Un compresseur centrifuge utilise la force centrifuge pour générer de la pression et est utilisé dans diverses applications. Le compresseur accélère l’air à partir du centre de la roue de la turbine, 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 forme de pression d’air.
Les compresseurs centrifuges à plusieurs étages, en particulier ceux à trois étages, sont présents et indispensables dans de nombreuses usines. Chaque étage individuel peut générer des rapports de pression allant de 2:1 à 3:1, et un troisième étage supplémentaire peut porter ce rapport à 8:1. Un autre avantage majeur des compresseurs à trois étages réside dans 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 entraîner les phases de compression d’air.
- Vanne d’étranglement d’admission ou aubes de guidage d’admission (IGV)
- Première étape de compression d’air
- Intercooler 1
- Deuxième étage de compression d’air
- Intercooler 2
- Troisième étage de compression d’air
- Refroidisseur final
- Soupape de décharge
- Clapet anti-retour
- Panneau de contrôle
Application
Les compresseurs d’air centrifuges modernes sont efficaces, fiables et compacts ; ils sont généralement installés sur une seule base comprenant l’entraînement, le réducteur, le système de refroidissement, la tuyauterie et le tableau de commande. Les compresseurs d’air centrifuges modernes intègrent une technologie de pointe qui apporte de nombreux avantages aux utilisateurs finaux. Parmi ceux-ci figurent une alimentation en air sans huile, une installation simple, un fonctionnement peu coûteux et un entretien aisé. De ce fait, les compresseurs centrifuges sont largement utilisés dans de nombreux secteurs :
- Pétrole et gaz
- Chimie
- Pétrochimie
- Énergie
- Industrie de la pâte à papier et du papier
- Industrie agroalimentaire
- Industrie textile
Échecs 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. Cela entraînera non seulement le dysfonctionnement d’autres équipements, mais présentera également des risques accrus pour la sécurité des personnes et de l’environnement, des temps d’arrêt de production, une perte de revenus liés à la production 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, un désalignement, la fatigue du métal, une lubrification insuffisante ou incorrecte, des défauts d’étanchéité et l’accumulation de substances.
L’arbre est la pièce rotative essentielle qui assure la transmission du mouvement et la transmission des forces au sein du mécanisme de compression. Les paliers sont montés sur le carter afin de soutenir à la fois l’arbre et le carter lui-même. Par conséquent, les vibrations de l’arbre ou celles du carter de palier constituent les premiers symptômes et un indicateur fiable de nombreux problèmes au sein du système de 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’obtenir des informations sur leur état et de prévenir ainsi les pannes. La surveillance des vibrations est l’une des méthodes les plus couramment utilisées pour détecter rapidement les défaillances naissantes avant qu’elles ne puissent entraîner de graves conséquences. La mise en œuvre de la surveillance des vibrations apporte donc de nombreux avantages qui, ensemble, garantissent de meilleurs résultats financiers :
- Cela augmente la disponibilité et le rendement de production
- Cela permet d’éviter les temps d’arrêt imprévus et les travaux de réparation
- Cela contribue à une planification efficace de la maintenance
L’American Petroleum Institute (API) est un fervent défenseur 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 reconnaît les capteurs de proximité comme des instruments de mesure appropriés pour déterminer les vibrations acceptables des arbres lors des essais de réception en usine (FAT). La norme API 670 a ensuite été complétée par des dispositions concernant la température et les matériaux des boîtiers pour les mesures de vibrations sur les réducteurs.
En 2001, la norme API 670 a été révisée une nouvelle fois et rebaptisée « Norme de protection des machines ». Depuis lors, l’API 670 est devenue la norme la plus appliquée au monde en matière de surveillance des vibrations, car elle contient des « bonnes pratiques techniques » reconnues pour les systèmes de surveillance des vibrations.
La figure 4, tirée de la norme API, montre qu’au moins deux capteurs de vibrations axiaux et deux paires de capteurs de vibrations radiaux (X et Y) doivent être placés sur un compresseur centrifuge à paliers hydrodynamiques pour surveiller correctement les vibrations de l’arbre. D’après notre expérience, nous recommandons également d’installer au moins un jeu de capteurs de vibrations sismiques sur le carter de palier afin de surveiller les vibrations de ce dernier.
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 optimiser la sécurité et la disponibilité des machines.
Pour la surveillance d’un compresseur centrifuge à trois étages, il est conseillé d’installer au moins un capteur par roue pour mesurer les vibrations radiales et au moins un transducteur sismique pour mesurer les vibrations du réducteur. Le signal 4-20 mA peut être acheminé vers un API/DCS et le signal brut mis en mémoire tampon peut être utilisé pour l’analyse des vibrations. Pour obtenir une vue d’ensemble complète, une mesure XY doit également être mise en place au niveau de chaque palier, à l’aide de deux capteurs.
