CONNAISSANCES DE BASE
Principe thermodynamique
Une turbine gaz opre selon un cycle ouvert. Les aspects typiques
pour un circuit ouvert sont: les substances actives sont empruntes
lenvi-ronnement et lui sont de nouveau rendus.
Compression adiabatique du gaz froid avec un compresseur (A) de
la pression ambiante p1 p2, ce faisant, augmentation de la temp-
rature T1 T2.
Chauffage isobarique de gaz de T2 T3 par lapport de chaleur.
Lapport de chaleur seffectue par la combustion de combustibles avec
loxygne contenu dans la chambre de combustion (B).
Expansion adiabatique de gaz chaud dans une turbine (C) de
pression p2 p1, ce faisant, diminution de la temprature de T3
T4.
Une partie de la puissance mcanique retire par la turbine sert
faire fonctionner le compres-seur. Le reste est disposition en tant
que puis-sance utile.
Domaines dapplication
On utilise des turbines gaz lorsque lon exige une puis-sance
importante et un poids rduit:
entranement davion avec des hlices et raction
entranement de bateaux rapides, de locomotives et de vhicules
lourds
entranement pour des gnrateurs de courant lectrique dans des
centrales lectriques
entranement de compresseurs et de pompes dans le cadre de
lexploitation de ptrole et de gaz naturel
Un autre avantage consiste dans un tat de service trsrapide. Des
turbines gaz sont oprationnelles pleincharge dans un dlai trs court
et cest la raison pourlaquelle, elles sont souvent utilises comme
entrane-ments de rserve et en cas de pointes. Linconvnientconsiste
dans une consommation suprieure de carbu-rant, compar un moteur
diesel.
Principe dune turbine gaz double arbre
Une turbine gaz double arbre possde deux turbines indpendantes.
La premire turbine (turbine haute pres-sion) est fermement raccorde
au compresseur et len-trane. La deuxime turbine (turbine utile) est
mcanique et nest pas relie la turbine haute pression; elle produit
la puissance utile de linstallation. Elle entrane ou bien un
vhicule, lhlice ou un gnrateur. Lavantage de la turbine gaz double
arbre consiste en ce que le compres-
seur et la turbine haute pression sont utiliss avec une vitesse
de rotation idale pour la puissance. En revanche, la turbine utile
peut sadapter de manire optimale la mission dentranement en termes
de vitesse de rotation ou de couple. Alors que les vhicules exigent
une vitesse de rotation fortement variable, un alternateur
synchrone doit tre entran avec une vitesse de rotation qui dans la
mesure du possible est constante.
La turbine est exploite avec du gaz combustible. Un compresseur
auxiliaire entranement lectrique (venti-lateur de dmarrage) lance
la turbine. A une vitesse de rotation minimum, on insuffle du gaz
combustible dans la chambre combustion et il est allum
lectriquement. Aprs avoir atteint la vitesse de rotation de
maintien, le compresseur auxiliaire est arrt et la turbine
tourne
delle-mme. La lubrification et le refroidissement des paliers de
la turbine sont assurs par un circuit dhuile avec des
refroidisseurs dhuile et deau rgls de manire thermostatique, une
pompe huile et un filtre huile.
Si la temprature de lhuile est trop leve ou si la pres-sion de
lhuile est trop faible, la turbine sarrte automa-tiquement.
Diagramme T,sreprsentation du cycle idal de la turbine gazq1
apport de chaleur, q2 chaleur prleve, w travail utile, T
temprature, s entropie
Schma dune installation de turbine gaz simple: A compresseur, B
chambre de combustion, C turbine, D gnrateur;flches: air (bleu),
combustible (rouge), gaz dchappement (orange)
TURBINES GAZ
97
MACHINES MOTRICES ET MACHINES PRODUCTRICES TRAVAIL TURBINES
GAZ
AA CCD
Le schma de processus de la turbine gaz double arbre ET 794 avec
turbine utile et gnrateur
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