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RépubliqueduSénégal

UNIVERSITECHEIKHANTADIOP

..........1,...'-...-+, ra}G:-\11,O()<-·I 'Q'"•'i'y

ECOLESUPERIEUREPOLYTECHNIQUE

CentredeThiès

DEPARTEMENT:GENIEMECANIQUE

PROJETDEFIND'ETUDES

MODELISATIONETREGULATIOND'UNE

TURBINEAVAPEURDANSUNECENTRALE

THERMIQUE

Directeur:M.Salam SAWADOGO

Co-Directeur:M.MamadouKhalifaSIBY

Année:2004 - 2005

DEDICACES

NousdédionscemodesleIravailà nosparenls,

SalimalaZerbo,

UrsuleCéline

elIssiakaProsperLALEYE,

Elnoiresoeur

FaloumalaBiniouSANOU

REMERCIEMENTS

Noustenonssincèrementàremercier:

.:.Nosparents,pourlesoutiensans faillequïlsnousontapporté; .:. Nosfamilles: .:. MessieursSalamSAWADOGO etMamadouKhalitaSybi.nos conseilsqu'ilsnousontprodigués; avionsbesoin pournotreétude; sa disponibilité; n'ouraitétépossible; gentillesseetleur accueil; chaleureuxqu'ils nousontréservésàchacunedenosvisites: .:.Tous lesétudiantsetlesprofesseursdudépartementGénie

Thiès.

SOMMAIRE

Modélisationetrégulationd'uneturbineàvapeurdans unecentralethermique dansunintervallebiendéfini.Ilrelèveala foisdudomainedel'automatique,de Le nominal.LaméthodedesBondGraphbaséesur lesrésultatsdelathéoriede l'aidedulogicieldemodélisationeldesimulation20-sim. Lemodèleobtenu seratraduitenfonctiondetransfertetexportévers lelogicielMatlab/Simulinkqui (Proportionnel régulation. De plus lesvaleursnominalesdefréquenceetdevitesse son1maintenuesen simulation.Le services. turbomachine;BondGraph;correcteurPlO. III

TAilLESilESMATIFlOES

IlEIlI(·A(·FS1

Il 111
r.vm.r:DESIV liSTEilESANNEXES\·11

I.ISTEDESFIGl'RESVIII

liSTEilESAIlREVIATIONSX

INTRODUCTION1

C1I,\PITRE1: LeModèle

Il.LEGROUPEVAPEUR.'014

11.1LaChaudièrc.."5

Il.2LaTurbine.6

[1.2- 1CaractéristiquesTcchniquc-,Céncralc,"."..6

Il.::!-::ClassiCI..:;\tioll_,__6

1°)(iènêrnlit..!s...__,.6

h)Lu{II/'hl/J(',i1'..:"cïÎIJ/J..7 c)TllrhinL'.\'u.lÎll/n.._.._ "7 d)Tnrtvincsmdil/lc,\'..7

1°)l.cmodèle_X

11.1-3LI,,'Cyclethcrmodvnamiquc""""g

1

Cl)Gcnéraluéx.....""X

2")LI,,'modèlc.1()

J1.3L'Altcrnntcur.12

11.;;- 1Enmarche1,,'11parullclcavecleréseau12

11..1-:2lnmarcheenautonomc.12

111.1- 1Description.13

111.1-2l-oncrionncmcnt.1(l

111.2LeSystèmeHvdrauliquc.:IX

111.3Lerégulateurdevitcvsc.1X

1V.1Cadredel'étudecthvporhèsev... "10

1\'.2Objectifs...21

P'RTII::AlTOMATI<)IIE

A-(;ENERAlITES

11.2ClassificationselonIl'typeile,2b

j')Modélisationdusvstèmc.., ""_,,.

2')Choixdu1)redecommande__27

1")Synthèseducorrectvm

LnSimulation...._._____"2.s

IV.CORRECTEURS1'1.rn,ETl'Ill2')

1'-')CorrecteurPl..". "__2lJ

CorrecteurPD.....::tJ

y)Correcteurpli).."...___..".3U

V1Notion"Jestahilue._.......""31

PrecisionJ'un"y,>Ll'Il11:._""""....1:2

B-TECHNIl)I'ESnr;TlON32

I.IY[ROllllCTlON

II.Ei\ER(;[EETrUISSAN(E35

III. \'ARIAlllESilE1.AIlYNAMIl)IIE36 IV.

ELEMENTSBONI)(;RArH37

1c1Llcmcntsdl'slud:':'l.t:l'"37

:2-)Rcsi-aanccs ._...............__......_\l)

VISource-_..3

1}

5'1Jonctions42

V.RElATIOi\AVECLESSCHEMASBLOC

VI.CIIOIXilE1.\MF.THOIlEm:SIMliLATlO.N

VII.CONCLliSIOi\A5

VlIl.rRESENTATlON1111LOelCiEL211-SIM045

MudchsanonelRégutanond'uneTurbineilVapeurtiansuneCentralel hcrrmqur-:

CHAPITREIII :Modéhsaüun

1.ni:L\Tl'IUlINF:A\APF:I'IL52

LI(1I1ll'llll(lllduvchéma bondgraph.

II.ilELASF:RVOVALVF:71l

III.MODÉLlSATlO'\IlF.SSOUPAPES71

IV.

MOIlÉI.ISATJ()'\ilEL'AI.TF:RNATEUR74

v.PIHNClPEDF:L\RE(;['LATIO:'\74

CHAPITREIV:Simulation

II.

SIMULATIONF"UOlICLEFERMEEHII

a]Premièreperturbation_87 h)Deuxicmcpcrunbation"_._93 c}Troisièmeperturb.ui.m..95 III.

VOLET101

CONCI.I:SI()N103

RECOMMANDATI()"S104

IlI11LlOGRAPIIIE105

WEllOGRAPHIE106

ANNEXES.1119

LISTEDESANNEXES

Page A OEIl 111\
111

CLeModele(Legroupeturboalternateur)

AnnexeCI VueJ'ensembledugroupeturboalternateur(301) (vueparlaltcmateur} (vue dul'Olédelaturbine) AnnexeC3 Lecorps1-1P(hautepression)calorifugéde laturhinc114

AnnexeC4Lecorps11P(bassepression)

AnnexeC5L'Ahernateur

114
115
dadmissionsurJecorpsllP(vuedeprofil) hydrauliquedecommande

A'II'EXEE

AnnexeD3VanneJ'admission

Salledecontrôleclpupitres

116
117

N°de

figure J.I 1.2 1.3 lA 1.:1 16 1.7 1.8

LISTEDESFIGURES

Chapitre1PHg('

CycledeRankine()

CycledeIlim3\'CCunesurchauffe..,-)10

Circuiteauvapeurdugroupe30r1

pressionconstante)

DiagrammeJeRéglagedesSoupapes19

Circuit

hydrauliquederégulation commandantlessoupapes)

ChapitreIl

Il.1 lU [1.3 liA Il.S Il.6 11.7 Il.8 Il.9 Il.10 1J.I1 u.: IlJ.I 111.2
111.3
IliA 111.5
111.6
111.7
111.8

1Il.1)

Schémad'unsystèmebouclé

Lienbondgraphentredeuxsystèmes

Exemplesd'élémentsC

Exemplesdéléments1

Exemplesderésistances

Exemplesdesources

Exempled'unesourcedetensionmodulée

Exemplesdetransformateurs

Exemplesdegyratcurs

Exemplesdejonctions0

Exemplesdejonctions1

ChapitreIII

Schémaglobaldugroupeturboaltcrnateur

traduisantlecomportementdusystème pertinents

Matérialisationdesvariationsd'effort

Modèlebondgraph.

fond

Lesparamètresdumodèle

36
38
38
39
40
40
41
4ê 43
44
54
54
55
55
56
56
57
57
58
III10 11111

111.12

JILl]

111.14

111.1S

111.16

IV.I lV.2 IV.3 IV.4 IVS IV.6 IV.) IV.8 IV,9 IV.IO IV.]] IV.12 IV13 IV.]4 IV]5

Courbevuc,-,"delaturbinetemps

laturbine

Analysedl'lastabilitédumodèle

Simulation ct résultatsurlelogicielMatlab/Simulink Principe de larégulation(entréeselsortiedesdifferentesentités)

ChapitreIV

Systèmeenboucleouverte

Réponseindicielledusystème

Modèle de régulationsurMatlab/Simulink

ModèlederégulationsurMattab/Simulinkpour un

Débitdevapeurentrantdanslaturbine

Courantdcmréedelaservovalvc

fréquence(a)(vueagrandie) agrundiel 64
66
67
68
69
73
r" .J 77
78
79
81
83
R4 85
85
86
86
87
88
88
90
QI ]V ]li IV17 IV.18 IV.19 ]V.20 IV.21 IV.12 IV.23 IV.24 IV25 [V.16 IV.27 deréglage)

Courantd'entreede laservovalvcsousperturbation(a)

Signaldeperturbationdefréquence(bj

Comportementde lavitessepourlaperturbation(h)

SignaldePerturbationdefrequence(c)

Les l.uudusystèmeSUiteàlaperturbation(c l 9] 92
92
93
94
94
Y5 9ft 96
97
98
99

LISTEDESABRÉVIATIONS

PIProportionnelIntégral{Correcteur}

PDProportionnelDérivé(Correcteur)

HPHautePression(Etagedeturbine)

BPBassePression(FtLlgedeturbine)

8.I.B.0BoundedInputs,BoundedOutputs

(L ('itr ":'fili'(- 'l{j'-( -i,"Ôt.1.11.1 1 " ,,t,· 1 , j,' l '

INTRODUCTION

L'énergieélectriqueestsanscontestel'unedesformesd'énergielesplusutiliséesdenos jours. vic des hommeset estdevenuel'unedessourcesd'énergieles pluseourantesdanslavie quotidienne.Scsdomaines d'unepanparcequepas,ou peupolluantectaussiparcequ'elles'estrévéléeêtrel'unedes formesles plusfaciles

àproduire.

11existeeneffetdifférentsmoyensdeproductiondej'énergieélectrique.Dans lescentrales

hydroélectriquespar l'énergiemécaniqueconvertiepar lasuiteenéleetricité.Danslescentralesthermiques.cest

l'énergiecalorifiquequiestutiliséepourproduiredel'énergiecinétique,loqueIle seraconvertie

provenantde lafissiondesatomes;ensuitelesétapesdeconversionsomlesmêmesquedansune l'énergiesolaireet bien

Dans les pays

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