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RÉSUMÉ
Cet article est consacré à la production d’électricité par des turbines couramment appelées « turbines à gaz », car alimentées par des gaz issus d’une combustion. Sont abordés tout à tour le cycle thermodynamique de ces turbines, le rendement de leurs composants et leurs évolutions technologiques. L’étude de leur impact environnemental n’est pas oubliée, ainsi que leur sûreté de fonctionnement et l’endommagement de leurs pièces.
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-
Jacques MAUNAND : Expert Turbine à Gaz chez EDF R&D
INTRODUCTION
D’un point de vue terminologique, la dénomination officielle des turbines à gaz est en français « turbines à combustion » dont l’abréviation est TAC. La dénomination scientifiquement exacte est « turbine à gaz de combustion » puisque ce sont les gaz issus d’une combustion qui fournissent l’énergie à la turbine. Il est donc compréhensible qu’une turbine à gaz puisse être alimentée avec des combustibles liquides. Dans cet article sont employées la dénomination d’usage courant « turbine à gaz » et l’abréviation « TAC » pour désigner cette technologie.
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6. Maintenance et compteurs d’endommagement
Tout au long des paragraphes précédents les impacts en durée de vie des pièces ont été abordés. Au fur et à mesure des temps de fonctionnement ou des sollicitations par variation plus ou moins rapide de la puissance produite, les pièces accumulent des endommagements qui sans remise en état ou changement peuvent conduire à leur rupture. Ainsi les constructeurs ont défini des intervalles d’inspections en cumulant, par des méthodes diverses, les endommagements.
D’après le § 2.4, les deux sortes d’endommagements sont :
-
le fluage par maintien pendant des heures à des températures de flamme proches du maximum qui est comptabilisé en heures équivalentes de fonctionnement. Un accroissement de la température locale du métal d’une dizaine de degrés diminue la durée de tenue du matériau au fluage à 50-70 % de sa valeur initiale. Influent sur la température du métal, les fonctionnements en pointe (20 oC d’overfiring défini § 5 conduisant à environ 10 oC d’augmentation de température métal), la teneur en atome de carbone du combustible dont la réduction augmente le rayonnement des flammes (émissivité plus forte du distillé lourd qui est environ 4 fois plus pénalisant en durée de fluage que le gaz naturel) et l’injection d’eau qui augmente les coefficients d’échange côté gaz chauds, augmentation qui peut être ou non compensée par une réduction de température de flamme (certaines expériences invalident cet effet) ;
-
la fatigue par variation plus ou moins rapide du point de fonctionnement, comptabilisée souvent en démarrages équivalents (cycle démarrage/arrêt standard), comme les arrêts déclenchés à partir de la puissance maximale par une sécurité qui sont de 10 à 30 fois plus pénalisants qu’un démarrage/arrêt normal ou les démarrages...
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Maintenance et compteurs d’endommagement
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GIRAUD (M.), SILET (J.) - Turbines à gaz aéronautiques et terrestres. - B 4 410 Machines hydrauliques et thermiques, nov. 1992.
-
(2) - LORANCHET (Y.) - Mise en œuvre des turbines à gaz dans l’industrie. - B 4 425 Machines hydrauliques et thermiques, nov. 1992.
-
(3) - GE Gas turbine Design Philosophy. - GER 3434 D. http://www.gepower.com
-
(4) - GE Gas Turbine performance Characteristics. - GER 3567 H. http://www.gepower.com
-
(5) - Heavy Duty gas Turbine Operating and maintenance Considerations. - GER 3620 J. http://www.gepower.com
-
(6) - * - http://www.sudoc.abes.fr
-
...
NORMES
-
Turbine à gaz – Essais de réception - ISO 2314 - 1989
-
- ISO 2314 - 1989/Cor 1 : 1997
-
pour des installations de puissance à cycle combiné - ISO 2314 - 1989/Amd 1 : 1997
-
Turbines à gaz – Spécifications pour l’acquisition – Partie 1 : Introductions générales et définitions - ISO 3977-1 - 1997
-
Turbines à gaz – Spécifications pour l’acquisition – Partie 2 : Conditions normales de référence et caractéristiques - ISO 3977-2 - 1997
-
Turbines à gaz – Spécifications pour l’acquisition – Partie 3 : Exigences de conception - ISO 3977-3 - 2004
-
Turbines à gaz – Spécifications pour l’acquisition – Partie 4 : Carburants et environnement - ISO 3977-4 - 2002
-
...
ANNEXES
ORAP basée créée par l’EPRI (Electric Power Research Institute http://www.epri.com gérée par SPS (Strategic Power System. Inc) http://www.spsinc.com
NERC North American Electric Rehability Concil http://www.nerc.com
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