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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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Presentation Transcript
slide2
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

slide5
Extraction :
    • Injection / gas lift

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slide6
Transport :
    • Station de recompression sur gazoduc

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slide7
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
slide14

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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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
slide36

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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