UVE · Valorisation énergétique — Formation exploitation
Turbine à vapeur à contre-pression et extraction contrôlée, entraînant un alternateur WEG de 21 MW via un réducteur. Aubes, paliers, circuit d'huile et sécurités.
La vapeur HP se détend dans la turbine (couple, 6823 tr/min). Le réducteur ramène à 1500 tr/min pour l'alternateur. Deux sorties : soutirage 22 bara → chauffage urbain, et échappement BP 5–6 bara → aérocondenseur ou dégazeur.
Cliquez un composant. Démarrez et variez la charge : la vitesse reste constante — seule la puissance (et le débit vapeur) change.
Une entrée haute pression, un prélèvement réglé pour le chauffage urbain, une sortie BP vers aérocondenseur ou dégazeur.
Vapeur vive haute pression/température : l'énergie disponible.
Réglé (pression constante), alimente le chauffage urbain.
5–6 bara vers dégazeur ou aérocondenseur selon le mode.
| Niveau | Température mini / maxi | Pression service | Calcul (T / P) |
|---|---|---|---|
| Admission (VP HP) | 360 / 425 °C | 53–62 bara | 460 °C / 81 bara |
| Soutirage 22 bara | 250 / 350 °C | 15–23 bara | 400 °C / 28 bara |
| Échappement BP | 152 / 318 °C | 5–5,5 bara | 350 °C / 7 bara |
Vibrations < 84 µm (crête à crête) · vitesse nominale 6800 tr/min · 1re vitesse critique 2828–4243 tr/min.
Imaginez la vapeur comme un torrent sous pression. La turbine ne la laisse pas filer : elle l'oblige à céder son énergie, morceau par morceau, sur une succession d'étages.
À chaque étage, une couronne d'aubes fixes (le distributeur) resserre le passage : la vapeur accélère comme l'eau au bout d'un tuyau qu'on pince. Ce jet rapide vient frapper les aubes mobiles du rotor et les pousse — un peu comme le vent pousse les pales d'un moulin. Étage après étage, la pression tombe, la vitesse est récupérée, et le rotor s'emballe jusqu'à 6823 tr/min.
Thermique (VP HP)
↓ détente
Mécanique (6823 tr/min)
↓ réducteur ÷4,55
1500 tr/min
↓ alternateur
Électrique (21 MW, 50 Hz)
Coupe axiale : le rotor (arbre + roues) porte les aubes mobiles ; entre les roues, les aubes fixes orientent la vapeur. Détente HP → BP de gauche à droite.
Le pied de sapin emboîte l'aube dans la jante et la retient contre la force centrifuge, très élevée à 6823 tr/min.
Deux familles de turbines. Dans une turbine à action, toute la détente (chute de pression) se fait dans la buse fixe : la vapeur en sort très vite et ne fait que pousser l'ailette mobile. Dans une turbine à réaction, la vapeur se détend aussi dans l'ailette mobile, qui agit comme une buse : la poussée vient en plus de la réaction du jet. La turbine réelle combine souvent les deux.
Animation : la buse fixe (verte) souffle sur la roue à action qui tourne ; à droite, l'aube-buse tourne par réaction (comme un arroseur). Dans les cascades, la vapeur circule à travers les aubes.
Canal convergent : la section se resserre → la vapeur accélère et sort avec le bon angle. Elle transforme la pression en vitesse.
Profil courbé qui dévie le jet. Le changement de direction de la vapeur crée une force : c'est la poussée sur l'aube (couple).
Étage à action : la détente se fait surtout dans l'aube fixe, l'aube mobile ne fait que dévier. Étage à réaction : la vapeur se détend aussi dans l'aube mobile, ajoutant un effet de réaction. Une turbine combine souvent les deux.
| Élément | Nuance / valeur |
|---|---|
| Aubes mobiles (rotor) | X22CrMoV 12 1 (acier inox martensitique) |
| Aubes fixes | X20Cr13 |
| Fixation des pieds | Pieds de sapin |
| Vitesse périphérique moyenne | 175 m/s |
| Protection anti-humidité / érosion | HVFS — projection thermique à flamme supersonique (revêtement dur des bords d'attaque BP) |
| Rotor | Forgé monobloc (28CrMoNiV4 9) — équilibrage haute vitesse — survitesse essai 20 % / 20 min |
Vers la BP, la vapeur devient humide : les gouttelettes érodent les bords d'attaque. Le revêtement HVFS les protège.
Deux valorisations : le soutirage 22 bara (chauffage urbain) et l'échappement BP 5–6 bara (dégazeur ou aérocondenseur selon le mode).
Pression maintenue constante par vannes de réglage, quel que soit le débit. Chaleur livrée aux abonnés.
Réchauffe/dégaze l'eau alimentaire : vapeur valorisée dans le cycle — fonctionnement en contre-pression.
Vapeur condensée par échange avec l'air : chaleur évacuée quand elle n'est pas utile.
| Donnée | Valeur |
|---|---|
| Soutirages | 1 contrôlé (réglé) · 0 non contrôlé |
| Débit maxi soutirage 1 | 151 000 kg/h |
| Débit échappement (maxi / mini) | 130 000 / 8 600 kg/h |
| Régul. débit mini étage BP | Butée mécanique sur les soupapes de contrôle |
| Échappement | Moulé, radial, sortie vers le bas — acier GP240GH |
| Brides DN / PN | Admission DN 300 PN 160 · Soutirage DN 400 Cl.300 · Échappement DN 600 PN 16 |
| Clapets anti-retour soutirage | Assistés (pneumatique) — ≤ 9 m (DN400) / 6 m (DN500) de la bride |
6823 tr/min
÷ 4,55
6823 ÷ 1500 ≈ 4,55 (denture roue 141 / pignon 31). Puissance 22 000 kW.
1500 tr/min
| Donnée | Valeur |
|---|---|
| Fabricant · type | Flender Graffenstaden · TX71/4C (n° 15474 · 2021) |
| Puissance | 22 000 kW |
| Vitesses entrée / sortie | 6823 / 1500 tr/min (nominal spec : 6800) |
| Rapport de réduction | 4,55 — roue 141 / pignon 31 dents |
| Type de denture | Chevrons (herringbone) |
| Rendement | 98,84 % |
| Facteur de service AGMA | 1,97 (exigé > 1,4) — plaque : 1,3 |
| Coussinets | Lisses (côté pignon & côté roue) |
| Accouplements | Flexibles ; côté PV avec protection surcouple (tient un faux couplage à 30°) |
| Huile · masse | ISO VG 46 · 327 l/min · 1,5 bar · 11 990 kg |
Il transforme le couple mécanique en puissance électrique ; vitesse et pôles liés à la fréquence.
| Pôles | 50 Hz |
|---|---|
| 2 | 3000 tr/min |
| 4 | 1500 tr/min ← ici |
| 6 | 1000 tr/min |
Le rotor repose sur des paliers lisses : l'arbre tourne sur un film d'huile, sans contact métal. Le circuit d'huile assure le graissage (BP), la commande (HP), le soulèvement et le refroidissement.
| Équipement | Valeur |
|---|---|
| Cuve à huile (inox) | ≈ 10 000 L · volume huile ≈ 8 000 L · rétention 8 min |
| Huile | ISO VG 46 (PRESLIA 46) — difficilement inflammable |
| Maintien en température | Thermoplongeur thermostaté + circulateur (Tmin −15 °C, ~420 min) |
| Pompe principale | Attelée (arbre turbine), à vis — 1 000 l/min · 11 bara · 1500 tr/min |
| Pompe auxiliaire (démarrage) | Électropompe à vis — 900 l/min · 11 bara · 1500 tr/min |
| Pompe ultime secours | Volumétrique à vis, AC secouru onduleur/batterie — 390 l/min · 4 bara · autonomie 2 h (59 % du besoin) |
| Filtres | Double permutable 2×100 % · 10 µm · alarme ΔP 0,7 bar |
| Réfrigérants d'huile | 2 × tubulaires à chicane · 470 kW · huile 68→50 °C · eau 40→47 °C (65 m³/h) |
| Épuration | Extracteur de buées 0,1 µm (0,75 kW) + purificateur (motopompe à vis, 3 µm) |
| Réseau huile | 15 bara côté HP · 1,5 bara sur les retours (calcul 80 °C) |
| Donnée | Valeur |
|---|---|
| Paliers turbine | TGM Kanis — patins oscillants |
| Charge spécifique (calc. / permise) | 10,7–10 / 12,2 daN/cm² |
| Butée | TGM Kanis — oscillante — 13 / 24,5 daN/cm² (calc. / permise) |
| Groupe de soulèvement | Pompe à pistons axiaux, moteur AC — 200 bar max · 16,2 l/min · filtre 10 µm |
| Usage | Transitoire (démarrage / arrêt / virée) |
Le soulèvement à 200 bar forme un coussin d'huile sous l'arbre tant que la vitesse est trop faible pour un film hydrodynamique.
En amont, la vapeur traverse le bâti d'admission (soupapes réglantes) et la VFR. Aux extrémités du rotor, des étanchéités à labyrinthe limitent les fuites ; les vapeurs qui s'échappent (les buées) sont aspirées et récupérées par le condenseur de buées.
| Donnée | Valeur |
|---|---|
| Bâti d'admission | 4 soupapes réglantes · corps G17CrMo5-5 · épreuve 92 bara |
| Commande | Convertisseur électro-hydraulique + actuateur hydraulique |
| Vanne d'arrêt | 1 (la VFR) · siège & soupape 21CrMoV 5 7V |
| Filtre vapeur | Intégré à la VFR · maille 5 mm · démontable |
| Donnée | Valeur |
|---|---|
| Rôle | Aspirer & condenser les fuites vapeur des bouts d'arbre |
| Ventilateurs d'extraction | 2 × 100 % |
| Puissance échangée | 900 kW |
| Débits | Vapeur ~1250 kg/h · condensats 1226 kg/h · incondensables 65 kg/h |
| Températures buées | 385 °C → condensats 100 °C |
Le régulateur de vitesse tient 6823 tr/min en agissant sur les soupapes. En parallèle, un circuit de déclenchement (huile) maintient la VFR ouverte : dès qu'une protection agit, l'huile chute et la VFR se ferme instantanément, coupant la vapeur.
La turbine régule la pression du barillet vapeur HP ; le débit varie selon la charge des chaudières. L'alternateur, couplé au réseau, exporte l'excédent.
La turbine régule le débit au soutirage selon une consigne externe, pour alimenter le réseau de chaleur CPCU (chauffage urbain).
Déconnectée du réseau, la turbine passe en régulation de vitesse et couvre les besoins propres de l'usine ; l'excédent de vapeur HP part à l'aérocondenseur.
Vue procédé du GTA avec états et valeurs live. Démarrez, faites varier la charge, ou simulez un déclenchement : le synoptique réagit comme une conduite réelle.
Valeurs indicatives calculées à partir de la charge (les consignes fixes : admission ~60 bara/410 °C, soutirage 22 bara, échappement 5,5 bara, huile 11 bar). Non raccordé au procédé réel.
| Caractéristique | Valeur |
|---|---|
| Type de turbine | Vapeur, contre-pression, à extraction contrôlée (TGM Kanis) |
| Admission (VP HP) | 53–62 bara · 360–425 °C (calcul 81 bara / 460 °C) |
| Soutirage réglé | 22 bara (15–23) → chauffage urbain CPCU · débit maxi 151 000 kg/h |
| Échappement BP | 5–5,5 bara → aérocondenseur ou dégazeur · débit 8 600–130 000 kg/h |
| Vitesse turbine | 6800 tr/min nominal (6823 plaque réducteur) · vibrations < 84 µm |
| Rotor / aubes | Forgé monobloc 28CrMoNiV4 9 · aubes X22CrMoV / X20Cr13 · pieds de sapin · revêtement HVFS |
| Paliers | Patins oscillants (TGM Kanis), coussinets régulés · butée oscillante |
| Réducteur | Flender TX71/4C — rapport 4,55 — 22 000 kW — denture chevron 141/31 — rendement 98,84 % |
| Circuit d'huile | ISO VG 46 · cuve ~10 000 L · pompe attelée 1000 l/min / 11 bar · secours + ultime secours batterie · 2 réfrigérants 470 kW |
| Soulèvement | Pompe à pistons axiaux — 200 bar · 16,2 l/min |
| Étanchéités | Labyrinthes + condenseur de buées (2 ventilateurs · 900 kW) |
| Alternateur | WEG — 26,25 MVA / 21 MW — 11 kV — 1500 tr/min — 4 pôles — 50 Hz — cos φ 0,8 — IP 54 |
| Régulation | Pression barillet HP · débit extrait CPCU · vitesse en îloté · déclencheur survitesse 2–3 positions |
Données issues de la fiche descriptive GTA (IP-14-064-IN-Y-FID-E0-0017-B1) et de la plaque réducteur Flender.