Le nouveau compresseur de pipeline 140TCH d'Elliott

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Par Klaus Brun et Todd Omatick

Des compresseurs sont installés dans les gazoducs pour injecter du gaz dans le gazoduc à sa pression de fonctionnement, puis recomprimer le gaz à certaines distances le long du gazoduc pour compenser sa chute de pression visqueuse. Les pressions de fonctionnement typiques des pipelines vont de plusieurs centaines de psi à environ 1 500 psi (103 bars) pour des diamètres de tuyaux standard, qui vont de quelques pouces à plus de 60 pouces (1 524 mm). Aux États-Unis seulement, plus de 7 000 compresseurs sont actuellement installés dans les services de compression de gazoducs sur plus de 4,1 millions de kilomètres de gazoducs. Environ 25 % de ces compresseurs sont de vieilles machines à pistons intégrées à faible vitesse, installées à l'origine entre 1940 et 1970, ce qui les rend techniquement obsolètes et pour la plupart obsolètes.

La demande croissante de gaz naturel, entraînée par l'augmentation des exportations de gaz naturel liquéfié (GNL), les nouvelles centrales électriques fossiles ou leur ravitaillement et l'augmentation de la consommation intérieure, ont déclenché la nécessité d'augmenter rapidement la capacité de compression des pipelines nord-américains, à la fois par l'installation de nouvelles unités et le remplacement des unités plus anciennes et de faible puissance par des unités modernes de plus grande puissance. Dans le même temps, les réglementations environnementales exigent la réduction des émissions de carbone et des fuites de gaz provenant de l’exploitation des pipelines, ce qui a conduit à privilégier l’installation de moteurs électriques plutôt que de moteurs à gaz ou de turbines pour entraîner les compresseurs des pipelines.

La plupart des compresseurs centrifuges actuellement installés dans les pipelines étaient à l'origine dérivés de compresseurs de gaz de traitement de type baril. Pour cette conception, un long arbre de roue à plusieurs étages est monté sur des roulements et scellé aux deux extrémités du carter, et un piston d'équilibrage et une butée sont utilisés pour limiter le mouvement axial de l'arbre. Cette conception a évolué à partir des compresseurs classiques de réfrigération, de raffinerie et de procédés chimiques qui étaient initialement destinés à gérer des rapports de pression élevés et une large gamme de gaz différents à haute pression.

Cependant, ce style de conception n'est pas optimal pour le service de base des pipelines où les rapports de pression sont relativement faibles et la composition du gaz est assez constante, mais les conditions de fonctionnement sont très variables et le compresseur doit fonctionner pendant de longues périodes sans arrêts programmés ou forcés. De plus, étant donné que les exploitants de pipelines préfèrent traditionnellement utiliser des entraînements de turbine à gaz, la plupart des conceptions actuelles de compresseurs de pipeline sont adaptées à la vitesse pour fournir des performances optimales aux vitesses élevées des turbines à gaz plutôt qu'aux vitesses inférieures des moteurs électriques. L'entraînement de compresseurs centrifuges avec des moteurs électriques nécessite l'utilisation d'une boîte de vitesses dans la plupart des applications de pipelines.

Le nouveau compresseur de pipeline 140TCH d'Elliott comble certaines de ces lacunes grâce à des fonctionnalités spécialement conçues pour le service de gazoduc. Il est également conçu pour minimiser le nombre de composants.

Le 140TCH d'Elliott est une conception en porte-à-faux à un ou deux étages avec une entrée axiale entraînée par un moteur électrique sans boîte de vitesses (Figure 2). Cette approche de conception se traduit par un rendement plus élevé, une réduction des fuites provenant d'un seul joint d'étanchéité à gaz sec et l'évitement d'un piston d'équilibrage. Le 140TCH est livré avec un moteur à entraînement à fréquence variable (VFD) à connexion directe et une empreinte au sol standard, en plus d'un aérodynamisme personnalisé pour une efficacité optimale et une durée de fonctionnement prolongée entre les révisions programmées. La configuration sans engrenage offre un encombrement réduit, des besoins réduits en huile de lubrification et un rendement net plus élevé. Le moteur à grande vitesse alimenté par VFD réduit considérablement les émissions de dioxyde de carbone (CO2) et de NOx par rapport à un moteur de turbine à gaz. Le VFD résout les problèmes de réseau électrique et permet un fonctionnement réglable pour correspondre aux exigences de charge/capacité. La conception plug-and-play à levage unique du compresseur de pipeline comprend des auxiliaires tels que de l'huile lubrifiante, un panneau de gaz tampon et des commandes intégrées et personnalisées. La tuyauterie et le câblage sont inclus sur le skid. Le compresseur de pipeline Elliott 140TCH est disponible dans des tailles de 10 000 à 42 000 ch (7 460 à 31 332 kW) pour la gamme complète d'applications de transport de gaz.