ETUDE ET EVALUATION DE L’IMPACT DE LA QUALITE DU COMBUSTIBLE SUR LE FONCTIONNEMENT DES MOTEURS W20V32 DE LA CENTRALE ELECTRIQUE DE FARCHA/N’DJAMENA
L’analyse présente l’impact de la qualité du combustible sur les moteurs W20V32 de la centrale électrique de Farcha. Les résultats montrent que les méthodes de séparation et d’injection du LFO sont économiquement rentables et permettent de préserver l’environnement. Les moteurs G1 et G7 ont des performances différentes, avec des consommations spécifiques notables. Ce travail souligne l’importance de la qualité du combustible pour le bon fonctionnement des moteurs.
Université de Dschang
Faculté des Sciences
Département des Sciences de la Terre
Mémoire de fin de formation
Option : Mines et Pétrole Spécialité : Pétrole
Présentation du projet
Étude et évaluation de l’impact de la qualité du combustible sur le fonctionnement des moteurs W20V32 de la centrale électrique de Farcha/N’Djamena
DJEGUELBE Franklin
Maître-ès-Sciences en Chimie Inorganique Matricule : CM-UDS-17SCI 2564
Supervisé par : Prof. TEPONNO Rémy Bertrand
Maître de Conférences Université de Dschang
Encadreurs Professionnels : M. METHONE Hermann
Chef d’Exploitation de la Centrale de Farcha
M. ALLA-ASRA Ngaro
Ing. des Travaux en Electromécanique
Septième Promotion
Sommaire
Dédicace i
Dédicace
A
Toute la famille Mianbé Jaïrus et Larndogonodji Marie
Ma tendre épouse Kodongo Séphora Audrey
REMERCIEMENTS
« La fin d’une chose vaut mieux que son commencement » dixit Proverbe. Après deux
(2) ans de formation professionnelle en Sciences de l’Ingénieur, nous voici à la fin et voulons saisir cette opportunité pour remercier d’abord le Seigneur qui a rendu possible cette étape jusqu’à la rédaction de ce mémoire de fin de formation.
Mes remerciements s’adressent aux plus hauts responsables de l’Université de Dschang, particulièrement Monsieur le Doyen de la Faculté des Sciences Pr. NGAMENI Emmanuel, Monsieur le Chef de Département des Sciences de la Terre Pr. KENGNI Lucas et Monsieur le Coordonnateur du Master en Sciences de l’Ingénieur, Pr. KAGOU DONGMO Armand qui ont contribué de façon particulière à notre formation.
Ce travail a bénéficié d’une expertise particulière du Pr. TEPONNO Rémy Bertrand mon encadreur académique. Qu’il reçoit ici mes remerciements et ma déférente gratitude pour sa disponibilité, sa rigueur et surtout sa touche particulière dans cette œuvre. Aussi, je voudrais dire merci à tous les enseignants du Département des Sciences de la Terre et du Département de Chimie de l’Université de Dschang.
Je voudrais sincèrement remercier la hiérarchie de la Société Nationale d’Electricité (SNE) du Tchad à savoir Messieurs le Directeur Général et celui des Ressources Humaines qui ont agréé ma demande me permettant d’effectuer le stage professionnel dans des bonnes conditions. C’est un honneur d’adresser aussi mes remerciements les plus sincères à M. METHONE Hermann, Chef de Service d’Exploitation de la Centrale de Farcha et M. ALLA- ASRA Ngaro qui, malgré leurs nombreuses occupations ont accepté d’être mes encadreurs professionnels.
Mes remerciements particuliers à mon papa et ma maman ainsi qu’à mes frères et sœurs : NERAMBAYE Gisele, DJIKOLOUM Parfait, MERO Stany, MBAÏRAMADJI Christian, MBAÏGOLMEM Arnaud et NEMADJIASDENEGOTO Majoie. Qu’il me soit permis de dire ma profonde reconnaissance à ma chère épouse KODONGO Séphora Audrey pour son appui multiforme à ce travail.
Je tiens à remercier toute l’Aumônerie Protestante Universitaire de Dschang (APUDs) et en particulier : l’Aumônier Rév. Dr. NOUBOUDEM Jean-Claude, MVONDO David, TEGANG Alain, et CHETUE Komguep Manuela. Mon cœur est dans la joie pour les appuis et soutiens de la Chorale de la Communauté Tchadienne (CCT) dont je suis le Responsable, bref
mes remerciements à toute la grande communauté estudiantine tchadienne à l’Université de Dschang pour les conseils et les apports multiformes. Merci aussi à la Chorale les Joyeux Serviteurs (JS) de l’EET N°2 de N’Djaména pour les contributions à différents niveaux.
A tous mes amis qui ont contribué à ce travail :
Mes amis des filières Mines/Pétrole et Géologie Appliquée de la Septième Promotion. Mes remerciements s’adressent aussi à : ODILON Alladoum, AMOLA Adoum Liouna, ALLARAMADJI Ngarmadji Constant, MBOULAMA Joseph, MBAÏAREM Urbain, MEUDJE NJOYA Joël et WANGA Pirkolossou Arsène.
Pour finir, je remercie toutes les personnes qui m’ont soutenu de près ou de loin le long de ces deux années d’études jusqu’à l’aboutissement de ce mémoire.
LISTE DES FIGURES
Figure 1 : Carte de localisation de la ville de N’Djaména 5
Figure 2 : Cycle à quatre temps 9
Figure 3: Coupe du moteur W20V32 11
Figure 4 : Système de séparation de carburant 16
Figure 5 : Unité d’alimentateur HFO/LFO 17
Figure 6 : Système de circulation de combustible 17
Figure 7: Filtre à combustible LFO 18
Figure 8: Circuit d’injection du moteur (pompe et injecteur) 19
Figure 9: Mano Kistler 2516B11, appareil de mesure de la pression 19
Figure 10: Photo du dispositif de dégraissage du cylindre 20
Figure 11: Schéma du circuit d’alimentation des moteurs W20V32 23
Figure 12: Réservoir à boue 31
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1: Répartition des puissances dans les deux centrales de Farcha 4
Tableau 2: Taux d’utilisation des principaux combustibles par les ménages à N’Djaména 7
Tableau 3: Les principales données techniques du moteur W20V32 10
Tableau 4: Spécification européennes du gazole 13
Tableau 5: Pouvoirs calorifiques massique et volumique des différents types de carburants 15
Tableau 6: Les caractéristiques du fuel léger LFO 24
Tableau 7 : Données de la qualité du LFO fournies par la SRN à la centrale de Farcha 27
Tableau 8: Les données de G1 et G7 de Janvier à Mars 2020 28
Tableau 9 : Les facteurs de charge de G1 et G7 de Janvier à Mars 2020 29
Tableau 10 : Données des pressions maximales et crans crémaillères dans les chambres de combustion de G1 29
Tableau 11: Données des pressions maximales et crans crémaillères dans les chambres de combustion de G7 30
Tableau 12: Résultats de l’optimisation du séparateur 32
Tableau 13: Résultats du G1 avec fonctionnement normal du séparateur 32
Tableau 14 : Résultats de G1 en fonctionnement sans séparateur 33
LISTE DES ABREVIATIONS
AFD : Agence Française de Développement
ASTM : American Standards of Technical Material
BID : Banque Islamique de Développement
BT : Basse tension
CCCE : Caisse Centrale de Coopération Economique
CNPCI : China National Petroleum Corporation International Ltd
CSP : Consommation Spécifique
cSt : Centistokes
EPI : Equipement de Protection Individuelle
Fch : Facteur de Charge
G1 : Générateur 1 (moteur 1)
G7 : Générateur 7 (moteur 7)
HFO : Hight Fuel Oil
HSE : Hygiène-Sécurité-Environnement
HT: Haute tension
IC: Indice de cétane
ISO : International Standard Organization
Kep : Kilo équivalent pétrole
Kg/L : Kilogramme/Litre
kWh : Kilo Watt heure
LFO : Light Fuel Oil
m/s : Mètre/seconde
mm2/s : Millimètre carré/seconde
MT : Moyenne Tension
MW: Mega Watts
P°max : Pression maximale
PCIm : Pouvoir Calorifique Inférieur massique
PCIv : Pouvoir Calorifique Inférieur volumique
PMB : Point Mort Bas
Pme : Pression moyenne effective
PMH : Point Mort Haut
RGPH2 : Recensement Général de la Population et de l’Habitat, 2e édition
SEEE : Société Equatoriale d’Energie Electrique
SFC : Specific Fuel Consumption
SHT : Société des Hydrocarbures du Tchad
SNRP2 : Stratégie Nationale de Réduction de la Pauvreté, 2e génération
SNE : Société Nationale d’Electricité
SRN : Société de Raffinage de N’Djaména STEE : Société Tchadienne d’eau et d’Electricité TGR : Taux de Rendement Général
tr/min : tour/minute
W : watt
W20V32 : Wärtsilä 20 Cylindres en V de 320 mm de diamètre
WISE : Wärtsilä Information System Environment
WOIS : Wärtsilä Operator’s Interface System
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
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ANNEXES
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Annexe 1 : Organigramme de la Centrale SNE de Farcha (Source : Direction de Production)
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Annexe 2 : L’interconnexion de la Centrale électrique de Farcha avec les autres centrales (Djambalbar, Aggreko et V-Power) (Source : service d’exploitation)
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Annexe 3 : La salle machine de la centrale électrique (Photo DJEGUELBE, 28/02/2020)
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Annexe 4 : Photo des séparateurs LFO et HFO de la centrale de Farcha
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Annexe 5 : Photo de la salle de commande du Service d’Exploitation
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Annexe 6 : Photos pompe injection (1), injecteurs (2), filtre à combustible (3) et culasses (4) en maintenance (DEGUELBE 12/03/2020)
ARBRE A PROBLEMES
ARBRE A OBJECTIFS
Effets :
Résultats :
• Consommation spécifique du fuel
• Facteur de charge
• Pression maximale
• Résultats de l’optimisation du séparateur
• Aspect économique
• Paramètres physiques et chimiques du gasoil de la raffinerie
Causes :
• Absence du séparateur (centrifugeuse)
• Gasoil contaminé par l’eau ou les micro-organismes
• Combustible non traité
• Non-respect des caractéristiques fixées par le constructeur des moteurs
• Non-respect des heures de maintenance
• Erreurs humaines
• Arrêt brutal des moteurs
• Baisse de la production
• Pertes de charges dans le circuit
• Détérioration du circuit d’injection
• Combustion incomplète qui va créer pollution
• Usure et défaillances des pièces
• Etc.
Problème principal :
Les pannes récurrentes des moteurs dues à la mauvaise qualité du combustible (gasoil)
Objectifs généraux :
Etudier et évaluer l’impact de la qualité du combustible (gasoil) sur le fonctionnement des moteurs W20V32 de la centrale électrique de Farcha au Tchad.
Objectifs spécifiques :
• Etudier le circuit combustible
• Faire la comparaison des caractéristiques
• Identifier tous les éléments du moteur qui peuvent être impactés
• Faire une évaluation technique et économique
Annexe 7 : Arbre à problèmes et arbre à objectifs élaboré par Djéguelbé Franklin grâce au cours d’Initiation au Métier de Consultant (IMC)
Annexe 8 : Cadre logique du travail élaboré par DJEGUELBE Franklin grâce au cours d’Initiation au Métier de Consultant (IMC)
CADRE LOGIQUE DU MEMOIRELogique d’interventionIndicateurs objectivement vérifiablesMoyens/sources de vérificationHypothèsesObjectifs globauxEtudier et évaluer l’impact de la qualitédu combustible (gasoil) sur le fonctionne- ment des moteurs W20V32 de la centrale électrique de Farcha au Tchad.DocumentationMéthodologie déterminative et comparative liée à l’analyse et au traitement du combustible parcentrifugationWärtsilä Finland Oy, 2011Abdelaziz, 2015Azinamangsou 2015- Guibet J.-C. 1997,1998 et 2000Lalaoui 2015Objectifs spécifiquesEtudier le circuit combustibleFaire la comparaison des caractéristiquesIdentifier tous les éléments du moteur qui peuvent être impactésFaire une évaluation technique et économiqueLa centrifugation, modèle ALFA LAVALLa caractérisation du combustibleL’injection du combustibleMesure de la pression maximaleLa combustion dans le cylindreWärtsilä Finland Oy, 2011Abdelaziz, 2015Azinamangsou A, 2015.Boust, C., et Lebreton, R., 2019Nohra, C., 2009Le combustible contiendrait-il des impuretés ou de l’eau ?La marche du séparateur améliorerait-il la qualité du combustible et son rendement ?RésultatsConsommation spécifique du fuelFacteur de chargePression maximaleRésultats de l’optimisation du séparateurAspect économiqueParamètres physiques et chimiques du gasoil de la raffinerieLes normes :ASTM D95, 2013ASTM D445ATSDR, 1995ASTMD 3279ISO 3104, 3733, 3675, 8754Manuel d’entreprise NAFTAL, 2015Wuithier, P., 1972Wärtsilä Finland Oy, 2011Azinamangsou A, 2015.Nohra, C., 2009Boust, C., et Lebreton, R., 2019Yachter, 2014Adelaziz, 2015Ces différents résultats sont-ils fiables et comparables aux autres études dans ce domaine?ActivitésRespect de la purge et des heures de maintenance.Installation d’un laboratoireUtilisation des additifs ou le biocide ;Installation des capteurs d’eau sur la ligne de distributionChangement régulier des filtres combustibles, les pompes et injecteurs défectueux ;Moyens techniques, financiers et humainsCoûts à déterminer selon chaque rubrique par ordre d’importance ou de nécessitéPoser des diagnostiques clairs et précis au début de chaque étape
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