Ecole Normale Supérieure de lEnseignement Technique [600516]

UM5 de RABAT
Ecole Normale Supérieure de l’Enseignement Technique
ENSET RABAT

Rapport de Stage d’ étude

Lieu du stage : OCP Safi

Année Universitaire : 201 7-2018
Etude d’un Système D’excitation
Des Groupes Turbo Alternateurs
Réalisé par : Encadré par :
Abderrahim OUAI M. BOUCHOUA

Page | 1 Sommaire
Remerciement ……………………………………………………………………………………………………………………..4
Introduction …………………………………………………………………………………………………… …………………….5
Chapitre1 : présentation de l’entreprise…………………………………………………………… …………………..6
1- les activités de l’OCP ……………………………………………………………. ………………… …………….7
2-Statut juridique ……………… ………………………………………………………………………… ……………. 7
3-Organisme de l’OCP……….. ………………………………………………………………………… …………… 8
4-Fiche technique ………………………………… ………………………………………………………… ………… 9
5-L’évolution du groupe OCP .………………………………………………………………………… ………….9
6-Description de l’usine MP1……………………………………………………………………………………..1 2
6-1 Groupe turbo -alternateur………………………………………… ……………………… ……… .…….13
6-2 Réseau ONE…………………………………………………………………. …………………………14
6-3 Poste de ligne H………………… …………………………………………………………………………….15
6-4 Réseau électrique H T………………………………………………… .……………………………………15
6-5 Réseau électri que MT………………………………………………… ……………………………………15
6-6 Réseau électrique BT…………… …………………………………………………………………………..16
Chapitre2 : Etude de la centrale thermique de MP1……………. …………………………… ………………… .18
A-Etude de la centrale de MP1 ………………… ………………….. ……………………………… …………………. 19
1-Description de la centrale thermique… ………………………………………………… ……………….. 19
1-1 Généralités………………………… …………………………………………………………………………..19
1-2 Procédé de production de la vapeur et de l’énergie électrique……………………….19
2-Production de l’énergie électrique……. …………………………………… ….………… ………………. 22
2-1 Groupe s turbo alternateur …………………………………………………………………………… ..23
2-2 Alternateurs……………………………………………………………………………………………………2 5
3-Description du principe de l’excitation sans balais ( BRUSHLESS )…………… …..………… .27
3-1 Excitatrice principal e ………………… ……… ……………………………………………………………2 8
B-Présentation du régulateur UNITROL 1020…….. ……………………………………………… ………… …31
1-Présentation générale…………………………………………………………………………………… ………. 31
1-1 Principales caractéristiques …………………………………………………………………………… ..31
1-2 Principaux avantages …….. …………………………………………………………………………… ….32
2-Constitution régulateur UNITROL 1020………… ……………………………………… ……………… …32

Page | 2 Conclusion……………………………………………………………………………………………………………………………… ..35
Bibliographie…………………………………………………………………………………………………………………………… .36
Webographie……………………………………………… …………………………………………………………………………… .36

Page | 3 Listes des figures :

Fig1 ……………………………………………………………………………………………… ………… ………………………… …8
Fig2 …………………………………………… ……………… ……………………………………………………………………… …12
Fig3 …………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ….13
Fig4 ……………………………………… ………………… ………………………………………………………………………… ……17
Fig5 …………………………………………………………… ………………………………………………………………………… …21
Fig6 …………………………………………………………… ………………………………………………………………………… …23
Fig7 …………………………………………………………… ………………………………………………………………………… …26
Fig8 …………………………………………………………… …………………… …………………………………………………… …28
Fig9 …………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……29
Fig10 …………………………………………………………… ……………………………………………………………………… …29
Fig11 …………………………………………………………… …………………………………………………………………… ……31

Page | 4 REMERCIEMENT

Avant d’entamer le vif de ce travail nous tenons à exprimer nos profondes reconnaissances et gratitudes à
Mme. El Hani pour sa disponibilité, son aide et pour les efforts qu ’il n a cessés de déployer pour donner à la filière
d’ingénieur génie électriqu e la place qu ’elle mérite.

Nous tenons à remercier infiniment notre parrain Mr. BOUCHOUA pour son encadrement et l ’intérêt qu’il a
accordé à notre projet ainsi que pour l ’aide qu ’il n a cessé de fournir afin que notre stage se passe dans de b onnes
conditions.

Nous présentons également notre profonde gratitude à Mr. AZNAKI , pour son aide fructueuse et ses conseils
qu’il nous a prodigués avec une disponibilité jamais démentie tout au long de notre stage et aussi pour sa mise à notre
disposition tous les moyens humains et matériels pour le bon déroulement du stage.

Nos remerciements vont également à Mr ZAHROUNI et Mr TAÏH, responsables de la centrale pour leurs
conseils, orientations précieuses, et leurs accompagnements.

Nos remerciements vont à tout le personnel que nous avons contacté durant notre stage au service PCS/LM/PP,
auprès desquelles nous avons trouvé l ’accueil chaleureux, l ’aide et l ’assistance dont nous avions besoin.

Mes vifs remerciements vont aussi à tous le corps professoral de la filière d’ingénieur génie Electrique en
particulier, et du département génie Electrique en général.

Finalement, nous remercions toute personne qui a contribué de près ou de loin à l’élaboration de ce travail.

Page | 5 Introduction

L’OCP (Office Chérifien des Phosphates) est un organisme à caractère industriel et
commercial à la fois . Il a été créé par Dahir le 07 Aout 1920 et ce n’est qu’en 1921 qu’il s’est
organisé en groupe nommé e : Groupe Office Chérifien des Phosphates.
Ce groupe bénéficie de l’autonomie d’une entreprise privée , l’état n’intervient en aucun
cas dans la gestion financière de l’OCP, son P.D.G est nommé par dahir royal qui est contrôlé
par un conseil d’ administration présidé par Mr le premier ministre.
Le phosphate est la première ressource minière au Maroc. L’OCP emploie plus de 23000
personnes, il contribue au développement de nombreuses entreprises et au développement
économique et social du pays.
La première découverte des indices de phosphate au Maroc remonte à 1905. C'était dans le
bassin de Meskala, au centre du pays. El le n'avait alors pas suscité un intérêt notable. La
découverte du phosphate exploitable a eu lieu en 1917 à Oued Zem, lors de tr avaux de
terrassement d’une voie de chemin de fer. La recherche géologique proprement -dite sur les
phosphates marocains a démarré avec la création de l’Office Chérifien des Phosphates en 7
Août 1920.
Au début, l’O.C.P avait pour mission l’extraction et la commercialisation du phosphate
mais avec la concurrence mondiale il était obligé d'améliorer ses compétences pour mieux
répondre aux besoi ns mondiaux en Phosphate. Alors il s'est dirigé vers la valorisation du
phosphate en créant des entités spécialisée s ayant pour mission la transformati on et le transport
des dérivés du phosphate. Il s’agit des industries chimiques de SAFI et de JORF LASFAR et de
MARPHOCEAN pour mener à terme le présent projet, j’ai développé mon travail en deux
parties :
 Présentation de l’OCP et de l’ usine Maroc Phosphore I.
 Description de la centrale électriques , et étude des excitatrices groupes turbo -alternateur s.

Page | 6

Introduction

Dans ce chapitre je vais décrire l’environnement général dans lequel s’est déroulé
mon stage d’initiation . D’abord je vais présenter le groupe OCP
puis je vais décrire l’usine Maroc Phosphore I .

C
Chapitre I

PRESENTATION DU
GROUPE OCP SAFI

Page | 7
ENSET RABAT Groupe OCP
Rapport de stage d’étude

1- les activités de l’OCP:

• L’Extraction : c’est la première opération qui se fait soit en découverte soit en galeries
souterraines. Elle consiste à extraire le phosphate de la terre et s’exé cute en quatre phase : forage,
sautage, décapage et défrisage.
• Le Traitement : c’est une opération nécessaire qui se fait après l’extraction et a pour but
l’enrichissement du minerai en améliorant sa teneur.
• Le Transport : une fois le phosphate extrait puis traité, il est transporté vers les ports de
Casablanca, Safi ou El Jadida, à destination des différents pays importateurs.
• La Vente : le phosphate est vendu, selon les demandes des clients, soit brut, soit après
traitement ,soit transformé en engrais, acide phosphorique ou acide sulfurique aux industries
chimiques.

Le groupe OCP extrait le phosphate brut du sous -sol marocain, au moyen de chantiers à ciel
ouvert ou des mines souterraines. Le minerai est ensuite épierré et criblé, puis séché ou calciné.
Parfois, il subit une opération de lavage ou de flottation pour une concentration de sa teneur en
phosphate, avant d’être séché.
Le minerai traité est exporté tel quel ou livré aux industries chimiques du groupe à Jorf-lasfer
ou à Safi pour être transformé en produits dérivés commercialisables : acide phosphorique de base
acide phosphorique purifié, engrais solides.
Les revenus des phosphates représentent 90 % des revenus des industries minières marocain e.
Il confère au Maroc la première place dans le domaine de l’exploitation.
Le transport du phosphate occupe 65% de l’activité de l’ONCF (office national des chemins de fer).

2-Statut juridique :

L’office chérifien des phosphates est un é tablissement semi -publique dont la nature
d'activité est à la fois commerciale et industrielle. Il est géré comme étant une entreprise privée. En
effet, il est soumis au régime fiscal marocain comme toutes les entreprises privées.
Il est spé cialisé dans l’extraction, le traitement, la valorisation et la commercialisation
du phosphate. Il est présidé par un Directeur Général qui est nommé par un Dahir et contrôlé par un
conseil d’administration présidé par le Premier Ministre.

Page | 8
ENSET RABAT Groupe OCP
Rapport de stage d’étude

3- Organisme de l’OCP :

Fig.1 : Organigramme de l’OCP

L’OCP se divise, selon la nature de la tâche, en plusieurs fonctions assurant la
rationalisation de la gestion des ressources matérielles et humaines de l’ entreprise. Chaque fonction
est décomposée en services et sections.
Pour la supervision et l’amélioration continue de s lieux d’exploitation, l’O.C.P a opté pour la
création de trois Directions d’Exploitation Minières du Pôle Mines et la création de deux Directions
des industries chimiques du Pôle Chimie. Ces deux Pôles sont attachés directement à la Directi on
Générale et Commerciale. En 1975, l’Office Chérifien des Phosphates est devenu un groupe
rassemblant un cer tain nombre de filiales, lui permet tant de répondre aux besoins mondiaux en
Phosphate et d’exécuter sa mission dans les meilleures conditions.

Page | 9
ENSET RABAT Groupe OCP
Rapport de stage d’étude

4-Fiche technique

Raison Sociale : OCP .
Forme Juridique : Société anonyme.
Chiffre d’affaires : 4,3 milliards d'euros (2016) .
Registre de Commerce : 39753
Identifiant Fiscal : 02220797

Patente : 36000730

Adresse d’usine : Route Jorf El Youdi – B.P. 23. Safi .

TEL. : +212 5-24-46-30-89.

FAX : +212 5 -24-46-24-03.

Activité de l’usine : Fabrication et comm ercialisation de l’acide
phosphorique .

5-L’évolution du groupe OCP :

1920 : Création, le 7 août, de l’Office Ché rifien des Phosphates (OCP).

1921 : Début de l’exploitation en souterrain du phosphate dans la région de OuedZem sur le gisement
des OuladAbdoun, le 1er mars. Descente du premier train de phosphate de Khouribga vers le port de
Casablanca, le 30 juin. Prem ier départ des phosphates du Maroc, du port de Casablanca, le 23 juillet.

1931 : Début de l’extraction en souterrain à Youssoufia (ex -Louis Gentil).

1932 : Ouverture du centre minier de Youssoufia. Premières expéditions du phosphate de Youssoufia
vers l e port de Casablanca.

Page | 10
ENSET RABAT Groupe OCP
Rapport de stage d’étude

1936 : Premier train de phosphate de Youssoufia vers le port de Safi.

1942 : Création d’une unité de calcination à « Louis Gentil ».

1951 : Démarrage de l’extraction en découverte à Sidi -Daoui (Khouribga). Début du développement
des installations de séchage et de calcination à Khouribga.

1954 : Démarrage des premières installations de séchage à Youssoufia.

1961 : Mise en service de la première laverie à Khouribga.

1962 : Introduction de la mécanisation de souterrain à Youssoufia, le 19 septembre.

1965 : Création de la société Maroc Chimie. Début de la valorisation avec le démarrage des
installations de l’usine de Maroc Chimie, à Safi. Extension de l’extraction à ciel ouvert à la mine de
Merah El Aharch (Khouribga).

1969 : Entré e en exploitation de la première « Recette » de phosphate noir à Youssoufia.

1973 : Création de la Société de Transports Régionaux (SOTREG) en juillet, de Maroc Phosphore en
août et de Marphocéan en octobre.

1974 : Lancement des travaux pour la réalisati on du centre minier de Benguérir, en mai. L’OCP prend
le contrôle de la Société Marocaine des Fertilisants (Fertima), créée en 1972. Naissance de l’Institut de
Promotion Socio -Éducative (IPSE), en août.

1975 : Création du Groupe OCP (décision de création en juillet 1974 et mise en place en janvier
1975). Intégration des industries chimiques aux structures internes de l’OCP, en janvier 1975.
Création du Centre d’Études et de Recherches des Phosphates Minéraux (Cerphos), en octobre.

1976 : En mai, transfert au Maroc du siège social de la société Phousboucraâ, dont l’OCP détient 65 %
du capital. Démarrage de Maroc Phosphore I et Maroc Chimie II, en novembre.

1978 : Création de l’Union Industrielle de Montage (UIM) en janvier. Démarrage de la première unité
de calcination à Youssoufia.

1979 : Transfert des bureaux de la Direction Générale au nouveau siège à Casablanca.

1981 : Démarrage de Maroc Phosphore II. L’OCP entre dans le capital de la société Prayon
(Belgique).
1982 : Début des travaux de construction du complexe chimiq ue Maroc Phosphore III – IV, à

Page | 11
ENSET RABAT Groupe OCP
Rapport de stage d’étude

JorfLasfar (mars). Démarrage du complexe de séchage de OuedZem.
1986 : Démarrage des différentes lignes d’acide sulfurique et d’acide phosphorique de Maroc
Phosphore III — IV.

1987 : Démarrag e des lignes d’engrais de Maroc Phosphore III -IV (octobre -décembre).

1988 : Chargement du premier navire de DAP de JorfLasfar (janvier).

1994 : Démarrage du projet minier de Sidi Chennane.

1996 : Création de la société Euro -Maroc Phosphore (Emaphos). La ncement des travaux de
construction de l’usine d’acide phosphorique purifié de Emaphos, à JorfLasfar (janvier -février).
Regroupement des activités des deux sociétés Maroc Chimie et Maroc Phosphore au sein de Maroc
Phosphore (janvier). Introduction de Ferti ma à la Bourse des valeurs de Casablanca (30 % du capital)
dans le cadre du projet de privatisation de la société (octobre). Signature de la convention en matière
d’environnement avec le département ministériel chargé de l’Environnement. Création de l’Inst itut
OCP en décembre.

1997 : En mars, accord d’association entre le Groupe OCP et le Groupe indien Birla pour la
réalisation, en joint -venture, d’une unité de production d’acide phosphorique à JorfLasfar de 330.000
tonnes de P2O5 par an. Dans le cadre de cet accord, la société Indo -Maroc Phosphore (Imacid) est
créée par l’OCP et la société Chambal Fertilizers and Chemicals, Ltd du Groupe Birla (novembre).
Accord de coopération « OCP — Grande Paroisse » pour l’utilisation de l’usine de Rouen (travaux à
façon). Adhésion au protocole « Responsible Care ».

1998 : Démarrage de la production d’acide phosphorique purifié (Emaphos, JorfLasfar), le 31 janvier.
Le Groupe OCP obtient le Prix national de la Qualité.

1999 : Démarrage de la production d’acide phospho rique de l’usine d’Imacid à JorfLasfar, le 1er
novembre.

2000 : Mise en marche de l'usine de flottation à Khouribga.

2002 : Prise de participation dans la société PPL (Inde) dans le cadre d’une joint -venture avec le
Groupe Birla.

2005 : Démarrage de l'usine de Lavage/Flotation à Youssoufia.
2006 : Projet nouvelle ligne DAP 850 000 t/an à JorfLasfar.

2008 : La Société Anonyme OCP est née le 22 janv ier.
2008 : Démarrage de Pakistan Maroc phosphore à JorfLasfar (PMP).

Page | 12
ENSET RABAT Groupe OCP
Rapport de stage d’étude

Aujourd’hui l’OCP est parmi les entreprises leader du monde sur le marché du phosphate et des
produits dérivés, c’est un établissement semi public à caractère industriel et commercial disposant
d’une autonomie financière lui permettant d’agir avec le même dynamisme et la même souplesse
qu’une entreprise privée.
Son ouverture traditionnelle sur l’international le pousse à développer, en permanence, des
capacités d’adaptation, de flexibilité et d’anticipation pour pouvoir répondre aux exigences, de plus en
plus fortes, des clients dans un marché fortement concurrentiel.
6-Description de l’usine MP1 :

La Division Maroc Phosphore I a été construite en 1975 et a connu une extension en 1980.
Elle co mprend les ateliers suivants :
 Energie et fluides destinés à la production de l’énergie électrique et des différentes utilités
nécessaires pour la marche des unités de production ;
 Ateliers sulfuriques destinés à la fabrication de l’acide sulfurique utilisé comme matière
pour la fabr ication de l’acide phosphorique ;
 Ateliers phosphoriques dessinés à la production de l’acide phosphorique ;
 Ateliers de fusion et de filtration du soufre.

Fig. 2 : Chaine de production de Maroc Phosphore I

Page | 13
ENSET RABAT Groupe OCP
Rapport de stage d’étude

Elle a pour objet la production de :
 L’acide sulfurique (H2SO4) ;
 L’acide phosphorique (H3PO4).
Elle est structurée selon l’organigramme qui suit :

Fig. 3 : Organigramme de la Division Maroc Phosphore I
6.1- Groupes turbo – alternateurs :

Les groupes turbo -alternateurs permettent de satisfaire les besoins en énergie électrique des
différents ateliers de production, ils débitent sur les trois jeux de barre principaux de la centrale,
et sont équipés d’un système de protection contre les défau ts internes et contre les défauts du
réseau auquel ils sont raccordés.
Chacun de ces trois groupes turbo -alternateurs a les caractéristiques suivantes :
• Tension : Un=6.3KV ;
• Puissance apparente : S=18MVA ;
• Réactance sub -transitoire : xd=14%.

Page | 14
ENSET RABAT Groupe OCP
Rapport de stage d’étude
6.2- Réseau ONE:

L’énergie électrique produite par la centrale thermique peut être supérieure ou inférieure à
celle nécessaire à la marche de l’usine MPI. L’ excédent ou le déficit temporaire en énergie est
alors compensé par le raccordement de l’usine au ré seau ONE.
Le poste ONE 63KV est alimenté par un branchement aérien selon un schéma en double
dérivation par deux arrivées :
 Arrivée depuis le poste ONE 63KV de MPII actuellement opérationnelle ;
 Arrivée depuis la station de livraison de « Tlat Bou gadra » qui n’est plus branchée. Le
jeu de barre du réseau ONE a les caractéristiques suivantes :
 Tension nominale : Un=63 KV ;
 Courant nominal : In=800 A ;
 Puissance de court -circuit : Scc=1600 MVA.
Le poste ONE 63KV de MPI alimente trois postes de transformation 63/6 .3 KV suivants :
 Un transformateur (23EB01) ayant les caractéristiques suivantes :
 Puissance apparente : S=17,5MVA ;
 Tension primaire : Up=63KV ;
 Tension secondaire : Us=6,3KV ;
 Tension de court -circuit : ucc=9,95% ;
 Couplage : YNd11.
 Deux transformateurs (23EB17 et 23EB27) identiques et ayant les caractéristiques
suivantes:
 Puissance apparente : S=10MVA ;
 Tension primaire : Up=63KV ;
 Tension secondaire : Us=6,3KV ;
 Tension de court -circuit : ucc=9,4% ;
 Couplage : YNd11.

Transformateur Puissance
TR1 : 23EB01 17,5 MVA
TR2 : 23EB17 10 MVA
TR3 : 23EB27 10 MVA

Tab.1 : Transformateurs HTB/HTA de l’usine MP1

Page | 15
ENSET RABAT Groupe OCP
Rapport de stage d’étude
Le réseau électrique de MPI est protégé contre les perturbations du ré seau ONE par un
dispositif de protection permettant le découplage de la liaison en cas de défauts.
6.3- Poste de la ligne H :

Est alimenté par l’O NE, est se compose deux salles.
 Salle de moyenne tension : contient deux disjoncteurs d’arrivé e qui aliment ent les
transformateurs suivants (01EH53X ,01EH54X, 01EH55X, 01EH56X), et disjoncteur s qui
aliment ent les tranches des départs moteurs, chaque départ contient des éléments de
puissance et de commande, et les éléments de puissance contient :
 Sectionneur ;
 Contacteur de ligne ;
 Contacteur bay pass ;
 Démarreur .
 Salle de Bass tension .
6.4- Réseau électrique Haute Tension :

Le réseau électrique Haute tension de MPI est constitué principalement de :
 Un jeu de barres de 63 KV.
 Cinq c ellules HT :
 Trois cellules départs transformateurs HT/MT,
 Une cellule arrivée ONE,
 Une cellule de mesure.

6.5- Réseau électrique Moyenne Tension :

Pour satisfaire la demande en énergie électrique, le complexe Maroc Phosphore I est doté d’ une
centrale thermique équipée de trois groupes turboalternateurs entraînés par trois turbines à vapeur.
Celle -ci provient des lignes sulfuriques et de deux chaudières d’appoint l’une principale et l’autre
auxiliaire.
Afin de compenser tout manque ou ex cédent éventuel de l’énergie électrique et pour des raisons
de stabilité du réseau, le complexe est doté d’une liaison avec l’ONE via trois transformateurs
HT/MT dont les puissances unitaires sont les suivantes : 10, 10 et 17.5 MVA.
Le réseau électrique M T de MPI est de type radial et est composé de :
 Trois tableaux de 6.3 KV à double jeu de barres :
 le premier JDB dans lequel débitent les transformateurs HT/ MT ;

Page | 16
ENSET RABAT Groupe OCP
Rapport de stage d’étude

 le deuxième JDB dans lequel débitent les turboalternateurs.
Ces deux JDBs sont lié s en permanence via un couplage transversal par contre les tableaux sont
liés moyennant un couplage longitudinal équipé de limiteurs de courant qui permettent d’isoler ces
tableaux en cas de défaut pour éviter les dégâts qui peuvent survenir au niveau des jeux de barres.

 Huit tableaux 6.3 KV à simple jeu de barres contenants d es cellules départs moteurs MT
des cellules départs transformateurs MT/BT, des cellules de mesure et des cellules de
réserve.

Les caractéristiques des JDBs en MT :
Les JDBs alim entant le réseau électrique MT du complexe MPI ont les caractéristiques suivantes :
 Tension de service : 6300V ±10% ;
 Courant de service : 2500 A ;
 Fréquence : 50 Hz ;
 Puissance de court -circuit de dimensionnement : 350 MVA ;
 Régime du neutr e : Isolé.

6.6- Réseau électrique Basse Tension :

Ce réseau utilise différents seuils de tension :
 500 V pour les moteurs électriques et les prises de courant.
 380 V pour l’é clairage et les prises de courant.
 220 V, 110 V, 48 V, 24 V pour la signalisation, les chargeurs de batteries et les prises de
courant…
Ce réseau est du type radial et comprend 43 tableaux BT alimentant plus de 1000 moteurs BT.
Certains tableaux BT s ont alimentés à travers d’autres tableaux BT via des départs fusibles
(Tableaux BT secondaires).
 Les tableaux BT sont secourus par des transformateurs de réserve qui prennent la relève en
cas de problème sur l’alimentation du tableau.
 Chaque tabl eau est doté d’un contrôleur d’isolement permanent pour détecter le premier
défaut qui est de faible intensité dans ce régime du neutre.
 Les cellules départs moteurs contiennent généralement des contacteurs, des sectionneurs,
des relais thermiques et des boutons de marche/arrêt.

Page | 17
ENSET RABAT Groupe OCP
Rapport de stage d’étude

Fig.4 : Schéma unifilaire équivalent du réseau MP1

Page | 18
ENSET RABAT Groupe OCP
Rapport de stage d’étude

Introduction

Dans ce chapitre je vais présenter de manière générale l’atelier de la centrale
de production de l’énergie électrique et le réseau électrique de l’usine MP1 , ensuite
je vais décrire le régulateur UNITROL 1020 .

C
Chapitre II

ETUDE D’EXCITAT ION
DES GROUPES TURBO
ALTERNATEURS



Page | 19 ENSET -RABAT Groupe OCP
Rapport de stage d’étude
A-Etude de la centrale thermique de MP1

1-Description de la centrale thermique
1.1- Généralités :

La centrale est dotée d’un ensemble de dispositifs, matériels et de potentiel humain qui
lui permet de produire l ’énergie électrique et la vapeur d’eau nécessaire pour le bon
fonctionnement du complexe . Cet atelier est destiné à assurer la totalité du besoin du complexe .
La centrale thermique permet d’alimenter le complexe MPI en utilités indispensables
pour son fonctionnement à savoir :
 La vapeur sous différentes pressions : haute, et basse pression ;
 L’énergie électrique.
1.2- Procédé de production de la vapeur et de l’é nergie électrique

La vapeur d’eau joue un rôle de première importance au niveau du complexe MP I. Elle
assure en effet, l’alimentation des groupes turbo -alternateurs produisant l’énergie électrique
nécessaire pour le fonctionnement du complexe.
Elle joue en plus le rôle de fluide caloporteur principalement pour les opérations de
fusion et maintien à chaud du soufre, de concentration de l’acide phosphorique, de dégazage
thermique… Tout manque de vapeur peut donc entrainer l’arrêt d’un ou de plusieurs
équip ement affectant ainsi la production.
Actuellement, le fonctionnement de tous les équipements consommateurs de vapeur
ensemble nécessite le démarrage de la chaudière auxiliaire d’appoint. Cela montre
l’importance des pertes énergétiques dans le complexe. A vant d’étudier ces pertes, nous
établissons un bilan global du complexe entre producteurs et consommateurs de vapeur.
Production de la vapeur HP :
A MAROC PHOSPHORE I, on produit la va peur en utilisant deux procédés :
utilisation des chaudières et l’exploitation des lignes sulfuriques.
La première source de vapeur HP, sont les lignes sulfuriques (Atelier de Production
d’Acide Sulfurique B, D et H) , cette vapeur est récupérée dans les chaudières de
récupération par l’é change thermique entre les fluides et les gaz chauds.
La centrale thermique du complexe Maroc Phosphore I produisait également la vapeur

Page | 20 ENSET -RABAT Groupe OCP
Rapport de stage d’étude
HP (vapeur à haute pression 58 bars, 480°C) en utilisant l a chaudière principale . Cepen dant,
cette installation n’est utilisée que pour compléter la production en vapeur HP en cas de
manque de celle -ci.
La vapeur HP est orientée directement vers les collecteurs HP au niveau de la centrale,
qui sera par la suite utilisée au niveau des turbines des groupes pour générer de l ’énergie
électrique et en cas de besoin en vapeur elle passera directement à tr avers les stations de
réduction.
Chaudière :

La chaudière a pour rôle de transmettre la chaleur issue de la combustion du fuel dans
le foyer à l’eau alimentaire dans le but de le préchauffer, l’évaporer et le surchauffer jusqu’à
atteindre une température et une pression bien qui répondent aux exigences des installations
qui vont consommer cette vapeur (vapeur à haute pression 58 bars, 490°C).
Les chaudières utilisées sont des c haudières à tubes à circulation naturelle : la
circulation de l'eau dans ce type de chaudière est très importante pour éviter la formation des
zones sèches où le métal est susceptible de fondre sous l'effet de la chaleur (radiation). Dans
les chaudières à circulation naturelle, l'eau d'appoint (eau froide) est introduite dans un
ballon supérieur, vu que la densité de cette eau est plus grande que celle de l'eau plus chaude
déjà existante, elle va descendre naturellement par différence de densité. Durant ce tte
descente, elle commence à prendre la chaleur jusqu’à atteindre une zone où elle devient très
chaude et sa densité beaucoup plus faible, dans ce cas, elle monte et revient au ballon dans
lequel elle a été introduite. Ce mouvement parcouru par l’eau (on peut imaginer la trajectoire
d’une seule goutte) n’était pas obtenu à l’aide d’une pompe : pour cela, il est appelé : à
circulation naturelle.
 Composition :
Les chaudière s utilisée s dans la centrale sont composées principalement :
 D’un ballon
 D’un é vaporateur
 D’un préchauffeur
 D’un économiseur muni de ramoneurs pour chaque étage
 D’un foyer
 De deux surchauffeurs
 D’une station de désurchauffe

Page | 21 ENSET -RABAT Groupe OCP
Rapport de stage d’étude
 D’un jeu de bruleurs de combustible de gasoil et de fioul
 De Deux ventilateurs d’air de combustio n.

 Schématisation d’une chaudière principale

Fig.5 : Schéma de la chaudière principale La centrale thermique de MP1

 Caractéristiques de chaudière principale :

Page | 22 ENSET -RABAT Groupe OCP
Rapport de stage d’étude

2-Production de l’énergie électrique
La production de l’électricité au niveau de la centrale thermique est assurée par
l’exploitation de la vapeur à l’aide de trois groupes alternateurs qui représentent les principaux
équipements au niveau de la centrale. Il s permettent de produire l’énergie électrique à l’aide de
trois groupes à condensation un groupe à contre pression qui fournit en plus de l’énergie
électrique, la vapeur nécessaire utilisée par les ateliers de production : production d’acide
sulfurique, et production d’acide phosphorique.
Elle comporte trois groupes turboalternateurs de puissance 18MVA chacun ; (la fonction
principale de la centrale dans l’usine est de :
Produire l’énergie électrique nécessaire pour le fonctionnement de différents ateliers .
Produire la quantité de vapeur nécessaire pour les ateliers de production.
Il y a encore deux groupes électrogènes secours (diesel) de puissance 5MVA et deux
chaudières qui assurent la vapeur pour les turbines des alternateurs. Constructeur LENTJES (SIEMENS)
Année de fabrication 1979
Charge maximale 70 t /h
Charge minimale ≥15 t/h
Qualité fuel max. : 6,2 m3 /h 03 brûleurs à buses mixtes
Qualité gas -oil max. 6,2 m3 /h 03 brû leurs d’allumage en butane
Pression tambour 58 à 60 bars
Pression vapeur vive 56 à 58 bars
T° vapeur vive 475 °C à 500 °C
Pression combustible devant brûleur : fuel / gas -oil 15 à 17 bars
T° d’eau avant économiseur 135 à 155 °C
T° d’eau Après économiseur 235 à 270 °C
T° d’eau alimentaire 120 à 130 °C
Pression d’ eau alimentaire entrée 85 à 100 bars
T° gaz de fumée avant économiseur 450 à 540 °C
T° gaz de fumée fin Chaudière 190 à 200 °C
% d’O2 dans les gaz de fumée 0,25 à ≥ 5 %
T° fuel-oil devant brûleurs 125 à 135 °C
T° Vapeur vive avant refroidisseur 430 à 450 °C
T° Vapeur vive Après refroidisseur 380 à 400 °C
Niveau tambour 2/3 d’eau – 1/3 Vapeur
T° foyer de combustion 780 à 1050 °C
Pression de la Vapeur de pulvérisation 8,5 à 10 bars
Durée de Démarrage 02 heures

Page | 23 ENSET -RABAT Groupe OCP
Rapport de stage d’étude
Ainsi des ateliers d’ entretien :
• Atelier de régulation.
• Atelier de maintenance électrique.
• Atelier d’entretien mécanique (sulfurique) et (phosphorique).
2.1- Groupe turbo -alternateurs :

Fig.6 : Turbo -alternateur de MP1
Le groupe turboalternateur est destiné essentiellement à la production de l’énergie
électrique .
La vapeur qui parvient à la turbine avec une énergie thermique important se dé tend dans
celle -ci et se transforme en énergie mécanique au bout de l’arbre qui le transmet par
l’intermédiaire du réducteur de vitesse (6500 t r/1500 tr/min) à l’alternateur.
Le groupe turboalternateur est constitué :
• D’une turbine ;
• D’un réducteur de vitesse ;
• D’un alternateur ;

Page | 24 ENSET -RABAT Groupe OCP
Rapport de stage d’étude
• D’une excitatrice principale ;
• D’une excitatrice pilote.

La turbine :

La turbine est une mach ine tournante entraînée par la v apeur d’eau surchauffée, le principe
consiste à la transformatio n de l’énergie thermique de la v apeur en énergie mécanique disponible
au bout de l’arbre pour entraîn er une autre machine telle que (alternateur, hélice ou autre) .
La turbine à soutirage et à condensation a un s eul corps, et traversée par la v apeur HP dans le
sens axial. La soupape à fermeture rapide, montée en amont du corps de la turbine a pour rôle
arrêter i nstantanément toute arrivée de v apeur du collecteur HP à la turbine .
La Vapeur vive traverse le corps de la soupape FR pour parvenir dans la boîte à soupapes de
réglage du débit Vapeur HP. Ces soupapes sont actionnées par un palonnier, qui est levé e t
abaissé par le servomoteur, par le biais d’un système de leviers. Ce moteur reçoit ses signaux de
commandes du régulateur de vitesse .

Page | 25 ENSET -RABAT Groupe OCP
Rapport de stage d’étude
Après avoir céder une partie de son énergie à l’étage de réglage, la Vapeur parvient à l’aubage
du tambour HP auquel ell e cède également de l’énergie .
Au point de soutirage une partie de la Vapeur de la turbine est prélevée, une soupape de
fermeture rapide (SFR) est montée en amont de la conduite de soutirage .

Vitesse nominale 6500 tr/min

Pression Vapeur vive 58 bar

T °C vapeur vive 490 °C

Puissance nominale 15100 KW

Pression de soutirage réglé 4,5 bars

Pression Vapeur échappement 0,07 bar

Tab.2 : Caractéristiques techniques de la turbine

Le réducteur :
Les caractéristiques techniques du réducteur sont :
 Vitesse nominale 1500 -6500 tr/min ;
 Puissance nominale 17,65 MVA.

2.2- Alternateurs :

La centrale dispose de trois turboalternateurs dont deux fonctionnent continuellement et le
troisième de réserve. Leurs caract éristiques sont les suivantes :
 Tension : 6300 V ;
 Intensité : 1650 A ;

Page | 26 ENSET -RABAT Groupe OCP
Rapport de stage d’étude
 Puissance : 18 MVA ;
 Cosφ : 0,8 ;
 Excitation : 122 V ;
 Fréquence : 50 Hz ;
 Courant d’excitation : 577 A ;
 Vitesse : 1500 tr/min.
La vitesse de l’alternateur ét ant différente de celle de la turbine, l’accouplement est réalisé via
un réducteur intercalant les deux arbres.

Fig.7 : Caractéristiques de l’alternateur
Excitatrice principale :
Ces caractéristiques sont :
 Tension : 123/172 V ;
 Intensité : 582/815 A ;
 Puissance : 71,5/140 KW ;
 Vitesse : 1500 tr/min ;
 Couplage : étoile .

Page | 27 ENSET -RABAT Groupe OCP
Rapport de stage d’étude

Excitatrice pilote :
Elle a les caractéristiques suivantes :
 Tension : 200V ;
 Intensité : 3,96 A ;
 Puissance : 1 ,5 KVA ;
 Vitesse : 1500 tr/min ;
 Couplage : étoile ;
 Fréquence : 75Hz .

3-Description du principe de l’excitation sans balais ( BRUSHLESS )

Les s ystèmes d'excitation « BRUSHLESS » offrent une grande fiabilité grâce à
l'élimination des balais et du collecteur tournant et par conséquences des poussières de
carbone. Ce dernier point entraine une réduction significative des coûts d'insp ection et de
maintenance .
Ce système d’excitation est composé de trois élém ents principaux : une excitatrice AC, un
redresseur à ponts de diodes tournants et, dans ce cas particulier, d’une excitatrice pilote.
Comme le montre la Figure 8, l'excitatrice AC et le redresseur à ponts de diodes tournent avec
l’inducteur de la géné ratrice principale et fournissent un courant continu à l'enroulement
d’induction de cette dernière. L'excitatrice pilote est une génératrice synchrone à aimants
permanents (GSAP) de petite taille et sa sortie redressée est utilisée po ur fournir le courant
continu au champ stationnaire de l'excitatrice AC. Le régulateur automatique de tension (AVR)
contrôle le champ (d’induction) de l’excitatrice AC, qui commande à son tour celui de la
génératrice principale.
La protection contre les défauts internes ou sur les diodes du système d'excitation est
réalisée par des fusibles situés à la borne de sortie de l'excitateur AC, en série avec les diodes.
Les machines électriques polyphasées sont utilisées comme excitatrice AC po ur fournir un
courant aussi continu que possible et pour assurer une redondance au système par rapport aux
défauts sur les diodes.

Page | 28 ENSET -RABAT Groupe OCP
Rapport de stage d’étude

Fig.8 : système d'excitation "BRUSHLESS ". Ca s d’excitation par une machine pilote à aimant
permanant .
3.1- Excitatrice principale :

Les excitateurs sont montés directement sur l’arbre de l’alternateur principal sans
modification de celui -ci. Ils sont équipés d’un redresseur tournant à diodes. De plus, ils peuvent
être mis en place sur des générateurs existants en remplacement d’excitatrices à collecteur ou
de systèmes bagues et balais.
Les excitateurs se composent de :
 Un rotor qui est monté directement sur l’arbre de l’alternateur p rincipal, celui -ci est réalisé
en tôles magnétiques vernies double – faces, recevant les bobinages en fils émaillés ou en
barres de cuivre.
 Un stator qui peut être fabriqué soit en tôles feuilletées magnétiques soit en acier
magnétique massif. Le nombre d e pôles définit la fréquence de sortie .

Page | 29 ENSET -RABAT Groupe OCP
Rapport de stage d’étude

Fig.9 : Excitatrice principale.
Le courant généré par l’excitateur doit être redressé pour être injecté dans la roue polaire
de l’alternateur princip al, c’est le rôle du plateau de diodes ou redresseur tournant. Il est
constitué de 6 diodes au moins et peut être équipé de fusibles, sur -tenseurs ou autres dispositifs
de protection.
L’expérience nous montre que la fiabilité optimale es t obtenue avec des plateaux
uniquement équipés de diodes sans fusible ni autre système. L’important étant la définition des
diodes : courant et tension inverse.

Fig.1 0: Les diodes de redressement montées sur l’arbre de l’excitatrice.

Page | 30 ENSET -RABAT Groupe OCP
Rapport de stage d’étude
Avantages de l’excitation BRUSLESS :
 Aucun entretien .
• Pas de vérification ou remplacement de balais.
• Pas de pollution dans l’alternateur principal.
• Meilleur isolement de l’ alternateur principal.
• Augmentation très nette de la durée de vie de l’alternateur.
• Possibilité de fonctionner en pi lotage avec un alternateur pilote.
• Dans le cadre de rénovation, remplacement des bagues ou excitatrice à collecteur par un
excitateur en lieu et place.

Page | 31 ENSET -RABAT Groupe OCP

Rapport de stage d’étude
B-Présentation du régulateur UNITROL 1020

1-Présentation générale
Le régulateur UNITROL 1020 est un nouveau dispositif, utilisé dans la centrale thermique
pour contrôler la tension d’excitation de l’alternateur.

Fig11 : UNITROL 1020
Les dispositi fs UNITROL 1020 sont les tout derniers produits de la famille des UNITROL
1000. Pour permettre une exploitation très fiable, les tâches de contrôle et de communication
sont réparties entre différents contrôleurs. La mémoire flash non volatile de l’AVR (Automatic
Voltage Regulator) emmagasine des événements et des journaux de données pour permettre
une analyse des défaillances et un rapide diagnostic des anomalies. La synchronisation du
temps est faite via communication Ethernet et les événements et les jour naux de données sont
horodatés.
1.1- Principales caractéristiques :

– AVR compact et robuste pour un courant d’excitation allant jusqu’à 40 A ;
– Processeurs de contrôle et processeurs de communication séparés ;
– Une large gamme de fonctions du logiciel de contrôle intégré ;
– Une interface bus de terrain basée sur Ethernet ;

Page | 32 ENSET -RABAT Groupe OCP

Rapport de stage d’étude
– Une large gamme de tension d’arrivée, pour entrées CA et CC ;
– Des mesures et des entrées/sorties (E/S) souples et entièrement configurab les.
1.2- Principaux avantages :

+Contrôle stable et fiable de la machine
AVR robuste et hautement intégré pour environnement industriel difficile. Régulation
précise et stable même avec des tensions fortement instables.
+AVR pour diverses applications
Des E/S et des données de mesure entièrement configurables ainsi qu’une large interface de
bus de terrain pour l’utilisateur permettent une intégration facile à l’usine.
+Facilité d’exploitation, de contrôle et de maintenance du système
Outil de mise en se rvice convivial et intuitif.
+Compatibilité totale avec les codes de réseau
Stabilisateur de glissement intégré (option), modèles de simulation et études sur les codes de
réseau.
+Gestion efficace du cycle de vie du produit
Durée de vie allongée de s produi ts à moindre coût.
+Assistance technique professionnelle toujours à la portée
Réseau mondial ABB d’entretien des unités d’excitation.

2-Constitution régulateur UNITROL 1020 :
Le dispositif UNITROL 1020 combine un contrôle et des circuits d’ alimentation
performants à une conception mécanique simple. La structure fournit une plateforme pour une
large gamme de petites applications, y compris celles avec des conditions environnementales
exigeantes.
De plus, de hauts niveaux d’immunité CEM sont atteints par la séparation des bornes de
mesure et de puissance des connecteurs d’E/S.

Page | 33 ENSET -RABAT Groupe OCP

Rapport de stage d’étude

Page | 34 ENSET -RABAT Groupe OCP

Rapport de stage d’étude
L’interface locale homme -machine fournit des données immédiates sur l’état de l’AVR.

Page | 35 ENSET -RABAT Groupe OCP

Rapport de stage d’étude
Conclusion

Ma période de stage au sein du service électrique de MP1 groupe
OCP m’a permis d’avoir de nouvelles connaissances très intéressantes au
niveau des procédés de fonctionnement de la centrale électrique , en
particulier l’excitation des groupes turbo -alternateurs .
Ainsi il m’a permis de mettre en œuvre mes connaissances acquis en
première et deuxième années de cycle d’ingénieur filière génie électrique
à l’ECO LE NORMAL SUPERIEURE DE L’ENSEIGNEMENT
TECHNIQUE DE RABAT.
Ce stage m’a été très rentables de bénéfique dans la mesure où il m’a
permis de confronter le monde du travail et le direct avec le domaine
industriel et d’apprendre comment faut-il se servir de la théorie a cquise
dans le domaine pratique .
Sur le plan individuel son intérêt était de savoir s’intégrer et se
comporter avec les différents membres du personnel de service de la
centrale et de fixer les idé es sur les relations humaines.

Page | 36

Bibliographie

Anciens rapport de stage réalisés dans l’OCP.
Document interne à l’OCP : Schéma électrique général de l’usine MP1.
Document interne à l’OCP : Documentation régulateur UNITROL 1020 .

Webographie

 https://publications.polymtl.ca
 https://emg -emco.com
 http://www.fltsi.fr