Développement de rotors soudés de turbo-alternateurs

Comparaison des rotors de turbine et de turbo-alternateurs

Le soudage est un procédé de fabrication standard pour des rotors de turbine. Depuis 1929, Alstom a fabriqué plus de 5 700 turbines à vapeur et turbines à gaz à rotors soudés, y compris plus de 250 rotors pour turbines à vapeur pour des applications nucléaires.

Sur la base de cette expérience, le même procédé est appliqué sur le rotor soudé de turbo-alternateur. Les principales étapes de fabrication de forgeage depuis l’approvisionnement du matériau brut jusqu’à l’étape finale de fabrication sont résumées dans le tableau 1.

En raison de la différence de conception et de fonctionnement entre le rotor d’une turbine et celui d’un turbo-alternateur, une comparaison a été faite pour vérifier la validation nécessaire pour le rotor de l’alternateur soudé.

Nous présentons ici la structure, les matériaux, la taille, les cavités et soudures, les chargements et les conditions de fonctionnement.

La structure

Les fonctions différentes du rotor d’une turbine et celui d’un turbo–alternateur conduisent à une structure et une forme différentes.

Les principaux aspects des structures de rotors sont les suivants :

• Le rotor de turbo-alternateur est fait d’une seule pièce de forge. Aucun montage n’est donc nécessaire pour le corps du rotor. La partie centrale est longue et cylindrique avec des extrémités d’arbre minces. Les encoches pour le bobinage sont fraisées dans le corps de rotor, en matériau homogène.
• Le rotor de turbo-alternateur soudé : sa forme (contour externe) est identique à celle du rotor fait d’une seule pièce, mais il est assemblé à partir des extrémités d’arbre et des disques de la partie centrale. Les soudures forment un joint rigide entre les disques du corps de rotor. Des encoches pour le bobinage du rotor sont fraisées dans le corps de rotor qui se compose de matériau de base (pièces forgées) et du métal de soudure. Les encoches pour le bobinage traversent les soudures.
• Le rotor de turbine soudé est assemblé à partir des extrémités d’arbre et des disques de rotor. Il est long et mince pour les turbines à gaz avec des aubes montées sur le contour extérieur.
• Le corps de rotor basse pression (LP) de turbine à vapeur est massif et très solide avec des aubes montées sur le contour extérieur. Les rainures pour les fixations des aubes sont situées dans la matière de base du corps de rotor. Il n’y a pas de rainures fraisées dans les soudures.