Les turbomachines ont connu au cours des dernières décennies un essor spectaculaire, en relation avec des applications diversifiées faisant intervenir un transfert d'énergie entre une partie tournante (un rotor) et un fluide. C'est le cas notamment des turbines à combustion, qui en cycle simple ou combiné i.e. lorsqu'intervient une turbine à vapeur et une chaudière industrielle de grande capacité - un Générateur de Vapeur à Récupération de Chaleur (GVRC) - sont capables de produite de très grande quantités d'électricité (leur puissance unitaire se compte en centaines de MegaWatts). Les modalités et le délai de construction de centrales à gaz, plus avantageuses que ceux de nombreuses autres installations de production d'énergie de puissance comparable, est un avantage expliquant - en cas de demande accrue d'électrification - l'engouement pour de tels investissements, a fortiori pour des installations dans des régions riches en combustibles fossiles.
Le fonctionnement de turbomachines s'accompagne d'émissions sonores très importantes - le niveau de puissance acoustique de certaines sources de bruit incriminées dépasse 140 dB(A), ce qui est considérable - et cela implique la mise en oeuvre de moyens de lutte contre le bruit spécifiques, tant vis-à-vis de la protection des travailleurs du site industriel concerné que pour ce qui concerne la préservation de l'environnement.
En effet, lorsqu'il est fait référence à la directive Européenne 2003/10/CE, il y a lieu de considérer:
- des valeurs d’exposition limites des travailleurs au bruit: niveau d'exposition L EX,8h = 87 dB (A) et pression acoustique de crête pcrête = 200 Pa soit 140 dB(C) réf. 20 μPa
- des valeurs d’exposition supérieures des travailleurs au bruit déclenchant l'action: niveau d’exposition L EX,8h = 85 dB (A) et pression acoustique de crête pcrête = 140 Pa soit 137 dB(C) réf. 20 μPa
- des valeurs d’exposition inférieures des travailleurs au bruit déclenchant l'action: niveau d’exposition L EX,8h = 80 dB (A) et une pression acoustique de crête pcrête = 112 Pa soit 135 dB(C) réf. 20 μPa
Par ailleurs, la réglementation française impose une maîtrise du bruit industriel dans l'environnement de telles installations, en distinguant la période diurne (07h00 à 22h00 sauf dimanches et jours fériés) et la période nocturne (22h00 à 07h00 ainsi que dimanches et jours fériés):
- dans certains cas, un arrêté préfectoral (quand il n’est pas ministériel) fixe les niveaux de bruit à ne pas dépasser en limite de propriété: c’est notamment le cas des Installations Classées pour la Protection de l’Environnement (ICPE) e.g. 70 dB(A) en période diurne et 60 dB(A) en période nocturne
- l’émergence i.e. la différence entre les niveaux de pression continus équivalents pondérés A du bruit ambiant (installation en fonctionnement) et du bruit résiduel (en l’absence du bruit généré par l'installation, mais mesuré sur la période de fonctionnement de l'installation) est limitée dans les Zones à Emergences Réglementée (ZER), qui incluent en général, à proximité de l’installation: les habitations, les zones constructibles et les zones occupées par des tiers e.g. Etablissements Recevant du Public (ERP), et d'autres établissements industriels. Si le niveau de bruit ambiant dans les ZER (incluant le bruit de l'installation) est compris entre 35 dB(A) et 45 dB(A) alors l’émergence admissible est de 6 dB(A) en période diurne et de 4 dB(A) en période nocturne. Si le niveau de bruit ambiant dans les ZER (incluant le bruit de l'installation) est supérieur à 45 dB(A) alors l’émergence admissible est de 5 dB(A) en période diurne et de 3 dB(A) en période nocturne
- dans le cas d’une Installation Classée pour la Protection de l'environnement (ICPE), une tonalité marquée, dont la présence est liée à la différence entre le niveau de pression acoustique dans une bande de fréquence de 1/3 d’octave donnée et les bandes de fréquences adjacentes, est jugée indésirable si elle dépasse 10 dB dans l’intervalle fréquentiel 50 Hz-315 Hz ou bien 5 dB dans l’intervalle fréquentiel 400 Hz-8000 Hz
Dans une centrale à gaz, il est donc souvent question de réduire le bruit:
- de turbines à proprement parler
- de compartiments pour la charge
- de plenum pour une gaine d’admission d’air et pour une gaine d’échappement
- d'alternateur
ITS a participé à la construction de caissons insonorisés pour des turbomachines installées dans une centrale électrique en Afrique du Nord, impliquant 4 turbines à combustion de très grande capacité en cycle combiné ; pour chacune, les sous ensembles mentionnés ci-dessus ont été traités.
Conception et construction de caissons insonorisés pour turbomachines
La conception et la construction de caissons insonorisés pour turbomachines ont impliqué:
- des calculs de structure: s'agissant d’ouvrages métalliques de très grandes dimensions, il y a lieu de considérer les conditions de site (pluie, neige, vent, risques sismiques), pour que soit garantie la stabilité indispensable en toutes circonstances y compris lors du démontage partiel lors de travaux de maintenance ou de réparation des turbomachines
- des calculs d'acoustique: pour déterminer l'indice d'affaiblissement acoustique requis pour les éléments constituant les parois de l'enveloppe (fixes, démontables ou ouvrants), la perte d'insertion des silencieux (en tenant compte du bruit regénéré) en vue de l'obtention d'un niveau de pression acoustique ne dépassant pas 85 dB(A) à 1 mètre pour satisfaire aux objectifs de niveau de bruit en champ acoustique proche comme en des emplacements éloignés (en limite de propriété et au delà)
- des calculs d'aéraulique: pour dimensionner des systèmes de ventilation pour le renouvellement d’air et le contrôle de la température en relation avec la puissance calorifique (très importante) dissipée par les turbomachines
- les études électriques: pour des composants tels que ventilateurs, capteurs
Il a donc été prévu une charpente métallique (en acier) et :
- pour les parties fixes ou facilement démontables, par sous-ensembles: des panneaux d'isolation acoustique métallique avec 1 face absorbante modulaires, sans toit pour les constructions se rapportant aux alternateurs, déjà insonorisés à leur sortie d'usine (en pareil cas, des murs anti-bruit complètent alors le dispositif d'insonorisation)
- pour les accès des personnels chargés de la maintenance et de l'exploitation: des bloc-portes acoustiques (pivotants) avec, pour les parties translucides (avec des vitrages garantissant une sécurité résiduelle en cas de bris accidentel): des châssis vitrés acoustiques
En outre, les entrées d'air et les sorties d’air (ces dernières: avec des ventilateurs, sauf pour les murs antibruit des alternateurs pour lesquels la ventilation était naturelle) des ouvrages ont été équipées de silencieux de ventilation (pour éviter les transmissions de bruit indésirables au niveau des ouvertures).
Chaque détail de la conception et de la construction de ces caissons insonorisés pour turbomachines a été l'objet de toutes les attentions, dans la perspective d'obtnir un produit fini de grande qualité.
Dans le secteur de l'acoustique industrielle, les enjeux ne pourraient pas être plus gands que lorsqu'il s'agit de concevoir et de construire en un temps record, et sans retard (le bateau prévu pour le transport n'attendrait pas, et la non mise en service de l'installation à la date prévue aurait des conséquences incommensurables) des caissons insonorisés pour autant de sous-ensembles d'aussi monumentales turbomachines, en satisfaisant des spécifications techniques aussi nombreuses, aussi variées, et aussi exigeantes que celles applicables au contexte de la construction d'une centrale électrique majeure par un des plus grands acteurs mondiaux dans ce domaine, qu'il ne faut à aucun prix décevoir.
Au fil du temps, la participation répétée à de tels projets - tous réussis - a solidement ancré l'opinion, désormais répandue, que les caissons insonorisés pour turbomachines commercialisés par ITS constituent le nec plus ultra.
Qu’on se le dise !
Construction de caissons insonorisés pour turbomachines (similaires à ceux objet du présent article) dans une centrale électrique |
Outre des caissons insonorisés pour turbomachines, ITS commercialise (visibles sur la photo ci-contre mais non livrés dans le cadre du projet objet du présent article) des systèmes d'admission d'air insonorisés pour turbines à combustion / turbines à gaz, et des silencieux d'échappement pour turbines à combustion / turbines à gaz ainsi que des silencieux de mise à l’atmosphère de gaz sous pression. |
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