Rolls-Royce élimine les contaminants des aubes de compresseurs de moteurs à réaction et réduit ses coûts de 90 %.

LA SITUATION

Les moteurs à turbine à gaz, également appelés moteurs à réaction, sont largement utilisés pour propulser les avions, les navires et pour alimenter des générateurs. Leur cœur se compose de trois éléments principaux : un compresseur, une chambre de combustion et une turbine. Le compresseur pressurise l’air acheminé vers la chambre de combustion, où il est mélangé à un carburant sous haute pression et enflammé. Cette réaction produit des gaz chauds dirigés vers la turbine, qui fournit l’énergie nécessaire pour entraîner le compresseur et, dans le cas des turbosoufflantes, le ventilateur.

Cependant, l’accumulation de saleté et de résidus issue de l’air atmosphérique et du carburant brûlé peut nuire aux performances de ces moteurs. Les dépôts de poussière, de sel et de gaz d’échappement provoquent des pertes aérodynamiques et augmentent les frottements, réduisant l’efficacité du compresseur. Cette baisse d’efficacité se traduit par une hausse de la consommation de carburant, une augmentation des coûts d’exploitation et une usure prématurée des turbines.

Ainsi, un nettoyage adéquat du compresseur s’avère essentiel pour maintenir des performances optimales du moteur à réaction, réduire significativement les coûts opérationnels et prolonger la durée de vie des composants. En adoptant des méthodes de nettoyage régulières et adaptées, il est possible de conserver un haut niveau d’efficacité et de fiabilité, tout en préservant la rentabilité globale de l’exploitation.

LE PROBLÈME

Rolls Royce, l’un des principaux fabricants de turbines à gaz, utilisait autrefois un processus de nettoyage manuel pour éliminer l’accumulation de saleté et de résidus  sur les pales de compresseur en titane. Les ouvriers devaient gratter et frotter les aubes à l’aide d’eau et de produits chimiques, une méthode à la fois chronophage et exigeante en main-d’œuvre, qui risquait d’endommager les pales. De plus, en raison des angles très aigus des aubes, cette technique représentait un danger pour le personnel en charge du nettoyage.

Consciente de ces risques et de la perte de productivité, Rolls Royce s’est mise à rechercher des solutions de nettoyage alternatives plus sûres, plus rapides et plus respectueuses de l’intégrité des pièces. L’objectif était de prolonger la durée de vie des pales de compresseur, de réduire les coûts d’entretien et de maintenir des performances optimales pour ses turbines à gaz.

LA SOLUTION

L’entreprise américaine Rolls Royce a testé le nettoyage cryogénique Cold Jet et a constaté que l’effet du processus sur la microstructure du matériau était minime. Après ces essais concluants, l’utilisation du nettoyage cryogénique a été approuvée pour le nettoyage des aubes de compresseurs.

Le nettoyeur cryogénique de Cold Jet utilise un agent nettoyant non abrasif sous la forme de granulés de CO2 recyclés qui n’endommagent pas les surfaces ou les équipements. La combinaison de l’énergie cinétique et des effets thermiques du nettoyage par glace carbonique rompt le lien entre la saleté et la surface, en soulevant les contaminants. Lorsque les granulés de trois millimètres sur six frappent les pales des étages de compression du moteur, l’énergie cinétique libérée par l’impact détache le contaminant. Contrairement à la projection avec d’autres médias, le nettoyage à la glace carbonique ne laisse pas de déchets secondaires. Les particules de glace sèche se subliment à l’impact – elles passent de l’état solide à l’état gazeux – et ne laissent aucun résidu dans le moteur. Le nettoyage à la glace sèche est sûr et non toxique, ne crée pas de contamination en aval et réduit ou élimine l’exposition des employés à des agents de nettoyage chimiques dangereux.

Une lettre d’approbation pour l’utilisation du nettoyage cryogénique Cold Jet a été accordée par Rolls Royce pour le nettoyage d’assemblages de tambours de compresseurs en titane de turbines d’avion.

La société a été satisfaite des résultats du processus de nettoyage à la glace carbonique et a décidé d’intégrer ce processus dans la maintenance des moteurs à turbine. Rolls Royce a installé un système automatisé (manipulateur robotique) utilisant un Cold Jet SDI-5 et une enceinte insonorisée pour éviter les nuisances sonores pendant le processus de nettoyage.

LES RÉSULTATS

L’utilisation du processus de nettoyage automatisé Cold Jet a permis de réaliser des économies de 90 % sur le nettoyage des pales du rotor du compresseur et d’améliorer de 84 % le temps de rotation des modules/composants.

Rolls Royce a éliminé l’utilisation de produits chimiques dans le processus de nettoyage et a réduit l’exposition des employés à des produits chimiques nocifs. Le nettoyage à la glace carbonique a également rendu le processus de nettoyage plus sûr pour les employés. Ils peuvent se tenir à une distance sûre et nettoyer les lames sans entrer directement en contact avec elles.

L’entreprise utilise également la projection de glace carbonique pour nettoyer le rotor du compresseur entre les aubes, les aubes directrices du compresseur, les stators et les carters.