Différents types de turbines à gaz

Description de la région de Rhourde Nouss Séparation BP (basse pression) :

Le séparateur BP permet la séparation de l’huile, de l’eau et du gaz provenant du manifold BP et du séparateur MP.Ce séparateur permet d’absorber l’arrivée de bouchon liquide d’un Volume de 10m3 et fonctionne, dans les conditions courantes, à 20 bars. L’huile est envoyée au séparateur TBP. Le gaz produit en tête du séparateur BP est expédié vers le ballon d’aspiration du compresseur BP pour y être comprimé. L’eau produite dans ce séparateur est dirigée vers le ballon de flash d’eau de production dans le système 44. Séparation TBP (très basse pression) : Le séparateur TBP permet la séparation de l’huile, de l’eau et du gaz provenant du manifold TBP et du séparateur BP. Ce séparateur permet d’absorber l’arrivée de bouchon liquide d’un volume de 8 m3 et fonctionne dans les conditions courantes à 6 bar. Ce séparateur reçoit aussi l’huile recyclée depuis le stockage off-spec, ainsi que l’huile recyclée depuis la pompe d’alimentation de la stabilisation. Lors du recyclage de l’huile off-spec, l’opérateur peut être amené à réduire les débits des puits de façon de ne pas surcharger l’unité de stabilisation. L’huile séparée est expédiée au dessaleur par les pompes d’alimentation de la stabilisation. Le gaz produit au niveau du séparateur TBP est expédié vers le ballon d’aspiration du compresseur TBP pour y être comprimé. L’eau de production est dirigée vers le ballon de flash d’eau de production dans le système 44.

Dessaleur de brut : Le dessalage a pour but d’éliminer le sel dans le brut afin d’atteindre les spécifications requises. Le dessalage est obtenu par lavage du brut avec de l’eau peu salée puis par séparation des gouttelettes d’eau par un champ électrostatique. La salinité du brut des gisements du champ de Rhourde-Nouss laisse supposer que deux étages seront nécessaires. Les étages du dessaleur fonctionnent à contre-courant global. L’eau de dessalage, provenant du stockage d’eau brute, est injectée au niveau du dessaleur du premier et deuxième étage à l’aide des pompes d’eau de dessalage. Le volume de l’eau de dessalage injecté au niveau de la vanne de mélange du deuxième étage est environ deux fois celui injecté au premier étage. La plus grande partie de l’eau salée récupérée au deuxième étage est pompée au moyen des pompes de recyclage de dessalage puis recyclée au premier et au deuxième étages via l’injection en amont de la vanne de mélange par le contrôle de débit fixe. Le reste de l’eau salée est dirigé vers l’unité de traitement des eaux de production par le contrôle de niveau de l’interface liquide. L’huile dessalée est envoyée vers la colonne de stabilisation. La condition opératoire est maintenue à 13 bar de manière à éviter le dégazage et la vaporisation du brut dans le dessaleur.

Section de combustion [2]-[21] La section combustion comporte les éléments suivants :

•Corps de chambre de combustion Le corps de chambre de combustion représente le carter extérieur conducteur de pression de la chambre de combustion .Le corps de chambre de combustion se compose de l’enveloppe de chambre et de la calotte de chambre de combustion. L’enveloppe de chambre supporte et centre le tube à flamme situé à l’intérieur et conduit l’air du compresseur au brûleur qui se trouve dans la calotte de la chambre de combustion. Dans la partie inférieure conique du corps de chambre de combustion est soudé le coude d’admission par lequel passe l’air du compresseur pour arriver dans la chambre de combustion.

•Tube à flamme : Le tube à flamme délimite l’espace de la génération, du mélange et de la transmission des gaz de combustion. C’est dans le tube à flamme que se déroule la combustion proprement dite. Les gaz chauds sont acheminés au tube mélangeur aval. Le tube à flamme ouvert en bas se compose de la calotte de tube à flamme et de l’enveloppe extérieure cylindrique avec revêtement céramique sous forme de pierres. Celles- ci reposent ensemble en sens vertical sur un anneau-support de pierres refroidi et sont tenues par paire en sens horizontal moyennant des supports de pierres à ressort.

•Tube mélangeur : Le tube mélangeur en une pièce conduit les gaz chauds sortant du tube à flamme au manche à gaz sous-jacent qui rassemble les flux de gaz chauds des deux chambres de combustion et les conduits à la grille directrice d’entrée de la turbine HP.

•Brûleur hybride : Le brûleur hybride est relié avec la calotte de la chambre de combustion et dépasse dans une ouverture centrale du tube à flamme ou du fond de tube à flamme avec la grille diagonale. L’étanchéité entre le brûleur hybride et le fond du tube à flamme est assurée à l’aide d’un segment de piston.

Cycle de Brayton

Cycle de Brayton c’est le cycle thermodynamique sur lequel toutes les turbines à gaz fonctionnent. La figure (IV.5) montre le diagramme classique, Température – Entropie (T-s) pour ce cycle. Chaque cycle de Brayton peut être caractérisé par deux paramètres significatifs: Le rapport des pressions et la température de combustion. Le rapport de pression du cycle est la pression au point 2 (pression à la sortie du compresseur) divisée par la pression au point 1 (pression d’admission du compresseur). Dans un cycle idéal, ce rapport de pression est également égal à la pression au point 3 divisé par la pression au point 4. Cependant, dans un cycle réel il y a une certaine légère perte de pression dans le système de combustion et, par conséquent, la pression au point 3 est légèrement moins élevée qu’au point 2. L’autre paramètre significatif, la température de la combustion, est considérée comme étant la température la plus élevée du cycle.

Conclusion générale

Le champ pétrolier de Rhourde situé dans la province de la wilaya d’Illizi. Il a été découvert en 1980 et développé par Sonatrach. Il est entré en production en 1980 et produit du gaz naturel et des condensats. il est considéré parmi des zones principales en production des hydrocarbures et classifier comme un deuxième pôle gazier après Hassi R’mel ,grâce aux efforts énormes des travailleurs et les équipements moderne existants sur le site ainsi la bonne gestion de travail. Les réserves prouvées totales du champ pétrolier de Rhourde Nouss sont d’environ 13 billions de pieds cubes (370×109m³) et la production est estimée à environ 1,69 milliard de pieds cubes/jour (48,3×105m³). Au cours de notre stage dans la région de Rhourde Nouss, nous avons exploité la turbine à gaz MAN THM 1304. Notre présence sur le champ nous a permis d’acquérir des données et des informations sur la conception, la fabrication et la maintenance de leur équipement.

L’étude thermodynamique réalisée nous a permis de déterminer les différents paramètres de la turbine( puissance, rendement, variations du travail et aussi les performances de l’installation) dans des conditions opératoires réelles avec une charge et une puissance très importante. Elle nous a permis aussi de déterminer l’influence de la température de la chambre de combustion sur le rendement, On peut constater que le rendement réel est élevé par rapport aux données des constructeurs, ce qui est dû au modifications géométriques qu’ont été apportées à la turbine à gaz MAN THM 1304 exactement au niveau de la chambre de combustion, a notez que le rendement a augmenté d’une valeur de 0.3% de 30.8%(rendement de constructeur) à 31.1% (rendement réel).

Ce mémoire nous a amenés à comprendre les différentes techniques et les différents systèmes de la turbine à gaz MAN THM 1304 présenté sur le site de Rhourde Nouss, dont il nous a donné une idée pour le bon choix de l’appareil tel que sa puissance, sa capacité de travailler dans les conditions réel. Le présent travail établit des propositions d’améliorations dans le cadre d’augmente le rendement de la turbine. Deux propositions on était détailles dans le derniers chapitre. La première proposition consiste a ajouté un régénérateur dans l’installation de la turbine et selon le bilan thermique on constate que le rendement il a augmenté de 13.4% il est arrivé jusqu’à 44.5%, Dans la deuxième proposition on a ajouté un refroidisseur et un régénérateur et d’après le bilan de cette proposition le rendement il a augmenté de 31.1% jusqu’à 48.97% Donc on conclut que cette proposition est meilleur pour améliore les performances de cette turbin.

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Table des matières

Introduction générale
Chapitre 1 : Description de la région de Rhourde Nouss
Introduction
I.-Description du site de Rhourde Nouss
I-1-Situation géographique
I-2-Situation météorologique
I-3-Historique
I-4-Aspect structural
I-5-Géologie et Ingénierie
II-Description du complexe de Rhourde Nous
II-1-Organigramme de la région de Rhourde Nouss
II-2-Usines du complexe de Rhourde Nouss
II-2-1-Complexe de traitement de gaz
II-2-2-Central électrique
II-2-3-Centre processing and facility (CPF)
II-2-4-Centre de Séparation et de Compression (CSC)
III-Division maintenance
III-1-Organigramme de la division maintenance
III-2-Service de la division maintenance
III-3-But de la division maintenance
IV-Emplacement des puits
IV-1-Puits de collecte de la phase (A) et (B)
IV-2-Puits de l’usine CSC
V-Présentation générale du CSC
V-1-Unités composant le centre de séparation et de compression
V-2-Système 20 et réseau de collecte – UNITE 500
V-3-Séparation
V-4-Objectif du CSC
Conclusion
Chapitre 2 : Description des turbines
Introduction
I-Définition
II-Diffèrent type de turbine
II-1-Turbine à gaz
II-1-1-Eléments d’une turbine à gaz
II-1-2-Avantages et inconvénients
II-1-3-Cycle de turbine à gaz
II-2-Différents types de turbines à gaz
II-2-1-Turbine mono-arbre
II-2-2-Turbine bi-arbre
III-Turbine à Vapeur
III-1-Avantages et inconvénients
III-2-Cycle de turbine à vapeur
III-3-Différents types de turbines à vapeur
IV-Turbine à hydraulique
IV-1-Différents types de turbines hydrauliques
V-Description de la turbine à gaz MAN
V-1-Caractéristiques de la turbine à gaz MAN
V-2-Principe de fonctionnement
V-3-Principaux composants d’une turbine à gaz MAN
Conclusion
Chapitre 3 : Etude thermodynamique de la turbine à gaz MAN THM 1304
Introduction
I-Caractéristiques de la turbine MAN THM 1304
II-Données du problème
II-1-Calcul du rendement du compresseur axial et la puissance totale de la turbine
II-2-Calcul du débit d’air entrant dans le compresseur axial
II-3-Calcul de débit du combustible (mc)
II-4-Calcul de débit d’air stoechiométrique
II-5-Recalcule de l’enthalpie en fonction du débit de combustible
II-6-Calcul du rendement de la détente
II-7-Calcul du rendement global de la turbine t
Conclusion
Chapitre 4 : Discussion des résultats et amélioration
Introduction
I-Discussion sur les systèmes de la turbine à gaz THM 1304
I-1-Système de lancement
I-2-Système de filtrage d’air
I-3-Système de refroidissement et d’étanchéité
I-4-Système anti-pompage
I-5-Système d’alimentation par le combustible
I-6-Paliers
II-Discussion des résultats
III-Amélioration du cycle de la turbine à gaz THM 1304
III-1-Introduction
III-2-Amélioration des performances thermodynamiques par régénération
III-2-1-Cycle de Brayton
III-2-2-Cycle avec régénération (Cycle de Brayton)
III-2-3-Bilan thermique
III-3-Amélioration des performances thermodynamiques par refroidissement d’air à l’entrée du compresseur axial et récupération de chaleur
III-3-1-Calcul thermique et dimensionnement du refroidisseur
III-3-2-Bilan thermique
Conclusion
Conclusion général
Bibliographie
Résumé