Exigences de conception des compresseurs à vis

Conception de la ligne de profil du rotor central

La géométrie du rotor constitue l’élément central des compresseurs à vis et détermine directement le rendement volumétrique ainsi que la stabilité de fonctionnement de l’appareil. Au cours de la phase de conception, il est indispensable d’effectuer une modélisation mathématique rigoureuse et une optimisation approfondie de la forme des dents.

• Optimisation des caractéristiques d’engrènement: Veiller à ce que la longueur de la ligne de contact entre les rotors d’entrée et de sortie soit la plus courte possible lors du fonctionnement en engrenage, tout en maintenant la surface du triangle de fuite dans des limites raisonnables.
• Continuité de la ligne de forme: Assurer une transition douce et lisse entre les surfaces dentées, éviter les interférences d’usinage et la concentration de contraintes, et augmenter la rigidité globale du rotor.

Contrôle des jeux et des tolérances de précision

Le compresseur à vis comporte plusieurs jeux critiques; une conception judicieuse de ces jeux constitue la clé d’un équilibre optimal entre l’efficacité de compression et la fiabilité mécanique. Lors de la conception, il convient de prendre en compte de manière intégrée la dilatation thermique, la précision d’usinage ainsi que les erreurs d’assemblage.

• Entrefer du rotorL’entrefer entre les rotors du système d’aspiration et de refoulement doit être calculé avec précision en fonction de la température de service et de la différence de pression, afin d’éviter tout phénomène de serrage à haute température.
• Écart de la carcasseLa conception du jeu entre la surface extérieure du rotor et la paroi intérieure du carter doit tenir compte à la fois de la maîtrise des fuites internes et des tolérances de battement radial du rotor.
• Jeux de face: L’entrefer entre la face d’extrémité du rotor et la face d’extrémité du palier doit être strictement contrôlé afin de réduire les fuites axiales du côté haute pression vers le côté basse pression.

Système de lubrification, d’étanchéité et de refroidissement

Un système de lubrification et de refroidissement performant permet de réduire efficacement les pertes par frottement, de maîtriser la température des gaz d’échappement et d’allonger la durée de vie de l’équipement.

• Conception du système d’injection de carburant: Calcul précis du débit et de la position d’injection, afin d’assurer un refroidissement et une étanchéité adéquats dans la zone d’engrènement du rotor.
• Séparation du pétrole et du gazConcevoir une structure de séparation gaz‑huile performante afin de réduire la teneur en huile des effluents gazeux et répondre aux exigences des procédés en aval.
• Appariement de refroidissement: Dimensionner de manière appropriée la surface d’échange thermique du refroidisseur d’huile ou du refroidisseur à eau en fonction de la charge thermique compressée.

Choix des roulements et conception des joints d’arbre

La fiabilité des roulements et des joints d’arbre détermine directement la durée de fonctionnement sans défaillance du compresseur.

• Assemblage de roulements: Répartir de manière optimale les roulements radiaux et axiaux afin d’assurer, sous l’action de charges aérodynamiques complexes et de charges dues à la transmission par engrenages, un positionnement axial et radial précis du rotor.
• Structure du joint d’arbre: Une étanchéité mécanique fiable ou une structure d’étanchéité à labyrinthe est adoptée afin d’empêcher la fuite de l’huile de lubrification vers la chambre de compression, tout en évitant toute émanation du gaz comprimé vers l’environnement extérieur.

Contrôle des vibrations et du bruit

Réduire les vibrations et le bruit constitue un volet essentiel de la conception, permettant d’améliorer la qualité de fonctionnement des équipements et de satisfaire aux exigences environnementales.

• Exigences d’équilibrage dynamiqueLe sous‑ensemble du rotor doit faire l’objet d’un équilibrage dynamique de haute précision afin d’éliminer les déséquilibres de forces centrifuges lors de la rotation.
• Rigidité structurelle: Renforcer la rigidité structurelle du carter et des couvercles d’extrémité afin d’éviter toute résonance sous l’action des forces d’excitation.
• Pulsation du flux d’airOptimiser la position et la forme des orifices d’admission et d’échappement, assurer une transition de pression douce et réduire le bruit aérodynamique dû aux pulsations du flux d’air.