Un énorme moteur au cœur de l’usine de plastique

ABB a fourni un grand nombre de moteurs, d’entraînements et d’équipements associés pour la nouvelle usine SABIC dans le parc de Chemelot près de Geleen, dans la province néerlandaise du Limbourg.

Une partie de cet équipement a été fournie par ABB aux Pays-Bas. Établi à Geleen, SABIC applique un niveau élevé de standardisation dans le domaine des moteurs et entraînements basse tension. C’est pour cette raison que les différents fournisseurs de systèmes tout-en-un ont également dû recourir à des moteurs ABB. Les entraînements moyenne tension ont été construits au sein d’ABB à Turgi en Suisse. Les entraînements basse tension, les transformateurs et la plupart des moteurs sont produits en Finlande. Parmi les moteurs se trouve une machine imposante d’une capacité de 13,6 MW en continu et de 16,3 MW maximum construite au sein d’ABB en Italie.

Le complexe industriel de Chemelot concentre l’essentiel de l’industrie chimique à Geleen, dans la province néerlandaise du Limbourg. C’est au sein de ce complexe que SABIC a construit une nouvelle usine de production de polypropylène. Il s’agit d’un plastique de haute qualité qui est flexible et façonnable à chaud. Ce plastique sert notamment dans l’industrie de l’emballage, pour les pièces automobiles et dans le secteur de la construction. SABIC est le leader mondial du marché pour plusieurs produits chimiques. Son siège social se trouve à Riyad, en Arabie Saoudite. La grande usine de polypropylène a ouvert ses portes en septembre 2017 en présence de Yousef Al-Benyan, CEO de SABIC, et de Henk Kamp, alors ministre néerlandais de l’Économie.

Le centre de la nouvelle usine est occupé par une énorme extrudeuse, dans laquelle est comprimée la poudre de polypropylène provenant des réacteurs. La masse y est transformée en fins filaments. Le plastique sort ensuite de l’extrudeuse sous forme d’énormes spaghettis. Cette étape requiert beaucoup d’énergie, raison pour laquelle l’extrudeuse est alimentée par un moteur ABB d’une puissance continue d’au moins 13,6 MW. Derrière la machine se trouve un granulateur qui transforme les brins de plastique en granules, pour un transport plus aisé vers l’industrie de transformation des plastiques. Cette nouvelle usine est capable de doser avec précision les granulats afin de produire des plastiques complexes à haute valeur ajoutée. L’industrie automobile en particulier a besoin de plastiques aussi spécifiques que ceux-ci.

Au total, 175 moteurs ABB de différentes puissances et 25 entraînements basse tension ont été installés. Le choix de SABIC s’est porté sur l’équipement ABB en raison de l’efficacité élevée et de la fiabilité des moteurs et entraînements ABB. Les contrats de maintenance préventive et corrective qu’a pu proposer ABB ont également eu une influence positive sur le choix de SABIC. « Je n’ai jamais connu une seule fois où le temps de réaction n’a pas été atteint. Le personnel d’ABB est toujours prompt à apporter une aide diligente, même au beau milieu de la nuit », s’émerveille Ivo Wouters, Project Engineer Electrical chez SABIC.

Entraînement ACS6000 à vitesse variable
Entraînement ACS6000 à vitesse variable

« ABB est fier d’avoir été élu fournisseur de SABIC. Pour nous, c’est la preuve de la confiance que SABIC accorde à nos produits et solutions », annonce August Zaal, Sales & Application Engineer chez ABB et responsable de la gestion des contrats dans le département moteurs et entraînements. L’énorme moteur de 13,6 MW est actionné par un entraînement ACS6000 à vitesse variable. En raison des différents systèmes de dosage de granulats, il est nécessaire de disposer d’un entraînement dont la vitesse peut être ajustée avec précision. En jouant sur ce paramètre, on peut modifier les caractéristiques du produit lors de la rotation et du malaxage de la masse plastique. August Zaal explique : « C’est une application de couple constant. La masse plastique doit conserver la même densité afin de garantir une qualité constante du produit. Un grand nombre d’entraînements n’offrent pas cette possibilité. C’est pourquoi nous avons décidé d’opter pour un ACS6000. C’est l’un des entraînements de grande taille disponibles dans le programme d’ABB. Dans pareil cas, le fournisseur a l’avantage de disposer d’une large gamme de produits afin que le client final puisse faire un choix de manière critique ».

Transformateur 12 impulsions de 8 MW
Transformateur 12 impulsions de 8 MW

Le convertisseur de fréquence est alimenté par deux transformateurs de 8 MW à 12 impulsions. Comme les transformateurs refroidis à l’huile ont des vitesses différentes, ils fonctionnent avec 24 impulsions, de sorte à limiter au maximum la pollution du réseau. Vu leur grande capacité d’enclenchement, les transformateurs sont pré-aimantés lors de la mise sous tension. Si on ne prend pas cette mesure spéciale, on risque d’avoir une chute de tension sur le réseau qui occasionnera des problèmes aux usines environnantes. Bien que l’entraînement à vitesse variable présente une conception modulaire, il s’agit d’un produit unique. Les transformateurs aussi ont été spécialement fabriqués par ABB en vue de cette application. Le moteur de 13,6 MW de l’extrudeuse est également un modèle produit selon les spécifications du client et donc unique. « C’est un bel exemple d’ingénierie qui a été réalisé grâce à l’excellente coopération entre la direction de projet de SABIC, la société française Technip et les ingénieurs d’ABB, en particulier en raison des puissances élevées et des courants importants qui y sont associés », ajoute Ivo Wouters.

Avant l’installation de tous les équipements aux Pays-Bas, le moteur, l’entraînement et les transformateurs de puissance ont fait l’objet de tests en Italie. Un champ de test a été construit à l’institut d’essai CESI de Milan pour tester l’ensemble « pleine charge ». C’est l’un des rares endroits d’Europe où il est possible de tester une installation avec des puissances aussi élevées.

« Bien sûr, ce type de test est aussi éprouvant pour l’équipement. C’était toutefois un choix conscient. Un essai à vide n’était pas suffisant pour SABIC. En tout, l’extrudeuse fait plus de trente mètres de long. Elle est totalement remplie d’une masse de plastique solide. On peut la comparer à un énorme élastique qu’on enroule pour obtenir un contre-couple gigantesque sur l’arbre du moteur. Le moteur et l’entraînement doivent correspondre à des exigences colossales. Nous voulions nous assurer que l’équipement fonctionnerait correctement dans les conditions les plus difficiles. C’est pourquoi nous avons préféré procéder à un test sérieux. Au cours de cet essai étalé sur trois jours, aucune erreur de conception grave n’est survenue. Toutes les grandeurs électriques étaient correctes. En dépit des nombreux essais effectués sur les nouvelles installations, aucun défaut grave ou défaut de conception n’a été décelé. Les exigences de fiabilité de l’équipement étaient très élevées. Les essais ont démontré que l’équipement répond amplement aux exigences de conception.

En raison du délai d’exécution réduit, la phase de construction de ce projet a connu un déroulement assez spécial. Par exemple, le rez-de-chaussée comportait déjà beaucoup d’équipements installés, alors que les travaux de construction battaient leur plein aux étages supérieurs.

ABB avait effectué au préalable des simulations sur des modèles en 3D, pour s’assurer que le processus de construction se déroulerait comme prévu. En fin de compte, la construction de l’usine a pris un an et quinze semaines. Des employés de SABIC, Technip, ABB et d’autres fournisseurs ont collaboré pendant longtemps pour mener à bien ce projet. Dans ce genre de projet, la confiance mutuelle est capitale. Si l’usine peut être mise en service après une si période de construction aussi si sans incident significatif, la satisfaction de tous les participants est grande.

De gauche à droite : Roland Thijssen SABIC, Jan Post ABB, Danny Somford ABB, August Zaal ABB et Ivo Wouters SABIC
De gauche à droite : Roland Thijssen SABIC, Jan Post ABB, Danny Somford ABB, August Zaal ABB et Ivo Wouters SABIC

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