Initiation aux compresseurs centrifuges
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Initiation aux Compresseurs centrifuges. 20/10/2008. www.dou129.fr. un compresseur pour quoi faire ? Domaine d’application Point de vue aérodynamique Hauteur, rendement Point de vue mécanique Éléments de machine, dynamique. www.dou129.fr. 1 – Pour quoi faire ?. www.dou129.fr.

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Initiation aux compresseurs centrifuges

Initiationaux Compresseurs centrifuges

20/10/2008

www.dou129.fr


  • un compresseur pour quoi faire ?

    • Domaine d’application

  • Point de vue aérodynamique

    • Hauteur, rendement

  • Point de vue mécanique

    • Éléments de machine, dynamique

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  • Raffinage :

    • Craquage, hydro craquage

    • Soufflante d’air

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Point de d part du dimensionnement
Point de départ du dimensionnement

  • Données clients :

    • Composition du gas

      • Définition des matériaux, type de carter, refroidissement intermédiaire

    • Pression d’aspiration & de refoulement

      • Définition de la « vane gas », géométrie des passages de gaz, nombre d’étage

    • Température d’aspiration

      • Définition des refroidissement intermédiaire, choix des matériaux

  • Objectif :

    • Fournir un compresseur répondant au besoin du client, au meilleur prix

  • 2 aspects pour le dimensionnement :

    • L’aérodynamique

    • La mécanique / dynamique





2 a rodynamique des machines hauteur et rendement
2 – Aérodynamique des machinesHauteur et rendement

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U2

W2

U1, vitesse d’entraînement

W1, vitesse relative

C2

C1, vitesse absolue du fluide

C = U + W

Hauteur = U2.CU2-U1.CU1

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CU est la composante radiale de la vitesse du gaz


Un tage de compression1

4

3

2

  • Pression total

  • -Pression statique

1

Un étage de compression

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Triangle des vitesses et rendement1
Triangle des vitesses et rendement

  • Adaptation de l’angles des aubes

    • à la vitesse

    • au débit

W1, vitesse relative

C1, vitesse absolue du fluide

U1, vitesse d’entraînement

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Triangle des vitesses et rendement2
Triangle des vitesses et rendement

  • Augmentation du débit

    • C1 augmente

    • W1 augmente

W1, vitesse relative

C1, vitesse absolue du fluide

U1, vitesse d’entraînement

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Triangle des vitesses et rendement3
Triangle des vitesses et rendement

  • Adaptation de l’angles des aubes

    • à la vitesse

    • au débit

W1, vitesse relative

C1, vitesse absolue du fluide

U1, vitesse d’entraînement

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Triangle des vitesses et rendement4
Triangle des vitesses et rendement

  • Augmentation de la vitesse

    • U1 augmente

    • W1 augmente

W1, vitesse relative

C1, vitesse absolue du fluide

U1, vitesse d’entraînement

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Triangle des vitesses et rendement5
Triangle des vitesses et rendement

  • Superposition des 3 cas

W1, vitesse relative

C1, vitesse absolue du fluide

U1, vitesse d’entraînement

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Triangle des vitesses et rendement6
Triangle des vitesses et rendement

  • Superposition des 3 cas

i, Angle d’incidence

W1, vitesse relative

  • L’angle d’incidence du fluide modifie de rendement

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Le rendement est fonction de
Le rendement est fonction de :

  • Les angles d’incidences du fluide sur les aubes

  • Les recirculations inter étage

  • L’état de surface des pièces (pertes par frottements)

La hauteur est fonction de :

  • Les angles des aubes

  • La vitesse du compresseur

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Courbe de performance d un tage
Courbe de performance d’un étage

Rendement

Hauteur

  • Etablie à partir de :

    • CFD (calcul numérique)

    • Données d’essais

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Courbe de performance d un compresseur
Courbe de performance d’un compresseur

(Pression, bar)

Ligne de protection anti- pompage

Ligne depompage

Ligne de débit maxi

(Débit, kg/r)

  • Données d’entrées :

    • Compresseur back to back 3-5

    • Aspiration 7 bar, 220000 kg/h, 20°C

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3 les l ments de machines m canique et dynamique
3 – Les éléments de machinesMécanique et dynamique

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Syst mes d tanch it s du gas process les gas seal
Systèmes d’étanchéités du gas process : les gas seal

  • Système d ’étanchéité à gaz

  • Un fin film de gaz entre deux faces, l’une fixe l’autre tournante, assure l’étanchéité

  • Fuite du gaz mais maîtrisée

  • Configuration simple, double ou triple

  • Remplace depuis début 90 les étanchéités à huile

  • Etanchéité jusqu’à 400 bar de pression

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Syst mes d tanch it s du gas process les gas seal2
Systèmes d’étanchéités du gas process : les gas seal

Évent secondaire (gaz neutre)

(ex : P = atm)

Évent primaire (gaz process + gaz neutre)

(ex : P = 2 barg)

Injection secondaire (gaz neutre)

(Ex : P = 2.5 barg )

Injection primaire (gaz process)

(ex : P = 41barg)

Injection tertiaire (gaz neutre)

(ex : P = 0,5 barg)

Coté palier

(ex :P = atm)

Coté

Compresseur

(ex : P=40 barg)

Parties statiques

Parties tournantes

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Les paliers
Les paliers

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Les paliers1
Les paliers

  • Les paliers hydrodynamiques à patins oscillants guident l’arbre en rotation

  • injection d’huile pressurisée dans les patins pour favoriser le comportement dynamique du compresseur

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La but e
La butée

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Introduction la dynamique
Introduction à la dynamique

Le rotor est un système dynamique

Se modélise suivant un système masse/ressort + amortissement

Il a ses fréquences propres

Modélisation d’un palier : raideur + amortissement

M

K1

K2

C2

C1

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  • Dès la conception,

    • Il faut prédire les vitesses critiques

    • Il faut les chasser de la plage de vitesse de la machine


Quilibrage du rotor
Équilibrage du rotor

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K1

K2

C2

C1

  • Le rotor n’est jamais parfaitement équilibré

  • Un balourd résiduel va exciter les fréquences propres du système

  • La position du balourd détermine la fréquence exciter

  • La position de la critique est fonction de la géométrie du rotor et des caractéristiques des paliers

    • Distance entre palier, diamètre d’arbre, masse des éléments rapportés (roue, piston)


Mesure des vibrations
Mesure des vibrations

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K1

K2

C2

C1

  • Le balourd résiduel va créer des vibrations

  • On mesure les vibrations au niveau des paliers à l’aide de sondes

  • Les vibration sont surveillées en permanence en fonctionnement


1ère vitesse critique

Plage de vitesse

2nde vitesse critique

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Vibration (µm)

Vitesse (RPM)


Conclusion
Conclusion

  • Le compresseur est une machine complexe

  • La conception est un compromis entre exigences mécaniques et l’aérodynamiques.

  • Nécessite de nombreux auxiliaires : console d’huile, panneau d’injection gas seal

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Des questions
Des questions ?

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