Eléments principaux d’une turbine a gaz

Cycle Brayton

Le cycle thermodynamique d’une turbine à gaz est connu en tant que cycle Brayton. La Fig. 27 montre le diagramme d’une turbine à gaz (dans ce cas spécifique, une turbine MS 5001 à un seul arbre). Ce diagramme est utile pour comprendre plus facilement la signification du cycle thermodynamique. L’air entre dans le compresseur au point (1), qui représente les conditions de l’air atmosphérique. Ces conditions sont classées selon des valeurs de pression, température et humidité relative. Les conditions de conception standard sont par convention classifiées comme des conditions ISO, avec les valeurs de référence suivantes : L’air est comprimé à l’intérieur du compresseur et sort dans la condition indiquée au point (2). Pendant la transformation de (1) à (2), aucune chaleur n’est transférée à l’air mais la température de l’air augmente, en raison de la compression poly tropique, jusqu’à une valeur qui change en fonction du modèle de la turbine à gaz et de la température ambiante.

Après avoir traversé le compresseur, l’air entre dans la section de combustion, pratiquement dans les mêmes conditions de pression et de température qu’au point (2) (excepté les pertes subies sur le chemin entre le refoulement du compresseur et l’admission à la chambre de combustion, qui s’élèvent à environ 3 à 4 % de la valeur absolue de la pression de refoulement). Le combustible est injecté dans la chambre de combustion par l’intermédiaire d’un brûleur, et la combustion à lieu à une pression pratiquement constante. La transformation entre les points (2) et (3) ne représente pas seulement la combustion. En effet, la température du processus réel de combustion, qui a lieu dans des conditions pratiquement stoechiométriques, atteint localement, dans la zone de combustion à côté du brûleur, des valeurs (d’environ 2000 ºC), qui sont trop hautes pour la résistance des matériaux en aval. Par conséquent, la température finale de la transformation du point (3), est inférieure, car c’est le résultat du mélange des gaz de combustion primaire avec l’air de refroidissement et de dilution comme décrit précédemment. La transformation suivante, entre les points (3) et (4), représente l’expansion des gaz à travers la section de la turbine, qui, comme mentionné auparavant, convertit l’énergie thermique et la pression, en énergie cinétique et, au moyen de la rotation de l’arbre, en travail utilisé pour la compression (interne, non utilisable) et travail utile externe, grâce à l’accouplement avec une machine conduite. Plus de 50% de l’énergie développée par la détente dans la turbine à gaz est nécessaire pour la compression par le compresseur axial. En aval de la section (4), des gaz sont évacués dans l’atmosphère. La représentation thermodynamique des événements décrits jusqu’ici est évidente dans la figure. I.22 (diagrammes de pression – volume P-V et température – entropie T-S).

L’outil d’analyse

La Qualité Totale, la prévention et l’AMDEC L’existence d’une entreprise est basée sur des interrelations entre son personnel et ses clients d’une part, et ses actionnaires, ses dirigeants et son personnel d’autre part. L’ensemble de ces interrelations est régi par un qui interagit aussi avec des partenaires externes, en amont et en aval. La stratégie qui vise la satisfaction simultanée de toutes ces parties est la qualité totale. Simple à définir, complexe à réaliser. Les approches telles que l’inspection et le contrôle du produit ainsi que le contrôle statistique des procédés sont insuffisantes pour résoudre, prévenir et éviter les problèmes qui peuvent apparaître ultérieurement dans les différents systèmes du processus d’affaires d’une entreprise. Parmi les outils et techniques de prévention des problèmes potentiels, la méthode modes de défaillances, de leurs effets et leur criticité» (Failure Mode and Effect Analysis, FMEA).Cette technique a pour but d’étudier, d’identifier, de prévenir ou au moins de réduire les risques de défaillances d’un système, d’un processus, d’un produit.

existe plusieurs méthodes d’analyse What if, HAZOP, FMEA, Ishikawa, Noeud du papillon, …… Nous avons choisi comme outil d’analyse l’AMDEC (Analyse des Modes de Défaillance, de leurs Effets et de leur Criticité).Cette méthode a été appliquée sur le circuit fuel gaz des turbines. L’Analyse des Modes de Défaillance, de leurs Effets et de leur Criticité est essentiellement une méthode d’analyse de système (systèmes au sens large composé d’éléments fonctionnels ou physiques, matériels, logiciels, humains, …) s’appuyant sur un raisonnement inductif (causes – conséquences) L’AMDEC a été employée pour la première fois dans les années 1960 dans le domaine de l’aéronautique pour l’analyse de la sécurité des avions. La mise en oeuvre s’est longtemps limitée à l’utilisation dans le cadre d’études de fiabilité de matériels.

Conclusion

Ce mémoire est le fruit d’un stage pratique effectué au sein de la société en partenariat SonaHess (Sonatrach & Hess) qui exploitent le champ pétrolier de Gassi El Agreb. Ce stage pratique nous a permis tout d’abord de découvrir l’industrie pétrochimique avec toutes les installations qu’elle peut comprendre et tous les moyens humains et matériels engagés pour le fonctionnement de cette industrie de rang international. Parmi ces installations, nous avons eu l’opportunité de traiter une problématique concernant la centrale électrique de GEA. Ce stage nous a permis de connaitre le fonctionnement des turbines à gaz, le processus de production de l’énergie électrique ainsi que leur système de contrôle MARK VI. La problématique traitée consiste en l’installation du système DLN-1 (Dry Low NOx) dans les turbines de la centrale électrique d’El Gassi, qui sera très bénéfique pour la compagnie SonaHess suite aux avantages considérables de ce système qui ont été déjà prouvés par GE. Les NOx sont des gaz polluants et nocifs pour la santé et par conséquent le contrôle et la surveillance des émissions de ces gaz sont très utiles/nécessaires pour le respect de la réglementation.

Le rapport de stage ou le pfe est un document d’analyse, de synthèse et d’évaluation de votre apprentissage, c’est pour cela rapport gratuit propose le téléchargement des modèles gratuits de projet de fin d’étude, rapport de stage, mémoire, pfe, thèse, pour connaître la méthodologie à avoir et savoir comment construire les parties d’un projet de fin d’étude.

Table des matières

Liste des abréviations
Liste des figures
Liste des tableaux
Liste des annexes
Introduction /problématique
Présentation de l’entreprise
Situation géographique
Organigramme du Groupement SonaHess
Production du champ GEA
Chapitre I: Présentation du procédé
I.1. Centrale électrique
I.2 Description de la turbine à gaz
I.2.1 Généralité
I.2.2 Principe de fonctionnement
I.2.3 Eléments principaux d’une turbine a gaz
I.2.3.1 Section de compression
I.2.3.2 Section de combustion
I.2.3.3 Section de turbine
I.2.4 Cycle De Brayton
I.3. Circuit fuel gaz
I.4. Composition molaires et propriétés physicochimiques du fuel gaz des turbines
I.5. Insuffisances du circuit fuel gaz actuel
I.5.1. Emissions Excessives des NOx
I.5.1.1. Impacts des émissions NOx
I.5.2. Un niveau de bruit élevé
I.5.3. Défauts de combustion
I.5.4. Rapport Air/Gaz non équilibré
I.5.5. Arrêts provoqués par mauvaise combustion
Chapitre II: Système de contrôle MK VI
II.1. Evolution technologique des systèmes de contrôle speedtronic
II.2. La philosophie des systèmes de contrôle speedtronic Mark VI
II.3. panneau de commande
II.3.1. Architecture MARK VI
II.4. General Software Description
II.4.1. MARK VI software
II.4.1.1. Interface Opérateur « HMI
II.4.1.1.1. Composant de l’HMI
II.4.1.1.2. Réseau de communication
II.4.1.2. Toolbox
II.4.1.2.1. version du Toolbox
II.4.2. Boucle de contrôle SRV
II.4.3. Synchronisation avec GPS
II.4.4. Network et communication
Chapitre III : Calculs thermique et L’outil d’analyse
III.1 Calculs thermique
III.1.1 Caractéristiques de la turbine MS5001PA
III.1.2 Détermination de la puissance utile maximale Pu
III.1.2.1 Les paramètres de fonctionnement actuel de la turbine
III.1.3 Détermination du débit de combustible (Qc)
III.1.3.1 Démonstration de l’équation de calcul du débit de combustible
III.1.3.2 Détermination des paramètres nécessaires au calcul du débit de combustible Qc.
III.1.4 Détermination de la température sortie de chambre de combustion T3r
III.1.5 Détermination de la température théorique T4th
III.1.6 Détermination du rendement de détente de la turbine
III.1.7 Détermination du rendement global de la turbine
III.2 L’outil d’analyse
III.2.1 La Qualité Totale, la prévention et l’AMDEC
III.2.2 Historique et domaines d’application
III.2.3 Types d’AMDEC et définitions
III.2.3.1 Types
III.2.3.2 Définitions d’un mode de défaillance, d’une cause de défaillance et de l’effet de cette défaillance
III.2.4 Deux aspects de la méthode
III.2.4.1 L’aspect qualitatif
III.2.4.2 L’aspect quantitatif
Chapitre IV : Solution proposée pour améliorer le circuit fuel Gas actuel : Système DLN (Dry Low NOx)
IV.1. Introduction
IV.2. Technologie DLN
IV.3. Evolution technologique et compatibilité
IV.3.1. Système DLN-1
IV.3.1.1 Informations générales
IV.3.1.2.Caractéristiques de fabrication des composants d’un Système DLN
IV.3.1.3 Description et modes de fonctionnement d’un système DLN
IV.3.1.4. Modes d’opération du système DLN-1
IV.3.1.5. DLN-1 Software
IV.4. Mesure des NOx
IV.4.1. Système CEMS (Continuous Emissions Monitoring System)
IV.4.1.1 Avantages de système CEMS
IV.4.1.2 Domaine d’application
IV.4.1.3 Constitution de système CEMS
IV.4.1.4 La Maintenance préventive de CEMS
IV.4.2.Communication entre CEMS et MARK VI
IV.5. Avantages du système DLN 1
Conclusion/Recommandations
Bibliographie
Annexes