Comment fonctionne une turbine ?

Les turbines sont des machines essentielles dans la conversion d’énergie, que ce soit dans les centrales électriques, les éoliennes ou les systèmes industriels. Comprendre leur fonctionnement permet d’appréhender leur rôle dans la production d’électricité et les enjeux liés à leur maintenance.

Ces turbines exploitent la force de l’eau pour générer de l’électricité dans les centrales hydroélectriques. Elles se déclinent en plusieurs modèles selon la hauteur de chute et le débit d’eau disponible :

Utilisées dans les centrales thermiques et nucléaires, ces turbines fonctionnent grâce à la vapeur d’eau sous pression. Le cycle de Rankine illustre ce processus où l’eau est chauffée dans une chaudière, se transforme en vapeur qui alimente la turbine avant d’être condensée et réutilisée.

Ces turbines convertissent l’énergie issue de la combustion d’un carburant en énergie mécanique. Elles comprennent trois étapes :

• Compression de l’air : l’air entre dans le compresseur et sa pression augmente.
• Chambre de combustion : le carburant est injecté et brûlé, générant des gaz chauds.
• Dilatation dans la turbine : ces gaz font tourner la turbine et produisent de l’énergie.

Ce modèle utilise de l’air comprimé stocké dans des réservoirs ou injecté dans des pipelines pour produire de l’électricité lors des pics de demande.

Dans le cas des éoliennes, la force du vent fait tourner les pales, ce qui entraîne un générateur et produit de l’électricité. Leur rendement dépend de la vitesse et de la direction du vent.

Une turbine en bon état assure un rendement optimal, limite les surtensions et améliore la durée de vie des installations. L’équilibrage est essentiel pour éviter les vibrations excessives qui pourraient endommager les composants.

L’équilibrage de la turbine consiste à ajuster le rotor afin de réduire les oscillations. Ce processus implique :

• Analyse vibratoire pour détecter d’éventuels déséquilibres.
• Ajustement des masses pour compenser les différences de poids.
• Réalignement des axes pour un fonctionnement stable.

A l’ase-serem, nous sommes spécialistes de l’équilibrage industriel depuis 50 ans et disposons de 4 bancs d’équilibrage statiques et 2 bancs d’équilibrage mobiles de quelques dizaines de grammes à plus de 30 tonnes, diamètre jusqu’à 3 mètres et longueur jusqu’à 12 mètres.

Avec les avancées technologiques, la maintenance des turbines repose de plus en plus sur des techniques de surveillance avancées comme l’analyse vibratoire et l’utilisation de capteurs IoT. Ces systèmes permettent de détecter des anomalies avant qu’elles ne provoquent des pannes majeures. En surveillant en temps réel les paramètres critiques (température, vibrations, pression), les exploitants peuvent planifier des interventions de maintenance prédictive, réduisant ainsi les coûts et améliorant la fiabilité des installations.

Un circuit de refroidissement prévient la surchauffe des composants. Par ailleurs, la récupération de chaleur dans certaines turbines permet de maximiser l’efficacité énergétique en réutilisant les gaz chauds pour préchauffer l’air entrant.

Les turbines sont au cœur de la conversion d’énergie et de la production d’électricité. Chaque type de turbine possède des caractéristiques spécifiques en fonction du fluide moteur et de son application. Leur entretien rigoureux, notamment par le balancement industriel, est essentiel pour garantir leur performance et leur durabilité. L’avenir des turbines repose sur l’optimisation de leur rendement et le développement de modèles plus respectueux de l’environnement.