Un compresseur centrifuge utilise la force centrifuge pour créer de la pression et est utilisé dans diverses applications. Le compresseur accélère l'air à partir du centre de la roue à aubes, puis le ralentit dans un diffuseur. Au cours de ce processus d'expansion de l'air, l'énergie cinétique est convertie en énergie potentielle sous la forme d'une pression d'air.
Les compresseurs centrifuges multi-étages, en particulier les compresseurs à trois étages, sont présents et nécessaires dans de nombreuses usines. Chaque étage peut créer des augmentations de pression de 2:1 à 3:1, et un troisième étage peut augmenter cette pression jusqu'à 8:1. Un autre avantage majeur des compresseurs à trois étages est la régulation simple de la température et de l'humidité à chaque étage de compression.
Un compresseur centrifuge est une machine complexe composée de nombreux éléments :
- Moteur
- Engrenage principal pour l'entraînement des phases de compression de l'air.
- Clapet d'étranglement d'admission ou aubes directrices d'admission (IGV)
- Premier étage de compression d'air
- Intercooler 1
- Deuxième étage de compression d'air
- Intercooler 2
- Troisième étage de compression d'air
- Refroidisseur d'air
- Soupape de purge
- Clapet anti-retour
- Panneau de contrôle
Application
Les compresseurs d'air centrifuges modernes sont efficaces, fiables et compacts et sont généralement placés sur une seule fondation comprenant l'entraînement, la boîte de vitesses, le refroidissement, la tuyauterie et le panneau de commande. Les compresseurs d'air centrifuges modernes sont dotés d'une technologie avancée qui apporte de nombreux avantages aux utilisateurs finaux. Ceux-ci comprennent l'alimentation en air sans huile, une installation simple, un fonctionnement peu coûteux et une maintenance aisée. Par conséquent, les compresseurs centrifuges sont largement utilisés dans de nombreuses industries :
- Pétrole et gaz
- Chimie
- Pétrochimie
- L'énergie
- Industrie du papier et de la pâte à papier
- Industrie alimentaire
- Industrie textile
Défaillances et causes
Un dysfonctionnement ou une défaillance mécanique d'un compresseur centrifuge peut avoir de graves conséquences sur le processus de production d'une usine. Il entraîne non seulement le dysfonctionnement d'autres équipements, mais aussi des risques accrus pour la sécurité des personnes et de l'environnement, des arrêts de production, des pertes de revenus et des réparations coûteuses.
Les défaillances peuvent avoir diverses causes, mais la plus courante est la défaillance d'un composant mécanique due à un déséquilibre, à un mauvais alignement, à la fatigue du métal, à une lubrification insuffisante ou incorrecte, à des défauts d'étanchéité et à l'accumulation de substances.
L'arbre est la pièce rotative essentielle pour transférer le mouvement et supporter les forces au sein du mécanisme de compression. Les paliers sont montés sur le carter pour soutenir l'arbre et l'arbre lui-même. Par conséquent, les vibrations de l'arbre ou des paliers sont les premiers symptômes et un indicateur fiable de nombreux problèmes dans le système du compresseur d'air centrifuge.
Surveillance des machines
Pour de nombreuses usines, le fonctionnement fiable des compresseurs centrifuges est crucial. Il est donc important de surveiller ces machines à l'aide de divers indicateurs afin d'en connaître l'état et d'éviter les pannes. La surveillance des vibrations est l'une des méthodes les plus couramment utilisées pour détecter rapidement les défaillances naissantes avant qu'elles n'entraînent de graves conséquences. La mise en œuvre de la surveillance des vibrations présente donc de nombreux avantages qui, ensemble, garantissent de meilleurs résultats financiers :
- Il augmente le temps de fonctionnement et le rendement de la production
- Il permet d'éviter les temps d'arrêt imprévus et les travaux de réparation
- Il contribue à une planification efficace de la maintenance
L'American Petroleum Institute (API) est l'un des principaux défenseurs de l'élaboration de normes pour la surveillance des machines et la norme API-670 qu'il a établie est utilisée par de nombreux utilisateurs finaux de machines tournantes. Depuis 1970, l'API accepte les capteurs de proximité comme instruments de mesure appropriés pour déterminer les vibrations acceptables de l'arbre pendant les essais d'acceptation en usine (FAT). L'API 670 a été complétée par la suite avec des informations sur la température et les matériaux utilisés pour les mesures de vibrations des boîtes de vitesses.
En 2001, la norme API 670 a été révisée une nouvelle fois et a reçu le titre de " Machinery Protection Standard" (norme de protection des machines). Depuis lors, la norme API 670 est devenue la norme la plus appliquée au monde pour la surveillance des vibrations, car elle contient des "bonnes pratiques techniques" reconnues pour les systèmes de surveillance des vibrations.
La figure 4 est tirée de la norme API et montre qu'au moins deux capteurs de vibrations axiales et deux paires de capteurs de vibrations radiales (X et Y) doivent être placés sur un compresseur centrifuge avec des paliers hydrodynamiques pour surveiller correctement les vibrations de l'arbre. Par expérience, nous conseillons également de monter au moins un jeu de capteurs de vibrations sismiques sur le logement du palier pour surveiller les vibrations du logement.
Capteurs
Istec fournit les systèmes de mesure et les capteurs les plus précis et les plus fiables provenant de fournisseurs réputés et offre tout le soutien nécessaire pour maximiser la sécurité et la disponibilité des machines.
Pour la surveillance d'un compresseur centrifuge à trois étages, il est conseillé de monter au moins un capteur par roue pour mesurer les vibrations radiales et au moins un transducteur sismique pour mesurer les vibrations de la boîte de vitesses. Le signal 4-20 mA peut être transmis à un PLC/DCS et le signal brut mis en mémoire tampon peut être utilisé pour l'analyse des vibrations. Pour obtenir une image complète, une mesure XY doit également être montée sur chaque roulement, à l'aide de deux capteurs.
