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"Procédé pour le démarrage d'une installation à turbine à gaz au moyen d'une turbine de démarrage et dispositif de démarrage pour une installation à turbine à gaz"
L'invention concerne un procédé pour le démarrage d'une installation à turbine à gaz au moyen d'une turbine de démarrage et un dispositif de démarrage pour la mise en oeuvre du procédé. Il est d'un usage courant de démarrer une installation à turbine à gaz à l'aide d'un moteur élec- trique ou bien encore à l'aide d'un moteur à piston mû par de l'huile sous pression. Dans l'application des installa- tions à turbine à gaz aux stations des canalisations de transport de gaz à grande distance, il a été aussi proposé déjà d'utiliser pour le démarrage une turbine à détente à gaz naturel.
L'invention a pour but la création d'un procédé et d'un dispositif de démarrage pour une installation à tur- bine à gaz à l'aide d'une turbine hydraulique et plus exacte- ment à l'aide d'une turbine hydraulique dont la pression de
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sortie soit supérieure à une atmosphère et cela afin d'évi- ter les phénomènes de cavitation.
Le procédé suivant l'invention consiste à envoyer au moyen d'au moins une pompe de démarrage, de l'huile pro- venant de la zone de refoulement d'un circuit d'huile de graissage pour l'installation à turbine à gaz, à la turbine de démarrage, l'huile détendue revenant ensuite dans la zone de refoulement du circuit d'huile de graissage de sorte que le niveau de pression du circuit de démarrage se trouve augmenté du montant de la pression de l'huile de graissage passant dans le circuit d'huile de graissage.
Suivant l'invention, un dispositif de démarrage pour la mise en oeivre de ce procédé est caractérisé par un circuit de démarrage pour la turbine de démarrage, circuit raccordé à la zone de refoulement du circuit d'alimentation en huile de graissage et par au moins une pompe qui élève le niveau de pression régnant dans le circuit de démarrage.
A l'aide de l'invention, on arrive d'une manière simple et économique à ce que la sortie de la turbine de démarrage soit sous surpression et en effet, le niveau de pression du circuit de démarrage est augmenté de la valeur de la pression régnant dans le circuit d'alimentation en huile de graissage.
Suivant une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le circuit de démarrage est relié, sur le côté pression de la turbine de démarrage, qui est avantageuse- ment une turbine Francis, avec la sortie d'un refroidisseur disposé dans le circuit d'alimentation en huile de graissage et sur le coté sortie de la turbine de démarrage, avec l'en- trée de ce refroidisseur. Dans ce mode de construction, le refroidisseur du circuit d'alimentation en huile de graissage est utilisé à participer pour l'évacuation de la chaleur de perte du dispositif de démarrage. Cela est rendu possible
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par le fait que la chaleur de perte du circuit d'huile de graissage de l'installation de turbine à gaz elle-même est petite pendant l'opération de démarrage, en comparaison du fonctionnement normal.
D'autres caractéristiques et avantages de la pré- sente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé et donnant à titre expli- catif mais nullement limitatif une forme de réalisation conforme à l'invention.
Ce dessin représente un exemple de réalisation de l'invention.
Le dessin montre d'une manière schématique une installation se composant d'un compresseur 1, d'une chambre de combustion 2 et d'une turbine à gaz 3 qui, par l'inter- médiaire d'un réducteur 4, commande une génératrice 5. Le circuit d'alimentation en huile de graissage est constitué essentiellement par un réservoir d'huile 6, par une pompe 7, par une conduite 8 à une extrémité de laquelle est monté un filtre 9, et par un refroidisseur 10. Un réseau de con- duites 11; envoie l'huile aux paliers 12 ou au réducteur 4 de l'installation de turbine à gaz et la ramène au réservoir d'huile par une conduite 13.
Le dispositif de démarrage se compose d'une turbine de démarrage 14 qui est reliée rigide- ment à l'arbre 15 de l'installation de turbine à gaz par l'intermédiaire d'un réducteur 16, d'une conduite 17 qui est raccordée au circuit d'alimentation en huile de graissa- ge, à la sortie du refroidissement 10 et dans laquelle sont disposés une pompe de démarrage 18 et un robinet 19 à deux voies. Le côté sortie de la turbine est relié par une con- duite 20 au circuit d'alimentation en huile de graissage en aval du coté refoulement de la pompe 7. Dans la conduite 20, est intercalé un robinet 21 à deux voies, auquel est raccor- dée une conduite 22 qui debout dans le réservoir d'huit...
Enfin, à la conduite 20, est raccordée une conduite d'éva-
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cuation 23 dont l'extrémité libre plonge dans le réservoir d'huile 6. Dans cette conduite, est disposée une soupape de sûreté 24 qui est destinée à protéger la pompe 7. La conduite de retour 20 du circuit de démarrage est reliée à la conduite 23 au dessus du robinet 24.
En outre, il est prévu, raccordée au robinet à deux voies 19 monté dans la conduite 17 et à la conduite 20, en aval de la turbine de démarrage 14, une conduite de dérivation 25 dont le rôle sera expliqué plus loin. Enfin, in est prévu, montée en parallèle avec le refroidisseur 10, une conduite de dérivation 26 munie d'une soupape à ressort 27,
Le procéda suivant l'invention est mis en applica- tion de la manière suivante.
L'huile est aspirée par la pompe 7 dans le réser- voir 6 et elle est envoyée à la pression désirée dans le circuit d'huile de graissage. Dans le circuit de démarrage relié, suivant l'invention, au circuit d'alimentation en huile de graissage, les robinets à deux voies 19 et 21 sont placés dans des positions respectives telles que de l'huile provenant du circuit d'alimentation en huile de graissage soit aspirée en aval du refroidisseur 10 par la pompe de démarrage 18 et puisse être portée parcette dernière à la pression supérieure désirée. La conduite 25 est dans ce cas séparée du circuit de démarrage. L'huile qui s'est détendue dans la turbine de démarrage 14 pour passer à la pression de débit de la pompe huile 7, augmentée des perter dans la conduite revient par le robinet 21, dans la conduite 8.
Ainsi qu'on l'a dit déjà, il convient de dimensionner le refroidisseur 10, qui est parcouru, par exemple, par de l'eau, pour le débit d'huile que nécessite le circuit d'huile de graissage (graissage et refroidissement des palier.: et rédacteurs) de 1.'installation de turbine gaz.
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Dans le circuit de démarrage circule une quantité d'huile i bien plus grande que celle qui est envoyée au réseau de conduites d'huile de graissage. Du fait de l'augmentation de la perte de charge ( en comparaison du service normal de l'installation) qui se produit dans le refroidisseur 10, la soupape à ressort 27 qui est disposée dans la conduite de dérivation 26, s'ouvre, et une partie du débit d'huile passe par la conduite de dérivation 26.
Pour rendre plus claire l'invention, on a donné ci-après un exemple numérique. C'est ainsi que par exemple, la pression d'huile du circuit d'alimentation en huile de graissage peut être d'environ 2 kg/cm2 eff. et que la pres- sion d'entrée dans la turbine de démarrage peut être d'en- viron 30 kg/cm2. Tandis que le réseau de conduites d'huile de graissage de l'installation de turbine à gaz reçoit en- viron 20 litres d'huile par seconde, il peut circuler dans le circuit de démarrage environ 100 litres par seconde.
Pendant le démarrage, le refroidisseur 10 est parcouru par exemple par 40 litres par seconde tandis que le débit d'hui- le restant qui est dans ce cas de 80 litres par seconde passe par la conduite de dérivation 26.
Pour obtenir un refroidissement supplémentaire, il est encore possible de prévoir, en parallèle avec le refroidisseur 20, une conduite de dérivation 28 présentant un refroidisseur 30 et dans laquelle sera disposée une sou- pape à ressort 29. Ici encore, le refroidisseur 30, est mis automatiquement en service à l'aide de la soupape 29.
Lorsque l'opération de démarrage est achevée, on arrête la pompe de démarrage 18 et l'on amène les robinets à deux voies 19 et 21 dans des positions respectives telles que, maintenant, le circuit de démarrage soit séparé du circuit d'alimentation en huile de graissage et que l'huile se trouvant dans le circuit de démarrage puisse passer par
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les conduites 25,20 et 22, au réservoir d'huile 6.
Au cir- ' cuit de démariage, est avantageusement relié un dispositif de dégazage qui, dans l'exemple de réalisation, se compose d'une tubulure de dégazage 31 munie d'une soupape 32 qui est ouverte pendant le temps dans lequel le dispositif de démar- rage se remplit ou se vide et d'une conduite 34, débouchant dans le réservoir d'huile 6, la conduite 34 se raccordant à son extrémité supérieure à un entonnoir 33. Quand il y a un accouplement rigide entre la turbine de démarrage 14 et l'arbre 15 de l'installation de turbine à gaz, suivant la représentation donn4e sur le dessin et concernant l'exemple de réalisation, la turbine tourne dans l'air quand le cir- cuit de démarrage est vidé.
Les pertes qui en résultent sont extrêmement faibles et elles peuvent être dissipées facilement.
Il est bien entendu possible aussi de raccorder la turbine à gaz à l'installation de turbine à gaz par l'inter- médiaire d'un accouplement à débrayage. Dans ce cas, les robinets à creux voies 19, 21 ainsi que les conduites 25,22 peuvent disparaître. Au lieu de la soupape 21, on monterait un clapet de non retour qui s'ouvrirait quand la pompe 18 et la turbine 14 seraient en service et qui se fermerait quand la pompe serait arrêtée et que la turbine serait dé- brayée.
Il va de soi que la présente invention n'a été décrite ci-dessus qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif et que l'on pourra y apporter toutes variantes sans sortir de son cadre.