rapport de stage compresseur et turbine

Compresseur &Turbine

Compresseur &Turbine

COMPRESSEUR La section compresseur dbit axial est compose du rotor de compresseur et des corps formant le stator. Le compresseur comporte 17 tages. A lentre du compresseur se trouve les I.G.V, couronne daubes orientation variable et, la sortie du compresseur, deux ranges daubes de guidage fixes dirigent lair vers le systme de combustion.

Compresseur & Turbine

Dans le compresseur, lair provenant du systme dadmission traverse une succession dtages constitus chacun par une range circulaire daubes mobiles (rotor) et une range circulaire daubes fixes (stator).

Les aubes rotor fournissent lnergie ncessaire la compression de lair dans chaque tage, et les aubes stator guident lair suivant une direction bien dfinie vers ltage suivant. A la sortie du corps chappement compresseur, lair est utilis comme comburant dans le systme de combustion. Un faible dbit dair est galement extrait du compresseur et dirig vers la turbine pour refroidir les directrices des 1ERE et 2EME tages et les aubes turbines des deux premiers tages et pour assurer ltanchit des paliers.

Une partie de lair est soutire durant les phases transitoires du dmarrage et de larrt de la machine afin dviter les pulsations du compresseur. Des ventilateurs lectriques extrieurs la turbine sont utiliss pour refroidir le corps turbine et le cadre dchappement.

Les aubes variables lentre du compresseur axial permettent de rgler le flux dair pendant le dmarrage et la prise de charge et damliorer le rendement en fonction de la charge.

Afin dobtenir le meilleur rendement et, par la mme, de meilleurs performances, les jeux entre rotor et corps, lextrmit des aubes sont rduits au minimum, et les assemblages sont ralises avec une trs grandes prcision.

Les diffrents composants du compresseur

Le rotor compresseur

Le rotor se compose :1- dun arbre avant sur lequel sont montes les aubes rotor du 1ER tage.

2- de disques aubs constituant les tages 2 16.

3- dun arbre arrire sur lequel sont montes les aubes du 17EME tage.


Chaque tage rotor du compresseur consiste en une roue aube. Les disques constituant les roues sont maintenus assembls laide de 16 tirants rpartis de faon circulaire.

Chaque roue et la portion de roue de chaque extrmit darbre possdent des rainures broches la priphrie pour la fixation des aubes. Les aubes rotor sont introduites dans ces rainures et maintenues en position axiale en matant chaque extrmit de la rainure. Les roues sont positionnes radialement entre elles par un ajustement prs du centre du disque. La transmission du couple seffectue par les surfaces en contact au niveau des tirants.

Larbre avant est usin pour obtenir les faces avant et arrire du collet de bute de part et dautre duquel se situent la bute et la contre-bute. Il comporte galement une partie lisse qui constitue la fuse du palier N01 ainsi que les surfaces ncessaires ltanchit dhuile de ce palier et ltanchit dair basse pression provenant du compresseur. Compresseur & Turbine

Le stator compresseur

Le stator compresseur (les corps) se compose de 4 sous ensembles principaux:

1- Le corps dadmission dit aussi corps dentre.2- Le corps avant.

3- Le corps arrire.

4- Le corps dchappement.

Ces diffrents corps, conjointement avec le corps turbine constituent la paroi externe du cheminement des gaz et forment la structure principale de la machine


Corps dadmission:

Le corps dadmission est situ sur la partie avant de la machine. Sa fonction principale est de diriger lair uniformment depuis le caisson daspiration jusquau compresseur. Le corps dentre supporte aussi lensemble paliers N 01.

Le corps du paliers est support par des surfaces usines de chaque cot de la tulipe intrieur dans la partie infrieur du corps dadmission du compresseur.

Maintenir lalignement axial et radial avec larbre du rotor compresseur.


La tulipe interne du corps dadmission du compresseur est relie la tulipe externe par 08 entretoises radiales. Ces entretoises ont un profil arodynamique.

Les aubes orientables (aussi dites variables) sont situes la sortie du corps dadmission.


Les aubes dentre orientation variables dsignes par I.G.V. se situent lextrmit arrire du corps dadmission du compresseur. Leur position, en variant, permet de rgler la quantit dair aspir.

Le mouvement de rotation de ses aubes est obtenu par lintermdiaire dune grande crmaillre annulaire, sorte danneau de vannage, entranant les roues dentes fixes la base de chaque aube orientable.

Lanneau supportant la crmaillre est actionn par un systme vrin hydraulique, lectrovannes, fin de course et circuit lectronique de contrle et de commande.



Corps avant du compresseur : Le corps avant contient les quatre premiers tages du compresseur. La plaque support avant est boulonne et goujonne dune part sur la bride avant de ce corps et boulonne et goujonne sur le socle turbine dautre part.

La dilatation axiale des corps est encaisse par cette plaque flexible que constitue le support avant de la turbine.

Le corps avant est pourvu de deux grands tourillons de levage qui sont utiliss pour manutentionner lensemble turbine lorsquil est spar de son socle.

Corps arrire du compresseur : Le corps arrire contient les six tages suivants (tage 5 10). Des bossages munis de brides de soutirer de lair du compresseur aprs les 4 me et 10 me tage. Cet air est extrait partir de gorges annulaires situes dans chaque extrmit de ce corps.


Lair prlev au 4 me est utilis pour le refroidissement et ltanchit aux labyrinthes des paliers et de lair du 10 me tage est directement vacu vers le caisson dchappement travers les vannes

anti- pompage durant les phases transitoires de dmarrage et darrt afin dviter les pulsation du compresseur axial.

Corps dchappement du compresseur Compresseur & Turbine

Cest le dernier corps de la partie stator compresseur. Le plus long, situ au milieu de la machine, mi-distance entre les supports avant et arrire, il constitue la clef de vote de la machine. Il contient

Les sept derniers tages du compresseur plus deux ranges daubes de guidage fixes et le diffuseur dchappement du compresseur axial.

Les fonctions de ce corps dchappement sont:

- supporter laubage stator

- constituer les parois interne et externe du diffuseur

-De relier le compresseur au corps turbine

-Ce corps contient galement le support interne du palier N02 et assure ltanchit avec lensemble directrice du premier tage par lintermdiaire de lanneau support.

Le corps dchappement compresseur se compose de deux cylindres, lun tant la continuit du corps et lautre tant un cylindre intrieur qui entoure le rotor compresseur.

Ces deux cylindres concentriques sont relis par 12 entretoises radiales. Ces dernires slargissent vers lextrieur pour venir assurer la liaison avec le diamtre plus grand du corps turbine.

Remarque: La structure support du palier N 02 est situe lintrieur du cylindre interne. La partie annulaire divergente entre les cylindres interne et externe du corps dchappement compresseur joue le rle de diffuseur qui transforme en pression additionnelle une partie de la vitesse de sortie du compresseur Compresseur & Turbine

Aubage

Les aubes du rotor compresseur ont un profil arodynamique et sont tudies pour comprimer lair efficacement avec une grande vitesse priphrique. Les aubes forges sont fixes aux diffrentes roues par des pieds du type queue daronde. Les dimensions et la position de ces embotements sont ralises avec une grande prcision pour maintenir chaque aube dans sa position dsire sur la roue.

Les aubes du stator compresseur forges sont profil arodynamique. Les aubes des huit premiers tages sont fixes par des queues darondes dans des segments danneau porte-aubes appels secteurs.

Ces secteurs sont eux-mmes glisss dans des rainures circulaires usines dans les corps et maintenus en place par des clavettes de fermeture.


Du 9 me au 17 me tage ainsi que pour les deux ranges daubes de guidage fixes la sortie du compresseur, les aubes possdent un pied de forme rectangulaire et sont insrs sparment et directement dans les rainures circulaires correspondantes usines dans les corps du stator. Elles sont galement maintenues en place par des clavettes.



Extraction dair du compresseur

Gnralits

Pendant le fonctionnement de la turbine gaz, une partie du dbit dair est extraite du compresseur axial diffrents tages pour:

-Refroidir des lments de la partie turbine soumis de haute temprature de fonctionnement.

-Assurer ltanchit des paliers de la turbine.

-Fournir lalimentation ncessaire au fonctionnement des vannes pneumatiques.

-Alimenter le circuit dair dautomatisation le cas chant.

Air du 4 me tage

Lair extrait du 4 me tage du compresseur est canalis depuis des conduites fixes sur les demi-corps suprieur et infrieur et utilis pour refroidir les paliers et assurer leur tanchit.

Deux ventilateurs situs lextrieur de la turbine fournissent lair de refroidissement du corps turbine et du cadre dchappement.

Air du 16 me tage De lair extrait au 16 me tage, au niveau de laube fixe du stator est dirig vers lintrieur du rotor ou il est utilis pour refroidir les aubes turbines des deux premiers tages et les espaces inter-roues.

Air chappement compresseur

De lair soutir la sortie du compresseur axial est utilis pour le circuit dair dautomatisation dans le cas du combustible liquide, pour refroidir les pices de transition , les directrices des deux premiers tages et lanneau de retenue et aussi pour alimenter les diffrents appareils pneumatiques.

Pompage des compresseurs et systme anti-pompage Compresseur & Turbine

Turbine:

Gnralits:La turbine est la partie dans laquelle l'nergie calorifique est transforme en nergie mcanique, elle est constitue de trois tages, elle est du type 9001E. Chaque tage est compos dune directrice (aubage fixe) suivie dune roue aube.

Les principaux lment constituant cette turbine sont:

-Le rotor turbine et son aubage

-Le corps turbine

-Les directrices et les diaphragmes

-

-Lensemble palier N03 est situ au centre du cadre dchappement.


Rotor turbine

Lensemble du rotor turbine se compose:

-De larbre avant

-De trois disques constituant les roues turbine

-De laubage turbine

-De larbre arrire

-De deux entretoises inter roues

Tous ces lments sont solidement fixs les uns par rapport aux autres par 12 tirants.


Larbre avant stend de la bride arrire de liaison au rotor compresseur la face avant de la roue turbine du premier tage. Sur cet arbre est usine une surface lisse qui constitue la fuse du palier N02.

Les entretoises entre premire et deuxime roues turbine et entre deuxime et troisime roues turbine permettent la sparation axiale de chaque roue. Les faces des entretoises comportent des fentes radiales pour le passage de lair de refroidissement et dtanchit. Des labyrinthes sont situs entre chaque entretoise et les diaphragmes des second et troisime tages pour assurer ltanchit entre les tages.

Larbre arrire se situe entre la troisime roue turbine et la bride avant de laccouplement de puissance. Il comporte la porte du palier N03.

Aubage turbine Les aubes turbines des roues turbines sont de plus en plus longues du 1re au 3me tage car la diminution de pression rsultant de la dtente dans chaque tage ncessite une section annulaire croissante dans le sens de lcoulement des gaz.

Les trois tages daubes turbines sont fixs directement sur les roues par des rainures axiales dites en formes de pied de sapin brochs sur le pourtour des roues. Le profil daubes est reli au pied par lintermdiaire dune partie appele chasse. Ces chasses permettent de situer les pieds daube une distance suffisante des gaz chauds afin de rduire la temprature de leur fixation. Lensemble rotor turbine est assembl de manire pouvoir remplacer des aubes sans dmonter les roues, les entretoises et les arbres dextrmit.

Les aubes du 1re tage constituent le premier ensemble mobile rencontrer par le gaz chauds leur sortie de la directrice 1re tage. Les aubes 1re tage sont refroidies intrieurement par un dbit dair.

Cet air est introduit dans chaque aube la base du pied, dit pied sapin en raison de sa forme caractristique. Cet air passe travers une srie de canaux longitudinaux creuss lintrieur de laube et ressort dans la veine des gaz chauds par son sommet.


Les aubes du 2me tage sont galement refroidies par de lair circulant travers des canaux longitudinaux. Les aubes du 3me tage ne sont pas refroidies par de lair interne. Les aubes des deuxime et troisime tages possdent un segment leur sommet formant un anneau continu qui assure lamortissement des vibrations.


Refroidissement du rotor turbine Pour permettre un fonctionnement normal et par la mme une dure de vie accrue, le rotor turbine doit tre refroidi. Il est refroidi au moyen dun dbit dair relativement frais, par rapport la temprature des pices situes dans la veine des gaz chauds. Cet air est extrait du compresseur axial au niveau du seizime tage, juste au niveau de laubage constituant cet tage. Ce dbit dair est utilis pour refroidir les aubes turbine des premieres et deuxime roue turbine, et galement leurs faces arrires.

Stator de la turbine Disposition Le corps turbine et le cadre dchappement compltent lensemble du stator de la turbine.

Les directrices, les segments de protection, le diffuseur dchappement et lensemble du palier N03 sont supports par ces lments.

Corps turbine Le corps turbine assure les positions axiale et radiale des directrices et des segments de protection.

Il assure galement les jeux et le positionnement relatif des directrices par rapport aux aubes turbine.

En plus il des trous dinspection pour le mesure de la flchissement de la deuxime directrice.

Le refroidissement de la turbine se fait par deux motos ventilateur (les 88TK) qui sont places lextrieur de lenceinte de la turbine.

Le corps turbine est:

Boulonn lavant sur lextrmit arrire du corps chappement compresseur et sur le carter des chambres de combustion.

Boulonn larrire sur le cadre dchappement.

Directrices Le corps turbine contient les trois tages de directrices aubes fixes ayant pour but de diriger les gaz sur les aubes des roues de chaque tage, en outre elles sont soumises a des contraintes dues la pousse de gaz, des contraintes dorigine thermique.

Directrice du 1re tage La directrice premier tage reoit les gaz de combustion la sortie des pices de transition. Elle est compose de 18 segments comprenant chacun deux aubes ses segments sont contenus dans un anneau de retenue qui reste centre dans le corps turbine et permet un dplacement radial pour encaisser les dilatations.

Directrice du 2me tage Elle est compose de 16 segments mouls comportant trois aubes chacun. Elles sont maintenus en place pour former circonfrence par des goupilles de centrage radial fixes depuis le corps turbine et sencastrent dans des encoches axiales usines dans le bandage extrieur de la directrice. Directrice du 3me tage Elle est compose de 16 segments mouls comportant quatre aubes. Elle est maintenue de la mme manire que la 2me.

Diaphragmes Ils sont monts sur le diamtre interne form par les segments de directrice des 2me et 3me tages.

Segments de protection

Contrairement laubage compresseur, les sommets daubes turbine ne sont pas directement situes en regard dune surface usine dans le corps mais dune surface circulaire constitue de segments incurvs appelles segments de protection. Leur rle se rsume en:

Fournir une surface cylindrique pour minimiser les fuites de gaz chauds au sommet des aubes.

Assurer une haute protection thermique entre la veine des gaz chauds et le corps turbine relativement froid.

Cadre dchappement

De part sa conception le cadre est forme dun cylindre extrieur et dun cylindre intrieur appels viroles, tous deux relis par 10 entretoises radiales carnes. Le palier N3 est support par la virole intrieure. Un espace annulaire divergent est situ entre les deux viroles et sert de passage aux gaz leur sortie du 3me tage turbine. Le cadre chappement est refroidi par une partie de lair fourni par les ventilateurs extrieurs la turbine.

Diffuseur dchappement Ce diffuseur est fix entre les cylindres interne et externe du cadre. Les gaz chauds issus du 3me tage turbine pntrent dans le diffuseur dchappement qui constitue un espace divergent. La partie arrire du diffuseur est pourvue de dflecteurs circulaires qui ont pour but de diriger radialement et de faon uniforme les gaz chauds tout en minimisant les pertes par frottement afin de dterminer leur temprature par lintermdiaire des thermocouples dchappement.

: Bride bride de lensemble turbocompresseur

rapport de stage compresseur et turbine

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