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INSTITUT ALGERIEN DU PETROLE Ecole de Boumerdes Projet professionnel de fin de

INSTITUT ALGERIEN DU PETROLE Ecole de Boumerdes Projet professionnel de fin de formation Pour l’obtention du diplôme d'ingénieur spécialisé en mécanique pétrolière T Th hè èm me e Réalisé par : Suivi par : M. MOUMENE Abdallah M. ZEGHOUD Merzoug M. AINOUS Sidi Mohammed M. FETTOUHI Fethi Promotion : 2013 Etude d’amélioration de la garniture mécanique du compresseur Centrifuge MCR1 Autorisation de soutenance Je soussigné(e), M. Zeghoud Merzoug promoteur de mémoire de M. MOUMENE Abdallah et de AINOIUS Sidi Mohammed sur le thème " Etude d’amélioration de la garniture mécanique du compresseur Centrifuge MCR1 ", j'atteste que le travail réalisé et les résultats obtenus sont dignes d'être soutenus devant un jury. Ainsi, je donne un avis favorable pour la soutenance de ce rapport. Promoteur : Nom : Zeghoud Prénom : Merzoug Signature : Dédicaces A nos très chers pères A nos très chères mères Nous ne vous remercierons jamais assez pour votre amour, soutien, bien veillance, conseil etc. nous vous offrons ce travail A nos frères et sœurs …. Nous somme très fiers de vous offrir la primeur de nous efforts et de nous sentiments pour exprimer notre amour envers vous .vous avez constitué toujours un point de repère et un guide. A tout nos collègues de la promotion 2013 surtout nos amis et frères Il est impossible de dresser la liste exhaustive de tous nos collègues et amis, présents ou déjà partis sans risquer d’en oublier. Qu’ils sachent simplement que nous les associons à ce travail et que nous les oublierons. M. MOUMENE Abdallah M. AINOUS Sidi Mohammed Remerciements En premier lieu, nous tenons à remercier le DIEU notre créateur, pour nos avoir donné la force d’accomplir ce travail. Nous adressons nos vifs remerciements à nos encadreurs M. Zeghoud Merzoug et M. fettouhi Fethi pour leurs compréhensions, leurs patiences, leurs remarques qui ont été précieuses et leurs soutiens dans des moments très difficiles. Nos plus sincères remercîments vont également à tous les enseignants du département de Transport, Mécanique et Instrumentation qui nous aidés, conseillés et guidés a fin de finaliser se présent mémoire dans des bonnes conditions. Sans oublier de remercier l’ensemble des personnels de complexe de liquéfaction de gaz naturel GL1/Z de BETHIOUA pour leurs encouragements. Ainsi que à tous ceux qui nous aidés de prés ou de loin. Nous remercions également les membres du jury qui nous ferons l’honneur de juger notre travail. M. MOUMENE Abdallah M. AINOUS Sidi Mohammed Résumé Le travail que nous avons effectué au niveau de Complexe GL1/Z est basé sur un problème d’infiltration d’huile dans la boucle de réfrigération MCR. Ce passage d’huile dans la section cryogénique est dû à une anomalie au niveau de joints d’étanchéité appelée iso-carbone du compresseur MCR1. Après des discussions techniques à propos ce problème, la solution proposée par le constructeur est de faire une amélioration du système d’étanchéité. Donc l’objectif de notre travail est de faire une étude comparative entre les deux générations d’étanchéités humides «le model existant qui subit le problème d’infiltration d’huile au gaz process, et le nouveau système avec option cartouche qui n’est pas encore mise en service » afin de déterminer les causes réelles qui sont l’origine de phénomène de fuite de l’huile. Les modifications qui ont étés faite sur les éléments d’étanchéité, ont pour but de réduire au maximum toutes les contraintes qui apparaissent avec le temps, suite aux dégradations des surfaces fonctionnelles au niveau de boitier interne et minimiser l’usure de joint torique placé entre le boîtier et le manchon de contact fixe afin d’apporter une fonction stable aux ressorts. Mots Clés : Compresseur centrifuge, Elliot seal, garniture mécanique, joint d'étanchéité Iso- Carbone Table des Matières Liste des abréviations Liste des tableaux Liste des figures Liste des annexes Introduction générale ............................................................................................................. Chapitre 1 : Présentation du Complexe GL1/Z …………………………………………....…. 1.1 Organisation du complexe ....................................................... .......................................... 1.2 Description du complexe GL1/Z ......................................................................... ............... 1.2.1 Zone Utilités ..................................................................................................................... 1.2.2 Zone Procédé .................................................................................................................. 1.1.3 Zone Terminal .................................................................................................................. 1.3 Description de procédé de liquéfaction .............................................................................. 1.3.1 Section de traitement de gaz ........................................................................................... 1.3.2 Section de séparation et de liquéfaction .......................................................................... 1.3.2.1 Séparation .................................................................................................................... 1.3.2.2 Liquéfaction .................................................................................................................. 1.4 Système de réfrigération mixte MCR...……………………………………….................…... 1.5 Stockage et chargement du GNL : .................................................................................. Chapitre 2 : Généralité et description du compresseur 60M4-4 ...................................... 2.1 But de la compression…………………………………………………………………………. 2.2 Classification des compresseurs ..................................................................................... 2.2.1 Compresseurs volumétriques.......................................................................................... a. Compresseurs à piston ...................................................................................................... b. Compresseurs rotatifs volumétriques ............................................................................…. 2.2.2 Turbocompresseurs…………………………..……………………………………………… a. Compresseurs centrifuges .................................................................................................. b. Compresseurs axiaux ......................................................................................................... 2.3 Description générale du compresseur centrifuge ............................................................. 1 2 3 5 5 5 5 6 6 7 7 7 8 10 11 11 11 12 12 12 13 13 14 14 2.4 Les type de compresseurs centrifuges ............................................................................. 2.4.1 Compresseurs avec corps ouverts horizontalement (Split)…………………...…………. 2.4.2 Compresseurs avec corps ouverts verticalement (barrel)………….……………………. 2.4.3 Compresseur avec corps en forme de cloche …........................................................... 2.4.4 Compresseur de canalisation ....................................................................................... 2.4.5 Compresseur SR …....................................................................................................... 2.5 Principe de fonctionnement : ........................................................................................... 2.6 Comparaison entre les différents types des compresseursErreur………………………… 2.7 Description de compresseur MCR 1 …............................................................................ 2.7.1 Elément Stationnaire ..................................................................................................... 2.7.1.1 Corps ......................................................................................................................... 2.7.1.2 Diaphragmes, Parois d'admission et Diaphragmes de volute intern ………………... 2.7.1.3 Aubes guides d'admission ......................................................................................... 2.7.1.4 Joints Labyrinthes Entre-Etages ............................................................................... 2.7.1.5 Joints d'Etanchéité Iso-Carbone................................................................................. 2.7.1.6 Paliers Lisses ............................................................................................................. 2.7.1.7 Palier à Butée ....................................................... ……………………………….……. 2.7.2 Elément en Rotation...................................................................................................... 2.7.2.1 Arbre .......................................................................................................................... 2.7.2.2 Impulseur : ................................................................................................................. 2.7.2.3 Manchon d'Arbre ............................................... ...................................................... 2.7.2.4 Collier de Poussée ..................................................................................................... CHAPITRE 3 : Système de Lubrification ........................................................................... 3.1 Description du système de lubrification ................. ........................................................ 3.2 Composants Principaux de la Console ........................................................................... 3.2.1 Réservoir ....................................................................................................................... 3.2.2 Pompes et Entraînements.. .......................................................................................... 3.2.3 Filtres….................................................................... ..................................................... 3.2.4 Réservoir de dégazage: ........................................... .................................................... 3.2.5 Systèmes de Refroidissement ............................... ...................................................... 3.2.6 Soupape de Transfert ........................................ ......................................................... 15 15 16 16 17 17 18 21 21 22 22 22 23 23 24 24 25 26 26 26 26 26 28 28 30 30 31 32 34 35 35 3.2.8 Tuyauterie............................................................ ......................................................... 3.2.9 Dispositifs de Sûreté et de Surveillance ............... ....................................................... Chapitre 4 : les garnitures mécaniques ............................................................................. 4.1 Les étanchéités ........................................................ ...................................................... 4.1.1 Etanchéité à labyrinthes ........................................ ...................................................... 4.1.1.1 les labyrinthes de roue ................................... .......................................................... 4.1.1.2 labyrinthes de piston d'équilibrage ............................................................................. 4.1.1.3 les labyrinthes d'étanchéité......................................................................................... 4.1.2 Garnitures sèches.......................................................................................................... 4.1.2.1 Technique d’étanchéité à la pointe............................................................................. a)-Modèle à face bidirectionnelle ........................................................................................... b)-Modèle à face unidirectionnelle ......................................................................................... 4.1.2.2 Types de garnitures sèches ...................................................................................... a)-Garnitures simples ............................................................................................................. b)- Garnitures doubles ........................................................................................................... c)-Garniture tandem................................................................................................................ d)- Garniture tandem avec labyrinthe intermédiaire…............................................................ 4.1.3 Etanchéité à huile :........................................................................................................ 4.1.3.1 Garnitures avec deux bagues d'étanchéité : ....... ...................................................... 4.1.3.2 Garniture avec patins oscillants : ............................................................................... 4.1.3.3 Garniture avec contact : ...................................... ...................................................... Chapitre 5 : Comparaison entre deux types de garnitures .............................................. 5.1 Problématique : ................................................................................................................ 5.2 1ère solution : changement par un joint en cartouche complète...................................... 5.3 Le joint d'étanchéité Iso-Carbone existant ................... ................................................... 5.3.1 Chemin d’huile dans l’étanchéité iso-carbone………………………………………..…. 5.4 Nouveau design à cartouche ........................................................................................... 5.4.1 Analyse des modifications….......................................................................................... 5.4.2 Avantages de la nouvelle conception cartouche........................................................... 5.5 Etudes technico-économiques ......................................................................................... 5.5.1 Liste des pièces de l’iso carbone existant .................................................................... 36 38 38 38 38 39 40 41 42 42 42 42 43 43 43 44 44 45 45 46 47 49 49 50 51 53 56 57 58 59 59 5.5.2 Prix estimatif des pièces de l’ancien design ................................................................. 5.5.3 Proposition financière du nouveau design …................................................................ 5.6 2ème solution : installation de la garniture sèche ............................................................ Conclusion générale .................................................... ....................................................... Bibliographie. ....................................................................................................................... Annexe A : dessin technique du compresseur 60M4-4 ......................................................... Annexe B : data shit du compresseur 60M4-4 ....................................................................... Annexe C : circuit de lubrification et étanchéité P&ID ........................................................... Annexe D : les éléments de l’iso-carbone ............................................................................. 61 61 62 63 65 66 67 72 73 Liste des abréviations GL1/Z : Complexe 1 de liquéfaction du gaz Arzew GNL : Gaz naturel liquéfié GNT : Le gaz Naturel Traité MCR : Multiple Composant Réfrigérant 60M4-4 : Compresseur centrifuge à plan de joint horizontal (type M) P&ID : Pressure and Instrumentation Diagramme M : Motopompe T : Turbopompe F : Filtre E : Echangeur Liste des tableaux Tableau 1.1 : Composition molaire du MCR……………………………………………..… Tableau 2.1 : Comparaison entre les différents types des compresseurs……………… Tableau 5.1 : Liste des pièces de l’iso carbone existant ………………………………… Tableau 5.2 : Prix estimatif des pièces de l’ancien design………………………….…… 8 21 60 61 Etude d’amélioration de la garniture mécanique du compresseur Centrifuge MCR1 2 Liste des figures Figure.1.1 : Situation géographique de GL1/Z………….………………………...………2 Figure 1.2 : Organisation du complexe……………………….……………………………4 Figure 1.3 : Schéma de la section de liquéfaction………………………………………..9 Figure 2.1 : Classification des compresseurs………………………………………….. Figure 2.2: Compresseur centrifuge…………………………………………………….. Figure 2.3 : compresseur de type M……………………………………………………... Figure 2.4 : compresseur de type B……………………………………………………… Figure 2.5 : Compresseur avec corps en forme de cloche …………………………… Figure 2.6 : Compresseur de canalisation………………………………………………. Figure 2.7 : compresseur SR……………………………………………………………... Figure 2.8 : volute d’aspiration……………………………………………………………. Figure 2.9 : diaphragme d’aspiration ……………………………………………………. Figure 2.10 : diaphragme intermédiaire et canal du retour…………………………… Figure 2.11 : volute de refoulement……………………………………………………… Figure 2.12 : corps du compresseur 60M4-4…………………………………………… Figure 2.13 : palier de butée de compresseur 60M4-4………………………………… Figure 2.14 : Rotor du compresseur 60M4-4…………………………………………… Figure 3.1 uploads/Geographie/ memoire-complet-modele-6-11.pdf