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• REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT S

• REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE MOHAMED BOUDIAF - M’SILA Mémoire présenté pour l’obtention Du diplôme de Master Académique Intitulé Proposé et dirigé par : Présenté par : Mr .AMROUNE Salah. HOUARI Amin BELOUADAH Mounir Soutenu devant le jury composé de: Mr. SAIB Cherif Université Mohamed Boudiaf - M’sila Président Mr. SLAMANI Mohamed Université Mohamed Boudiaf - M’sila Examinateur Mr. MENASRI Noureddine Université Mohamed Boudiaf - M’sila Examinateur Année universitaire : 2017 /2018 N° d’ordre : GM/……………../2018 Contribution à l’étude de l’équilibrage statique des rotors turbines Faculté de technologie Département de génie mécanique N° :……………………………… DOMAINE : Sciences et Technologie FILIERE : Génie mécanique OPTION : Construction mécanique I Dédicace Nous dédions ce travail à : Nos mères, sources de tendresse et d’amours pour leurs soutiens tout le long de notre vie scolaire. Nos pères, qui nous ont toujours soutenus et qui ont fait tout possible pour nous aider. Nos frères et nos sœurs, que nous aimons beaucoup. Notre grande famille. Nos cher ami (e) s, et enseignants. Tout qu’on collaboré de prés ou de loin à l’élaboration de ce travail. Que dieu leur accorde santé et prospérité. II Remerciements Nous tenons à exprimer notre gratitude et reconnaissance à notre promoteur Mr.AMROUNE Salah d’avoir accepté de nous encadrer. Comme nous tenons également à remercier tous les enseignants du département de génie mécanique faculté de Technologie de l'Université Mohamed Boudiaf-M’sila qui ont contribué à notre formation en nous inculquant leur savoir. Nos remerciements s’adressent aux membres du Jury, Mr. SAIB Cherif, Docteur à l’université de M’sila, Mr. SLAMANI Mohamed, Docteur à l’université de M’sila et Mr. MENASRI Noureddine, Docteur à l’université de M’sila qui me font l’honneur de participer à la soutenance. Nous tenons à adresser nos sincères remerciements, à ceux qui m’ont beaucoup appris au cours de le stage pratique que nous avons fait, et à BOUCHLALEGUE Nassereddine, notre maître de stage qui nous a formé et a accompagné au long de cette expérience et l’ensemble des employés de société MEI M’sila tout au long de cette expérience avec beaucoup de patience et de pédagogie. Et enfin, nous remercions nos chers camarades pour leur aide durant toute la période de notre formation. HOUARI A. et BELOUADHEH. M. III Résume La répartition des aubes sur le rotor d'une turbine est un élément fondamental pour la tenue d'équilibrage de ces aubes mobiles en fonctionnement. En effet, une mauvaise répartition conduit à la création de balourds consécutifs et à des comportements différents sous le même chargement centrifuge de ces aubes mobiles. Ces balourds sont à l'origine de niveaux vibratoires importantes amener à un impact non négligeable sur les caractéristiques mécaniques et acoustiques de la turbomachine et qui, à l'extrême, peuvent entraîner une destruction des aubes mobiles de la turbomachine et de son entourage. L’objective de ce travail est de proposer une méthode qui permettre d'améliorer la répartition des aubes d'un rotor de turbine d’une façon que la correction de masse trouve dans la tolérance admise pour obtenir un meilleur équilibrage en fonctionnement. Le but de cette étude est aussi de proposer une méthode de répartition qui reste applicable lors des opérations de maintenance ultérieures aboutissant à des changements ponctuels d'aubes avec code MATLAB. Ces buts sont atteints par une procédure de répartition des aubes d'un rotor turbine dans lequel, il est procédé tout d'abord à la mesure du moment statique de chaque ailette, afin d’obtenir une répartition des ailettes à partir d’un algorithme prédéfini pour but de minimiser les défauts de balourd , et donner l’angle de correction ,et on a comparé nos résultats de ce projet avec les résultats obtenus de logiciel de répartition BLADIS.net de grande société spécialisée dans ce domaine au niveau de la société de maintenance des équipements industriels MEI (Sonelgaz M’sila) pour prouver la fiabilité de notre travail. Mots-clés : Rotor, Aubes, Equilibrage statique, Répartition, Balourd. IV Abstract The distribution of blades on the rotor of a turbine is a fundamental element for the balancing behavior of these blades in operation. Indeed, a bad distribution leads to the creation of consecutive imbalances and different behaviors under the same centrifugal loading of these blades. These imbalances are at the origin of important vibratory levels bring to a significant impact on the mechanical and acoustic characteristics of the turbine and which, in the extreme, can cause destruction of the blades of the turbine and its entourage. The objective of this work is to propose a method which makes it possible to improve the distribution of the blades of a turbine rotor in a way that the mass correction finds in the accepted tolerance to obtain a better balance in operation. The purpose of this study is also to propose a distribution method which remains applicable during subsequent maintenance operations resulting in ad hoc changes of blades with MATLAB code. These aims are achieved by a blade distribution procedure of a turbine rotor in which, firstly, the static moment of each fin is measured in order to obtain a distribution of the fins from an algorithm. Predefined for the purpose of minimizing unbalance faults, and giving the correction angle, and comparing our results from this project with the results obtained from BLADIS.net distribution software from large company specialized in this area at the company level maintenance of MEI industrial equipment (Sonalgaz M'sila) to prove the reliability of our work. Keywords: Rotor, Blades, Static balancing, Distribution, Unbalance. ﺍﻟﺨﻼﺻﺔ ﺇﻥ ﺗﻮﺯﻳﻊ ﺯﻋﺎﻧﻒ ﻋﻠﻰ ﻣﺴﺘﻮﻯ ﺍﻟﻌﻤﻮﺩ ﺍﻟ ﺪﻭﺍﺭ ﻟﻠ ﻌﻨﻔﺔ ﻫﻮ ﻋﻨﺼﺮ ﺃﺳﺎﺳﻲ ﻟﻠﺤﻔﺎﻅ ﻋﻠﻰ ﻭﺿﻌﻴﺔ ﺗﻮﺍﺯﻥ ﻫﺬﻩ ﺯﻋﺎﻧﻒ ﺃﺛﻨﺎء ﺍﻟﺘﺸﻐﻴﻞ. ﻓﻲ ﺍﻟﻮﺍﻗﻊ، ﻳﺆﺩﻱ ﺗﻮﺭﻳﻊ ﺍﻟﺴﻲء ﻟﻬﺬﻩ ﺯﻋﺎﻧﻒ ﺇﻟﻰ ﺧﻠﻖ ﻋﻴﻮﺏ ﺛﻘﻞ ﻣﻮﺍﺯﻥ ﻣﺴﺘﻤﺮ ﺗﺘﺒﻌﻪ ﺳﻠﻮﻛﻴﺎﺕ ﻣﺨﺘﻠﻔﺔ ، ﻣﻤﺎ ﻳﻨﺸﺄ ﻋﻨﻪ ﻗﻮ ﻯ ﻁﺮﺩ ﻣﺮﻛﺰﻳﺔ . ﻛﻤﺎ ﻫﺬﺍ ﺍﻻﺧﺘﻼﻝ ﻓﻲ ﺍﻟﺜﻘﻞ ﺍﻟﻤﻮﺍﺯﻥ ﻳﺆﺩﻱ ﺇﻟﻰ ﻅﻬﻮﺭ ﺇﻫﺘﺰﺍﺯﺍﺕ ﻭ ﺃﺻﻮﺍﺕ ﻋﻠﻰ ﻣﺴﺘﻮﻯ ﺍﻟﻌﻨﻔﺎﺕ ﻭ ﺑﻬﺎ ﻗﺪ ﻳﺴﺒﺐ .ﻓﻲ ﺍﺗﻼﻑ ﺯﻋﺎﻧﻔﻬﺎ ﻭ ﻣﺎ ﺟﺎﻭﺭﻫﺎ ﻣﻦ ﻋﻨﺎﺻﺮ ﻫﺎ ﺍﻟﻬﺪﻑ ﻣﻦ ﻋﻤﻠﻨﺎ ﻫﻮ ﺍﻗﺘﺮﺍﺡ ﻁﺮﻳﻘﺔ ﺗﺴﻤﺢ ﻟﻨﺎ ﺑﺘﺤﺴﻴﻦ ﺗﻮﺯﻳﻊ ﺯﻋﺎﻧﻒ ﻋﻠﻰ ﻣﺴﺘﻮﻯ ﺍﻟﻌﻤﻮﺩ ﺍﻟﺪﻭﺍﺭ ﻟﻠ ﻌﻨﻔﺔ، ﺑﺤﻴﺚ ﻳﺘﻢ ﺍﻟﻌﺜﻮﺭ ﻋﻠﻰ ﺍﻟﺘﺼﺤﻴﺢ ﺍﻻﻭﺯﺍﻥ ﻓﻲ ﻣﺠﺎﻝ ﺍﻟﺴﻤﺎﺣﺔ ﻟﻠﺤ ﺼﻮﻝ ﻋﻠﻰ ﺗﻮﺍﺯﻥ ﺃﻓﻀﻞ ﺃﺛﻨﺎء ﺍﻟﺘﺸﻐﻴﻞ ﻭ ﺍﻟﻬﺪﻑ ﻣﻦ ﺍﻟﺪﺭﺍﺳﺔ ﻫﻮ ﺃﻳﻀًﺎ ﺍﻗﺘﺮﺍﺡ ﻁﺮﻳﻘﺔ ﺗﻮﺯﻳﻊ ﺗﺒﻘﻰ ﻗﺎﺑﻠﺔ ﻟﻠﺘﻄﺒﻴﻖ ﺃﺛﻨﺎء ﻋﻤﻠﻴﺎﺕ ﺍﻟﺼﻴﺎﻧﺔ ﺍﻟﻼﺣﻘﺔ ﻭ ﺍﻟﺘﻲ ﺗﺆﺩﻱ ﺇﻟﻰ ﺗﻐﻴﻴﺮﺍﺕ ﻣﻨﺘﻈﻤﺔ ﻭ ﺩﻗﻴﻘﺔ ﻟﺰﻋﺎﻧﻒ ﺑﺎﺳﺘﺨﺪﺍﻡ ﺑﺒﺮﻧﺎﻣﺞMATLAB . ﻳﺘﻢ ﺗﺤﻘﻴﻖ ﻫﺬﻩ ﺍﻷﻫﺪﺍﻑ ﻣﻦ ﺧﻼﻝ ﻋﻤﻠﻴﺔ ﺗﻮﺯﻳﻊ ﺯﻋﺎﻧﻒ ﺍﻟﻌﻤﻮﺩ ﺩﻭﺍﺭ ﻟﻠ ﻌﻨﻔﺔ ، ﺣﻴﺚ ﺗﻘﺎﺱ ﺃﻭﻻً ﺍﻟﻠﺤﻈﺔ ﺍﻟﺜﺎﺑﺘﺔ ﻟﻜﻞ ﺯﻋﻨﻔﺔ ﻣﻦ ﺃﺟﻞ ﺍﻟﺤﺼﻮﻝ ﻋﻠﻰ ﺗﻮﺯﻳﻊ ﺍﻟﺰﻋﺎﻧﻒ ﺑﺨﻮﺍﺭﺯﻣﻴﺔ ﻣﺤﺪﺩﺓ ﻣﺴﺒﻘﺎ ﻟﺘﻘﻠﻴﻞ ﻋﺪﻡ ﺍﻻﺗﺰﺍﻥ ﻭ ﺇﻋﻄﺎء ﺯﺍﻭﻳﺔ ﺍﻟﺘﺼﺤﻴﺢ ﻭ ﺑﻬﺎ ﻧﻘﺎﺭﻥ ﺑﺎﻟﻨﺘﺎﺋﺞ ﺍﻟﺘﻲ ﺗﻢ ﺍﻟﺤﺼﻮﻝ ﻋﻠﻴﻬﺎ ﻣﻦ ﺑﺮﻧﺎﻣﺞ ﺗﻮﺯﻳﻊ BLADIS.net ﻟﺸﺮﻛﺔ ﻛﺒﻴﺮﺓ ﻣﺘﺨﺼﺼﺔ ﻓﻲ ﻫﺬﺍ ﺍﻟ ﻤﺠﺎﻝ ﻋﻠﻰ ﻣﺴﺘﻮﻯ ﻟﺸﺮﻛﺔ ﺍﻟﺼﻨﺎﻋﻴﺔ ﺍﻟﻤﻌﺪﺍﺕ ﺻﻴﺎﻧﺔ ﺍﻟﺸﺮﻛﺔMEI Sonelgaz M'sila) . ﻋﻤﻠﻨﺎ ﻣﻮﺛﻮﻗﻴﺔ ﻹﺛﺒﺎﺕ ( ﻛﻠﻤﺎﺕ ﺍﻟﺒﺤﺚ: ﻋﻤﻮﺩ ﺩﻭﺍﺭ ، ﺯﻋﺎﻧﻒ ، ﻣﻮﺍﺯﻧﺔ ﺛﺎﺑﺘﺔ ، ﺍﻟﺘﻮﺯﻳﻊ ، ﺍﻟﺜﻘﻞ ﺍﻟﻤﻮﺍﺯﻥ . V Table des Matières Dédicace……………………………………………………………………………………….. I Remerciements………………………………………………………..….……….…..………... Résume…………………………………………………………………...…….………..……… Liste des matières……………………………………………………………………………….. Liste des figures…………………………………………………………….…….…………….. Liste des Tableaux…………...…………………………………………….…….……………… Liste des acronymes et symboles………………...……………………………….…………….. Introduction générale Introduction…………………………………………………..………………………………….. Chapitre I : Les turbines et les rotors. I.1. Introduction ………………………………….………………………..…..………............. I.2. Historique ……………………………………..…………………….….………...……….. I.3. Les Turbines ………………………………….…………………....…….…...…………… I.3.1. Définition d’une Turbine ……………………………………......………………. I.3.2. Classification des Turbines ………………………………..…….………………. I.4. Turbine à gaz …………………………………...………..……..……...….….…………… I.4.1.Définition………………………………………..…..….………..………….……. I.4.2. Différents types de turbines à gaz ………………….…………..……………….. I.4.3.Eléments principaux d’une turbine à gaz …………………...........…….…………. I.4.4.Principe de fonctionnement …...………………………….……...…….…………. I.4.5. Avantages de la turbine à gaz ……………………………...…..………….…….. I.5. Turbine à vapeur ……………………………………………..……...…….....…………….. I.5.1.Définition ..………………………………….………..…...………..….………….. I.5.2 Différents types de turbines à vapeur …………………….……..…….…………. I.5.3 Avantages des turbines à vapeur ..……………………….….……..….….………. I.6. Rotor d’une turbine …..…………………………………….…………….….…………….. I.6.1. Conception de rotor ….…………….……………………..…….….……………. I.6.2. Types des rotors ...……………………………..………...…...……….………….. I.6.2.1. Rotor rigide ...…………………………….…...……………….……….. I.6.2.2. Rotor flexible ...…………………………………..………….…………. I.7. La roue de la turbine ………………………………….…………………………………… I.7.1. Les aubes du stator …………………………………………..…………………... I.7.2. Les aubes du rotor …………………………………….…..…….……………….. II III V VIII X XI 01 03 03 05 05 06 06 06 07 08 09 09 10 10 11 12 12 13 14 14 14 16 16 17 VI I.8.Conclusion ………………………………….………………..………..……………………. Chapitre II: Les aubes des rotors turbines II.1.Introduction ………………………………….…………………..…..……………………. II.2. Les aubes …………….……………….…….…………………..…….…..…….…………. II.2.1. Détails des aubes …………………….….…………….……..…………………... II.2.2. Le profil d’aube ………………………..………….…………....….……….......... II.2.3. Vrillage ………………………………….…………….……….....…………….... II.2.4. Grille des aubes…………………………………….…….….…….……………... II.3. Matériaux et procédés de fabrication des ailettes………………….……….….....………… II.3.1. Les matériaux………………………………….………………….…...….……..……….. II.3.1.1. Superalliage…...…………………………….………….……...….……..……... II.3.1.2.Des nouveaux alliages………………………………….…..…..………..……... II.3.1.3.Matériauxcomposite.…………………...……………………………………… II.4.2. Techniques de la fabrication des aubes …………………………………...……..……… II.4.2.1.Procédé de moulage…………………………………….…..…………………... II.4.2.2. Les procédures d’usinage des aubes de turbine…………...……………...……. II.4.2.3.Les étapes d’usinage d’une aube………………………………….……….…… II.4.2.3.1.Ebauche de brut quelconque 3D ……………………………..…..…... II.4.2.3.2.Usinage en bout d’aube de turbine 5 axes ………………………..….. II.4.2.3.3.Usinage en roulant 5 axes d’aubes de turbine……………………..…. II.4.2.3.4.Usinage du raccord pied de pale-aube 5 axes ………………………... II.4.2.3.5.Stratégies complémentaires pour l’usinage du pied …………………. II.5.Diffèrent système de fixation des aubes sur disque………………………………..……..... II.6. Technique de refroidissement des turbines à gaz………………………………….…......... II.7. Conclusion………………………………….……………………………………………… Chapitre III : Equilibrage statique des rotors turbines III.1.Introduction ………………………………….………………………….……………....... III.2. Définition d’équilibrage d’un rotor ……………………………………….……............... III.3. But de l’équilibrage ……………………………………………………………................ III.4. Balourd et équilibrage ……………………………………………………………............ III.4.1.Balourd statique ………………………………………………………………... III.4.2. Les causes du balourd ……………….…………………………………………. III.5.L’équilibrage statique des rotors ……………………………………..………………....... III.6. Qualité d'équilibrage………………………………….……………….………….............. III.7. Préparation et réalisation d’un équilibrage………………………………….…………...... 17 18 18 19 19 20 21 22 22 23 24 25 26 26 uploads/Litterature/ contribution-a-l-x27-etude-de-l-x27-equilibrage-statique-des-rotors-turbines.pdf