Trois types de réducteurs de compresseur : où les engrenages hélicoïdaux trouvent leur place
Un espace clos séparé engrenage hélicoïdal Un réducteur, placé entre le moteur et le compresseur centrifuge, augmente la vitesse du moteur (1 500 ou 3 000 tr/min) à la vitesse de la roue (5 000 à 30 000 tr/min) en un ou deux étages. Cette configuration est la plus courante pour les grands compresseurs centrifuges industriels (500 kW à 50 MW) et est régie par la norme API 613 relative aux réducteurs à usage spécifique pour les industries pétrolière, chimique et gazière.
Les turbines sont montées directement sur les extrémités des arbres de pignon à grande vitesse ; il n’y a pas d’accouplement séparé entre l’engrenage et le compresseur. Le corps de l’engrenage fait partie intégrante du système. Plusieurs étages de compression peuvent être obtenus en montant les turbines sur différentes extensions d’arbre de pignon, avec différents rapports de réduction, le tout entraîné par une seule roue dentée centrale sur l’arbre d’entrée du moteur.
Les compresseurs à vis sans huile utilisent des engrenages de synchronisation pour maintenir un jeu précis entre les rotors mâle et femelle sans contact physique. engrenages hélicoïdaux ne transmet aucune charge de processus (le contact du rotor assure la transmission du couple dans les types lubrifiés à l'huile) mais doit maintenir une relation de phase exacte du rotor, ce qui fait du jeu et de la précision du pas les paramètres critiques.
Réducteur de vitesse pour compresseur centrifuge — Exigences de conception des engrenages
Grande vitesse engrenage hélicoïdal Pour les multiplicateurs de vitesse de compresseurs centrifuges, la combinaison d'une précision DIN classe 3 à 5, d'une rugosité de surface des flancs de dents Ra ≤ 0,2 µm et d'une conception à faible angle d'hélice (β = 5 à 15°) limite la contribution des vibrations de l'engrenage à la vibration crête à crête maximale admissible de 25 µm au niveau du palier, conformément à la norme API 613.
Vitesse de la ligne de tangage — La contrainte de conception dominante
La vitesse de la ligne de tangence v = π × d₁ × n₁ / 60 000 [m/s] d'un pignon multiplicateur de vitesse de compresseur centrifuge varie de 25 m/s pour un compresseur de gaz naturel lent à plus de 200 m/s pour un compresseur d'air multicellulaire à grande vitesse. À ces vitesses :
- Les pertes par frottement entre les dents sont prédominantes : À une vitesse v > 30 m/s, les pertes visqueuses à vide dues au maillage P_VZO ∝ v² représentent une fraction importante de la puissance transmise. Pour un multiplicateur de vitesse de compresseur API 613 engrenage hélicoïdal, l'huile pour turbine ISO VG 32–68 (et non l'huile pour engrenages) est spécifiée — le grade de viscosité le plus bas qui maintient un film EHL adéquat — pour minimiser les pertes par barbotage à haute vitesse.
- Le facteur de charge dynamique KV devient significatif : À une vitesse de 50 m/s pour un engrenage de classe DIN 8, le coefficient KV atteindrait 1,5 à 2,0, nécessitant un engrenage deux fois plus grand que nécessaire au couple nominal. Les classes DIN 3 à 5 ramènent le coefficient KV à 1,02–1,05, permettant ainsi une conception d'engrenage compacte. C'est la raison fondamentale pour laquelle un compresseur à grande vitesse est utilisé. engrenages hélicoïdaux doit être rectifiée selon la classe DIN 3–5 — non pas en termes de bruit, mais de taille du corps de l'engrenage.
- Système de lubrification par brouillard d'huile : À des vitesses supérieures à 80–100 m/s, la lubrification par pulvérisation à partir d'une buse ne permet pas d'acheminer l'huile jusqu'à la zone de la denture, car la vitesse de surface la disperse avant qu'elle ne pénètre. À ces vitesses, une lubrification par injection sous pression, avec des buses dirigeant l'huile vers la zone de la denture des deux côtés, est nécessaire.
Angle d'hélice pour engrenages hélicoïdaux de compresseur à grande vitesse
multiplicateur de vitesse pour compresseur centrifuge engrenages hélicoïdaux Utiliser de faibles angles d'hélice (β = 5–15°) — contrairement à la tendance générale qui privilégie des angles d'hélice plus élevés pour réduire le bruit. La raison : à des vitesses axiales très élevées, la poussée axiale F_a = F_t × tan β génère un déplacement axial important de l'arbre du rotor, qui doit être absorbé par la butée axiale. À v = 100 m/s avec β = 25°, F_a = 0,466 × F_t — et la butée axiale à ces vitesses est un palier à patins oscillants de précision dont la capacité de charge axiale est limitée par sa conception. Compresseur standard API 613 engrenage hélicoïdal utilise β = 8–15° comme compromis entre le bruit (légèrement plus élevé) et une poussée axiale gérable à haute vitesse.
Exigences de la norme API 613 relatives aux engrenages multiplicateurs de vitesse des compresseurs
| Paramètre API 613 | Exigence | Raisonnement |
|---|---|---|
| classe de précision des engrenages | AGMA 13–15 (≈ DIN Classe 3–5) | Contrôle le KV à haute vitesse ; limite l'excitation vibratoire due au TE |
| Limite de vibration (palier) | ≤ 25 µm crête à crête (ou selon le tableau 3 de l'API 613) | Protège le jeu en bout de pale ; empêche le contact rotor-stator |
| Matériel d'équipement | Acier inoxydable AISI 4340 ou équivalent (17CrNiMo6) trempé ou cémenté | Haute résistance à la fatigue ; aucun risque de rupture par fragmentation à haute vitesse |
| Système de lubrification | Injection sous pression ; huile de turbine ISO VG 32–68 ; filtre duplex ; refroidisseur d’huile | Débit d'huile continu dans toutes les conditions de fonctionnement ; huile propre essentielle à ces vitesses de rotation des dents |
| Marge de vitesse critique | ≥ 20% séparation entre la vitesse de course et toute vitesse critique | Empêche l'amplification par résonance des vibrations induites par TE |
Engrenages de distribution des compresseurs à vis — Jeu et précision de phase
Un compresseur à vis sans huile nécessite une synchronisation exacte des phases des rotors mâle et femelle ; si les rotors entrent en contact (ce qui se produit si le jeu de la distribution est trop important et que les rotors se dilatent thermiquement, réduisant ainsi leur jeu), il en résulte un grippage immédiat des rotors et la destruction du compresseur. engrenage hélicoïdal La spécification des compresseurs à vis sans huile a donc le jeu comme paramètre principal — non pas la capacité de charge (les engrenages ne transmettent qu'un faible couple) mais la classe g ou h de la norme DIN 3967 pour maintenir le jeu du rotor sur toute la plage de fonctionnement thermique.
Les engrenages de distribution doivent conserver un déphasage constant lors des variations de température du carter du compresseur. Cela implique de compenser la dilatation du carter d'engrenages (qui modifie l'entraxe et donc le jeu) dès la conception : soit en autorisant une augmentation du jeu avec la température dans une plage contrôlée préservant le jeu du rotor, soit en utilisant des vis de réglage d'entraxe compensées en température sur le carter d'engrenages.
Korea Ever-Power — Fournisseur d'engrenages hélicoïdaux pour compresseurs à vitesse accrue
Korea Ever-Power produit des pièces de rechange et des modèles nouveaux. engrenages à denture hélicoïdale pour les multiplicateurs de vitesse de compresseurs centrifuges de classe DIN 3 à 5, Ra ≤ 0,2 µm, en matériaux compatibles API 613 (17CrNiMo6 trempé ou cémenté), avec documentation de qualification des vibrations et de mesure de l'analyseur d'engrenages 100%. fabricant d'engrenages hélicoïdauxKorea Ever-Power effectue le calcul de la vitesse critique et l'estimation des vibrations pour les engrenages de remplacement, confirmant ainsi leur conformité aux limites de vibration de la norme API 613 à la vitesse de fonctionnement spécifiée avant la production. Pour les engrenages de distribution des compresseurs à vis, Korea Ever-Power produit des paires appariées avec une classe de jeu et une précision de pas confirmées, vérifiées sur l'analyseur d'engrenages. Consultez le gamme de produits à engrenages hélicoïdaux pour les applications de compresseurs.
Foire aux questions
L'huile pour engrenages standard (ISO VG 220–320 avec additifs EP) est formulée pour les réducteurs à vitesse moyenne où le film EHL nécessite le soutien de la viscosité d'une huile de base à haute viscosité. Aux vitesses de la ligne de pas des multiplicateurs de vitesse de compresseur (50–200 m/s), le film d'huile est généré par action hydrodynamique à haute vitesse ; l'épaisseur du film EHL h_min est approximativement proportionnelle à v^0,68. L'utilisation d'ISO VG 220 à 100 m/s génère un film beaucoup plus épais que nécessaire, entraînant des pertes visqueuses excessives et un échauffement important. L'huile pour turbines ISO VG 32–68 (sans additifs EP, car ces derniers sont corrosifs pour les alliages de cuivre des paliers de compresseur) maintient un film EHL adéquat tout en minimisant les pertes par barbotage. L'absence d'additifs EP est acceptable car, à ces vitesses, l'engrenage fonctionne pleinement en régime EHL : il n'y a pas de contact entre les aspérités et la protection EP est inutile.
La norme API 613 ajoute plusieurs exigences par rapport à la norme ISO 6336 : (1) un essai de réception vibratoire obligatoire à pleine vitesse et charge avant expédition, avec une vibration au niveau du palier ≤ 25 µm crête à crête ; (2) une analyse dynamique spécifique du rotor, incluant la vitesse critique de torsion, la vitesse critique latérale et la marge de séparation à toutes les vitesses de fonctionnement ; (3) des exigences relatives aux matériaux spécifiant les niveaux d’impuretés maximaux dans l’acier des engrenages, au-delà des plages de composition standard EN/ASTM ; (4) un essai de fonctionnement mécanique supervisé par l’acheteur ou son inspecteur ; (5) des exigences spécifiques de propreté de l’huile de lubrification (ISO 16/14/11 minimum). Ces exigences supplémentaires expliquent pourquoi un compresseur conforme à la norme API 613 doit être respecté. engrenage hélicoïdal Son coût est généralement 2 à 4 fois supérieur à celui d'un engrenage industriel standard de même taille.
Oui, à condition que le bruit provienne d'une fatigue de surface progressive (piqûres ou micropiqûres) ayant rendu les flancs des dents plus rugueux que la rugosité initiale Ra ≤ 0,2 µm, et à condition que la profondeur de cémentation restante après enlèvement de matière soit toujours inférieure au minimum spécifié. Korea Ever-Power accepte les compresseurs à grande vitesse engrenages hélicoïdaux Pour le réaffûtage, l'entreprise évalue l'état du matériau restant et la profondeur de cémentation, et fournit un rapport de faisabilité avant de s'engager dans l'opération. Le réaffûtage jusqu'à la classe DIN 4-5 à partir d'une surface rugueuse en service est envisageable si l'enlèvement de matière total nécessaire est inférieur à 0,2-0,3 mm ; au-delà, le remplacement de l'engrenage est plus rentable qu'une tentative de réaffûtage.
Dans un compresseur à engrenages intégrés, les roues sont montées directement sur les prolongements d'arbre des pignons à grande vitesse à l'intérieur du carter du réducteur ; il n'y a pas de carters de compresseur séparés fixés à un multiplicateur de vitesse. Chaque pignon peut entraîner deux roues (une à chaque extrémité de l'arbre) à des rapports de compression différents, permettant une compression multi-étagée dans une seule machine. L'avantage : absence d'accouplement entre le réducteur et le compresseur, masse en rotation réduite, installation plus compacte. L'inconvénient : la conception de l'engrenage est indissociable de celle du compresseur ; l'engrenage fait partie intégrante du système et doit supporter les charges de pression du gaz de procédé en plus de ses propres charges. Korea Ever-Power produit des pignons de remplacement pour compresseurs à engrenages intégrés, conformes aux certifications de matériaux et aux contrôles dimensionnels spécifiques requis pour leur double fonction.
Demande de renseignements sur un multiplicateur de vitesse de compresseur ou un engrenage de distribution
Veuillez indiquer la vitesse de rotation du pignon (tr/min), le diamètre primitif, le module, l'angle d'hélice et la conformité à la norme API 613. Korea Ever-Power produit des engrenages de compresseur DIN classe 3 à 5 avec un Ra ≤ 0,2 µm, une documentation complète d'analyse d'engrenages et une estimation des vibrations selon la norme API 613, dans les délais de livraison standard des engrenages hélicoïdaux.
Classe DIN 3–5 · Ra ≤ 0,2 µm · Conforme à la norme API 613 · Estimation des vibrations · Compatible avec l'huile pour turbines · Quantité minimale de commande : 1 pièce
Éditeur : Cxm
