Contrôle et régulation

Une installation pétrolière moderne — séparateurs et stations de collecte du bassin d’Agadem, fours et colonnes de distillation de la raffinerie SORAZ, stations de pompage du pipeline Niger–Bénin — fonctionne en continu sous la surveillance de centaines de boucles de régulation. Chacune maintient automatiquement une grandeur (pression, niveau, débit, température) à sa consigne malgré les perturbations : variation de production des puits, chaleur de l’après-midi, changement de brut. Ce cours présente les principes du contrôle automatique, les capteurs et transmetteurs, les actionneurs (en particulier les vannes de régulation), puis la régulation PID et les structures de boucles utilisées dans l’industrie pétrolière. Il prépare le technicien à lire un schéma de tuyauterie et d’instrumentation (P&ID), à vérifier une chaîne de mesure 4-20 mA et à participer au réglage d’une boucle.

Objectifs d’apprentissage

• Décrire une boucle de régulation (mesure, consigne, régulateur, actionneur, procédé, perturbations) et lire les repères ISA d’un P&ID.
• Choisir et étalonner un capteur-transmetteur, convertir un signal 4-20 mA en valeur physique.
• Choisir une vanne de régulation (type, caractéristique, position de sécurité) et estimer son coefficient Cv.
• Expliquer les actions P, I et D et régler un PID par une méthode empirique.
• Reconnaître les structures cascade, rapport, anticipation, split-range et sélection.

Prérequis

Informatique industrielle (automates, signaux), mécanique des fluides, notions de mathématiques (exponentielle, dérivée, intégrale).

Plan du cours

1. Leçon 1 — Principes des systèmes de contrôle automatique
2. Leçon 2 — Capteurs et transmetteurs
3. Leçon 3 — Actionneurs et vannes de régulation
4. Leçon 4 — Régulation PID et structures de boucles de contrôle

Modalités d’évaluation

Volume horaire : 14 h de CM, 6 h de TD, 0 h de TP, 20 h de travail personnel (TPE) ; 2 crédits. Évaluation : contrôle continu (TD, quiz en ligne) pour 40 % et examen terminal écrit (60 %) comprenant des calculs de mise à l’échelle, de réponse de procédé et de réglage PID.

Bibliographie

• Ogata K., Modern Control Engineering, Pearson.
• Smith C. A., Corripio A. B., Principles and Practice of Automatic Process Control, Wiley.
• Liptak B. G., Instrument Engineers’ Handbook, CRC Press.
• Borne P. et al., Régulation industrielle, Technip.
• ISA-5.1, Instrumentation Symbols and Identification ; IEC 60534 (vannes de régulation).