique et positionnement ............................................................................................. 3

1.1Le changement climatique ......................................................................................................................... 3

1.1.1L'équilibre climatique ............................................................................................................................... 3

1.1.2Les évolutions passées et les projections ................................................................................................... 4

1.1.3Les grands sommets sur le climat avant la COP21 .................................................................................... 6

1.1.4La COP21 - 21

ème

conférence des Nations unies sur les changements climatiques .................................. 7

1.1.5Les politiques climatiques en France ......................................................................................................... 7

1.2L'amélioration de l'efficacité énergétique dans l'industrie en France....................................................... 9

1.2.1L'efficacité énergétique ............................................................................................................................. 9

1.2.2L'audit énergétique obligatoire pour les grandes entreprises .................................................................... 9

1.2.3Les étapes de réalisation d'un audit énergétique ..................................................................................... 11

1.2.4Le besoin d'instrumentation .................................................................................................................... 12

1.3Positionnement de la thèse ...................................................................................................................... 13

1.4Etat de l'art .............................................................................................................................................. 14

1.4.1Classification des variables ..................................................................................................................... 14

1.4.2Les différents objectifs de l'instrumentation d'un procédé ..................................................................... 16

1.4.3Le choix de l'instrumentation optimale ................................................................................................... 18

1.4.4Conclusions - Etat de l'art ....................................................................................................................... 23

1.5Motivation de la thèse et ambitions scientifiques .................................................................................... 24

Chapitre 2

: Méthode de référence pour la génération des schémas d'instrumentation valides ............................ 26

2.1Introduction ............................................................................................................................................. 26

2.2Description du procédé ............................................................................................................................ 26

2.2.1Assemblage des composants ................................................................................................................... 26

2.2.2Modélisation du procédé ......................................................................................................................... 27

2.2.3Classification des variables ..................................................................................................................... 28

2.2.4Solution recherchée ................................................................................................................................. 29

2.3Validité d'une combinaison de capteurs .................................................................................................. 30

2.3.1Représentation du système d'équations ................................................................................................... 30

2.3.2Définition de la matrice d'interaction ...................................................................................................... 31

2.3.3Les cas possibles...................................................................................................................................... 32

2.3.4Vérification des sous-systèmes d'équations ............................................................................................ 33

2.3.4.1Enumération de toutes les combinaisons d'équations ......................................................................... 33

2.3.4.2Vérification d'une combinaison d'équations....................................................................................... 34

2.3.4.3Réduction du nombre de combinaisons d'équations ........................................................................... 36

2.3.5Importance des coefficients aléatoires R

i ................................................................................................ 38

Page | vii

2.4Méthode de référence .............................................................................................................................. 39

2.4.1Arbre de recherche .................................................................................................................................. 40

2.4.2Vérification des schémas d'instrumentation par étage ............................................................................ 41

2.4.3Parallélisation des calculs ........................................................................................................................ 43

2.5Application : Pasteurisateur de lait .......................................................................................................... 46

2.5.1Les composants unitaires ......................................................................................................................... 47

2.5.2Bilan énergétique ..................................................................................................................................... 47

2.5.3Paramètres d'entrée du modèle ................................................................................................................ 48

2.5.4Résultats .................................................................................................................................................. 48

2.6Application : Concentrateur d'amidon .................................................................................................... 52

2.6.1Description du procédé ............................................................................................................................ 52

2.6.2Bilans masse et énergie par composants .................................................................................................. 52

2.6.2.1Echangeur de chaleur sans changement de phase ............................................................................... 52

2.6.2.2Echangeur de chaleur avec changement de phase côté froid ............................................................... 53

2.6.2.3Vanne de détente isenthalpique ........................................................................................................... 53

2.6.2.4Séparateur vapeur-liquide ................................................................................................................... 53

2.6.3Paramètres d'entrée du modèle ................................................................................................................ 54

2.6.4Résultats .................................................................................................................................................. 55

2.7Conclusions du chapitre........................................................................................................................... 56

Chapitre 3

: Méthodes séquentielles pour la génération des schémas d'instrumentation valides ......................... 58

3.1Introduction ............................................................................................................................................. 58

3.2Limitations de la méthode directe............................................................................................................ 58

3.3Réarrangement de la matrice d'interaction .............................................................................................. 59

3.4Méthode d'approximation zone supérieure ............................................................................................. 61

3.4.1Principe de la méthode ............................................................................................................................ 61

3.4.2Application .............................................................................................................................................. 63

3.5Méthode séquentielle - le bas vers le haut - ........................................................................................... 64

3.5.1Principe de la méthode ............................................................................................................................ 64

3.5.2Application .............................................................................................................................................. 67

3.5.3Flexibilité de la méthode ......................................................................................................................... 73

3.6Méthode séquentielle - le haut vers le bas - .......................................................................................... 74

3.6.1Principe de la méthode ............................................................................................................................ 74

3.6.2Application .............................................................................................................................................. 76

3.7Application : Concentrateur d'amidon .................................................................................................... 79

3.7.1Réarrangement de la matrice d'interaction .............................................................................................. 79

3.7.2Méthode d'approximation zone supérieure ............................................................................................. 80

3.7.3Méthode séquentielle - le bas vers le haut - ......................................................................................... 81

3.7.4Méthode séquentielle - le haut vers le bas - ......................................................................................... 85

3.7.5Comparaison des deux approches de la méthode séquentielle ................................................................ 88

3.8Conclusions du chapitre........................................................................................................................... 89

Chapitre 4

: Evaluation des incertitudes des schémas d'instrumentation ............................................................. 90

4.1Introduction ............................................................................................................................................. 90

Page | viii

4.2Outils de simulation ................................................................................................................................. 91

4.3Méthode de Monte Carlo ......................................................................................................................... 92

4.4Méthode de dérivées numériques ............................................................................................................ 94

4.5Application : concentrateur d'amidon ..................................................................................................... 95

4.6Le manuscrit de l'article .......................................................................................................................... 95

4.7Conclusions du chapitre......................................................................................................................... 121

Chapitre 5 : Application à un cas industriel ........................................................................................................ 122

5.1Introduction ........................................................................................................................................... 122

5.2Présentation du procédé ......................................................................................................................... 122

5.3Modélisation du procédé ....................................................................................................................... 123

5.3.1Le tunnel de passage des produits ......................................................................................................... 125

5.3.2L'évaporateur ........................................................................................................................................ 125

5.3.3La bouteille BP ...................................................................................................................................... 126

5.3.4La bouteille MP ..................................................................................................................................... 127

5.3.5Le compresseur à vis ............................................................................................................................. 128

5.3.6Le compresseur à pistons ....................................................................................................................... 129

5.3.7Le condenseur ........................................................................................................................................ 130

5.3.8Le point de mélange .............................................................................................................................. 131

5.3.9Le point de séparation ........................................................................................................................... 131

5.3.10La vanne ............................................................................................................................................ 132

5.4Assemblage du modèle .......................................................................................................................... 132

5.5Classification des variables ................................................................................................................... 133

5.6Réarrangement de la matrice d'interaction brute et simulation ............................................................. 135

5.7Simplification du système d'équations .................................................................................................. 137

5.8Réarrangement de la matrice d'interaction simplifiée et simulation ..................................................... 139

5.9Optimisation coût et précision ............................................................................................................... 144

5.9.1Données sur les capteurs........................................................................................................................ 145

5.9.2La modélisation du procédé sur Dymola ............................................................................................... 145

5.9.3Calcul du coût et de l'incertitude des schémas d'instrumentation ......................................................... 148

5.10Conclusions du chapitre......................................................................................................................... 151

Conclusions et Perspectives ................................................................................................................................ 152

A. Conclusions ................................................................................................................................................... 152

B. Perspectives ................................................................................................................................................... 153

Références .......................................................................................................................................................... 155

Page | ix

Table des figures

Figure 1. 1 :

Principe de l'effet de serre [ADE12]

.................................................................................................. 3

Figure 1. 2 : Anomalies observées de températures moyennes en surface, combinant les terres émergées et les

océans, de 1850 à 2012 tirées de 3 ensembles de données [GIE13] ....................................................................... 4

Figure 1. 3 : Mesures des concentrations atmosphériques en CO 2 à Mauna Loa (en rouge) et au pôle sud (en noir)

[GIE13] ...................................................................................................................................... 4

Figure 1. 4 : La contribution des activités humaines à l'augmentation des quantités de GES [CC] ....................... 5

Figure 1. 5 : Evolution de la température annuelle en France (écart de la référence 1981-2010) [MET] ............... 7

Figure 1. 6 : Les émissions des gaz à effet de serre par secteur en France en 1990 et 2013 [ZEA17] ................... 8

Figure 1. 7 : Économies d'énergie estimées à partir de l'efficacité énergétique en France [EEI17]

...................... 9

Figure 1. 8 : Estimation des économies d'énergie cumulées par secteur en France entre 2000 et 2015 [EEI17]

... 9 Figure 1. 9 : Exemple d'optimisation énergétique d'un poste de consommation [NEP] ...................................... 10

Figure 1. 10

: Nature des activités des entreprises concernées par l'audit énergétique obligatoire et déclarées sur

la plateforme de l'ADEME [DAI18]

.................................................................................................................... 10

Figure 1. 11

: Top 3 des préconisations avec les gains les plus importants d'après les entreprises ayant déposé

leur dossier d'audit énergétique [DAI]

................................................................................................................. 11

Figure 1. 12

: La première étape de l'audit permettant d'établir le synoptique énergétique du site ..................... 11 Figure 1. 13 : Exemples d'appareils de mesures intrusifs [ATE14] ..................................................................... 12

Figure 1. 14

: Exemples d'appareils de mesures non intrusifs [ATE14] .............................................................. 13

Figure 1. 15 :

quotesdbs_dbs30.pdfusesText_36

[PDF] ENTREPRISES DE L HORLOGERIE

[PDF] ETAT DE MISE EN ŒUVRE DU PLAN D ACTION NATIONAL

[PDF] PLANIFEO: Modèles de devis Multi Dates

[PDF] Le rapport à l'apprentissage en formation continue. Résultats d'une étude de cas d'une formation de formateurs de l'université de Genève

[PDF] I N S T I T U T N A T I O N A L D E L A R E C H E R C H E A G R O N O M I Q U E

[PDF] Formation continue OAAQ

[PDF] P. O. Box 3243, Addis Ababa, ETHIOPIA Tel.: (251-11) 5517700 Fax: (251-11) 5517844 www.au.int

[PDF] Résultant de la combinaison préalable d'au moins deux prestations portant respectivement sur l hébergement et des attraits, repas, activités,

[PDF] Note : Le masculin est utilisé à titre épicène dans le but d alléger le texte.

[PDF] RECUEIL DE LEGISLATION. A N 122 6 décembre 2000. S o m m a i r e RELEVES SEE DES NORMES EUROPEENNES

[PDF] Offre de Services 2012 Conception des sites web

[PDF] MASTER 2 PRO DE PSYCHOLOGIE SOCIALE, DU TRAVAIL ET DES RESSOURCES HUMAINES

[PDF] Sauf mention spéciale, les cours ont lieu au Secrétariat romand de la CLP Bibliomedia Suisse Rue César-Roux 34, 1005 Lausanne.

[PDF] TARIF PERSONNALISÉ Guide de l utilisateur

[PDF] CCIT SAINT-ETIENNE MONTBRISON TARIFS 2015