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Université de Djilali Bounaamaa KHEMIS MILIANA
Faculté des Sciences et de la Technologie
Société de Maintenance des Equipements Industriels, Spa
Mémoire du Projet de Fin d’Etudes
Pour l’obtention de diplôme
Master
« Génie pharmaceutique»
Thème
Réalisé par :
-Mr . BENALI Abd El Halim
- Mr. BENTALAY Redhoine
Année Universitaire 2017/2018
Proposé
-Mme .OUMERT Leila
Dérigé par :
-Mme. ALICHE Zahia
- Mme. RAHAL Dalel
Régénération et Etude du Comportement Rhéologique des
Huiles Diélectriques desTransformateurs de puissance
1
PLAN
DE
TRAVAIL
2
INTRODUCTION
La plus part des transformateur de puissance ả travers le monde sont remplis avec des liquides
isolants, Ces liquides permettent d’assures aussi bien l’isolation électrique que le transfert de chaleur.
L’huile minérale constitue le liquide de plus communément employé dans les transformateurs de
puissance, qui se dégradent après un certain temps d’utilisation.
Là dégradation des matériaux au cours du temps est connue sous le nom de vieillissement.
Cette dégradation est traduite par une chute des caractéristiques.
Malheureusement ,Tous les secteurs industriels utilisent des matières premières, produisent des
déchets. Parmi ces déchets les huiles usées qui est ne biodégradables. Elle sont classées dans la
catégorie des déchets spéciaux dangereux.
Par contre, La réutilisation des huiles usagée permet d’une part, l’économie de l’utilisation
de nouvelles quantités d’huiles neuves et d’autre part, de réduire le jet de ces huiles usagées ,
contenant des sous-produits de dégradation ; dans la nature.
Transformateur de puissance
PROBLEMATIQUE
-D’un point de vue environnemental, les huiles
usagée présente un problème réel pour
l’environnement .
-D’un point de vue économique, l’utilisation
des grandes quantités des des huiles neuves est
très couteuse
4une régénération de ces huiles est nécessaire.
5
Objectif
PARTIE THEORIQUE
6
Généralités sur les transformateurs de puissance
Papier
7
Indicateur de
niveau de huile
Isolants solides
Complexe huile/papier
Isolants liquides
Les systèmes d’isolation dans les transformateurs de puissance
8
Composition des lubrifiants
Principe de composition d’une huile lubrifiante 9
Vieillissement dans les transformateur
Le vieillissement thermique du papier
-décomposition de la cellulose.
-augmentation de la température.
-concentration en oxygène et du taux d’humidité.
10
Le vieillissement thermique des huiles minérale
-L’action simultanée de l’oxygène
-champ électrique en présence de matériaux de
construction des appareils.
Le vieillissement thermique du complexe huile/papier
-L’eau accélère fortement le vieillissement-.
Mécanisme de l'oxydation
1-Initiation 2. Propagation 3. Terminaison
Formation des radicaux
libres
Formation de peroxydes Formation d’aldéhyde ,cétone,
d’acides carboxyliques et
d’ester
11
Notion générales sur la rhéologie
12
La rhéologie
13
Grandeurs rhéologique
La contrainte de cisaillement τ:
rapport de la force appliquée au
matériau par la surface
d’application de cette force:
Le gradient de cisaillement :
la déviée temporelle de la déformation :
=
ç
14
Principaux comportements rhéologiques
On s'intéresse à la variation de la viscosité en fonction du taux de cisaillement, en
régime permanent,
15
Rhéogramme de variation de la viscosité en fonction de gradient de cisaillement
PARTIE EXPERIMENTALE
16
La régénération
17
-Éliminer les contaminants et les produits acides de l’huile grâce à des adsorbants.
-Minimiser les quantités de produits chimiques jetés dans l’environnement.
-La régénération des huiles usagées permet d’éviter l’utilisation de nouvelles quantités
d’huiles neuves.
18
Procédure expérimentale
Huiles usagée Activation de la Bentonite préparation Mélange d’adsorbants
Ajoutée le Mélange d’adsorbantsFiltrationHuile régénérée
19
Huiles usagée Huile régénérée
Résultat de la régénération
20
21
Matériaux utilise
Appareillage de mesure de l’acidité
Appareil de mesure du facteur de
dissipation (Tan δ).
Appareil de mesure de la couleur
22
Résultat et discussion
0
0.05
0.1
0.15
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25
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Dans ce travail, les tests rhéologiques sont réalisées à l’aide d’un
rhéomètre rotatif cylindrique de type Anton Paar MCR
Le rhéomètre type Anton Paar MCR
la colonne couette utilise
26
0
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1.03E+03
1.10E+03
1.17E+03
1.23E+03
1.30E+03
1.37E+03
1.43E+03
1.50E+03
1.57E+03
1.63E+03
1.70E+03
1.77E+03
1.83E+03
1.90E+03
1.97E+03
viscosité[mPa,s]
[1/s]
huile neuve
huile régénérée
huile usagée
Rhéogramme Variation de la viscosité en fonction de
R² = 1
R² = 1
-5
0
5
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700
800
900
1.00E+03
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1.20E+03
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1.60E+03
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τ[Pa]
[1/s]
huile neuve
huile régénérée
huile usagée
Rhéogramme Variation de la contraint de cisaillement en fonction
Résultat et discussion
27
CONCLUSION
La régénération est effectuée par quatre adsorbant (1 % de (CHA), 6 % de (GS), 1 % de
(OM) , 2 % de (BA) . conduit à une meilleure amélioration :
Les résultats obtenu est confirmé par l’analyse par spectroscopie infrarouge,
ou les sous-produits(acides, aldéhydes…) on pu être éliminées par le mélange
de quatre adsorbant
La régénération des huiles usagées est une alternative à la fois économique
et écologique. Les propriétés de l’huile peuvent être restaurées de nouveau
atteignant les mêmes propriétés du départ.
L’huile minérale constitue le liquide le plus communément employé dans les
transformateurs de puissance, d’une part pour ses propriétés physico-
chimiques et d’autre part pour son faible coût
28
Facteur
dissipation 84.6%
l’indice
d’acidité
86.11%
l’indice de
la couleur 72%
29
PERSPECTIVES
Tester le nombre
de régénérations
possibles qui
peuvent être
appliquée à une
huile usagée
donnée.
Proposer d’autres
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améliorer la qualité
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Régénération et Etude du Comportement Rhéologique des Huiles Diélectriques des Transformateurs de puissance

  • 1. Université de Djilali Bounaamaa KHEMIS MILIANA Faculté des Sciences et de la Technologie Société de Maintenance des Equipements Industriels, Spa Mémoire du Projet de Fin d’Etudes Pour l’obtention de diplôme Master « Génie pharmaceutique» Thème Réalisé par : -Mr . BENALI Abd El Halim - Mr. BENTALAY Redhoine Année Universitaire 2017/2018 Proposé -Mme .OUMERT Leila Dérigé par : -Mme. ALICHE Zahia - Mme. RAHAL Dalel Régénération et Etude du Comportement Rhéologique des Huiles Diélectriques desTransformateurs de puissance 1
  • 3. INTRODUCTION La plus part des transformateur de puissance ả travers le monde sont remplis avec des liquides isolants, Ces liquides permettent d’assures aussi bien l’isolation électrique que le transfert de chaleur. L’huile minérale constitue le liquide de plus communément employé dans les transformateurs de puissance, qui se dégradent après un certain temps d’utilisation. Là dégradation des matériaux au cours du temps est connue sous le nom de vieillissement. Cette dégradation est traduite par une chute des caractéristiques. Malheureusement ,Tous les secteurs industriels utilisent des matières premières, produisent des déchets. Parmi ces déchets les huiles usées qui est ne biodégradables. Elle sont classées dans la catégorie des déchets spéciaux dangereux. Par contre, La réutilisation des huiles usagée permet d’une part, l’économie de l’utilisation de nouvelles quantités d’huiles neuves et d’autre part, de réduire le jet de ces huiles usagées , contenant des sous-produits de dégradation ; dans la nature. Transformateur de puissance
  • 4. PROBLEMATIQUE -D’un point de vue environnemental, les huiles usagée présente un problème réel pour l’environnement . -D’un point de vue économique, l’utilisation des grandes quantités des des huiles neuves est très couteuse 4une régénération de ces huiles est nécessaire.
  • 7. Généralités sur les transformateurs de puissance Papier 7 Indicateur de niveau de huile
  • 8. Isolants solides Complexe huile/papier Isolants liquides Les systèmes d’isolation dans les transformateurs de puissance 8
  • 9. Composition des lubrifiants Principe de composition d’une huile lubrifiante 9
  • 10. Vieillissement dans les transformateur Le vieillissement thermique du papier -décomposition de la cellulose. -augmentation de la température. -concentration en oxygène et du taux d’humidité. 10 Le vieillissement thermique des huiles minérale -L’action simultanée de l’oxygène -champ électrique en présence de matériaux de construction des appareils. Le vieillissement thermique du complexe huile/papier -L’eau accélère fortement le vieillissement-.
  • 11. Mécanisme de l'oxydation 1-Initiation 2. Propagation 3. Terminaison Formation des radicaux libres Formation de peroxydes Formation d’aldéhyde ,cétone, d’acides carboxyliques et d’ester 11
  • 12. Notion générales sur la rhéologie 12
  • 14. Grandeurs rhéologique La contrainte de cisaillement τ: rapport de la force appliquée au matériau par la surface d’application de cette force: Le gradient de cisaillement : la déviée temporelle de la déformation : = ç 14
  • 15. Principaux comportements rhéologiques On s'intéresse à la variation de la viscosité en fonction du taux de cisaillement, en régime permanent, 15 Rhéogramme de variation de la viscosité en fonction de gradient de cisaillement
  • 17. La régénération 17 -Éliminer les contaminants et les produits acides de l’huile grâce à des adsorbants. -Minimiser les quantités de produits chimiques jetés dans l’environnement. -La régénération des huiles usagées permet d’éviter l’utilisation de nouvelles quantités d’huiles neuves.
  • 18. 18 Procédure expérimentale Huiles usagée Activation de la Bentonite préparation Mélange d’adsorbants Ajoutée le Mélange d’adsorbantsFiltrationHuile régénérée
  • 19. 19 Huiles usagée Huile régénérée Résultat de la régénération
  • 20. 20
  • 21. 21 Matériaux utilise Appareillage de mesure de l’acidité Appareil de mesure du facteur de dissipation (Tan δ). Appareil de mesure de la couleur
  • 22. 22 Résultat et discussion 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 Neuve Usagée Régénérée Indice d'acidité 0.013 0.252 0.035 Indiced’acidité Effet du traitement sur la l’Indice d’acidité 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 Neuve Usagée Régénérée Facteur de dissipation à 90°C 0.0011 0.3109 0.0479 Facteurdedissipationa90°c Effet du traitement sur le facteur de dissipation diélectrique
  • 23. 23 0 1 2 3 4 5 6 7 Neuve Usagée Régénérée Indice de couleur 0.5 6.8 1.9 Indicedecouleur Résultat et discussion Effet du traitement sur la couleur 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Neuve Usagée Régénérée viscosité 7.492 9.088 8.455 Viscosité Effet du traitement sur la viscosité
  • 24. 24 Spectroscopie Infrarouge Les spectres Infrarouge de l'huile usagée , l'huile neuve et régénérée.
  • 25. 25 Etude de comportement rhéologique Dans ce travail, les tests rhéologiques sont réalisées à l’aide d’un rhéomètre rotatif cylindrique de type Anton Paar MCR Le rhéomètre type Anton Paar MCR la colonne couette utilise
  • 26. 26 0 5 10 15 20 25 30 100 167 233 300 367 433 500 567 633 700 767 833 900 967 1.03E+03 1.10E+03 1.17E+03 1.23E+03 1.30E+03 1.37E+03 1.43E+03 1.50E+03 1.57E+03 1.63E+03 1.70E+03 1.77E+03 1.83E+03 1.90E+03 1.97E+03 viscosité[mPa,s] [1/s] huile neuve huile régénérée huile usagée Rhéogramme Variation de la viscosité en fonction de R² = 1 R² = 1 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1.00E+03 1.10E+03 1.20E+03 1.30E+03 1.40E+03 1.50E+03 1.60E+03 1.70E+03 1.80E+03 1.90E+03 2.00E+03 τ[Pa] [1/s] huile neuve huile régénérée huile usagée Rhéogramme Variation de la contraint de cisaillement en fonction Résultat et discussion
  • 27. 27 CONCLUSION La régénération est effectuée par quatre adsorbant (1 % de (CHA), 6 % de (GS), 1 % de (OM) , 2 % de (BA) . conduit à une meilleure amélioration : Les résultats obtenu est confirmé par l’analyse par spectroscopie infrarouge, ou les sous-produits(acides, aldéhydes…) on pu être éliminées par le mélange de quatre adsorbant La régénération des huiles usagées est une alternative à la fois économique et écologique. Les propriétés de l’huile peuvent être restaurées de nouveau atteignant les mêmes propriétés du départ. L’huile minérale constitue le liquide le plus communément employé dans les transformateurs de puissance, d’une part pour ses propriétés physico- chimiques et d’autre part pour son faible coût
  • 29. 29 PERSPECTIVES Tester le nombre de régénérations possibles qui peuvent être appliquée à une huile usagée donnée. Proposer d’autres moyens pour améliorer la qualité de l’huile régénérée. Proposer des méthodes de régénération différente à celle de l’adsorption
  • 30. 30 Merci pour votre aimable attention

Notes de l'éditeur

  1. une question se pose: - Quelle est la solution proposée pour la gestion des huiles usagées ?
  2. Les transformateurs de puissance sont les organes vitaux des réseaux de transport et de distribution de l’énergie électrique, c'est des machine électrique statique . ils assurent Aussi de transformer une tension (courant) alternative en une autre tension alternative de même fréquence
  3. ces isolants solides sont constitués de fibres de celluloses (chaînes de glucose extraites de la pulpe de bois ou de fibres de coton). Les celluloses sont formées de longues chaînes comprenant environ 1200 anneaux de glucose reliés par des ponts d’oxygène. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- L’huile assure avec le papier un complexe isolant très efficace. Ce complexe constitue une clé maîtresse dans l’isolation électrique dans un transformateur de puissance. C’est également sa composante la plus fragile. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- L'huile est utilisée pour sa grande rigidité diélectrique .Elle permet de remplir les pores du papier qui sont inévitablement présentes à l’intérieur et entre les couches de papier enroulées sur les fils de cuivre
  4. conduit au vieillissement --------------------------------------- L’effet de l’air n’est pas toujours mis en évidence, car l’oxygène réagit surtout avec l’huile
  5. La rhéologie est une branche de la physique qui étudie l’écoulement ou la déformation des corps sous l’effet des contraintes qui leur sont appliquées.
  6. Traitement chimique et physique d’une charge d’huile usagée.
  7. Le procédé de régénération est résumé dans les étapes suivantes:
  8. Le comportement rhéologique est basé sur l’étude de l’écoulement ou la déformation des corps sous l’effet des contraintes appliquées