L’isolation des turbines à l’aide de matelas isolants flexibles permet de maintenir les turbines à gaz et à vapeur opérationnelles avec un rendement élevé.
Les matelas isolants pour l’isolation des turbines restent la forme la plus populaire pour fournir un bouclier thermique autour du boîtier de la turbine. Une performance efficace de la turbine est nécessaire au bon fonctionnement d’une centrale électrique.
C’est pourquoi, dans cet article, nous allons aborder le sujet de la conception et de la réalisation de l’isolation d’une turbine, qu’il s’agisse d’une turbine à gaz ou d’une turbine à vapeur.
Qu’est-ce qu’une turbine ?
Une turbine est un dispositif qui extrait l’énergie de l’écoulement de fluides comme le gaz ou la vapeur et la transforme en électricité.
Il existe plusieurs types de turbines : à gaz, à vapeur, éoliennes, nucléaires et hydrauliques.
Dans le cadre de cet article, nous nous concentrerons uniquement sur les turbines à vapeur et les turbines à gaz des centrales électriques ou des usines pétrochimiques.
Vous pouvez en apprendre davantage sur une turbine à vapeur dans la vidéo ci-dessous :
Quels sont les principaux fournisseurs de turbines pour les centrales électriques ?
Il existe quelques entreprises ayant une longue tradition dans le secteur de l’énergie qui fabriquent des turbines à gaz et à vapeur.
Celles que nous isolons le plus souvent sont les turbines de :
– Siemens
– General Electric – veuillez consulter ce webinaire de GE sur les turbines à vapeur.
– Toshiba
Isolation des turbines avec matelas
Les turbines à gaz et à vapeur sont essentielles au bon fonctionnement des centrales électriques. Qu’il s’agisse d’une centrale électrique au gaz, au charbon, à la biomasse ou d’un incinérateur de déchets, toutes ces installations utilisent des turbines pour produire de l’électricité. Avec une grande quantité de chaleur, il y a un risque de perte de chaleur.
Des températures significativement élevées peuvent également causer des dommages au personnel qui exploite la centrale électrique. C’est pourquoi l’isolation des turbines est importante.
Dans la plupart des cas, les exploitants choisissent des couvertures flexibles, également appelées matelas isolants, pour les turbines.
Quels sont les avantages d’une isolation par matelas pour une turbine ?
Comme nous l’avons déjà mentionné plus haut, le principal avantage de l’isolation d’une turbine est de prévenir les pertes de chaleur.
La température à l’intérieur de l’enveloppe de la turbine peut atteindre plus de 500°C. À un tel niveau de température, la perte de chaleur peut être importante.
C’est pourquoi une isolation par couverture multicouche pour les turbines est une solution optimale. Elle réduit les pertes de chaleur du système, ce qui améliore le rendement global de la turbine.
De plus, les matelas d’isolation thermique fixés fermement sur la turbine assurent une répartition égale de la température. Cela réduit le risque de développement de tensions dans le carter de la turbine.
En outre, l’isolation de la turbine protège le personnel de l’usine contre les brûlures et le travail à des températures élevées.
Enfin, il existe plusieurs avantages de l’isolation par matelas pour les turbines en raison de la nature du matériau. Le principal avantage est que les matelas isolants peuvent être retirés de la turbine et réutilisés.
Même si les matelas isolants ont atteint leur fin de vie, vous pouvez les retirer en toute sécurité sans risquer de générer trop de poussière ou de libérer des fibres minérales dans l’environnement.
Comment concevoir les matelas d’isolation pour l’isolation des turbines ?
Nous prenons plusieurs facteurs en considération lors de la conception des matelas d’isolation pour turbines. Parmi les plus évidents, citons les exigences relatives à l’épaisseur du matelas isolant, le type de matériau, les dimensions et le poids.
Commençons par le premier élément de la liste – l’épaisseur du matelas d’isolation. De quoi avons-nous besoin pour le concevoir correctement ?
Pour commencer, nous devons nous référer aux documents de l’appel d’offres ou du contrat. Ceux-ci doivent décrire la méthode de calcul, la norme ou le standard que nous devons utiliser pour évaluer l’épaisseur. En général, les spécifications du projet contiennent ces détails.
En l’absence de telles informations, nous demandons au client de nous fournir au moins les détails suivants :
– Température de conception et de fonctionnement
– Vitesse du vent (même pour les applications internes, nous prenons généralement en compte au moins un certain courant d’air, comme 1m/s)
– Température de surface du matelas isolant
– Valeur de perte de chaleur (par exemple, certains clients exigent une perte de chaleur maximale de 250W/m2 – environ 80 BTU/pied carré/h)
– Le taux d’humidité
– Température ambiante
Très souvent, le client dispose déjà d’un plan d’isolation qui indique l’épaisseur du matelas isolant. Néanmoins, il est utile de le vérifier. Parfois, nous pouvons suggérer une solution plus économique. Dans d’autres cas, l’épaisseur du matelas isolant est insuffisante et nous devons revoir la conception.
Etudes numériques et sur site pendant la conception de l’isolation de la turbine
Lorsqu’il s’agit de concevoir des matelas d’isolation pour une nouvelle turbine, le processus est simplifié grâce à l’utilisation de modèles 3D et de logiciels de CAO. Nous recevons généralement des modèles détaillés de turbines, ce qui nous permet d’établir des estimations précises des quantités.
Dans le cas d’une modernisation, d’un remplacement ou d’une rénovation d’une turbine, lorsque le client ne dispose pas de modèle CAO, nous effectuons une étude du site. Cette tâche comprend des mesures détaillées de la turbine et des équipements associés.
Bien entendu, le modèle 3D ne montre pas toujours l’ensemble de la tuyauterie et de l’équipement autour de la turbine à son emplacement final. Dans ce cas, nous discutons avec le client pour savoir si certains éléments risquent d’entrer en conflit avec les matelas isolants de la turbine.
S’il y a un conflit, nous pouvons concevoir un matelas d’isolation plus fin à cet endroit. Nous remplissons l’intérieur du matelas d’un matériau aux propriétés isolantes supérieures. Ces matériaux sont généralement plus chers, mais les propriétés thermiques du matelas isolant sont conformes aux exigences et sans points chauds. Vous pouvez en savoir plus sur les performances de l’isolation Pyrogel pour l’isolation des turbines à gaz dans cet article.
Comme la turbine chauffe à plus de 500°C, nous devons tenir compte de l’expansion thermique de la turbine et de l’expansion dans les couches d’isolation.
Notre objectif est toujours de préparer le plus grand nombre possible de matelas d’isolation pour turbines dans notre usine. Cela signifie que le client ne demande que des modifications mineures ou des articles fabriqués sur place.
Fixation et production de matelas isolants pour turbines
Un autre facteur important que nous prenons en considération est la fixation du matelas isolant sur le corps de la turbine. La plupart des turbines sont équipées d’axes de fixation déjà soudés. Ces goupilles sont placées à des endroits spécifiques. Parfois, il n’y a que des pattes dans lesquelles on peut souder les goupilles de maintien. Dans d’autres situations, il peut s’agir de trous filetés dans lesquels vous pouvez visser la goupille de maintien.
Les concepteurs doivent calculer la quantité correcte de goupilles pour fournir un support suffisant aux matelas d’isolation multicouches.
Une fois que nous avons tous les détails, nous pouvons préparer les dessins d’atelier que nous remettons au superviseur de l’usine. Notre opérateur de machine de découpe d’isolant CNC télécharge les dessins. Elle peut ainsi donner des instructions à la machine de découpe pour qu’elle découpe le matériau de couverture du matelas d’isolation de manière très précise. Un autre avantage de cette méthode est qu’il y a très peu de perte de matériau grâce aux fonctions d’imbrication des logiciels de CAO.
Comment installer des matelas isolants sur une turbine ?
Nous préférons concevoir au moins deux couches d’isolation, par exemple des couches de 2x150mm. Notre objectif est de fabriquer des matelas individuels de moins de 25 kg. Si le client nous le demande, nous supervisons les travaux d’installation pour nous assurer que toutes les pièces sont correctement positionnées. Ce processus n’est généralement pas si difficile puisque nous marquons toutes les pièces.
L’équipe d’installation peut également recevoir un dessin montrant le plan de position avec tous les éléments.
Dans un système multicouche, les opérateurs doivent toujours s’assurer que les joints sont décalés. Le chevauchement minimum est généralement décrit dans le cahier des charges. Mais parfois, il s’agit simplement d’une règle empirique selon laquelle le décalage est égal à la moitié de la largeur du matelas d’isolation.
Vous devez installer les matelas isolants de manière étanche afin qu’il n’y ait pas de poches d’air entre eux. Ces poches d’air peuvent accumuler de la chaleur et provoquer des surchauffes soudaines.
S’il y a des trous ou des vides après l’installation, vous devez les combler avec un matériau isolant en vrac ou une couverture mesurée sur place.
Certaines zones de l’éolienne nécessitent un entretien plus fréquent, comme les vannes, les brides, les entrées ou les instruments. Nous veillons à ce que ces zones soient équipées de matelas plus petites que vous pouvez retirer facilement.
Il peut également y avoir des zones exposées à une charge mécanique plus élevée, comme les surfaces praticables. Dans ces endroits, vous pouvez installer une couche plus épaisse de plaques piétonnes avec une sous-structure appropriée.
Nous avons aidé nos clients à moderniser l’isolation des turbines et à fournir de nouveaux matelas isolants pour les turbines.
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Laissez-nous vous aider avec n’importe quel autre de nos produits d’isolation de matelas comme les matelas CEE pour les points singuliers ou l’isolation des échangeurs de chaleur.
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