Etude_thermodynamique_et_maintenance_de_la_turbine_a_gaz_sgt400.pdf

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE KASDI MERBAH-OUARGLA FACULTÉ DES HYDROCARBURE ET DES ENERGIES RENOUVLABLE ET SCIENCES DE LA TERRE ET DE L’UNIVERS Département de Forage et Mécanique des Chantiers Pétroliers

MEMOIRE En vue De l’obtention du diplôme de Master

Option : Mécanique des Chantiers Pétroliers Présenté par : BARIKI Mohammed BENAOUN belgacem

THEME

Etude Thermodynamique et Maintenance de la Turbine à gaz SGT400 Soutenu le :23/05/2016 devant le jury :

Président :

yassine abdessalam

Examinateur :

hajab riad

Rapporteur :

chouicha samira

M.A.A M.A.A M.A.A

Année universitaire :2015/2016

UKM , Ouargla UKM , Ouargla UKM , Ouargla

.

Remerciement…

Louange à Dieu le tout puissant de nous avoir aidé à achever ce modeste travail Nous tenons à exprime notre profonde gratitude à mon encadreur CHOIUCHA Samira pour son suivi et soutien … Nous tenons aussi à remercier profondément tous le personnel de la région de SONATRACH GASSI TOUIL … Et tous les travailleurs de service mécanique … Nos derniers remerciements, vont à tous ceux qui ont contribué de près ou de loin pour L’aboutissement de ce travail.

Mohammed & Belgacem

Sommaire Introduction CHAPITRE I : Description de la turbine à gaz SGT 400 I .1. Généralités sur les turbines à gaz ………………………………………………. 3 I .2. Classification des turbines à gaz ……………………………………………….. 3 I .2.1. Par le mode de construction ………………………………………………. 3 I .2.2. Par le mode de travail …………………………………………………….. 4 I .2.3. Par le mode de fonctionnement thermodynamique ………………………. 4 I .3. Principales applications ………………………………………………………... 5 I .3.1. Utilisation des turbines à gaz pour la propulsion ………………………… 5 I.3.2. Production combinée chaleur-force ……………………………………….. 5 I.3.3. Production d’électricité …………………………………………………..... 6 I.4. Présentation du sujet ……………………………………………………………. 6 I.4.1. Présentation de la turbine à gaz SGT-400 ………………………………… 6 I.4.2. Principe de fonctionnement ……………………………………………….. 8 I.4.3. Caractéristiques de la turbine à gaz SGT-400 …………………………….. 9 I.4.4. Principaux composants de la turbine ……………………………………… 9 I.4.5. Système-de-démarrage …………………………………………………… 15 I.4.6. Système de lubrification et graissage d'huile …………………………….. 16 I.4.7. Système d'air de refroidissement et d'étanchéité ………………………… 17 CHAPITRE II : Maintenance de la turbine à gaz SGT 400 II.1. Définition de la maintenance ………………………………………………… 20

II.2. But de la maintenance ………………………………………………………... 20 II.3. Différents types de maintenance ……………………………………………... 20 II.3.1. La maintenance préventive ……………………………………………… 21 II.3.1.1. Maintenance préventive systématique ……………………………… 21 II.3.1.2. Maintenance préventive conditionnelle …………………………….. 21 II.3.1.3. Avantages et inconvénients de la maintenance préventive ………… 21 II.3.2. La maintenance corrective ……………………………………………… 21 II.3.2.1. Les dépannages ……………………………………………………... 22 II.3.2.2. Les réparations ……………………………………………………… 22 II.3.2.3. Avantage et inconvénients de la maintenance corrective …………... 22 II.4. Les inspections appliquées sur la turbine à gaz SGT 400 SIEMENS ……….. 22 II.4.1. Inspection en fonctionnement ………………………………………….. 22 II.4.2. Inspections préventive périodique ……………………………………... 22 II.4.2.1. Inspection de la machine pas démontée …………………………… 22 II.4.2.2. Inspection de la machine démontée ………………………………... 24 CHAPITRE IIII : Calcul thermodynamique III.1. Calcul thermodynamique …………………………………………………… 30 III.1.1. D’après les données du constructeur …………………………………… 30 III.1.2. D’après les données de départ ………………………………………….. 33 III.1.3. Comparaison des résultats ……………………………………………… 40 III.2 Influence des facteurs sur les performances de la turbine à gaz ……………... 41 III.2.1. Influence des facteurs extérieurs sur les performances de la turbine à gaz.41 III.2.1.1. La température ambiante …………………………………………... 41 III.2.1.2. La pression ambiante ………………………………………………. 41 III.2.1.3. L’humidité relative ………………………………………………… 42 III.2.1.4. Les poussières …………………………………………………….... 42 III.2.2. Influence des facteurs intérieurs sur les performances de la TAG …… .. 42

III.2.2.1. Chute de pression dans la section d'aspiration du compresseur …… 42 III.2.2.2. Chutes de pression dans le système d’échappement ………………. 42 III.2.2.3. Influence du type de combustible …………………………………. 43

Résume Conclusion Bibliographie

Nomonclature : C : Vitesse à l’entrée et à la sortie du diffuseur [m/s] N : Vitesse de rotation de la Turbine [tr/min] ηcc : Rendement de chambres de combustion [℅] ηic : Rendement du compresseur [℅] ηmec : Rendement du Compresseur – Turbine [℅] ηi : Rendement de la Turbine [℅] ηth : Rendement thermique [℅] P : La pression [Bar] PC : Pouvoir calorifique du combustible [Kcal/m3] P : Puissance [KW] Pu : Puissance utile [KW] ∆P : les pertes de charge [Pa] ρ : la masse volumique [Kg/m^3] Q : la quantité de chaleur transférée [J/s] q c : Débit massique de combustible [kg/s] q r : Débit massique relatif de l’air de refroidissement [kg/s] q f : Débit massique relatif des fuites [kg/s] T : la température [K] W : Travaille massique [J/Kg] ε : Taux de compression [Bar] α : Coefficient d’excès d’air Les Indices : 𝑎𝑚𝑏 : Ambiante 𝑎𝑡𝑚 : Atmosphérique BP : base pression HP : haut pression

Listes des figures :

Page

Figure.I.1 : Turbines à gaz à un arbre et à deux arbres ………………...………………. 4 Figure I.2 : Turbine à gaz SGT-400 ………………………………………..…………... 7 Figure I.3 : La variation de pression et température dans une turbine à gaz …...………. 8 Figure I.4 : Schéma des principaux composants d’une turbine à gaz SGT-400 …..…... 10 Figure I.5 : Section admission d'une turbine SGT 400 ……………….……………… 11 Figure I.6: Vue en coupe de la zone de la compression d'une SGT400 …….…………. 12 Figure I.6: Vue en coupe de la zone de la combustion d'une SGT400 …….…………. 12 Figure I.8 : type de système de combustion DLE d'une SGT400 …….………………. 13 FigureI.9 : Caisse turbine du compresseur (HP) …….………………………………... 14 Figure I.10: Rotors HP, BP …….……………………………………………………... 15 Figure I.11: Disposition caisse échappement et paliers …….………………………… 15 Figure I.12: Système de démarrage hydrostatique …….……………………………… 16 Figure I.13 : Schéma de système de lubrification …….……………………………… 17 Figure I.14 : Système d'air de refroidissement et d'étanchéité …….…………………. 18 Figure II.1: Organigramme de maintenance …….…………………………………… 20 Figure III.1 : Représentation schématique d'une turbine à gaz à deux arbres ……...… 32 Figure III.2 : Diagramme T÷S de l’installation ………………………..….…………. 32

Listes des tableaux :

Page

Tableau II.1 : Plan de maintenance typique ……………….………………………… 25 Tableau II.2 : Inspection type ‘a’ pour Générateur de gaz ….…..…………………… 25 Tableau II.3 : Inspection type ‘a ’pour Système de Combustion .…………………… 25 Tableau II.4 : Inspection type ‘a ’Pour Turbine de puissance ….…………….…....… 26 Tableau II.5 : Inspection type ‘a’ Pour Systèmes auxiliaires du moteur ….…….…… 26 Tableau II.6 : Plan de maintenance type B ….…………………………….………… 27 Tableau II.7: Plan de maintenance type C ….….………………………….………… 27 Tableau II.8: Plan de maintenance type D ….…….……………………….………… 27 Tableau III.1 : Les résultats de calcul d’après les données réelles ….….....………… 40 Tableau III.2 : comparatif des résultats obtenus….……………………….………… 40

La turbine à gaz à connu ces dernières années un développement considérable dans de nombreuses applications industrielles, et en particulier dans le domaine du transport du gaz, où conçue avec deux lignes d’arbres et accouplée à un compresseur centrifuge, elle offre une grande souplesse d’exploitation. L’évolution de la machine et son succès ont été conditionnés par l’amélioration des performances technique des turbines et des compresseurs. Les caractéristiques des turbines à gaz (taux de compression, débit, puissance…etc.), Ce qui nous mène a étudier l'influence des différents facteurs qui peuvent engendrés des problèmes lors du fonctionnement de la turbine. On se propose à cet effet d’effectuer une étude relative à l’analyse des performances d’une turbine à gaz SIEMENS de type SGT-400 ainsi que l’effet des conditions environnementales sur le fonctionnement de cette dernière. Cette étude comporte trois parties principales : • Description générale des turbines à gaz SIEMENS et particulièrement pour la machine considérée de type SGT-400 ; • Maintenance de la turbine pour connaitre les différentes phases d’entretien et d’inspection. • Etude thermodynamique qui a pour objet l’influence de la température ambiante et la récupération des gaz d’échappement sur les performances de la turbine.

CHAPITRE I

Description de la turbine à gaz SGT 400

I .1. Généralités sur les turbines à gaz : [1,2] La turbine à gaz est un moteur à combustion interne de tous les points de vue. Elle peut être considérée comme un système autosuffisant. En effet, elle prend et comprime l'air atmosphérique dans son propre compresseur, augmente la puissance énergétique de l'air dans sa chambre de combustion et convertie cette puissance en énergie mécanique utile pendant les processus de détente qui a lieu dans la section turbine. L'énergie mécanique qui en résulte est transmise par l'intermédiaire d'un accouplement à une machine réceptrice, qui produit la puissance utile pour le processus industriel. Sous sa forme la plus simple, une turbine à gaz comprend un compresseur axial qui aspire l'air à la pression atmosphérique; une chambre de combustion, où l'air comprimé est réchauffé à pression constante par la combustion d'une certaine quantité de combustible (gaz naturel, gasoil ou kérosène) et enfin une turbine de détente des gaz jusqu’ à la pression atmosphérique.

I .2. Classification des turbines à gaz : I .2.1. Par le mode de construction : (fig.I.1) L'objectif pour lequel, on utilise la turbine à gaz définit le type qu'on doit choisir. Dans l'industrie, on trouve les turbines à un seul arbre, dites aussi mono-arbre. Elles sont généralement utilisées dans le cas où on cherche un fonctionnement avec une charge constante (pour entraîner les générateurs d'électricité). Un deuxième type, englobe les turbines à deux arbres bi-arbres; elles ont l'avantage d'entraîner des appareils à charges variables (pompes, compresseur,…). Elles se composent de deux parties, la première assure l'autonomie de la turbine , la deuxième est liée à la charge. Un troisième type peut être aussi cité, ce sont les turbines dites dérivées de l'aéronautique; Elles ont une conception spéciale suivant le domaine dans lequel elles sont utilisées. Dans ce troisième type, la partie qui assure l'autonomie de la turbine existe toujours, et l'énergie encore emmagasinée dans les gaz d'échappement est utilisée pour créer la poussée, en transformant cette énergie (thermique et de pression) en une énergie cinétique de jet dans une tuyère.

2015/2016

3

CHAPITRE I

Description de la turbine à gaz SGT 400

Figure.I.1 : Turbines à gaz à un arbre et à deux arbres I .2.2.Par le mode de travail : On distingue deux types de turbine : 

Turbine à action :

Où l’énergie thermique est transformée complètement en énergie cinétique dans la directrice. L’évolution des gaz dans la roue se fait sans variation de pression statique P1>P2=P3. 

Turbine à réaction :

Une partie de l’énergie thermique est transformée dans la roue en énergie cinétique et mécanique. L’évolution des gaz dans la roue se fait avec variation de la pression statique P1>P2>P3. Le taux de réaction ε caractérisera le % d’énergie thermique totale. I .2.3. Par le mode de fonctionnement thermodynamique : Il existe deux cycles thermodynamiques :  Turbine à gaz à cycle fermé : dans laquelle le même fluide est repris après chaque cycle.  Turbine à gaz à cycle ouvert : c’est une turbine dont l’aspiration et l’échappement s’effectuent directement dans l’atmosphère. Ce type de turbine qui est le plus répandu se divise en deux classes :  Turbine à cycle simple : c’est une turbine utilisant un seul fluide pour la production d’énergie mécanique, après la détente les gaz possédant encore un potentiel énergétique sont perdus dans l’atmosphère à travers l’échappement.  Turbine à cycle régénéré : c’est une turbine dont le cycle thermodynamique fait intervenir plusieurs fluides moteurs dans le but d’augmenter le rendement de l’installation.

2015/2016

4

CHAPITRE I

Description de la turbine à gaz SGT 400

De nos jours la turbine à gaz connaît une large utilisation et dans différents domaines et en particulier dans le domaine des hydrocarbures à cause de leur grande gamme de puissance et leurs propres avantages.

I.3. Principales applications : Chaque cas d’application d’une turbine à gaz comprend un nombre important de paramètres de définitions spécifiques : type de combustible, durée de fonctionnement par an, températures extérieures extrêmes, montage, nuisances, etc. Il en résulte qu’une installation de turbine à gaz doit être personnalisée afin de répondre aux conditions d’exploitation envisagées. Étudions tout d’abord les utilisations principales avant de passer en revue, au paragraphe suivant, les critères servant de base de réflexion pour choisir le dimensionnement d’une installation. I .3.1. Utilisation des turbines à gaz pour la propulsion : L’utilisation de la turbine à gaz dans l’aviation (avions, hélicoptères) est bien connue. Dans le domaine des transports civils et militaires, les turbines à gaz sont également utilisées pour la propulsion, car elles permettent d’obtenir de grandes puissances avec des poids et dimensions faibles par rapport à ceux des moteurs diesels. I.3.2.Production combinée chaleur-force: Ce type d’application permet d’économiser les dépenses d’énergies. Le couple de force peut servir à l’entraînement d’une machine réceptrice et la chaleur peut servir pour le chauffage, séchage, production de vapeur pour un process industriel. Le principe de cette application peut être, encore poussé plus loin pour obtenir des installations industrielles dites à énergie totale où la turbine à gaz peut fournir simultanément trois formes d’énergie : électrique (alternateur), pneumatique (par prélèvement d’air sur le compresseur), calorifique (récupérateur de chaleur des gaz d’échappement). Le rendement de telles installations est ainsi fortement revalorisé et peut atteindre 50 à 60%. I.3.3.Production d’électricité : Cette application est extrêmement courante : l’arbre de la turbine entraîne un réducteur dont l’arbre à petite vitesse entraîne un alternateur Le système mécanique est simple et peut être comparé à un groupe turboalternateur à vapeur. Produire uniquement de

2015/2016

5

CHAPITRE I

Description de la turbine à gaz SGT 400

l’électricité avec une turbine à gaz n’est intéressant que pour des conditions d’exploitation imposant ce système. I.3.3.Production d’électricité : Dans tous les types d’applications étudiés, il est tout à fait possible de remplacer l’alternateur entraîné par une pompe, par un compresseur ou une soufflante.

I.4. Pprésentations du sujet: [3,4] La durée de vie, la disponibilité et les coûts de maintenance sont trois paramètres clé aux quels les utilisateurs consacrent la plupart de leur attention. Une turbine à gaz, qui est un élément primaire de l’installation, exerce une influence directe sur ces paramètres. A centre production (SONATRACH) l’installation de traitement de gaz est parmi les complexes, qui permettent de récupérer, traiter, alimenter le circuit de réinjection et commercialiser le gaz grâce à la force motrice primaire qui est la turbine à gaz SIEMENS SGT 400. Son arrêt ou sa défaillance entraîne l’arrêt total de l’usine de traitement du gaz. Il est donc nécessaire de formuler un plan correcte de maintenance basé sur des données statistiques, relevées à partir de l’historique de la turbine et prendre en considération d’autres facteurs principaux,

comme par exemple les moyens locaux de maintenance et

caractéristiques particulières de l’installation où la turbine à gaz fonctionne afin de vérifier l’état actuel de la turbine et l’influence des conditions climatiques sévères sur le rendement. Dans la finalité de faire des révisions et des améliorations pour rendre la machine apte à accomplir sa fonction requise avec le minimum de pannes donc assurer le maximum de production. I.4.1. Présentation de la turbine à gaz SGT-400 :( Fig I.2) La turbine a gaz est un moteur a combustion interne de tous les points de vue, elle peut etre considérée comme un système autosuffisant :en effet elle prend et comprime l’air atmosphérique dans son propre compresseur ,augmente la puissance énergétique de l’air dans sa chambre de combustion et converti cette puissance en énergie mécanique utile pendant le processuAZs de détente qui a lieu dans la section turbine.L’énergie mécanique qui en résulte est transmise par l’intermédiaire d’un accouplement a une machine réceptrice, dans le processus industriel ou la turbine a gaz est appliquée. La turbine à double arbre atteint une puissance utile de 12,90 MW (e) ou de 14,32 MW (e) pour la production d'électricité et de 13,40 MW, soit 14,92 MW à entraînement mécanique. La turbine permet un rendement électrique de jusqu'à 35,4% pour un fonctionnement dans un cycle ouvert , une centrale électrique alimentée au gaz simple. Le

2015/2016

6

CHAPITRE I

Description de la turbine à gaz SGT 400

SGT-400 est disponible comme un paquet assemblé en usine et a un excellent rappoAperçu des prestations. La turbine à gaz SGT-400 se compose de deux roues turbines indépendants mécaniquement. La roue turbine HP (haut pression) entraîne le rotor du compresseur axial de la turbine elle même,tandis que la roue BP (base pression)deuxième étage sert à entraîner la machine réceptrice . Le but des roues turbines non reliés est de permettre aux deux roues de fonctionner à des vitesses différentes pour satisfaire aux exigences de charge variable de compresseur centrifuge. La turbine à gaz est conçue avec quatre paliers ;  Les paliers 1 et 2 supportent le rotor HP (haut pression).  Les paliers 3 et 4 supportent le rotor BP (base pression). La conception avec quatre paliers assure que les vitesses critiques des parties tournantes soit supérieur a la plage de vitesse de service de la turbine. Les roues de la turbine sont refroidies par l’air extrait du deuxième étage du compresseur et par l’air de fuite d’étanchéité haute pression du compresseur. .

Figure I.2 : Turbine à gaz SGT-400 I.4.2. Principe de fonctionnement :( Fig I.3) Une turbine à gaz fonctionne de la façon suivante :  Elle extrait de l’air du milieu environnant.

2015/2016

7

CHAPITRE I

Description de la turbine à gaz SGT 400

 Elle le comprime à une pression plus élevée.  Elle augmente le niveau d’énergie de l'air comprimé en ajoutant et en brûlant le combustible dans une chambre de combustion.  Elle achemine l'air à pression et à température élevées vers la section de la turbine, qui convertit l'énergie thermique en énergie mécanique pour faire tourner l'arbre ; ceci sert, d'un côté, à fournir l'énergie utile à la machine conduite, couplée avec la machine au moyen d’un accouplement et, de l’autre côté à fournir l'énergie nécessaire pour la compression de l'air, qui a lieu dans un compresseur relié directement à la section turbine.  Elle décharge à l'atmosphère les gaz d’échappement à basse pression et température résultant de la transformation mentionnée ci-dessus. La figure, m ontre les variations de pression et de température dans les différentes sections de la machine correspondant aux phases de fonctionnement mentionnées ci-dessus.

Figure I.3 : La variation de pression et température dans une turbine à gaz

2015/2016

8

CHAPITRE I

Description de la turbine à gaz SGT 400

I.4.3. Caractéristiques de la turbine à gaz SGT-400 : Vue d'ensemble : 

Deux-arbre, industrielle.

 Transmission mécanique : 13.40 MW.  Rendement de l’arbre : 36,2%.  Le taux de chaleur : 9,943 kJ / kWh (7028 Btu / bhph).  Pleine charge vitesse de la turbine de puissance :8000 -10 000 tr/min.  Taux de compression du compresseur : 16,8: 1.  Débit de gaz d’échappement : 39,4 kg / s (86,8 lb / s).  La température d’échappement : 555 ° C (1031 ° F).  Les émissions typiques : NOx: <15 ppmVet CO: <10 ppm de volume (corrigé15% O2 sec).  La capacité des carburants de valeur à moyen calorifique (> 25 MJ / Nm3 Wobbe index). Axial Compresseur :  Flux axiale conception du compresseur transsonique 11 Étages.  Aube de guidage d'entrée variables ET stators.  Rapport de pression: (ISO) 16,7: 1.  Débit d'air: (ISO) 38,9 kg / s.  Vitesse nominale: 14 100 tr / min. Combustion :  6 chambres inverses de tubulaires de combustion d'Écoulement.  Dry Low Emissions (DLE) Combustion System.  unique allumeur haute énergie Dans chaque chambre.  Possibilité d'injection de vapeur verser Le Pouvoir augmentation. Système de carburant :  Gaz naturel - liquide carburant - à double carburant.  Combustibles Autres Capacité sur demande. I.4.4. Principaux composants de la turbine : (Fig I.4) [5,6] Les principaux composants d'une turbine à gaz SGT-400 sont : a. Section admission. b. Section compression. c. Section combustion (ensemble des chambres de combustion).

2015/2016

9

CHAPITRE I

Description de la turbine à gaz SGT 400

d. Section turbine (HP et BP). e. Section échappement. f. La partie auxiliaire. Diffuseurd'échappementradial

Vanne de purge interétages

BOVsoupapes de surpression Brûleurs Chambres de combustion

Volute d'admission d'air

Diffuseur d'échappement radial Compresseur Compresseur compresseur

Aubes directrices (IGVetVGV)

Zone de la turbine

SGT400

Figure I.4 : Schéma des principaux composants d’une turbine à gaz SGT-400 A. Section admission : (Fig I.5) Le corps d’admission se trouve à l’avant de la turbine à gaz, sa fonction principale est de diriger l’air de manière uniforme dans le compresseur. Les aubes variables de la directrice sont montées à l’arrière du corps d’admission. Le boîtier d'admission d'air est fixé au boîtier de palier d'entrée, tous deux conçus et en forme pour fournir un chemin lisse pour l'air entrant dans le compresseur. Une entrée l'écran et un joint flexible, qui reçoit en raison des mouvements relatifs de dilatation thermique, sont montés sur le point d'entrée boîtier rectangulaire à laquelle canalisation externe est connecté.

2015/2016

10

CHAPITRE I

Description de la turbine à gaz SGT 400

Figure I.5 : Section admission d'une turbine SGT 400

B. Section de compression : (Fig I.6) Les compresseurs axiaux sont utilisés dans les machines de grande puissance, à cause des grands débits qu'ils produisent, ces débits sont nécessaires pour produire des puissances utiles élevées avec des dimensions réduites. Les particules d'air, sont accélérées grâce à la rotation du rotor, où ces aubes offrent à ces particules une énergie cinétique ; en quittant l'étage rotor pour entamer l'étage stator suivant, une grande partie de l'énergie cinétique gagnée, se transforme en une énergie de pression à cause du freinage. Après avoir passé l'œil d'admission, L'air est dirigé par les aubes d'admission mobiles (IGV), pour pénétrer dans le premier étage du rotor. Le compresseur de la turbine à gaz SGT-400 comprend 11 étages Le rôle du compresseur axial est essentiel, il se résume en :  Assurer l'alimentation des chambres de combustion avec l'air comprimé, pour l'opération de combustion.  Assurer un débit et une pression aussi élevé pour avoir une grande puissance utile.  Assurer l'air utilisé pour le refroidissement des pièces exposées aux fortes contraintes thermiques et assurer étanchéité des palies.

2015/2016

11

CHAPITRE I

Description de la turbine à gaz SGT 400 Vueencoupedelazoneducompresseurd'uneSGT400

Lerotorpossède11étages

Figure I.6: Vue en coupe de la zone de la compression d'une SGT400 C. Section de combustion : (Fig I.7) L'installation du système de combustion comporte six brûleurs, comprenant chacun un brûleur principal et un brûleur pilote et six chambres de combustion. Les brûleurs sont montés à la partie supérieure et les chambres de combustion sont à l'intérieur des

SGT400

carters de chambre de combustion positionnés de manière uniforme sur le carter central de la turbine. La partie supérieure de la chambre de combustion est assujettie sur le brûleur principal et la partie inférieure rainurée porte le segment de piston qui est situé dans la conduite de transition. Le brûleur assure une alimentation contrôlée en

LesystèmedecombustiondelaSGT400 estDLEseulement.

carburant sous une forme appropriée pour le bon fonctionnement du système de combustion. L'accès est assuré à travers le col de la chambre à combustion pour l'injection du carburant dans le brûleur.

2015/2016

Figure I.6 : Vue en coupe de la zone du 1

12

CHAPITRE I

Description de la turbine à gaz SGT 400

Brûleurs de combustible : Lecombustibleestinjectédanslemoteurviales brûleurs.Ilpeuts'agirdegazoudecombustibleliquide. -Brûleurs DLE (Fig I.8) Constitués de deux composants principaux : le brûleur pilote et le brûleur principal. -Non DLE Constitués uniquement d'un brûleur (MPI). Ces brûleurs seprés en tent selon différentes configurations et différents types. Ils fonctionnent sur gaz combustible classique, combustible liquide, bicombustible, etpe uvent également injecter de l'eau et de la vapeur,etc.

Figure I.8 : type de système de combustion DLE d'une SGT400 D. Section turbine (détente): Les gaz chauds comprimés, entre dans la section de turbine dite aussi section de détente, pour céder une grande partie de leur énergie emmagasinée, ils trouvent dans leur trajectoire la première étage (première distributeur annulaire), son rôle est de diriger les gaz chauds sur les aubes de la première roue HP. Les gaz chauds est passé ver le deuxième distributeur annulaire, son rôle est de diriger les gaz chauds sur les aubes de la deuxième roue HP. Les trajectoire des gaz dans les roues HP est tangentielle au profil des intrados des aubes afin d'éviter les chocs (perte d'énergie) et d'avoir un couple résultant maximal. Les deux roues de turbine HP, se compose d'un ensemble d'aubes indépendantes les unes par rapport aux autres, elles ont une forme aérodynamique étudiée avec soin pour permettre de récupérer le maximum de couple; elles sont creuses afin de réduire leurs masses et les forces

2015/2016

13

CHAPITRE I

Description de la turbine à gaz SGT 400

centrifuges qui peuvent aller jusqu'à l'arrachement de ces dernières.Les deux étages turbine du compresseur en porte à faux et sont refroidis par air. (FigI.9)

FigureI.9 : Caisse turbine du compresseur (HP) Les roues HP est liée directement au rotor du compresseur axial, l'ensemble est souvent appelé rotor, la détente des gaz dans la roue HP fait tourner le compresseur axial (autonomie), ce rotor est supporté par deux paliers, palier du butée avant le compresseur et palier porteur avant la roue HP. Une deuxième détente a lieu dans les roues BP. Les gaz sortant de les roues HP traversent une première distributeur annulaire et le deuxième BP pour la conversion d'une partie de leurs énergies thermiques et de pression en une énergie cinétique servant à faire tourner les roues de turbine de puissance. Les deux arbres sont indépendants. Du fait que les gaz ont perdus une partie de leur énergie après passage dans les roues HP, la deuxième roue de turbine est d'un diamètre plus grand, avec des aubes plus longues, pour maximiser la surface de contact (plus de couple). Les aubes sont soutenues des deux extrémités afin d'éviter leur Flexion. Les gaz quittant la roue BP sont envoyés à l'échappement et, le couple résultant sert à faire tourner la charge qui est généralement variable dans ce cas ; la variation du ce couple est assure par la variation au débit de fuel gaz et la quantité de l’air à l’aide des deux clapets de décharge (BOV). La deuxième roue est aussi supportée par deux paliers, un palier porteur après la roue et le deuxième palier de butée avant la accouplement . Un palier de butée pour résister contre la poussée axiale et limiter la position axiale du rotor pour év iter le frottement avec les pièces du stator lors de fonctionnement est placé du coté du premier palier porteur, il est de type à patins. (Fig I.10)

2015/2016

14

CHAPITRE I

Description de la turbine à gaz SGT 400

Figure I.10: Rotors HP, BP E. Section échappement : (Fig I.11) Elle a pour fonction, l'expulsion vers l'atmosphère des gaz provenant de la détente dans les roues de la turbine.

Figure I.11: Disposition caisse échappement et paliers I.4.5. Système-de-démarrage : (Fig I.12) Le démarrage de la turbine à gaz est assuré par un système de démarrage hydrostatique à entraînement par boîte de vitesse à multiplicateur de vitesse et ensemble embrayage de sur pilotage. Le rotor de la turbine est accéléré à une vitesse à laquelle un combustible peut être introduit dans la combustion système et en flammé pour fournir l'auto accélération soutenue, à la normale vitesse de fonctionnement.

2015/2016

15

CHAPITRE I

Description de la turbine à gaz SGT 400

Figure I.12: Système de démarrage hydrostatique I.4.6. Système de lubrification et graissage d'huile : (Fig I.13) [7] Huile lubrifiante minérale est utilisée pour lubrifier et refroidir le tourillon de turbine et les paliers lisses et des butées, les roulements moteur et les unités auxiliaires roulements de boîte de vitesses d’engrenages et cannelures. L'huile est aussi utilisée comme un liquide hydraulique pour-faire-fonctionner-le-départhydraulique Système-lors-du-démarrage-de-la-turbine. L'huile est délivrée à partir d'un réservoir de sur-dérapage d'huile lubrifiante et distribué à travers le système de lubrification dans des conditions normales de fonctionnement par une pompe à huile principale. Le système comprendtrois pompes (auxiliaire, principale, et d'urgence) et une soupape de commande de température, de soupape de commande de pression, filtres, deux réchauffeurs et un refroidisseur. Le système de contrôle enclenche la pompe auxiliaire lorsque la pompe de boîte d'engrenage principale est incapable de fournir une pression d'huile de lubrification suffisante (pendant le lancement et le ralentissement de la turbine).

2015/2016

16

CHAPITRE I

Description de la turbine à gaz SGT 400

`

Figure I.13 : Schéma de système de lubrification I.4.7. Système d'air de refroidissement et d'étanchéité: (Fig I.14) L'air du compresseur est utilisé pour l'étanchéité des joints à labyrinthe et le refroidissement des composants à haute température. L'air de pression moyenne, en provenance du dispositif de purge du septième étage du compresseur est utilisé pour :  Pressuriser le joint à labyrinthe d'admission  Pressuriser les joints à labyrinthe situés de part et d'autre du coussinet de la turbine de compresseur pour empêcher que l'air haute pression du dixième étage ne pénètre dans le logement de palier.  Pressuriser les joints à labyrinthe de la TP et refroidir les disques de turbine. L'air de purge haute pression de dixième étage en provenance de la section en amont de l'aube directrice de sortie du compresseur est utilisé pour :  Refroidir les disques de rotor de turbine et le diaphragme intermédiaire.  L'air haute pression est utilisé pour l'étanchéité du palier de sortie TC  Utilisé pour refroidir les disques de rotor de TC, et les aubes de rotor de TC1 et TC2par un système de convection à triple passage avant d'être refoulé dans le flux de gaz..

2015/2016

17

CHAPITRE I

Description de la turbine à gaz SGT 400

L'air moyenne pression provient du 7ème étage

L'air moyenne pression provient du 10 ème étage

Figure I.14 : Système d'air de refroidissement et d'étanchéité Conclusion : La turbine à gaz type SGT-400 est une machine motrice très compliquée du point de vue technique, comme exposé précédemment dans ce chapitre elle comporte différentes sections mécaniques indispensables dans le processus de conversion d’énergie. Chaque ensemble mécanique doit satisfaire des exigences de précision de fiabilité et de sécurité pour accomplir à bien sa fonction requise. Pour cela plusieurs disciplines sont mises en jeux pour la conception et le bon fonctionnement de cette machine, tel que la thermodynamique et la structure des matériaux Enfin la puissance contrôlable de la turbine SGT-400, son rendement élevé et sa fiabilité ont fait de cette machine un équipement indispensable dans l’industrie pétrolière

2015/2016

18

CHAPITRE II

Maintenance de la turbine à gaz SGT 400

Introduction : Les installations et les équipements ont tendance à se détériorer dans le temps sous l’action de causes multiples (usure, déformations, corrosions…). Ces détériorations peuvent provoquer l’arrêt définitif ou momentané qui influera sur les capacités de production et mettre la sécurité du personnel en danger. Pour améliorer la production et la bonne conduite des différents équipements, les ingénieurs ont mis en place une maintenance dont ils ne peuvent s’en passer, car elle est devenue indispensable pour les entreprises. II.1. Définition de la maintenance : [8,9] C’est l’ensemble des actions permettant de maintenir ou de rétablir un bien dans un état spécifié ou en mesure d’assurer un service déterminé l . II.2. But de la maintenance : Parmi les buts essentiels de la maintenance on cite :  Prolonger la durée de vie du matériel.  Diminuer le temps d’arrêt en cas de panne.  Faciliter la gestion des stocks.  Amélioration de production en optimisant les coûts engendrés des différentes opérations de maintenance.  Assurer le bon fonctionnement du matériel II.3. Différents types de maintenance : On distingue deux types de maintenance : la maintenance préventive et la maintenance corrective.

Figure II.1: Organigramme de maintenance 2015/2016

20

CHAPITRE II

Maintenance de la turbine à gaz SGT 400

II.3.1. La maintenance préventive : Elle vise à diminuer la probabilité de défaillance d’un système, pour cela elle s’appuie sur la maintenance systématique et la maintenance conditionnelle. La maintenance préventive se divise en deux formes essentielles.

II.3.1.1. Maintenance préventive systématique : C’est la maintenance qui est effectuée selon un échéancier établi en fonction du temps, ou du nombre d’unités d’usage, cette maintenance se pratique quand on souhaite procurer à un équipement une sécurité de fonctionnement.

II.3.1.2. Maintenance préventive conditionnelle : C’est une maintenance subordonnée à un type d’événement prédéterminé révélateur de l’état de dégradation du bien. Cette forme de maintenance permet d’assurer une surveillance continue des points sensibles de l’équipement au cours des visites préventives dont le rôle est d’élimine les pannes accidentelles ou de les réduire à un niveau acceptable. Il existe un troisième type de maintenance qui est la maintenance méliorative, qui consiste à débarrasser définitivement les causes de défaillance par des modifications, ce type de maintenance est nécessaire pour :  Déterminer les causes réelles du problème traité.  Imaginer les remèdes adaptés à leur suppression.

II.3.1.3. Avantages et inconvénients de la maintenance préventive : o Avantage  Bonne préparation de l’intervention.  Durée de mobilisation du matériel minimisée.  Facilité de programmation et de planification des travaux. o Inconvénients  Frais de gestion des stocks importants.  Frais dus à la planification.  Charges supplémentaires dues formation du personnel.

II.3.2. La maintenance corrective : Elle s’applique après la panne et consiste au dépannage ou à la réparation. Maintenance corrective (curative) : -Selon AFNOR : « Opération de maintenance effectuée après détection d’une défaillance ».

2015/2016

21

CHAPITRE II

Maintenance de la turbine à gaz SGT 400

Elle consiste à remettre l’équipement en état de marche lors d’une panne. La maintenance corrective débouche sur deux types d’intervention :

II.3.2.1. Les dépannages : Ils Consistent à la remise en marche provisoire de l’équipement.

Ils caractérisent la

maintenance palliative.

II.3.2.2. Les réparations : Dans ce cas la maintenance sera une intervention définitive et limitée, elles caractérisent la maintenance curative. Donc la maintenance corrective assure :  Une amélioration éventuelle (correction), visant à éviter la répétition de panne ou à minimiser ses effets sur le système (surveillance par analyse de vibrations).  Une mise en mémoire de l’intervention permettra une amélioration ultérieure.

II.3.2.3. Avantage et inconvénients de la maintenance corrective :  Avantage  Un budget d’entretien moyen.  Coût direct minimisé.  Frais de gestion de stocks non important. 

Inconvénient  Temps d’arrêt et d’intervention trop élevé.  Coût de maintenance élevée.  Achats des pièces de rechange à un prix élevé

II.4. Les inspections appliquées sur la turbine à gaz SGT 400 SIEMENS : [4] Introduction : Les installations techniques représentent un important capital investi. Ce capital doit être préservé et géré avec efficacité. La division de maintenance nécessite de réunir un vaste éventail de compétences dans des domaines variés, ce qui conduit à l'organisation de la maintenance autour de 4 services : services Inspection, électricité, instrumentation et mécanique industrielle. Un programme de maintenance préventive est une nécessité primaire afin d'assurer la gestion correcte des installations conduites par des turbines à gaz où les arrêts forcés de l'installation doivent être réduits au minimum. Et pour cela nous pouvons classer les inspections de la turbine en deux types : Types d’inspection :

2015/2016

22

CHAPITRE II

Maintenance de la turbine à gaz SGT 400

Deux types principaux ont été distingués pour les pièces les plus sujettes à l’action des gaz de combustions, les inspections peuvent être classifiées comme suit : II.4.1. Inspection en fonctionnement (maintenance conditionnelle) : Celles-ci consistent en la surveillance continue et générale de l’unité et des auxiliaires avec la turbine en marche. Il est conseillé d’enregistrer les paramètres principaux pendant les premiers démarrages et la marche de la turbine : en effet, cette opération sert à avoir des valeurs de référence sur la consommation, les performances, etc., quand la machine est neuve. Ceci permettra une meilleure évaluation de tout changement de fonctionnement de la turbine à gaz au cours de sa vie et aidera à découvrir les causes des défauts possibles et à choisir la solution appropriée. Les données de fonctionnement doivent être acquises dans les phases transitoires (démarrage, arrêt) et en condition de régime permanant. Les paramètres principaux de l’inspection en marche sont :  Vitesse de la roue HP et BP ;  Charge ;  Nombre de démarrage ;  Nombre d’heures de fonctionnement ;  Pression et température aux différents points de la turbine ;  Température et pression ambiante ;  Pression d’huile et du combustible ainsi que les différents filtres ;  Vibrations des rotors de la turbine HP et BP ; II.4.2. Inspections préventive périodique : II.4.2.1. Inspection de la machine pas démontée : Les taches principales selon inspection préventive périodique sont : Tous les jours  Vérifier l'étanchéité de la turbine  Vérifier l'étanchéité des systèmes hydraulique, de Carburant et d'huile de lubrification  Vérifier le niveau de l'huile de lubrification  Vérifier tous les auxiliaires de la turbine (autonettoyant, système d’aération)

Chaque semaine  Effectuer un lavage à chaud ou de préférence un lavage à froid.

2015/2016

23

CHAPITRE II

Maintenance de la turbine à gaz SGT 400

Tous les mois  Effectuer un lavage à froid  Vérifier la pression du tuyau du reniflard  Vérifier le niveau du produit extincteur et vérifier le bon état du système  Tester le système gaz et incendie  Vérifier que le conduit d'admission d'air n'est pas rouillé ni endommagé, nettoyer avec le dispositif de nettoyage à impulsions.  Actionner le système d'huile de lubrification d'urgence pour tester son intégrité Tous les trois mois  Effectuer une vérification des vibrations  Vérifier l'intégrité des pompes d'huile de lubrification d'urgence, auxiliaire et principale  Vérifier que tous les boulons de fixation de l'unité entraînée et de la turbine sont serrés Tous les six mois  Vérifier que les dispositifs anti-retours de flammes sont propres  Vérifier que le désembueur d'huile n'est pas obstrué II.4.2.2. Inspection de la machine démontée (maintenance préventive systématique) : L’inspection programmée est structuré en un plan d'entretien basé sur les recommandations de la société SIEMENS. Les vérifications de service de l’ensemble sont effectuées tous les ans, et les contrôles de service du turbomoteur sont réalisés sur la base d’un nombre équivalent d’heures (type de turbomoteur, conditions d'exploitation, type de carburant, charge, heures de fonctionnement) Inspections nécessitant le démontage des enveloppes afin d’accéder aux pièces internes selon le degré d’inspection, les inspections peuvent être distinguées comme suite :  Inspection type A « 9000 heures » visite du système de combustion et générateur de gaz et la zone de la turbine par boroscope.  Inspection type B «27000 heures » visite du système de combustion et générateur de gaz et la zone de la turbine par boroscope et déposé.  Inspection type C « 54000 heures » visite et remplacer des composants du système de combustion et visite générateur de gaz.  Inspection type D « 54000 heures » révision complète sur la Turbine de puissance, selon l'état remplacement des composants arrivés en fin de vie. Dans le plan d’entretien, on calcule les heures équivalentes selon la formule ci-après. Heures équivalentes = heures d’exploitation/an + (10 x démarrages/an). 2015/2016

24

CHAPITRE II

Maintenance de la turbine à gaz SGT 400

REMARQUE : le minimum requis est une inspection annuelle de type A pour le générateur de gaz, la combustion et la turbine de puissance, indépendamment des heures équivalentes. Pour un plan d'entretien type basé sur 8 500 heures d'exploitation par an, se référer au (Tab II.1).

Tableau II.1 : Plan de maintenance typique Inspection type A: (Tab II.2.3.4.5) Système/ Composant

Tâche

Ensemble rotor

- Effectuer la vérification endoscopique des ailettes du compresseur et des ailettes de la turbine du compresseur.

Aube de stator variable

- Effectuer le contrôle visuel du mécanisme de fonctionnement

Tringlerie

de l'actuateur et des leviers d'ailettes. - Vérifier l'intégrité des fixations. - Contrôler/relever les positions de fonctionnement/arrêt de la couronne de liaison.

Carter d’entrée d’air

- Effectuer le contrôle de la grille d’entrée d’air.

Moteur de turbine

- Vérifier que les récipients ne présentent pas de traces de dommage externe ni de corrosion. Tableau II.2 : Inspection type ‘a’ pour Générateur de gaz

Système/ Composant Généralités

Tâche Effectuer le contrôle visuel des circuits de combustion dynamiques pour vérifier l’absence de dommages ou de traces de corrosion.

Tubes à flamme de la

Effectuer l’inspection endoscopique des tubes à flamme.

chambre de combustion Pièces de transition

Effectuer l’inspection endoscopique des pièces de transition.

Tableau II.3 : Inspection type ‘a ’pour Système de Combustion

2015/2016

25

CHAPITRE II

Maintenance de la turbine à gaz SGT 400

Système/ Composant Ensemble turbine

Tâche - Inspection des aubes avec l'endoscope. - Vérifier que les récipients ne présentent pas de traces de dommage externe ni de corrosion.

Tableau II.4 : Inspection type ‘a ’Pour Turbine de puissance Système/ Composant

Tâche

Filtre, eau de nettoyage

- Vérifier et nettoyer

Électrovanne, Soupape

- Vérifier le bon fonctionnement.

de surpression Clapet combiné

- Vérifier visuellement qu'il n'y a pas de dommages.

d'isolement et

- Vérifier l'étanchéité.

ventilation/étalonnage

- Vérifier la position et le bon fonctionnement.

Orifice d'échappement,

- Vérification

Ventilation d'électrovanne de Surpression Tuyauterie du système

- Vérifier visuellement qu'il n'y a pas de fentes, fuites et autres dommages. - Vérifier qu'il existe un espace suffisant entre les tuyaux.

Actuateur de système

Étalonnage de l'actuateur

d'aubes directrices

- Déplacer l'actuateur, vérifier son bon fonctionnement.

variables

- Vérifier les angles de fonctionnement/démarrage. - Vérifier que le feed-back est conforme aux valeurs affichées. - Faire évoluer lentement et vérifier que la force est dans les limites requises.

Vanne de purge interétages et vanne

- Vérifier qu'il n'y a pas d'huile ni de contaminant, nettoyer si nécessaire. - Vérifier le bon fonctionnement au démarrage de la turbine.

pilote

Tableau II.5 : Inspection type ‘a’ Pour Systèmes auxiliaires du moteur Inspection type B : (Tab II.6) Pour Générateur de gaz, Système de Combustion et Turbine de puissance. Comme pour l’inspection type A.

2015/2016

26

CHAPITRE II

Maintenance de la turbine à gaz SGT 400

Système/ Composant

Tâche

Composants de l'extrémité

- Vérification les Composants.

chaude pour GG Tubes à flamme de la chambre

- Déposer un brûleur/tube à flamme principal pour faciliter l’inspection.

de combustion

- Déposer des échantillons d'aube pour analyse.

Ensemble turbine

- Vérifier l'état des aubes. Remplacement des composants, selon l'état. Tableau II.6 : Plan de maintenance type B Inspection type C et D (Inspection Général) : (Tab II.7.8) Inspection type C pour Générateur de gaz et Système de Combustion, l’inspection type D pour la turbine de puissance. Les inspections type C, D comme pour l’inspection type B mais remplacer les composants du système de combustion et la turbine de puissance. Système/ Composant

Tâche

Moteur de turbine GG

- Révision/échange.

Tubes à flamme de la chambre

- Remplacer les tubes à flammes en fonction du nombre d’heures de durée de vie prévu.

de combustion

- Remplacer les tubes de passage en fonction du nombre

Pièces de transition

d’heures de durée de vie prévu. Tableau II.7: Plan de maintenance type C Système/ Composant Ensemble turbine

Tâche - Révision complète, selon l'état. Remplacement de composants arrivés en fin de vie.

Flexible, sortie de soupape de

- Remplacer flexible, sortie de soupape de surpression

Surpression Flexible, alimentation en eau de

- Remplacer Flexible, alimentation en eau de nettoyage

nettoyage Transmetteurs de pression

2015/2016

- Remplacer

27

CHAPITRE II

Maintenance de la turbine à gaz SGT 400

Actuateur de système d'aubes

- Remplacer

directrices variables

Vanne de purge interétages et

- Remplacer

vanne pilote

Tableau II.8: Plan de maintenance type D

2015/2016

28

CHAPITRE III

Calcul thermodynamique

Introduction En général, les turbines sont fabriquées par les constructeurs, pour travailler dans des conditions standards, mais en réalité celles-ci travaillent dans des régions aux conditions climatiques différentes afin de mettre en évidence cet impact un calcul thermodynamique s’impose : a) D’après les données standards du constructeur ; b) D’après les conditions climatiques (particulièrement aux températures ambiantes différentes selon le site). Le but de cette étude thermodynamique et de déterminer tous les paramètres et performances de la turbine représentée à la (Fig. III.1).

III.1. Calcul thermodynamique : III.1.1. D’après les données du constructeur : [4] Calcul thermodynamique de l’ITG à deux lignes d’arbre, en tenant compte les différentes pertes dans les différents éléments de l’installation et sans récupération (d’après les données du constructeur) Cette installation de turbine à deux lignes d’arbre est très largement utilisée par les sociétés pétrolières dans tous les domaines et particulièrement dans les stations de compression des gaz. Pour le calcul nous avons pris une ITG de 𝛆 =16,8 et de puissance de 13400kW d’après les données du constructeur qui sont : 

Paramètres de l’air ambiant :

-

Température de l’air ambiant : T1 =15℃ ⇒ T1 = 288 K.

-

Pression de l’air ambiant : P1= 1.013 bars.



Paramètres de fonctionnement de compresseur, de chambres de combustion et de

la turbine haute pression : -

Taux de compression du compresseur axiale : ε = 16.8

-

Rendement du compresseur : ηic = 0.87℅

-

Rendement de chambres de combustion : ηcc = 0.97℅

-

Température à la sortie des chambres de combustion : T3 = 1256℃ ⇒ T3 = 1529 K.



Rendement mécanique de la transmission :

-

Rendement compresseur – Turbine THP : ηmec = 0.98℅

-

Rendement de la turbine THP : ηiTHP = 0.88℅

-

Vitesse de rotation de la THP : N = 14100 tr/min.

2015/2016

30

CHAPITRE III

Calcul thermodynamique



Paramètre de fonctionnement de la turbine de puissance (TBP) :

-

Rendement de la turbine TBP : ηiTBP = 0.88℅

-

Puissance utile Pu = 13400 KW.



Rendement mécanique de la transmission :

-

Turbine TBP – Charge : ηm = 0.98

-

Vitesse de rotation de la turbine TBP : N = 9000 tr/min.



Caractéristique du fluide moteur :

-

Pouvoir_calorifique_inferieur_du_combustible

-

_PCi _=8500 Kcal/m3. °C = 12898.33 Kcal/Kg °C = 53915.022 KJ/Kg °C

 Rendement thermique global : -

Le rendement : ηth = 36,2℅

 Les points particuliers du cycle de l’installation : (Fig. III.2) [10] 1 : Entrée dans le filtre. 1a, 1b : Entrée et sortie du diffuseur à l’entrée du compresseur. 2a, 2b : Entrée et sortie du diffuseur à la sortie du compresseur. 2 : Entrée de la chambre de combustion. 3 : Sortie de chambre de combustion. 3a, 3b : Entrée et sortie du diffuseur à l’entrée de la THP. 4a, 4b : voix de passage entre les deux roues de la TAG. 5a, 5b : Entrée et sortie du diffuseur à la sortie de la TBP. 1b : Section avant le premier étage du compresseur. 2a : Section après le dernier étage du compresseur. 3b : Section avant le premier étage de la THP. 4a : Section après le dernier étage de la THP. 4d : Section avant le premier étage de la TBP. 5a : Section après le dernier étage de la TBP.

2015/2016

31

CHAPITRE III

Calcul thermodynamique

1b

3b

3

2

2a

4a

4b

5b

CC Coté 1a admission

Coté échappement

5a

3a Cr

2b

TB P

TH P

Coté charge

Figure III.1 : Représentation schématique d'une turbine à gaz à deux arbres.

P3b P3

P3a

T P4b

P5b

P4a P5a

P2b P2a

P1a P1b S Figure III.2 : Diagramme T÷S de l’installation.

2015/2016

32

CHAPITRE III

Calcul thermodynamique

Calcul thermodynamique à deux lignes d’arbre, en tenant compte les différentes pertes dans les différents éléments de l’installation et sans récupération (sur site) Dans les conditions réelles d’exploitation des turbines à gaz celle-ci sont généralement confrontée à des températures in situ qui a voisinent souvent 35°C en été. III.1.2. D’après les données de départ : -Température ambiante :𝑇𝑎𝑚𝑏 =26 °C=299K ; - La pression atmosphérique :𝑃𝑎𝑡𝑚 =1,013 bar ; - Taux de compression :𝜀 =16.8 bar ; - Coefficient d’excès d’air : α=3  Calcul de la masse volumique La masse volumique de l’air à l’entrée du filtre est : T1∗ = T1 = 299 °K. p∗

1,013.105

1

299 .287

ρ1 = ρ1∗ = T∗1.r = 𝐩𝟏∗ =1,013bar

⇒

𝛒𝟏 = 𝛒∗𝟏 = 1,18 Kg/𝐦𝟑

𝐓𝟏∗ =299K

𝛒∗𝟏 =1,18 Kg/𝐦𝟑

 Paramètres de l’air avant le premier étage du compresseur : ∗ P1b = P1∗ - ∆P.

∆P = ∆P1+ ∆P2 + ∆P3. ∆P1 : Pertes de pression d’arrêt dans le filtre d’air.

Avec :

∆P2 : Pertes de pression dans la conduite. ∆P3 : Pertes de pression dans le diffuseur à l’entrée du compresseur. -

La résistance aérodynamique du filtre d’air d’une ITG moderne est très faible, elle est

égale habituellement ∆𝐏𝟏 = 0,015.𝟏𝟎𝟓 Pa. -

Les pertes de pression dans conduites d’air dépondent de la vitesse d’air (Ca) qui est de

30 à 50 m/s. Soit dans notre cas Ca = 40m/s. Les pertes de pression sont égales à :

L

∆P2= ξ d ρ

Ca2 2

Où : L et d : sont la longueur et le diamètre de la conduite. 2015/2016

33

CHAPITRE III

Calcul thermodynamique

ξ : Coefficient d’expérience. Admettant que la perte de pression dans cette conduite est égale à : ∆𝐏𝟐 = 0,005.𝟏𝟎𝟓 Pa. La perte de pression dans le diffuseur d’entrée du compresseur est déterminée par la

-

formule suivante : ∆P3 =

1−η η

ρ

C21b −C21a 2

Où : η : Rendement de diffuseur. C1a Et C1b : Vitesse à l’entrée et à la sortie du diffuseur. Le rendement de diffuseur varie de 0,85 à 0,95. C1b = 100m/s et η = 0,9.

Prenons : 2

100 −40 ∆P3= 1−0,9 .1,23 . 0,9 2

2

⟹

∆𝐏𝟑= 574 Pa

Les pertes de pression à l’entrée du compresseur : ∆P = ∆P1+ ∆P2 + ∆P3. ∆P = 0,015.105 + 0,005.105 + 574 ∆𝐏 = 2,5. 𝟏𝟎𝟑 Pa = 0,025. 𝟏𝟎𝟓 Pa Les paramètres d’entrée au point b sont alors les suivants : -

∗ P1b = P1∗ - ∆P = 1,013.105 - 0,0257. 105 = 0,987. 105 Pa

∗ ⇒ 𝐏𝟏𝐛 = 0,987 bar ∗ 𝐓𝟏𝐛 = 𝐓𝟏∗ = 299 °K

P∗

5

∗ ρ1b = T∗1b.r = 0,987.10 = 1,1501Kg/m3 299.287 1b

∗ 𝐏𝟏𝐛 = 0,987 bar

∗ 𝐓𝟏𝐛 = 299 °K

𝛒∗𝟏𝐛 = 1,1501 Kg /𝐦𝟑 .

 Paramètres de l’air après le dernier étage du compresseur (point 2a) : Les paramètres d’arrêt : ∗ ∗ P2a = ε . P1b = 16,8. 0,987= 16.58 bars.

-

∗ La pression d’arrêt P2a :

-

∗ La température d’arrêt T2a :

2015/2016

34

CHAPITRE III

Calcul thermodynamique

∗ ∗ T2a = T1b (1 +

εm −1

)

ηic

∗ T1b = 299°K

Evaluons la température à la sortie du compresseur à T2a = 645.21°K. Alors la température moyenne de l’air dans le compresseur : Tmc =

T1b +T2a 2

=

299+645.21 2

= 472,5 °K.

En utilisant cette température moyenne et les graphiques Cp =f(t) et γ = f(t), déterminons les valeurs moyennes de Cp et γ : γ = 1,395 γ−1 m= = 0,283 γ { Cp = 1010 j/Kg. k Et comme : r = Cp . m = 1010 × 0,283 = 286 j/Kg.K ∗ T2a = 299 [1 +

Donc :

P∗

(16.8)0,283 − 1 0,87

] = 692,55°K

16,58.105

ρ∗2a = T∗2a.r = 692,55.286 = 8.37 Kg/m3 .

Et :

2a

∗ 𝐏𝟐𝐚 = 16.58 bars

∗ 𝐓𝟐𝐚 = 692.55°K

𝛒∗𝟐𝐚 = 8.37Kg/𝐦𝟑 .

 Les paramètres de l’air avant la chambre de combustion : ∗ P2∗ = P2a - ∆P ;

où :

∆P = ∆P1+ ∆P2

Avec : ∆P1 : Pertes de pression d’arrêt dans le diffuseur après le dernier étage du compresseur. ∆P1= (1- η) ρ∗2b

C22a − C22b 2

Où : η = 0,5 ÷ 0,7 ; rendement du diffuseur à la sortie du compresseur. ∗ C2a = 40 m/s ∗ ρ2b = ρ∗2a = 8,37 Kg/m3 .

2015/2016

35

CHAPITRE III

Calcul thermodynamique

∆P1= (1- 0,6) 8,37 ×

1202 − 402 2

= 21427,2 Pa.

∆P2 : pertes de pression dans la conduite entre le compresseur et la chambre de Combustion (2b, 2). ∗ ∆P2 = 0,01. P2a = 0,01 .16,58.105 = 16580 Pa.

∆P = 21427,2+ 16580 = 38007,2 Pa. ∗ P2∗ = P2a - ∆P = 16,58 – 0,38007 = 16.2bars.

Donc :

∗ T2∗ = T2a = 692,55°K.

P∗

16,2 .105

ρ2∗ = T∗2.r = 692,55.286,7 = 8,16 Kg/m3 2

𝐏𝟐∗ =16,2 bars

𝐓𝟐∗ = 692,55 °K

𝛒∗𝟐 = 8,16 Kg/𝐦𝟑 .

 Les paramètres du gaz après la chambre de combustion : On évalue les pertes aérodynamiques pendant l’apport jusqu'à 1℅ de la pression de l’arrêt à l’entrée de la chambre de combustion. P3∗ = P2∗ - ξ. P2∗ = 16,2– 0,01.16,2 = 16,03 bars. T3∗ = 1529 °K P∗

⟹ {

γ = 1,305 m = 0,2337 ⟹ { r = 287,47 j/Kg °K. Cp = 1230j/Kg°K

16,03.105

ρ3∗ = T∗3.r = 1529×287,47 = 3,6469Kg/m3 3

𝐏𝟑∗ =16,03 bars

𝐓𝟑∗ = 1529 °K

𝛒∗𝟑 = 3,6469 Kg/𝐦𝟑 .

 Les paramètres du gaz avant le premier étage de la turbine THP : ∗ P3b = P3∗ - ∆P .

Où :

∆P = ∆P1 + ∆P2 .

Avec : ∆P1 : Pertes de pression d’arrêt dans la conduite. ∆P1 = 0,005. P3∗ = 0,005.16,03 = 0,08015 bar. ∆P2 : Pertes de pression d’arrêt dans le diffuseur d’entrée de la conduite. C∗3b − C∗3a

∆P2 =

1− η

⟹

∆𝐏𝟐 = 0,02447bars

η

ρ∗3

2

=

1−0,9 0,9

. 4,1958.

1102 − 402 2

∗ P3b = 16,03 – (0,08015 + 0,02447) = 15,92bars. ∗ T3b = 1529°K.

2015/2016

36

CHAPITRE III

Calcul thermodynamique

P∗

15,92.105

∗ ρ3b = T∗3b.r = 1529.287,47 = 3,6219 Kg/m3 3b

∗ 𝐏𝟑𝐛 = 15,92 bars

∗ 𝐓𝟑𝐛 = 1529°K

𝛒∗𝟑𝐛 = 3,6219 Kg/𝐦𝟑 .

 Les paramètres du gaz après le dernier étage de la THP : Le rapport de pressions de la THP peut être déterminé en faisant le bilan énergétique du générateur du gaz (compresseur axial – Turbine). ℑcr = ℑTHP Ma .Wcr . η

1

mec(cr)

= Mg . WTHP . ηmec(THP)

Où : Ma , Mg : Débits massiques de l’air et des gaz. Wcr , WTHP : Travaille mécanique du compresseur et de la turbine THP, qui tiennent compte les pertes mécaniques. Admettons que : ηmec(cr) = ηmec(THP) = 0,98 ; et en première approximation : Ma = Mg . Alors nous obtenons : Wcr = WTHP . ηmec(THP) . ηmec(cr) m=

∗ (Cp)a.T1b .

1 ηcr

γ−1 γ

;

r = m.Cp

∗ .((εcr )mair − 1) = ηmec(cr) . ηmec(THP) .Cpg .T3b . ηiTHP . (1 − (εTHP )−mg )

γ = 1,395 ∗ T1b = 299°K m = 0,283 Cpa = 1010 j/Kg. k { ∗ } ; Tm = 393.55°K { j T2b = 692.55°K r = 286 Kg . k Cpg = 1165j/Kg. k (pour Tmg = 943,71°K) γ = 1,33 ⟹ m =

γ−1 γ

= 0,2481

r = 0,2481 × 943,7 = 288,2 j/Kg .°K Donc : 1

1010×299×0,87×(16.80,283 − 1) = 0,98×0,98×1165×1529×0,88×(1 − (εTHP )−0,2481 ) 𝛆𝐓𝐇𝐏 = 5.43 P∗3b P∗4a

= εTHP

2015/2016

∗ ⟹ P4a =

15.92 5.43

= 4.36 bars.

37

CHAPITRE III (T4a )∗s = (ε

Calcul thermodynamique T∗3b mg THP )

1529

= (5.43)0,2424 = 971.01°K.

∗ ∗ ∗ T4a = T3b - ηTHP .(T3b − (T4a )∗s ) ∗ T4a = 1529 – 0,88. (1529 – 971.01) = 980.96 °K P∗

4,36.105

∗ ρ4a = T∗4a.r = 980.96 ×287,74 = 1.495Kg/m3 . 4a

∗ 𝐏𝟒𝐚 = 4.36 bars

∗ 𝐓𝟒𝐚 = 980.96 °K

𝛒∗𝟒𝐚 = 1.495 Kg/𝐦𝟑 .

 Les paramètres avant le premier étage de la TBP : La pression d’arrêt : ∗ ∗ P4d = P4a - (∆P1 +∆P2+∆P3)

∆P1 : Les pertes dans les diffuseurs de sortie de la THP. C24a − C24b

∆P1 = (1- η).ρ∗4a .

= (1-0,6). 1,479.

2

902 − 402 2

= 1942.2 Pa.

∆P2 : Les pertes de pression dans la conduite 4b ;4c ∗ ∆P2 = 0,005×P4a = 0,005 × 4.36 = 0,0218 bar.

∆P3 : Les pertes dans les diffuseurs à l’entrée de la TBP. 1−η

C24d − C24c

η

2

∆P3 = (

∗ ).ρ4a .

1− 0,9

1202 −402

0,9

2

∆P3 = (

).1,494.

= 1062.4Pa.

∆P = 1942.2 + 2180 + 1062.4 = 5184.6Pa. ∗ P4d = 4.36 –5184,6.10−5 = 4.31bars. ∗ ∗ T4d = T4a = 980.96°K. P∗

4.31 .105

∗ ρ4d = T∗4d.r = 1013.96 ×287,98 = 1.476Kg/m3 . 4d

∗ 𝐏𝟒𝐝 = 4.31bars

∗ 𝐓𝟒𝐝 = 980.96°K

𝛒∗𝟒𝐝 = 1.476Kg/𝐦𝟑 .

 Les paramètres après le dernier étage de la TBP : La pression statique à la sortie du silencieux P5 est égale à la pression atmosphériqueP1. Si la vitesse à la sortie du silencieux C5 = 20 m/s et ρ5 = 0,95 Kg/m3 , nous avons alors : C∗

P5∗ = P5 + ρ. 25 = 1,013.105 +

0,95 × 202 2

= 1,014.105 Pa.

Admettons que la vitesse à la sortie du dernier étage de la TBP est C5a = 90 m/s et que les pertes de pression dans les parties 5a ,5b et 5b, 5 sont égale à 1,5℅ : ∗ P5∗ = P5a . (1 – 0,015)

2015/2016

∗ ⟹ P5a =

P∗5

1,013.105

= (1 – 0,015 ) (1 – 0,015 )

38

CHAPITRE III

Calcul thermodynamique

∗ P5a = 1,028 bars.

Et le rapport de pression dans la TBP : P∗

4,31

ε∗TBP = P4d ∗ = 1,028 = 4.24 5a

D’où ∗ ) (T5a s = (ε

T∗4d mg TBP )

980.96

= 4.240.247 =606.58 K

∗ ∗ ∗ ∗ ) T5a =𝑇4𝑏 - ηTHP. ( 𝑇4𝑏 -(T5a s )=1013,96-0,88(1013,96-709.68) =616.19K P∗

1,028.105

ρ∗5a = T∗5a.r = 616,19×286,71 = 0,481 Kg/m3 5a

∗ 𝐏𝟓𝐚 = 1.028 bars

∗ 𝐓𝟓𝐚 = 616.19 °K

𝛒∗𝟓𝐚 = 0.481 Kg/𝐦𝟑 .

 Débits massiques et rendements :  Travaux massiques de la TBP : ∗ WTBP = (Cp ) . T4d . ηTBP . [1 − (εTBP )−mg ] g

𝛾=1,328 ∗ T4d = 980.96 °K

Cp=1098.44 j/Kg .deg ⟹

Tmg = 798.57°K

⇒

∗ T5a = 616.19°K

r =288, 9j/kg. deg m = 0,2469

WTBP = 1098.44 × 980.96 × 0,88.[1 − (4.24)−0,2469 ] = 284466.785 J/Kg. Sur l’arbre de la machine réceptrice, la puissance égale à 13,4MW, le débit massique des gaz (Gg )

TBP

.

Trouvant la (Gg)TBP : ℑeff = ηm . Gg . WTBP ⟹ Gg = η

ℑeff

m .WTBP

(Gg )

TBP

13,4.106

= 0,98 × 284466.785=48.06Kg/s

= 48.06 Kg/s.

Avec : ηcc : Le rendement thermique de la chambre de combustion qui tient compte la combustion incomplète et les pertes de chaleur vers le milieu extérieur. q c : Débit massique de combustible q r : Débit massique relatif de l’air de refroidissement q f : Débit massique relatif des fuites q c = 0,01788 kg/s

2015/2016

39

CHAPITRE III

Calcul thermodynamique

q r = 0,05 kg/s q f = 0,01 kg/s Ga = (1−q

Gg

48,06

r −qf )+ qc

= 1−0,05−0,01+0,01788 = 45,57 Kg/s

Le débit massique du combustible :Gc = Ga .q c = 45,57 × 0,01788 = 0,815 Kg/s Gc = 0,815 Kg/s Donc le rendement thermique est : ℑ

ηth = Q u =

WTBP × Gg

cc

Pci × Gc

=

284466.785 ×48.06 53,9150.106 × 0,815

= 0,3111

𝛈𝐭𝐡 = 31,11 %

Les pressions

Les températures Les mass volumiques

P1=0,987bar

T1=299k

𝜌1 =1,1501 kg/m3

P2=16,58bars

T2=692,55k

𝜌2 =8,37 kg/m3

T3=1529k

𝜌3 =4,1684 kg/m

T4=980,96k

𝜌4 =1,495 kg/m

3

T5=616,19k

𝜌5 =0,481 kg/m

3

P3=15,92bars P4=4,36bars P5=1,028bars

WTBP=284466.785 J/Kg Ga=45.57Kg/s Gc=0,815Kg/s

3

Gg=48.06Kg/s ηth =31.11%

Tableau III.1 : Les résultats de calcul d’après les données réelles (sur site) III.1.3. Comparaison des résultats : 𝑮𝒄

Résultats

𝑮𝒂

𝑮𝒈

𝑾𝑻𝑩𝑷

𝜼𝒕𝒉

Kg/s

Kg/s

𝐤𝐠/𝐬

KJ/Kg

0,695

38,9

39,4

344276.15

36,2

0,815

45.57

48.06

284466.785

31,11

%

Données Donnée du constructeur : T0=288K 𝒫𝑢 = 13,4𝑀𝑤 Sur site : T0=299 K 𝜀=16,8 Tableau III.2 : comparatif des résultats obtenus

2015/2016

40

CHAPITRE III

Calcul thermodynamique

Enfin on observe les résultats principaux obtenus. Dans le régime considéré nous avons les diminutions des caractéristiques principales : ∆𝑊𝑇𝐵𝑃 𝑊𝑇𝐵𝑃 ∆𝜂 𝜂

=

=

𝑊𝑇𝐵𝑃 −𝑊′𝑇𝐵𝑃

𝜂−𝜂′ 𝜂

𝑊𝑇𝐵𝑃

=

=

0,362−0,311 0,362

344276.15−284466.785 344276.15

= 17,37%

= 14.06%

Conclusion : A partir de ce calcul thermodynamique, on peut voir clairement l’influence très importante de la température de l’air à l’entrée du compresseur axial, cela provoque en premier lieu la variation des rapports de compression de l’air de combustion, dont la puissance diminue quand la température de l’air atmosphérique aspiré augmente. Cela a naturellement aussi son influence sur la diminution de rendement thermique de la turbine à gaz de 36, 2% à 31,1%, ce qui influe négativement sur l’exploitation de la turbine.

III.2 Influence des facteurs sur les performances de la turbine à gaz : [3,4] III.2.1. Influence des facteurs extérieurs sur les performances de la turbine à gaz : Une turbine à gaz emploie de l'air atmosphérique, donc ses performances sont considérablement influencées par tous les facteurs qui ont un effet sur le débit massique de l'air refoulé au compresseur. Ces facteurs sont :  La température ;  La pression ;  L’humidité ;  Les poussières. III.2.1.1. La température ambiante : A mesure que la température d'admission du compresseur augmente, le débit massique d'air diminue (en raison d'une diminution de masse spécifique), par conséquent, le rendement de la turbine et la puissance utile diminuent. III.2.1.2. La pression ambiante : Si la pression atmosphérique diminue par rapport à la pression de référence, le débit massique de l'air diminue (en raison d'une diminution de sa masse spécifique) il en est de même la puissance utile.

2015/2016

41

CHAPITRE III

Calcul thermodynamique

III.2.1.3. L’humidité relative : L'air humide est moins dense que l'air sec, donc si l'humidité relative augmente, la puissance débitée diminue et la consommation spécifique augmente. III.2.1.4. Les poussières : Lorsque la concentration en poussière dans l’atmosphère augmenté à cause du vent de sable la quantité d'air admise dans le compresseur diminue ce qui fait diminuer la puissance de notre turbine. III.2.2. Influence des facteurs intérieurs sur les performances de la TAG : Outre les facteurs externes décrits dans le paragraphe précédent, il y a d'autres facteurs qui influencent sérieusement sur les performances de la TAG. Ceux-ci peuvent être nommés comme les facteurs intérieurs, parce qu’ils sont liés aux systèmes auxiliaires de la turbine à gaz. Ils sont énumérés ci-dessous :  Chute de pression dans la section d'admission du compresseur ;  Chute de pression dans le système d'échappement de la turbine ;  Type de combustible. III.2.2.1. Chute de pression dans la section d'aspiration du compresseur : Les chutes de pression sont provoquées par le système d'admission de la turbine. Ce dernier est composé d'un filtre à air, un silencieux, un coude, des variations de section des tuyauteries…etc. Installés en amont de la bride d'aspiration du compresseur. Quand l'air traverse ce système, il est soumis au frottement qui réduit la pression et poids spécifique. Ces chutes causent une réduction de la puissance utile et l'augmentation de la consommation spécifique, comme précédemment à cause de l'influence exercée par la pression ambiante. III.2.2.2. Chutes de pression dans le système d’échappement : Celles-ci sont provoquées par le système d'échappement de la turbine, composé d'un ou plusieurs silencieux, de coudes, diffuseurs…etc., par lesquels les gaz d'échappement traversent ce système sont expulsées à l’atmosphère. Les gaz d'échappement traversant ce système sont soumis aux pertes dues aux frottements, qui augmentent la valeur de la contre pression, par rapport à la valeur de la pression extérieure ou atmosphérique. Les pertes réduisent la détente dans la turbine, car cette dernière s'arrête à une

2015/2016

42

CHAPITRE III

Calcul thermodynamique

isobare plus haute que celle de référence, et ceci a comme conséquence la réduction de la puissance utile et l'augmentation de la consommation spécifique. III.2.2.3. Influence du type de combustible : On obtient de meilleures performances si l'on emploie le gaz naturel plutôt que le gasoil. En effet la puissance débitée quand la charge est basse et les autres conditions (température ambiante, chute de pression, …etc.) sont identiques et supérieure d'environ 2%, tandis que la consommation spécifique est inférieure de 0,7 jusqu’ à 1% selon le modèle de TAG. Ces différences deviendront d'autant plus remarquables si nous comparons les performances obtenues avec du gaz naturel et avec des types de combustible de plus en plus lourds, tel que les combustibles résiduels. Ce comportement est dû au pouvoir calorifique plus élevé des produits générés par la combustion du gaz naturel.

Conclusion : On constate que l’humidité, la poussière, la température ambiante et la pression ambiante influent le rendement, la pression, et la consommation spécifique.

2015/2016

43

La turbine à gaz sont utilisés dans le monde entier dans la génération de l’électricité des centrales thermique et de l’industrie des hydrocarbures, dans différents endroits géographiques avec des condions climatique variable de température et pression, les turbine à gaz sont très sensible à la variation de la température de l’air ambiant de ce fait rendre les turbines utilisées dans les conditions rides du sud algérienne sensible à la variation de la température. La réalisation de ce mémoire nous permis d’acquérir des connaissances sur le rôle de turbine à gaz, et sur les opérations de révision de celle-ci. Une étude thermodynamique de la turbine à gaz SGT 400 a été réalisés et a montré que ses performances dépendent sensiblement à des conditions d’exploitation notamment la température, elle présente la cause de chute de performance de turbine et par la suite au rendement théorique.

[1] Earl, Logan (Turbomachinery, basic theory and application), Marcel Dekker, Inc,1953 [2] RI, Lewis (Turbomachinery, performance, analyses), British library,1996 [3] Documentation SONATRACH DP Gassi Touil [4] Manuel SIEMENS SGT 400 Gas Turbine [5] Mémoire master : Morsli H /Ben Seddik Dj/ Brahimi S (Etude de Turbine à gaz MS5002b)2013

[6] Mémoire fin formation SH : Dartagnan Abdk (Etude thermodynamique de Turbine à gaz MS5002C)2014

[7] Mémoire Ingénieur : Bouchaala Reguieg Mohamed/ Benmessaoud Mostefa (Etude de système de lubrification et calcul des paramètre de fonctionnement des palies de la turbine MS3002) 2007

[8]MT Bouzianne,Peliachi, S Bensaada (Principe de la maintenance industrielle) Edition universitaire europiennes 2011 [9] Andres Biarciotto ;Pierre ;Boye Pascal(Guide de maintenance industrielle) Deiegrave 2008 [10]SLDixan (Fluid mechanics ,thermodynamiques of turbomachenery) 1978

Résume Les turbines à gaz industrielles jouent un rôle important dans les systèmes de production de puissance et les centrales de production de gaz.Bien que les nombreux avantages de ces équipements, leurs haute sensibilités à l’influence de variation de la température de l’air ambiant qui change considérablement entre le jour et la nuit et entre les saisons.Ce travail présente les résultats de l'étude thermodynamique de la turbine à gaz SGT 400 ; en comparant les résultats obtenus par le constructeur à T=15°C avec ceux retrouvés par le calcul sur site à T=26°C (condition de température aride à Gassi Touil).Les principaux résultats de calcul montrent que le rendement à T=15°C,η=36.2% alors à T=26°C,η=31.11% donc la puissance utile diminue et le rendement thermique est diminué par 5%. Mots clés : turbine à gaz, étude thermodynamique, rendement thermique, puissance thermique.

Abstract The industrial gas turbines play amportant role in the power generation systems and gas production plant. Although the advantages of these equipments are numerough their highsensituvity to the influence of variation en temperature of the ambient air witch changes ansiderably between day and night and between seasons . This work presents the results of thermodynamic study of the gas turbine SGT 400, by comparing the obtained results by the manufacturer at T= 150C .and those found by calculating on site at 260C (dry temperature condition) at (Gassi Touil) . The performance at T = 15°C , η = 36,2% witch at T= 260C , η = 31,11% thus the power autput decreases and the thermal performaceredunced by 5% . Key words :Gaz turbine, thermodynamic, study ,thermal performance ,thermal power.