Comité de pilotage Cinep - tecaliman.com

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Comité de pilotage Cinep

31 janvier 2019

Comité de pilotage 31 01 2019

�Ordre du jour�Enquête�1ere phase d’essais sur presse pilote�Essais industriels

2

2

Projet Cinep

� Rappel

� CINEP : Étude des économies d’énergie potentielles liées à l’utilisation de la variation de vitesses des filières de presse en nutrition animale

� Etude collective retour à tous les adhérents

� Cofinancement ADEME

� Partenaire

�Tecaliman et la profession� Durée : 29 mois 47,5 mois

� Début : Date de notification au 25 novembre 2016

� Fin : mi mai 2019 début novembre 2020 en raison du déménagement

3

Enquête

5

3

Enquête

�Programme chargé synthèse courte sur l’enquête

�Profils de retours d’enquête� 245 réponses (262 pour les sécheurs refroidisseurs)

� 30% du tonnage français (6 millions de tonnes)

� 76 usines

� 3,3 presses par site industriel

6

Enquête

�Les presses de la profession7

Pour 27% des presses, date de fabrication non transmise, pour les autres :

4

Enquête

�Les presses de la profession� Diamètre interne des filières

8

Enquête

�Motorisation des presses9

<=1969 1970 à 1979 1980 à 1989 1990 à 1999 2000 à 2009 2010 à 2019âge non

préciséTotal général

Asynchrone à bague 50% 30% 17% 13% 21% 23% 23%

Asynchrone à cage d'écureuil 100% 50% 70% 81% 88% 68% 70% 75%

Synchrone 2% 11% 6% 3%

4 dont 1 à valider

5

Enquête

�Présence variateur de vitesse

� 6 connaissent leur vitesse de filière

� 8 ont vu la vitesse filière stimulée (7 presses mono-espèce)

� 6 dates de fabrication filière précisées : 1 dans les années 90 et 5 dans les années 2010

10

11 variateurs de vitesse sur les 245 presses

4 sur moteurs synchrones

5 sur moteurs asynchrones à cage

2 sur moteurs asynchrones à bague

Enquête

�Vitesse filières11

111 connaissent la vitesse de leur filière 130 ne la connaissent pas

Etonnamment, pas de lien observé entre la vitesse filière et le diamètre interne de la filière

6

Enquête

�Vitesse filières�14 presses ont vu leur vitesse modifiée

� 7 dans le cadre d’essais

� 2 pour débit

� 2 pour améliorer la qualité des granulés

12

Enquête

�Conclusion enquête�Représentativité de l’enquête : 30% du tonnage

français�Un peu plus de la moitié ont répondu connaitre leur

vitesse filière (≈question sur débit d’air pour l’enquête OPSERA)

�6,7m/s en moyenne�Pas de lien apparent avec le diamètre filière

�11 variateurs de vitesse sur presse 8 ont fait l’objet au moins d’essais de vitesses différentes. Raisons évoquées différentes en fonction des sites

13

7

Phase pilote

14

Phase pilote

� Rappel� Objectifs

� Evaluer, à qualité constante de granulés, la capacité d'économie d'énergie de la variation de vitesses appliquée à la filière de presse.

� Identifier les interactions entre facteurs testés et de mettre ainsi en évidence les conditions les plus intéressantes pour I'utilisation de la variation de vitesses.

� Méthode proposée� Conception de plans d’expériences

� Mise en œuvre du plan d’expériences sur une presse pilote

� Engagement vis-à-vis de l’ADEME� Au moins 40 essais� Sur au moins 3 types d’aliment� Validation des résultats obtenus lors du comité de pilotage

15

Vitesse filièreT° sortie

conditionneurDébit de

granulationFilière

Type d’aliment

Conso spécifique presse

DébitQualité des

granulés

8

Phase pilote

� Décision des comités de pilotage des 20/01/2017 et 26/06/2017� Le 20/01/2017

� Essais pilote en 2 étapes� 1ère étape : Essais sur 6 aliments

� 1 filière/aliment� Taux de charge ≥50%� 4 vitesses par aliment� T° sortie conditionneur appliquée = moyenne de la profession pour chaque aliment� 1 débit par aliment

� Plan d’expériences et interaction entre facteurs dans un second temps

� Le 26/06/2017� Décision quant au choix de moteurs testés lors des essais pilote

16

Choix réalisé par le comité : moteur synchrone et moteur asynchrone de ≈15kW avec codeur

Phase pilote

� Essais réalisés� 60 essais sur moteur asynchrone� 66 essais sur moteur synchrone� Sur 6 aliments

17

9

Phase pilote

� Mise en place de la presse� Phase la plus longue, en raison notamment du déménagement

de Tecaliman reporté à plusieurs reprises

18

Pré-essais

Remise en état

Etude de faisabilité

Intrumentation

1er trimestre 2018 2e trimestre 2018 3e trimestre 20181er trimestre 2017 2e trimestre 2017 3e trimestre 2017 4e trimestre 2017

Mise en place nouveau bâtiment

Remise en état presse

Ins

tru

men

tati

on

MotorisationFourniture VEV

Nidec

Presse dans locaux Nidec

Câblage moteurs

Câblage définitif

Commande transducteur

Pré-essais sur les 6 aliments

Presse dans locaux distributeur

Visite dans locaux Tecaliman

CetimPresse dans locaux Cetim pour instrumentation

Réunion Réunion Réunion Commande

Mise en place centrale d'acquisition

CTI pour choix moteur

Instrumentation partie fixe dans locaux Tecaliman

Paramétrage centrale d'acquisition

Commande puis installation transducteur de puissance

DéménagementTecaliman

Mise en place circuit vapeur

Remontage trémie

Mise en place régulateur vapeur

Dimelco

ENGIE

Phase pilote

� Instrumentation de la presse� T° de la filière

� Thermocouple inséré dans une vis de fixation de la filière usinée� Emission des données par onde radio puis émission des

informations

19

10

Phase pilote

� Instrumentation de la presse� T° de la filière

20

Phase pilote

� Instrumentation de la presse� Vitesse de rotation de la filière

21

11

Phase pilote

� Instrumentation de la presse� Couple sur plateau porte-filière non abouti

� Intérêt� La de vitesse du moteur est associée à une chute du couple moteur� Si le couple est trop faible, risque de bourrage de presse

22

C2=��

�2

=Pax�0x�1 x�2

�2

η0 le rendement du variateur de vitesse η1 le rendement du moteur η2 le rendement de la transmission

Inconnus

Phase pilote

� Instrumentation de la presse� Couple sur plateau porte-filière non abouti

� Principe de la mesure� Mise en place de jauges de déformation (mesure de la déformation liée

au couple)� Obtention d’une grandeur électrique étalonnage en créant des

couples connus par bras de levier et masse

23

12

Phase pilote

� Protocole d’essais� Objectifs de ces premiers essais

� Moteur asynchrone� Comparer la consommation spécifique de la presse et la

durabilité/dureté pour 5 vitesses à 1 débit de production , pour chacun des 6 aliments

� Moteur synchrone� Identifier les mêmes données de sortie, pour les mêmes débits que

ceux réalisés avec le moteur asynchrone consommations spécifiques comparables pour chaque aliment

24

Phase pilote

� Protocole d’essais� Matériel

� Presse La Meccanica à filière annulaire tournante-diamètre interne de filière 200mm. Vitesse à 50 Hz=3,7m/s soit 1500tr/min pour le moteur et 356 tr/min pour la filière

25

13

Phase pilote


� Filière pour chaque aliment définie en pré-essais

26

Phase pilote

� Pré-essais sur moteur asynchrone� Objectif

� Identifier la filière permettant d’obtenir une durabilité de granulés proche de celles observées en usine

� Connaitre le débit associé à un taux de charge de 50% et 80% pour chacun des aliments

� Méthode� Identifier les températures de conditionnement appliquées par la

profession Enquête granulation 2009� Rechercher les durabilités cibles en milieu industriel Enquête auprès du

comité de pilotage� Identifier la filière qui permet d’atteindre cette cible, pour une température

de conditionnement classique via les pré-essais� Identifier les débits associés à un taux de charge de 50% et de 80%

27

Plage de durabilité

acceptable en usine

Poulet croissance 70% à 85%

Porc croissance 90 à 100%

Complémentaire azoté avec urée ≥ 90%

Bovin production ≥ 90%

Lapin ≥ 90%

Cheval ≥ 95%

Plage de T° sortie

conditionneur acceptable

selon enquête Tecaliman sur

la granulation de 2009

T° sortie conditionneur

testée

Poulet croissance 65°C à 85°C 75°C

Porc croissance 50°C à 70°C 65°C

Complémentaire azoté avec urée 50°C à 65°C 55°C

Bovin production 50°C à 65°C 55°C

Lapin 50°C à 70°C 60°C

Cheval 55°C à 75°C 60°C

14

Phase pilote

� Pré-essais� Matériel

� Presse La Meccanica à filière annulaire tournante avec moteur asynchrone

� Jeu de filières disponible

� Aliments

28

Poulet Porc CA Bovin production Lapin Cheval

Blé 40,8 % 48,9 % 60,2 % 2,8 % 8,2 %

Maïs 15,0 % 1,4 % 4,4 %

Orge 5,3 % 6,1 % 20,6 %

Triticale 8,8 %

Son fin 5,2 % 2,0 % 34,6 % 20,4 %

Drêche de blé 7,0 % 4,0 %

Milurex 7,6 % 15,3 % 7,6 % 13,4 % 5,3 % 1,2 %

Amyplus 4,5 % 7,6 % 4,6 % 4,8 % 1,6 %

Mélange blé-graine de colza 1,4 %

Tourteau de soja 48 2,8 %

Tourteau de soja Hipro 9,3 %

Tourteau de colza 3,7 % 50,6 % 3,0 % 9,4 %

Tourteau de tournesol 12,1 %

Tourteau de tournesol HIPRO 15,6 % 3,8 % 16,2 % 10,4 %

Féverole 5,4 %

Luzerne 25,5 % 25,2 %

Pulpe de betterave 5,3 % 6,2 %

Urée 2,7 %

AlimentDiamètre

médian

Masse volumique

apparenteHumidité

µm g/l %

Poulet croissance 509 580 11,3Porc croissance 559 572 11,6

Complémentaire azoté avec urée 507 598 10,6Bovin production 521 608 11,2

Lapin 476 529 11,1Cheval 457 471 11,1

Type 4/20 4/24 4/30 4/35 4/48 4/45 4/50 4/60

Diamètre (mm) 4 4 4 4 4 4 4 4

Nombre de trous 624 624 624 624 624 624 624 624

Taux de compression 5 6,5 7,5 8,75 12 11,25 12,5 15

Phase pilote

� Pré-essais� Résultats obtenus

� Filière 4/30

� Filière 4/45

29

OK

Trop faible

Trop élevé

Poulet 4/30Autres aliments 4/45

Débit Puissance moyenne Taux de charge Durabilitékg/h kW % %

Poulet 768 7,4 49 81,81 Lapin 456 7,5 50 88,72 Lapin 666 9,1 61 87,13 Cheval 485 7,7 51 87,24 Cheval 693 10,5 70 84,7

n° essai Aliment

DébitPuissance moyenne

Taux de charge

Conso Spé Durabilité Obj dura

kg/h kW % kWh/t % %5 Cheval 264 7,6 50,6 28,7 94,7 >90%6 Cheval 507 12,1 80,7 23,9 93,1 >90%7 Lapin 260 7,3 49,0 28,3 95,1 >95%8 Lapin 497 12,2 81,4 24,6 93,7 >95%9 CA 314 7,7 51,6 24,7 93,7 >90%

10 CA 552 12,3 82,2 22,3 92,2 >90%11 Bovin Prod 339 7,7 51,6 22,8 92,4 >90%12 Bovin Prod 591 11,9 79,5 20,2 91,0 >90%13 Porc 421 7,6 50,9 18,1 92,8 >90%14 Porc 756 12,3 81,9 16,2 91,3 >90%15 Poulet 540 7,6 50,9 14,1 92,2 70 à 85%16 Poulet 788 11,0 73,1 13,9 91,3 70 à 85%

n° essai Aliment

15

Phase pilote


� Variateur de fréquence Unidrive M700� Récupération de données

� Moteurs

30

Type CodeurVitesse de

rotation du moteurPuissance

Intensité

nominale

Moment

nominal

Rendement

à 4/4Référence moteur Composition moteur

Masse

moteur

Asynchrone

à cage

Oui-

incrémental1 466 tr/min 15,0 kW 27,4 A 97,6 N.m 92,0 %

4P LSMV 160 LUR 15kW

LS2/IE2 B3 230VD/400VY 50Hz

Carter en alliage aluminium;

palier avant et arrière en fonte103 kg

Synchrone

Oui-

incrémental

UVW

1 500 tr/min 15,6 kW 30,0 A 99,3 N.m 92,5 %1500 LSRPM 160MP 15,6kW B3

400V

Carter en alliage aluminium;

palier avant et arrière en fonte60 kg

Vitesse moteur Tr/min

Courant total A

Courant actif A

Taux de charge %

Couple actif %

Puissance active %

En sortie de variateur

Phase pilote


� Acquisition de données� Toutes les secondes

� Par voie analogique

� Par voie numérique

• Puissance amont variateur (à partir du transducteur de puissance)

31

Provenance du signal Mesure Unité

Thermocouple dans trémie T° farine trémie °C

Thermocouple sortie conditionneur T° sortie conditionneur °C

Thermocouple dans acier filière T° filière °C

3 thermocouples dans bols isothermes T° des granulés °C

Thermo-hygromètre dans ambiance T° et hygrométrie °C et %

Transducteur de puissance Puissance presse amont variateur kW

Couple entrée moteur %

Vitesse réelle rotation moteur Tr/min

Proximètre Vitesse rotation filière Tr/min

Variateur de fréquence

16

Phase pilote


� Aliments

32

Porc Lapin CA Bovin prod Cheval PouletBlé 41,4 3,0 60,1 8,0 40,3Maïs 10,0 4,0 15,0Orge 6,0 20,0 5,0Triticale 10,0Son 1,0 34,1 20,0 5,0Amyplus/Milurex 23,0 5,9 3,9 18,1 3,1 13,0Issues céréales 6,0 1,9Drêches de blé 4,0 4,4Tx soja 48 4,1Tx colza 67,0 3,0 9,3 3,8Tx tournesol 2,0 11,8 20,0 10,0 15,5Féverole 5,0Mélasse 0,5 0,5 0,5Pulpes betterave 5,0 7,1Luzerne 25,0 25,1Minéraux/sel 2,1 2,2 0,5 3,1 1,0 1,4Urée 4,0Méthio/Lysine/Thréonine 1,2 0,5Prémix 0,3 0,5 0,6 0,5 0,5

Phase pilote


� Aliments

33

Diamètre

médian MA

Diamètre

médian MS

Masse

volumique

apparente MS

Humidité

MAHumidité MS

Porc 538µm 391µm 589g/l 10,4%

Lapin 487µm 441µm 472g/l 10,6% 10,3%

CA 441µm 427µm 590g/l 10,1% 10,7%

Bovin Prod 430µm 391µm 632g/l 10,4% 10,4%

Cheval 390µm 414µm 535g/l 10,4% 10,2%

Poulet 456µm 444µm 616g/l 10,8% 10,7%

17

Phase pilote

� Protocole d’essais� Démarche pour le moteur asynchrone

34

Fréquence Hz 27 34 41 51,2 60,0

Vitesse moteur tr/min 805 1 006 1 207 1 500 1760

Vitesse filière tr/min 191 239 286 356 418

Vitesse filière m/s 2,0 2,5 3,0 3,7 4,4

Démarrage à 3,7m/s=50Hz

Vitesse d’origine

Recherche du débit pour obtenir 50% du taux de charge

Vitesse filière à 3m/s pour ce même débit

Stabilisation T° filièreRelevés sur 5 minutes

Prélèvement pour durabilité/dureté/Humidité

Changement vitesse avec maintien de ce débit

Soit 5 vitesses différentes, de 2m/s (soit 27 Hz) à 4,4m/s (soit 60Hz)Répétition de la vitesse 3 m/sMaintien du débit sur toute cette plage de vitesse. 1 débit par aliment

Mémo des équivalences vitesses filière/vitesse moteur/fréquence

Mo

teu

r as

ynch

ron

e

Bas débits

3,7m/s

3 m/s

3,7 m/s

4,4 m/s

3 m/s

2,5 m/s2 m/s

Recherche du débit Essais

Phase pilote

� Protocole d’essais� Démarche pour le moteur asynchrone

� Ajout de points supplémentaires� Observations industrielles

� Hausse de l’intensité aval variateur avec la vitesse filière

� Régulation basée sur cette intensité (confirmation automaticiens), car c’est l’intensité envoyée au moteur qui compte. Si trop élevé, échauffement des câbles moteur

� Conséquence : le débit de granulation est limité lorsque la vitesse de moteur est abaissée

35

T° sortie conditionneur

(°C)Débit (t/h)

Vitesse filière (%)

Vitesse filière (Hz)

Intensité sortie variateur (A)

d'intensité (%)

Puissance amont variateur (kW)

de puissance (%)

62 10 60 30 388 14262 10 100 50 298 23 160 1362 7,5 60 30 316 11262 7,5 80 40 282 11 128 14

18

Phase pilote

� Ajout de points supplémentaires37

A 3,7m/s, augmentation du débit jusqu’à atteindre un

taux de charge de 80%

Réduction de la vitesse à 2,5m/sRecherche du débit pour obtenir

le même taux de charge de la presse (80%)

Idem avec une vitesse de 2 m/s

Stabilisation presseRelevés sur 5 minutes

Prélèvement pour durabilité/dureté/Humidité

Les données de sortie sont les suivantes :Débit accessible pour respecter le taux de charge de 80% de la presseConsommation spécifique-Durabilité-Dureté

Hauts taux de charge

Phase pilote

� Synthèse des points étudiés38


3,7 m/s

3m/sx2

2,5 m/s

2m/s

3,7 m/s

2,5 m/s

2m/s

①1 débit par aliment de sortie qu'à la vitesse 3,7m/s,

le taux de charge est de 50% avec le moteur

asynchrone

② Débit moteur synchrone = Débit moteur

asynchrone

Bas débits

Hauts taux

de charge

Recherche du débit pour atteindre 80% du taux de

charge, à chaque vitesse

19

Phase pilote

� Protocole d’essais� Démarche pour le moteur synchrone

� Essais réalisés au même débit que celui obtenu pour le moteur asynchrone consommations spécifiques comparables

� Pour la vitesse 3,7m/s, augmentation du débit pour atteindre 50% du taux de charge du moteur

� Points supplémentaires même démarche que pour le moteur asynchrone

� Conditions de granulation permettant la comparaison des 2 moteurs

39

Bovin prod CA Cheval Lapin Porc Poulet

Filière 4/45 4/45 4/45 4/45 4/45 4/30

T° sortie conditonneur 55 °C 55 °C 60 °C 60 °C 65 °C 75 °C

Bas débit commun aux essais sur moteur

asynchrone et synchrone343 kg/h 282 kg/h 310 kg/h 295 kg/h 365 kg/h 765 kg/h

Phase pilote

� Protocole d’essais� Déroulement d’un essai

� Réglage de la vitesse filière souhaitée� Mesure du débit de granulation

� Récupération puis pesée des granulés produits pendant 30s

� Stabilisation de la T° filière pour les essais à bas débits� Prélèvement sortie presse puis séchage refroidissement� Mesure de la température des granulés� Maintien des conditions pendant 5 minutes pour réaliser ensuite la

moyenne des grandeurs mesurées

40

20

Phase pilote

� Résultats obtenus� Validation de l’instrumentation Cetim

� Mesures de la T° de la filière - T° des granulés

41

0,7°C de plus avec T°filière pour essais à bas débits

Bas débits&


Phase pilote

� Résultats obtenus� T° filière Usure filière

� Moteur asynchrone

42

Bovin prod CA Cheval Lapin Porc Poulet Total général

Asynchrone 2,6°C 3,4°C 4,6°C 6,9°C 4,2°C 1,9°C 3,9°C

Synchrone 3,7°C 4,3°C 4,7°C 5,2°C 4,8°C 0,4°C 4,6°C

Bas débits

21

Phase pilote

� Résultats obtenus� Echauffement en filière


43

Bas débits

Phase pilote

� Résultats obtenus� L’énergie

� Evolution consommation spécifique (à partir de puissance brute amont variateur de vitesse)

44

Bas débits

Conso spécifique de 15% quand passage de la vitesse 3,7m/s à la vitesse 2m/sEvolution relativement linéaire de la conso spé en fonction de la vitesse filièrePas d’effet aliment mis en évidence

22

Phase pilote


� Evolution consommation spécifique en kWh/t(à partir de puissance brute amont variateur de vitesse)


45

Débit (kg/h) 2,0m/s 2,5m/s 3,0m/s 3,7m/s 4,4m/s Moyenne

Bovin prod 346 18,9 19,4 21,1 22,0 23,4 21,1

CA 283 23,1 23,8 24,8 26,4 27,8 25,3

Cheval 310 20,3 21,0 22,4 24,3 25,2 22,8

Lapin 292 20,9 21,8 23,8 26,4 27,2 24,3

Porc 364 17,7 18,2 19,3 21,1 22,2 19,8

Poulet 770 7,9 8,4 8,9 9,6 10,2 9,0

Moyenne 395 18,4 18,9 20,0 21,6 22,7 20,4

Vitesse périphérique filière

Bas débits

Phase pilote


� Evolution consommation spécifique (à partir de puissance brute amont variateur de vitesse)

� Moteur synchrone

46

Conso spécifique de 18% quand passage de la vitesse 3,7m/s à la vitesse 2m/sMêmes constats sur la linéarité de l’évolution de la conso spé et sur l’effet aliment

Bas débits

23

Phase pilote


� Evolution consommation spécifique en kWh/t(à partir de puissance brute amont variateur de vitesse)


47

Débit (kg/h) 2,0m/s 2,5m/s 3,0m/s 3,7m/s 4,4m/s Moyenne

Bovin prod 340 17,0 17,4 18,8 20,6 21,1 19,2

CA 280 19,6 20,2 21,8 23,7 24,6 22,1

Cheval 311 18,4 19,0 20,8 22,2 23,0 20,9

Lapin 299 18,7 19,8 21,2 23,1 24,0 21,6

Porc 366 14,1 15,2 16,2 17,6 18,8 16,5

Poulet 760 7,5 7,7 8,2 8,9 9,3 8,3

Moyenne 394 15,9 16,6 17,6 19,3 20,1 18,0

Bas débits

Phase pilote


� Répétabilité point à 3m/s. Puissance amont variateur de vitesse

48

Bas débits

Moteur AlimentEcart de puissance

entre les 2 essais à

3m/s

de puissance entre

3,7m/s et 3m/s si on

retient le 1er essai à 3m/s

de puissance entre

3,7m/s et 3m/s si on

retient le 2nd essai à 3m/s

Porc 0,0kW 6,1% 6,7%

Lapin 0,3kW 6,4% 10,7%

CA 0,2kW 5,7% 7,9%

Cheval 0,1kW 6,1% 7,6%

Poulet 0,1kW 6,0% 7,7%

Porc 0,1kW 4,6% 6,7%

Lapin 0,1kW 7,0% 9,0%

CA 0,2kW 6,1% 9,4%

Bovin prod 0,2kW 7,2% 10,4%

Poulet 0,2kW 7,2% 9,9%

asynchrone

synchrone

1er essai plus haut en puissance que le second essai1er essais pas suffisamment stabilisés? Attente 1h avant prélèvement pourtant

24

Phase pilote


� Moteur asynchrone versus moteur synchrone

49

En moyenne, le moteur synchrone a permis de réduire la conso spé de 11,1% (7,5% pour le poulet à 17% pour le porc)

Bas débits

Phase pilote


� Différence de rendement entre les moteurs

50

En gris, la plage testée lors des essais piloteLa différence de rendement entre les 2 moteurs est de 3,7 à 4,7% en fonction du couple. Cela peut expliquer une partie des différences de consommations entre moteurs observés

Bas débits

60

65

70

75

80

85

90

95

0 20 40 60 80 100

Re

nd

em

en

t (%

)

Couple (n.m)

Asynchrone+Var

Synchrone+Var

≈4,7 de différence de rendement

≈3,7 de différence de rendement

25

Phase pilote


� Moteur asynchrone versus moteur synchrone� Courant magnétisant

� Pas de courant magnétisant pour le moteur synchrone

� 14% à 30% du courant total = courant magnétisant pour moteur asynchrone

• Effet vitesse moteur• Pas d’effet aliment

51

Bas débits

Phase pilote

�Résultats obtenus�L’énergie

� Evolution Coefficient de variation de la puissance (CV=��

��)

(avec mesure toutes les secondes)� Moteur asynchrone

� CVmoyen de 1,94% (1,23% à 2,45%)

� Moteur synchrone� CVmoyen de 1,96% (0,91% à 3,32%)

� Pas d’effet aliment (sauf Porc pour moteur synchrone, CV un peu >)� Pas d’effet vitesse filière

52

Bas débits

26

Phase pilote

�Résultats obtenus�L’énergie

� Couple sortie variateur (��

�� pour vitesse <fréquence

nominale)

53

Vitesse moteur CoupleQuid de la validité de l’information

Bas débits

Phase pilote

� Résultats obtenus� La qualité des granulés

� Durabilité� Moteur asynchrone

54

Effet formule significatif sur la durabilité (ANOVA)Effet vitesse filière non significatif (ANOVA)

Bas débits

2 essais à 3 m/s pour le poulet

Pas de tendance dégagée sur l’ordre des

essais

27

Phase pilote


� Durabilité� Moteur synchrone

55

Mêmes observations que pour le moteur asynchrone

Même évolution pour les 2 moteurs

Bas débits

2 essais à 3 m/s pour le poulet

Phase pilote


� Dureté � Moteur asynchrone

56

Bas débits

28

Phase pilote


� Dureté � Moteur synchrone

57

Bas débits

Phase pilote

� Conclusion sur les essais à bas débit� Conso spécifique de 15% en moyenne lors de la de vitesse

filière de 3,7 à 2m/s (50Hz à 27Hz). Pour le moteur synchrone, ce chiffre s’élève à 18%

� Evolution de cette conso spé linéaire en fonction de la vitesse

� Pas d’effet aliment observé

� 11% d’écart de conso spécifique entre les 2 moteurs pas de courant magnétisant pour le moteur synchrone

� Pas d’effet de la vitesse filière sur la qualité des granulés (Durabilité/Dureté)

58

Bas débits

29

Phase pilote

� Résultats obtenus� La productivité (=débit)

59

Bovin prod CA Cheval Lapin Porcasynchrone 346 kg/h 283 kg/h 310 kg/h 292 kg/h 364 kg/hsynchrone 532 kg/h 448 kg/h 503 kg/h 473 kg/h 639 kg/h

187 kg/h 165 kg/h 193 kg/h 181 kg/h 275 kg/h54% 58% 62% 62% 76%

Ecart entre les 2 moteurs

Débit obtenu

50% taux de charge moteur

asynchrone

50% taux de charge moteur

synchrone

Bovin prod CA Cheval Lapin Porcasynchrone 22,0 kWh/t 26,4 kWh/t 24,3 kWh/t 26,4 kWh/t 21,1 kWh/tsynchrone 18,5 kWh/t 21,9 kWh/t 19,8 kWh/t 20,5 kWh/t 15,5 kWh/t

3,5 kWh/t 4,5 kWh/t 4,5 kWh/t 5,9 kWh/t 5,6 kWh/t16% 17% 19% 22% 27%

Ecart entre les 2

Phase pilote

� Résultats obtenus� Energie

� Evolution consommation spécifique-Débit variable

60

Consommation spécifique à basse vitesse malgré des débits inférieurs (6% en moyenne)


30

Phase pilote


61

La baisse de vitesse de 3.7m/s à 2.5m/s nous oblige à le débit de 30%La baisse de vitesse de 3.7m/s à 2m/s, nous oblige à le débit de 40%Résultats relativement comparables d’un aliment à l’autre


Phase pilote


62


31

Phase pilote


63


Le passage du moteur asynchrone au moteur synchrone a permis, pour l’aliment Porc, de gagner 254 kg/h à 2,5m/s de vitesse filière, soit un gain de débit de 56%

Porc 254 kg/h 56% 191 kg/h 49%

Lapin 171 kg/h 43% 110 kg/h 33%

CA 122 kg/h 33% 126 kg/h 43%

Bovin prod 196 kg/h 46% 140 kg/h 39%

Cheval 186 kg/h 46% 123 kg/h 36%

à 2,5m/s

Gain de débit avec le moteur synchrone

à 2m/s

Phase pilote



64


AlimentAlimentateur max Débit

Taux de charge

Alimentateur max Débit

Taux de charge

Alimentateur max Débit

Taux de charge

Bovin prod O 796 kg/h 73% N 624 kg/h 83% N 501 kg/h 80%

CA O 721 kg/h 84% N 495 kg/h 80% N 420 kg/h 80%

Cheval O 652 kg/h 64% N 590 kg/h 81% N 467 kg/h 79%

Lapin O 601 kg/h 62% N 565 kg/h 82% N 447 kg/h 78%

Porc O 712 kg/h 58% O 710 kg/h 82% N 580 kg/h 79%

Poulet O 764 kg/h 35% O 756 kg/h 44% O 752 kg/h 53%

2 HD2,5HD3,7HD

32

Phase pilote

� Conclusion sur les essais à haut taux de charge� A haut taux de charge, débits accessibles à vitesse 3,7m/s

supérieurs aux débits accessibles à 2m/s ou 2,5m/s� 30% de débit en moins à 2,5m/s� 40% à 2m/s� Courant sortie variateur plus élevé à basse vitesse et taux de charge

supérieur

� Malgré des débits moindres, conso spé avec baisse de vitesse

� A haut taux de charge, sur moteur synchrone, vis d’alimentation à son maximum à la vitesse 3,7m/s, avant atteinte du taux de charge 80% pour une même puissance de moteur, débit accessible > avec moteur synchrone

� A haut débit, basse vitesse, risque de bourrage de presse en raison d’un engorgement de la presse

65


Mo

teu

r as

ynch

ron

e

Phase pilote

� Conclusion sur les essais pilote� Gain énergétique

� A bas débit, gain de conso spé de 15% (MA) à 18%(MS) avec la de vitesse de 3,7m/s à 2m/s (50Hz à 27Hz)

� A haut débit, le gain est-il le même ?� Pas d’effet aliment observé

� Qualité granulés� Pas d’effet vitesse filière

� Débit de granulation� Taux de charge moteur supérieur à basse vitesse pour un même

débit� Débit maximum limité dès lors que la vitesse filière est réduite

� Moteur asynchrone versus moteur synchrone� 11% de différence entre les 2 moteurs, à bas débit

� Continuité de la phase pilote discutée après présentation des premiers résultats industriels

66

33

Phase industrielle

67

Phase industrielle Usine 1

� Essais réalisés en mars 2017-Sur site équipé de façon ponctuelle d’un variateur de vitesse� Matériel

� Presse Sogem à 3 galets� ∅ interne filière = 585mm� Moteur asynchrone à cage 989 tr/minfilière à 171tr/min soit 5,2m/s

� Variateur de fréquence Powerdrive installé de façon ponctuelle � 2 filières testées

68

V Hz Min-1kW Cosϕ A

400 50 989 200 0,78 387

Cheval VL / Poulet

Diamètre canaux 6 mm 4 mm

Epaisseur canaux 115 mm 74 mm

Tonnage réalisé par la filière 1 170 t 1 093 t

Date de mise en place 11/01/2017 20/12/2016

Tonnage avant rectification habituellement 5 000 t 15 500 t

34


� Essais réalisés en mars 2017-Sur site équipé de façon ponctuelle d’un variateur de vitesse�Principe

� Evaluer l’effet de la vitesse filière sur � La consommation énergétique d’une presse industrielle� La qualité des granulés� Pour 3 aliments de composition variable

69


� Essais réalisés en mars 2017-Sur site équipé de façon ponctuelle d’un variateur de vitesse� Matériel

� Aliments

70

Cheval VLPoulet retrait

label

Blé 10,0 % 16,7 %

Orge 14,9 % 4,0 %

Maïs 1,0 % 47,6 %

Son de blé 31,2 % 1,3 %

Céréale Paille 17,0 %

Drêches de maïs 4,0 % 9,5 %

Gluten de maïs 1,1 %

Luzerne 17% 10,0 %

Tourteaux de soja 48 6,8 %

Tourteaux de tournesol 35 6,4 % 7,6 %

Tourteaux de tournesol 28 14,3 %

Tourteaux de colza 58,6 % 4,7 %

Coque de soja 9,0 %

Mélasse de betterave 5,0 %

Protéinal 2,0 %

Huile de soja 0,8 %

Minéraux 1,3 % 1,1 %

Urée 3,5 %

Autre 0,9 % 1,5 % 1,4 %

Cheval Vache laitière Poulet

Diamètre médian 527 µm 421 µm 457 µm

Ecart type géométrique 2,0 2,1 1,8

Humidité 11,8 % 11,1 % 12,7 %

35


� Essais réalisés en mars 2017-Sur site équipé de façon ponctuelle d’un variateur de vitesse� Méthode

� Plan d’essais

71

Consigne VEV

Vitesse filière

Consigne V alim

Débit associé

Consigne T°

800 tr/min 4,2 m/s

990 tr/min 5,2 m/s

1200 tr/min 6,4 m/s

800 tr/min 4,2 m/s

990 tr/min 5,2 m/s

1200 tr/min 6,4 m/s

800 tr/min 4,2 m/s

990 tr/min 5,2 m/s

1200 tr/min 6,4 m/s

800 tr/min 4,2 m/s

1200 tr/min 6,4 m/s

800 tr/min 4,2 m/s

1200 tr/min 6,4 m/s

64°C

46°C

52°C

3,5t/h

5t/h

4,5t/h

4t/h

6,5t/h

Cheval

Vache laitière

Poulet

43 %

64 %

52 %

37 %

57 %


� Essais réalisés en mars 2017-Sur site équipé de façon ponctuelle d’un variateur de vitesse� Méthode

� Branchement analyseur d’énergie en amont du variateur de vitesse� Saisie des paramètres de granulation, réglage variateur� Démarrage puis stabilisation presse� Prélèvement de 3 à 4 échantillons sortie presse et séchés et refroidis

sur sécheur refroidisseur pilote� Mesure durabilité sur place (Eurotest-tamis 5mm pour cheval et

3,15mm pour les 2 autres aliments)� Récupération, auprès de l’automaticien, de la vitesse alimentateur, I

presse, ouverture vanne modulante, T° SC

72

36


� Essais réalisés en mars 2017-Sur site équipé de façon ponctuelle d’un variateur de vitesse� Résultats obtenus

� Bourrages obtenus sur plusieurs lots

73

Aliment Vitesse filière Débit Nb bourrages

4,2m/s 5,0t/h 1

5,2m/s 3,4t/h 2

VL 4,2m/s 4,3t/h 3

ChevalCalcul du débit instantané basé sur la vitesse de l’alimentateur calcul conso spécifique


� Energie74

80%

85%

90%

95%

100%

105%

110%

115%

120%

4 4,5 5 5,5 6 6,5 7

% d

e la

co

nso

mm

ati

on

sp

éci

fiq

ue

à

5,2

m/s

Vitesse filière (m/s)

Cheval

3.4t/h 5t/h

40Hz 50Hz 60Hz

80%

85%

90%

95%

100%

105%

110%

115%

120%

4 4,5 5 5,5 6 6,5 7

% d

e la

co

nso

mm

ati

on

sp

éci

fiq

ue

à

5,2

m/s


Vache laitière

4.3t/h

40Hz 50Hz 60Hz

80%

85%

90%

95%

100%

105%

110%

115%

120%

4,0 m/s 4,5 m/s 5,0 m/s 5,5 m/s 6,0 m/s 6,5 m/s 7,0 m/s

% d

e la

co

nso

mm

ati

on

sp

éci

fiq

ue

à

5,2

m/s


Poulet

4t/h 6.6t/h

40Hz 60Hz

ChevalA bas débit, pour 20Hz d’écart (40 à 60Hz), 27% d’écart

de conso spécifique

A débit plus élevé, l’écart n’est plus que de 10%

Vache laitière, peu d’effet vitesse observé

PouletA bas débit, pour 20Hz d’écart (40 à 60Hz), 11% d’écart

de conso spécifique

A débit plus élevé, l’écart n’est plus que de 6%

37


�Qualité des granulés�Pas d’effet vitesse observé

75


�Conclusion� Quand la vitesse filière de 6,4m/s (60Hz) à 4,2m/s (40Hz), la conso

spécifique de 7% à 30% pour les aliments cheval et poulet� A bas débit, l’effet vitesse filière est plus important pour le cheval

� 30% avec une vitesse filière de 6,4m/s à 4,2m/s à 3,4t/h� 10% avec une vitesse filière de 6,4m/s à 4,2m/s à 5t/h

� Davantage de variabilité de réponses que pour les essais pilote (14% à 21% pour les essais pilote sur une plage de 20Hz)

� Effet débit à investiguer davantage?

� Pas d’effet de la vitesse de la filière sur la qualité des granulés

76

38


� Essais réalisés en mi 2018, dans le cadre d’un partenariat� Plan d’expériences mis en œuvre sur 3 aliments, avec

points supplémentaires pour approfondir l’effet filière� 1er aliment présenté aujourd’hui � Principe

� 3 facteurs stimulés : T° de conditionnement-Débit-Vitesse filière

� Plan centré composite

77


� Matériel� Ligne de granulation

� Moteur asynchrone de 250kW, 1492tr/min. Variateur de fréquence Schneider

� Presse PTN-diamètre interne de filière 850mm� Vitesse filière à 50 Hz 6,5m/s, soit 145tr/min� Filière 4/75� Conditionneur CTIS en amont de la presse, avec 2 points d’injection

vapeur

� Sécheur refroidisseur pilote

� Quicktest pour la durabilité-Schleuniger pour dureté

78

39


� Matériel� Aliment

� Complémentaire azoté

79

T. Colza 25.7

T. Soja 48 51.1

T. Tournesol Hipro 17

Proteilic 6

Premix 0,2

Diamètre médian 505µm

Masse volumique apparente 575g/l

Humidité 11,7%


� Méthode� Démarrage puis stabilisation presse aux consignes demandées

80

45°C

75°C

3,1t/h 6,8t/h

30Hz-3,9m/s

50Hz-6,5m/s

Essais supplémentaires

Débit T° Vitesse filière En complément

4t/h 51°C 40Hzdes essais à 4t/h, 51°C et

34Hz&46Hz


34Hz&46Hz


34Hz&46Hz

8,5t/h 70°C 30Hz et 50HzEssais à haut débit, mais loin

des 380A max (232/290A)

6,8t/h 60°C 30Hzde l'essai à 6,8t/h, 60°C et

40Hz

40


� Méthode� Prélèvement sortie presse (environ 30 min entre les prélèvements

de 2 essais) durabilité-dureté

� Moyenne des � Puissance amont VEV (kW)� Consommations spécifiques (calcul Débit instantané) à partir de la

puissance� Intensité avale VEV� Vitesse filière/Vitesse tambour CTIS/T° SC

81

Moyenne sur 15 min en moyenne 5 à 10min pour les essais supp


� Résultats� Consommation spécifique brute (kWh/t)

82

41


� Résultats� Consommation spécifique brute (en % de kWh/t)

83

Conso spécifique de 16% à 5t/h-60°C sur la plage 30-50Hz

Conso spécifique de 9% à 6t/h-70°C sur la plage 34-46Hz (plage de 12Hz)

L’intéraction débit x vitesse filière, observé sur les essais de l’usine U1, n’est pas observée ici

Proportion proche de celles obtenues sur essais pilotes

100%=conso spé à 40Hz100%=conso

spé à 40Hz

100%=conso spé à 40Hz


� Résultats� Plan d’expériences

� Effets principaux

84

Affichage des variations estimées de la réponse, lorsque chacun des facteurs passe de son niveau bas à son niveau haut (autres valeurs à mi chemin de leur plage de variation)

42


�Conclusion� Consommation spécifique de la presse

� Effet vitesse filière observé, dans les mêmes proportions que les essais pilote,

� Effet débit peut-être à approfondir,

� Durabilité des granulés� Pas d’effet observé

85

Phase industrielle Usine 1&2

�Conclusion� Consommation spécifique de la presse

� Effet vitesse filière observé sur presque tous les essais industriels avec une baisse de conso spécifique lors de la vitesse filière

� Résultats obtenus sur sites industriels concordants avec essais pilotes même si variabilité des résultats > sur U1

� Intéraction débit x vitesse filière à approfondir

� Durabilité des granulés� Pas d’effet observé

86

Documents

Comité de pilotage Cinep - tecaliman.com