systèmes de filtration par aspiration
Systèmes de filtration par aspiration pour moteurs à gaz, turbines et compresseurs
Hengst est votre partenaire d'ingénierie de longue date pour les systèmes de filtration par aspiration sur mesure destinés aux moteurs à gaz, aux turbomachines et à l'air de process industriel. Nous analysons votre cahier des charges, concevons le système adapté et vous répondons rapidement. Chaque système repose sur des éléments filtrants issus de notre propre production, que Hengst développe, fabrique et intègre lui-même depuis 1958. Une importante base installée est en service dans le monde entier dans les secteurs de la production d’énergie, des procédés industriels et des applications de piles à combustible.
L'air d'admission contaminé est l'une des causes les plus fréquentes de pertes de puissance dans les moteurs à gaz, les turbomachines et les compresseurs. Les dépôts de particules sur les composants rotatifs réduisent les performances, les particules abrasives accélèrent l’érosion, et les sels dissous, associés à l’humidité, entraînent la corrosion. Les pertes de rendement qui en résultent, la consommation d’énergie accrue et les arrêts imprévus dépassent généralement de loin les coûts de la filtration. Un système de filtration d’admission bien conçu maintient la perte de charge à un niveau constamment bas pendant toute sa durée de vie et garantit ainsi directement un rendement plus élevé et des coûts d’exploitation réduits. En tant que partenaire d’ingénierie disposant de sa propre production d’éléments filtrants, Hengst est l’interlocuteur central pour les exploitants, les équipementiers (OEM) et les maîtres d’œuvre EPC, leur proposant une solution de filtration complète, de la conception du système à la production, en passant par les éléments filtrants et l’assistance à la maintenance.
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Aperçu des systèmes de filtration par aspiration
Les systèmes de filtration par aspiration de Hengst couvrent l'ensemble du spectre de la filtration industrielle de l'air d'admission : des systèmes statiques à plusieurs étages pour les environnements modérés aux filtres à impulsions autonettoyants pour les charges de poussière extrêmes, en passant par les filtres à bain d'huile pour les gros moteurs soumis à de fortes sollicitations et la filtration combinée des particules et des gaz pour les piles à combustible et les électrolyseurs. Chaque configuration est conçue sur mesure pour l'application concernée et les conditions du site.
Systèmes de filtration statique
Filtration en plusieurs étapes avec des étages de préfiltration (filtres à poches) et des étages de filtration fine allant jusqu'à la classe EPA E12. Des étages optionnels de coalescence et de séparation des gouttes protègent contre le sel et l'humidité dans les zones côtières. Les systèmes anti-givrage équipés d'échangeurs de chaleur, de diffuseurs d'air chaud, de chauffages infrarouges et de résistances électriques empêchent la formation de givre dans les climats froids et humides. Les systèmes statiques conviennent aux sites présentant une concentration en poussière faible à modérée et y offrent une efficacité de filtration élevée avec des intervalles de maintenance espacés.
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Comment choisir le bon système de filtration d'aspiration
Le choix d'un système de filtration par aspiration influe, pendant des années, sur la fiabilité, les performances de la machine, les besoins en maintenance et les coûts d'exploitation. Le bon choix dépend de plusieurs facteurs interdépendants, parmi lesquels l'environnement local et la machine à protéger constituent les principaux critères. Lors de la comparaison des systèmes de filtration, les caractéristiques suivantes sont particulièrement pertinentes : l'efficacité de filtration, la capacité de rétention de poussière, le comportement en matière de pression différentielle, la réaction face aux brouillards de pulvérisation et à l'humidité, ainsi que la capacité de régénération (c'est-à-dire l'efficacité avec laquelle un filtre autonettoyant se régénère après chaque cycle de nettoyage).
Zone climatique et qualité de l'air locale
Le facteur le plus important dans le choix d'un système est l'environnement d'exploitation. La concentration en poussière, la composition des particules, l'humidité de l'air, la charge saline et les températures extrêmes déterminent s'il faut un système statique ou autonettoyant, ainsi que les étages optionnels (coalesceur, anti-givrage) nécessaires.
Les déserts et les régions arides, caractérisés par une forte charge de poussière et des tempêtes de sable fréquentes, nécessitent des filtres à impulsions autonettoyants capables de gérer un apport continu de particules sans saturer rapidement le système. Les sites côtiers et offshore exigent des configurations résistantes à l'humidité et au sel, généralement équipées d'étages de coalescence ou de séparateurs de gouttes en amont du filtre principal. Les sites arctiques et subarctiques nécessitent une protection antigivrage qui empêche la formation de glace sur le filtre lorsque l'humidité et les basses températures se combinent. Dans le cas contraire, cela peut entraîner des pics de pression soudains pouvant aller jusqu’au colmatage du filtre. Les environnements tropicaux combinent une humidité de l'air élevée avec des températures élevées et une charge biologique importante, et nécessitent une conception équilibrée entre la gestion de l’humidité de l’air et la filtration des particules.
Type de machine et application
Les moteurs à gaz, les turbines à gaz, les compresseurs et autres turbomachines imposent chacun des exigences différentes en matière d'efficacité de filtration, de débit d'air et de tolérance aux pertes de charge. Les turbines à gaz sont particulièrement sensibles à l’encrassement et à la corrosion, car même de petits dépôts de particules sur les aubes de turbine réduisent le rendement aérodynamique. Les compresseurs utilisés dans l’industrie pétrolière et gazière ainsi que dans les applications de traitement sont exposés à des poussières abrasives qui accélèrent l’usure mécanique. Les grands moteurs diesel et à gaz utilisés dans la production d’énergie ou dans les applications maritimes fonctionnent sous une charge élevée en permanence, ce qui rend indispensable une qualité fiable de l’air de combustion. Les piles à combustible et les électrolyseurs ont besoin d’un air non seulement exempt de particules, mais aussi de gaz nocifs, car les impuretés chimiques nuisent aux performances de la cathode et du catalyseur.
Systèmes de filtration statiques par rapport aux systèmes autonettoyants
C'est là le choix essentiel à faire dans la plupart des projets de filtration de l'air d'admission. Les deux types de systèmes présentent chacun leurs propres avantages, en fonction de l'environnement d'exploitation et des priorités en matière de coûts.
Il ne s'agit pas de déterminer quel type de système est globalement supérieur, mais d'adapter le système aux conditions spécifiques du site et aux priorités opérationnelles. En tant que partenaire d'ingénierie, nous travaillons à partir de votre cahier des charges, c'est-à-dire du profil du site, de la catégorie de machines, de la charge de poussière et des contraintes climatiques, et nous concevons la configuration adaptée à votre application.
| Critère | Système de filtration statique | Système autonettoyant (Pulse-Jet) |
| Principe de fonctionnement | Filtration en profondeur : les particules se déposent dans le média filtrant | Filtration superficielle : un gâteau de poussière se forme à la surface du filtre et est éliminé par de l'air comprimé |
| Efficacité de filtration | jusqu'à EPA E12 (en plusieurs étapes) | jusqu'à EPA E11 |
| Comportement en matière de perte de charge | augmenteprogressivementà mesure quela chargeaugmente | restefaible etconstantegrâce àdes cycles de nettoyagecontinus |
| Durée de vie | généralement de 6 à 24 moisselonl'environnement(fourchettehabituelle dans le secteur) | jusqu’à 2 à 3 ans grâce à l’autonettoyage (fourchette habituelle dans le secteur) |
| Entretien | Remplacement régulier des éléments filtrants | faible, principalement surveillance de l'alimentation en air comprimé et inspection occasionnelle des cartouches |
| Coûts d'investissement | investissement initial réduit | investissement initial plus élevé |
| Coûts d'exploitation | plus faibles dans des environnements modérés, plus élevés dans des conditions poussiéreuses en raison de changements de filtres plus fréquents | plus faibles dans les environnements très poussiéreux grâce à une longue durée de vie et à une perte de charge stable |
| Idéalpour | Sites présentant une charge de poussière faible à modérée, climat tempéré | désert, industrie lourde, exploitation minière, Arctique (en cas de concentration élevée et permanente de poussière, de sable ou de neige) |
| Anti-givrage | un système anti-givrage séparé est nécessaire si besoin | L'autonettoyage offre une protection intrinsèque contre la formation de givre |
| Alimentation en air comprimé | non nécessaire | nécessaire pour le nettoyage |
Coût total de possession (TCO) : bien plus que le simple prix d'achat
Le prix d'achat d'un système de filtration par aspiration ne représente qu'une fraction des coûts liés au cycle de vie. Les principaux facteurs de coût sont le comportement en matière de perte de charge, la durée de vie des filtres et les arrêts liés à la maintenance.
Chaque millibar de perte de charge supplémentaire au niveau de l'aspiration réduit la puissance de la machine et augmente la consommation d'énergie. Un système de filtration qui maintient la perte de charge à un niveau stable et faible tout au long de sa durée de vie préserve le rendement de la machine et réduit durablement les coûts d'exploitation. La durée de vie détermine directement la fréquence à laquelle les éléments filtrants doivent être remplacés et les arrêts liés à la maintenance qui en découlent, car chaque remplacement de filtre nécessite un arrêt partiel ou complet. Dans les environnements très poussiéreux, les éléments filtrants statiques peuvent devoir être remplacés tous les quelques mois, tandis que les systèmes autonettoyants restent en service nettement plus longtemps.
Les systèmes Hengst sont conçus pour réduire le coût total de possession : perte de charge stable grâce à une conception optimisée du filtre, intervalles de maintenance espacés et configurations adaptées à l’environnement d’exploitation spécifique. Associé à notre propre production d’éléments filtrants, cela garantit une qualité constante et un approvisionnement fiable en éléments de rechange pendant toute la durée de vie de l’installation.
Eléments filtrants issus de notre propre production
C'est l'élément filtrant situé à l'intérieur qui détermine les performances d'un système de filtration par aspiration. Hengst allie la fabrication en interne d'éléments filtrants à son expertise en matière d'intégration complète des systèmes, une approche d'ingénierie intégrée verticalement qui s'est développée au fil des décennies au sein du groupe Hengst. Les caractéristiques de l’élément filtrant, telles que la perte de charge, la capacité de rétention de poussière et le comportement face à l’humidité, ne relèvent pas d’un produit de masse acheté à l’extérieur, mais constituent des paramètres de conception que nous maîtrisons entièrement nous-mêmes.
Pour les exploitants qui possèdent déjà un boîtier de filtre et ont besoin d’éléments de rechange performants, Hengst propose sa propre gamme d’éléments filtrants pour turbines à gaz et turbomachines, fabriqués selon les mêmes normes de qualité que les éléments des systèmes complets Hengst. Hengst répond ainsi aux besoins des exploitants à la fois en tant que fournisseur de systèmes et en tant que fournisseur d’éléments filtrants de rechange pour les installations existantes, y compris les boîtiers de filtre d’autres fabricants.
Secteurs d'activité et applications de nos Systèmes de filtration de l'air d'admission
Les systèmes de filtration par aspiration Hengst protègent les machines critiques dans un large éventail de secteurs, avec une base installée à l'échelle mondiale dans les domaines d'application suivants. Nos systèmes de filtration complets conviennent aux turbines à gaz de petite à moyenne taille. Pour les carters de filtration de turbomachines plus grands, vous trouverez l'élément de rechange adapté surFiltres pour turbines à gaz et turbomachines.
Production d'énergie
Moteurs à gaz, générateurs et turbines à gaz de petite et moyenne puissance, en fonctionnement de base et de pointe. Une filtration de l'air fiable garantit le rendement du moteur et de la turbine et prolonge les intervalles d'entretien.
Compétence en ingénierie et service après-vente dans le monde entier
Au-delà de la simple fourniture du matériel de filtration, Hengst accompagne les exploitants, les équipementiers (OEM) et les maîtres d'œuvre EPC en leur apportant son expertise en ingénierie, une réactivité rapide et une présence mondiale tout au long du cycle de vie du système.
Conseil en conception de systèmes
Les ingénieurs d'application de Hengst analysent les conditions spécifiques au site, telles que les données climatiques, la qualité de l'air ambiant et les exigences en matière de débit, et développent la configuration du système adaptée à l'application. Ce service est disponible aussi bien pour les nouvelles installations que pour le remplacement ou la modernisation de Systèmes de filtration existants. Pour les équipementiers (OEM) et les maîtres d’œuvre EPC, Hengst fournit une assistance technique en matière de conception et d’intégration dès la phase de conception du projet, spécification par spécification.
Rétrofit et optimisation
Les caissons de filtration existants peuvent faire l’objet d’une évaluation visant à améliorer leurs performances : grâce à une mise à niveau des éléments filtrants, à une reconfiguration du système ou à une analyse des pertes de charge permettant d’identifier des gains d’efficacité. Comme Hengst allie la technologie des systèmes à sa propre production d’éléments filtrants, les réaménagements peuvent être conçus comme des solutions intégrées, plutôt que de remplacer composant par composant.
Présence mondiale du service après-vente
Hengst Filtration est une entreprise familiale qui compte plus de 3 700 collaborateurs et 28 sites à travers le monde ; elle développe des technologies de filtration depuis 1958. Cette présence mondiale offre aux exploitants une proximité régionale en matière de maintenance, de pièces de rechange et d’assistance technique, quel que soit le lieu d’exploitation de leurs installations.
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Nos ingénieurs d'application se feront un plaisir de discuter avec vous de vos besoins concrets en matière de filtration, du choix initial du système à l'analyse de modernisation des installations existantes.
Questions fréquentes sur les systèmes de filtration par aspiration
Quels sont les différents types de systèmes de filtration par aspiration disponibles pour les moteurs à gaz, les turbomachines et les compresseurs ?
Les principaux types de systèmes de filtration sont les systèmes de filtration statiques, les filtres à impulsions autonettoyants (Pulse Jet) et les filtres à circulation en bain d'huile. Les systèmes statiques utilisent une filtration en profondeur à plusieurs étages avec des préfiltres et des filtres fins allant jusqu'à la classe EPA E12 et conviennent aux environnements présentant une charge de poussière faible à modérée. Les filtres à impulsions autonettoyants fonctionnent par filtration en surface et nettoyage automatique par jet pulsé (Pulse Jet) ; ils sont conçus pour les environnements très poussiéreux, tels que les déserts ou les sites industriels lourds. Les filtres à circulation en bain d’huile (RotaClean) filtrent l’air de combustion des gros moteurs à l’aide de panneaux imprégnés d’huile. Pour les piles à combustible, les électrolyseurs et les applications DAC, Blue.netic combine la filtration des particules et la séparation des gaz nocifs au sein d’un système modulaire et évolutif.
Comment fonctionne un système de filtration à impulsions autonettoyant ?
Les filtres à impulsions fonctionnent selon le principe de la filtration en surface : les particules se déposent sur la surface extérieure des cartouches de filtration cylindriques et forment un gâteau de poussière. À intervalles définis ou lorsqu'un seuil de perte de charge est atteint, un bref jet d'air comprimé est dirigé dans le sens inverse à travers la cartouche, ce qui détache le gâteau de poussière de la surface du filtre. Ce cycle de nettoyage se déroule automatiquement et en continu, et maintient la perte de charge à un niveau constamment bas sans intervention manuelle. Les deux principaux types de conception sont les systèmes à flux croisé (disposition horizontale des cartouches) et les systèmes de filtration sur table (disposition verticale des cartouches).
Quelles classes de qualité de filtration sont utilisées pour la filtration de l'air d'admission des turbines à gaz et des moteurs à gaz ?
La filtration industrielle à l'aspiration s'appuie généralement sur trois systèmes de classification. La norme ISO 16890 définit des classes d'efficacité en fonction des fractions granulométriques des particules (ePM1, ePM2,5, ePM10). La norme EN 1822 / ISO 29463 définit les classes EPA et HEPA ; les classes E10 à E12 sont couramment utilisées pour les applications de turbines à gaz, tandis que les classes HEPA (H13 et supérieures) sont rarement utilisées en raison de leur perte de charge élevée. La norme ASHRAE 52.2 utilise les indices MERV (de 1 à 16), qui restent courants dans les spécifications nord-américaines. Les Systèmes de filtration statiques Hengst permettent d’atteindre un niveau de filtration allant jusqu’à la classe EPA E12.
Quel est l'impact de la filtration de l'air d'admission sur les performances des machines et la consommation d'énergie ?
Chaque millibar de perte de pression à l'aspiration réduit la puissance de la machine et augmente la consommation d'énergie spécifique. Un air insuffisamment filtré entraîne un encrassement, c'est-à-dire des dépôts de particules sur les aubes du compresseur et de la turbine, qui détériorent le rendement aérodynamique au fil du temps. Les dépôts de sel peuvent provoquer de la corrosion dans le circuit des gaz chauds de la turbine. Un système de filtration qui maintient la perte de charge à un niveau stable et faible et empêche l’entrée d’impuretés préserve le rendement nominal de la machine, réduit les coûts énergétiques et prolonge les intervalles de maintenance des compresseurs.
En quoi la filtration en profondeur et la filtration en surface diffèrent-elles ?
Dans le cas de la filtration en profondeur, utilisée dans les Systèmes de filtration statiques, les particules pénètrent dans le média filtrant et sont retenues dans sa Structure des fibres. Le filtre s'encrasse progressivement de poussière, ce qui entraîne une augmentation de la perte de charge au fil du temps, jusqu'à ce que l'élément doive être remplacé. Dans le cas de la filtration en surface, utilisée dans les filtres à impulsions, les particules se déposent sur la surface extérieure de la cartouche de filtration et forment un gâteau de poussière pouvant être décollé. Le nettoyage par impulsions rétablit la surface du filtre à intervalles réguliers, maintient la perte de charge à un faible niveau et prolonge la durée de vie du filtre. La filtration en profondeur permet généralement d’atteindre des classes de qualité de filtration plus élevées, tandis que la filtration en surface est conçue pour les environnements à forte charge de poussière, dans lesquels une régénération continue est essentielle.
À quelle fréquence faut-il changer les filtres d'aspiration ?
Les intervalles de remplacement dépendent du type de système et de l'environnement d'exploitation. Dans des environnements modérés, les éléments filtrants statiques ont généralement une durée de vie de 12 à 24 mois. Dans des environnements poussiéreux ou pollués, un remplacement tous les 6 à 12 mois peut s'avérer nécessaire. Les filtres à impulsions autonettoyants prolongent la durée de vie à 2 à 3 ans, car le cycle de nettoyage automatique régénère en continu la surface filtrante. Les filtres à circulation en bain d’huile (RotaClean) n’utilisent pas d’éléments filtrants remplaçables, car les panneaux imprégnés d’huile sont nettoyés dans le circuit de circulation, ce qui rend le remplacement classique du filtre totalement superflu.
Quel est le rôle de la filtration de l'air d'admission dans les systèmes à pile à combustible ?
Les piles à combustible, en particulier les piles à combustible PEM, sont très sensibles aux impuretés présentes dans l'air. Les sels, les oxydes d'azote, les composés soufrés et l'ammoniac peuvent endommager de manière irréversible l'unité membrane-électrode et réduire les performances du catalyseur. Les filtres à particules classiques ne suffisent pas, car ces impuretés chimiques se présentent sous forme gazeuse ou en suspension dans des gouttelettes d’aérosol. Blue.netic de Hengst répond à ce défi en combinant la filtration des particules et la séparation ciblée des gaz polluants au sein d’un système unique et évolutif, conçu pour les grandes installations de piles à combustible, les électrolyseurs et les installations de capture directe de l’air.
Hengst peut-il équiper un boîtier de filtre existant de nouveaux éléments filtrants ou de nouveaux systèmes ?
Hengst propose des services de modernisation et d'optimisation pour les installations de filtration existantes. Ces services comprennent une évaluation des performances du système actuel, une mise à niveau des éléments filtrants, une reconfiguration du système et une analyse des pertes de charge. Hengst alliant expertise en ingénierie des systèmes à sa propre production d’éléments filtrants, les projets de modernisation bénéficient de solutions intégrées, dans le cadre desquelles les adaptations du caisson et les spécifications des éléments filtrants sont développées conjointement. Pour plus de détails, veuillez contacter l’équipe d’ingénierie d’application à l’adresse airintake.herne@hengst.de.
Hengst fournit-il des éléments filtrants pour les systèmes d'admission d'autres fabricants ?
Hengst fabrique des éléments filtrants pour turbines à gaz et turbomachines, y compris pour des Systèmes de filtration initialement fournis par d'autres fabricants. Ces éléments sont fabriqués dans les propres sites de production de Hengst. Pour les exploitants à la recherche d’éléments filtrants de rechange destinés à un boîtier de filtre existant, la gamme de produits d’ Filtres pour turbines à gaz et turbomachines propose une sélection d’éléments spécifiques.
