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Projet 4ème Détection de lencrassement de compresseurs de turbine à gaz Jonathan Goldwasser Tuteurs : Michel Kinnaert et Rémi Baeyens Université Libre.

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1 Projet 4ème Détection de lencrassement de compresseurs de turbine à gaz Jonathan Goldwasser Tuteurs : Michel Kinnaert et Rémi Baeyens Université Libre de Bruxelles Faculté des Sciences appliquées Service dAutomatique 2 ème Licence

2 13 avril Plan de la présentation Introduction Cycle de BRAYTON Dépendance aux conditions extérieures Cycle idéal vs cycle réel Le compresseur Origines de lencrassement Nettoyage Mesure de lencrassement Wet compression Visite à Drogenbos Conclusion

3 13 avril Introduction Encrassement Problème sérieux Marché libre et compétitif Origines Impuretés de lair Grands débits (~ 500 kg/s) Conséquences Chutes des performances Augmentation du coût de production Pertes de puissance entre 2 et 15%

4 13 avril Cycle de BRAYTON Rendement fixé par le taux de compression Puissance fixée par la température T3

5 13 avril Dépendance aux conditions extérieures La température T1 intervient dans lexpression de la puissance utile Si T3 est constante alors Si T1 baisse, Pu augmente Si T1 augmente, Pu diminue Difficulté pour produire des grosses puissances en été Haut taux de compression => grande sensibilité aux conditions extérieures

6 13 avril Idéal vs réel Irréversibilité dans le compresseur et la turbine Chutes de pression Débit non constant Chaleurs massiques non constantes Pertes mécaniques Cycle idéal vs cycle réel (1)

7 13 avril Cycle idéal vs cycle réel (2) Notions de rendements isentropiques Mesure lirréversibilité des machines thermodynamiques Le rendement est maintenant fonction de la température T3

8 13 avril Le compresseur (1) Composant le plus délicat du cycle Fixe le taux de compression (Rendement) Doit fournir le débit nécessaire (Puissance) Compresseurs axiaux à plusieurs étages Grand débit (axiaux) Haut taux de compression (# étages) Instabilités à faible débit

9 13 avril Le compresseur (2) Inlet Guide Vanes Directrices réglables pour le contrôle du débit En tenir compte dans le calcul de lencrassement Wet compression Injection deau déminéralisée à lentrée du compresseur Pratique si T1 est trop élevée Impact sur lencrassement ?

10 13 avril Origines de lencrassement Pollution industrielle et urbaine Présence de sel dans lair Vapeurs provenant du lubrifiant Dépôts minéraux Poussière, sable, engrais, insecticides Insectes Fuites dhuile des roulements Vapeurs des tours de refroidissement

11 13 avril Nettoyage Nettoyage off-line Atteint tous les étages Rétablit la puissance nominale Arrêt de production de 12 à 36h Nettoyage on-line Maintient voire améliore lencrassement Rallonge les périodes entre deux off-line Continuité de service à puissance réduite Coquilles de noix

12 13 avril Mesure de lencrassement (1) Facteur de qualité Rapport entre frottements et travail moteur Nul pour un compresseur parfait Non nul pour un compresseur propre ! Coefficient polytropique Détermination de k Rapport de compression Humidité relative

13 13 avril Mesure de lencrassement (2) Facteur de salissement S Travaux de frottements reliés au débit par une relation quadratique Nul pour un compresseur propre Estimation du débit volumique problématique

14 13 avril Mesure de lencrassement (3) Facteur de salissement Mesure limportance de la différence de pression entre la pression réelle de sortie du compresseur et celle du compresseur propre Débit massique estimé à partir de la puissance Détermination de k Rapport de compression Humidité relative

15 13 avril Mesure de lencrassement (4) Analyse en composantes principales Déterminer les directions de grandes variations Combinaisons linéaires entre variables ! Qualité de représentation Méthode Retenir 2 CP sur compresseur propre Projeter sur ces 2 CP le compresseur à analyser

16 13 avril Mesure de lencrassement (5)

17 13 avril Mesure de lencrassement (6)

18 13 avril Mesure de lencrassement (7)

19 13 avril Mesure de lencrassement (8)

20 13 avril Mesure de lencrassement (9)

21 13 avril Wet compression (1)

22 13 avril Wet compression (2)

23 13 avril Visite à Drogenbos Lundi 11 avril 2005 entre 9h et 11h30 Visite complète du site Ordres de grandeur MW/m² Taille de la turbine à gaz Taille des filtres

24 13 avril Conclusion Méthodes thermodynamiques Indicateurs généralement en concordances Si divergence, moyenne pondérée des indicateurs Doivent être réadaptées en fonction du site Analyse en composantes principales Indépendant de la turbine, des capteurs Réduit la complexité du problème (2 CP) Facile à implémenter Meilleure référence nécessaire pour lACP Intégrer linfluence des IGV Parler en terme de puissance voire en terme


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