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ELEMENTS FONDAMENTAUX DU SYSTEME DE REGULATION MARK VI SPEEDTRONIC

Date post: 29-Nov-2023
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Fund_Mk_VI 1 ELEMENTS FONDAMENTAUX DU SYSTEME DE REGULATION MARK VI SPEEDTRONICELEMENTS FONDAMENTAUX DU SYSTEME DE REGULATION MARK VI SPEEDTRONICLa rØgulation Mark VI SPEEDTRONICcontient un certain nombre de systLmes, de commandes, protections et sØquencements conus pour assurer un fonctionnement fiable et sßr de la turbine gaz. Le prØsent chapitre a pour objectif de dØcrire com- ment les besoins de rØgulation de la turbine gaz sont satisfaits en utilisant de simples organigram- mes et des schØmas unifilaire des systLmes de sØ- quencement, de protection et de rØgulation Mark VI SPEEDTRONIC. On prend comme rØfØrence une turbine gaz avec entranement de gØnØrateur. SYSTEME DE COMMANDE Conception de base La rØgulation de la turbine gaz se fait par des fonctions de commande de dØmarrage, daccØlØ- ration, de vitesse, de tempØrature, darrŒt et de rØ- gulation manuelle illustrØes en Figure 1. Des cap- teurs surveillent la vitesse de la turbine, la tempØra- ture dØchappement, la pression de refoulement du compresseur et dautres paramLtres pour dØterminer les conditions dexploitation de lunitØ. Lorsquil est nØcessaire de modifier les conditions de fonc- tionnement de la turbine en raison de changements dans les conditions de charge ou denvironnement, la rØgulation module le dØbit du combustible des- tination de la turbine gaz. Ainsi, si la tempØrature dØchappement tend dØpasser sa valeur admissible pour une condition de fonctionnement donnØe, le systLme de rØgulation de tempØrature rØduit le combustible envoyØ vers la turbine et, par consØ- quent, limite la tempØrature dØchappement. VITESSE VERS ECRAN CRT VERS ECRAN CRT TAUX DACCELERATION TEMPERATURE VERS ECRAN CRT LOGIQUE DE SELECTION DE VALEUR MINIMALE DEMARRAGE ARRET MANUEL SYSTEME COMBUSTI- BLE COMBUSTIBLE VERS LA TURBINE Figure 1 SchØma de rØgulation simplifiØ Les conditions de fonctionnement de la turbine sont dØtectØes et utilisØes en tant que signaux de rØtroaction vers le systLme de rØgulation SPEED- TRONIC. Il y a trois boucles de rØgulation princi- pales dØmarrage, vitesse et tempØrature qui peuvent assurer le contrle durant le fonctionne- ment de la turbine. La sortie de ces boucles de rØgulation est connectØe un portillon Ølectroni- que valeur minimale comme reprØsentØ en Fi- gure 1. Les modes de rØgulation secondaires de laccØlØration, du FSR manuel et de larrŒt fonction- nent dune maniLre similaire. La rØfØrence de course de combustible (FSR) est le signal de commande pour le dØbit de combustible. Le portillon de sØlection valeur minimale connecte les signaux de sortie des six modes de rØgulation vers le contrleur de FST; la sortie FSR la plus basse des six boucles de rØgulation est autorisØe traverser le por- tillon vers le systLme de rØgulation de combustible en tant que FSR de contrle.
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Fund_Mk_VI 1 ELEMENTS FONDAMENTAUX DU SYSTEME DE REGULATION MARK VI SPEEDTRONIC™

ELEMENTS FONDAMENTAUX DU SYSTEME DE REGULATION MARK VI SPEEDTRONIC™

La régulation Mark VI SPEEDTRONIC™ contient un certain nombre de systèmes, de commandes, protections et séquencements conçus pour assurer un fonctionnement fiable et sûr de la turbine à gaz. Le présent chapitre a pour objectif de décrire com-ment les besoins de régulation de la turbine à gaz sont satisfaits en utilisant de simples organigram-mes et des schémas unifilaire des systèmes de sé-quencement, de protection et de régulation Mark VI SPEEDTRONIC. On prend comme référence une turbine à gaz avec entraînement de générateur.

SYSTEME DE COMMANDE Conception de base La régulation de la turbine à gaz se fait par des fonctions de commande de démarrage, d�accélé-ration, de vitesse, de température, d�arrêt et de ré-

gulation manuelle illustrées en Figure 1. Des cap-teurs surveillent la vitesse de la turbine, la tempéra-ture d�échappement, la pression de refoulement du compresseur et d�autres paramètres pour déterminer les conditions d�exploitation de l�unité. Lorsqu�il est nécessaire de modifier les conditions de fonc-tionnement de la turbine en raison de changements dans les conditions de charge ou d�environnement, la régulation module le débit du combustible à des-tination de la turbine à gaz. Ainsi, si la température d�échappement tend à dépasser sa valeur admissible pour une condition de fonctionnement donnée, le système de régulation de température réduit le combustible envoyé vers la turbine et, par consé-quent, limite la température d�échappement.

VITESSE

VERS ECRAN CRT

VERS ECRAN CRT

TAUXD�ACCELERATION

TEMPERATURE

VERS ECRAN CRT

LOGIQUE DE SELECTION DE VALEUR MINIMALE

DEMARRAGE

ARRET

MANUEL

SYSTEME COMBUSTI-

BLE

COMBUSTIBLE

VERS LA TURBINE

Figure 1 Schéma de régulation simplifié

Les conditions de fonctionnement de la turbine sont détectées et utilisées en tant que signaux de rétroaction vers le système de régulation SPEED-TRONIC. Il y a trois boucles de régulation princi-pales � démarrage, vitesse et température � qui peuvent assurer le contrôle durant le fonctionne-ment de la turbine. La sortie de ces boucles de régulation est connectée à un portillon électroni-que à valeur minimale comme représenté en Fi-gure 1. Les modes de régulation secondaires de

l�accélération, du FSR manuel et de l�arrêt fonction-nent d�une manière similaire.

La référence de course de combustible (FSR) est le signal de commande pour le débit de combustible. Le portillon de sélection à valeur minimale connecte les signaux de sortie des six modes de régulation vers le contrôleur de FST; la sortie FSR la plus basse des six boucles de régulation est autorisée à traverser le por-tillon vers le système de régulation de combustible en tant que FSR de contrôle.

ELEMENTS FONDAMENTAUX DU SYSTEME DE REGULATION MARK VI SPEEDTRONIC™

2 Fund_Mk_VI

LOGIQUE

LOGIQUE

CONTROLE DE DE-MARRAGE <R><S><T>

CONTRÔLE D�ACCELERATION

<R><S><T>

FSR MANUEL <R><S><T>

CONTRÔLE D�ARRÊT

<R><S><T>

PORTIL-LON A

MINIMUM

ISOCHRONE SEULEMENT

CONTROLE VITESSE <R><S><T>

CONTROLE DE TEMPERATURE

LOGIQUE

LOGIQUE

LOGIQUE

LOGIQUE

LOGIQUE

LOGIQUE

LOGIQUE

Figure 2 Organigramme � Schéma de régulation

Fund_Mk_VI 3 ELEMENTS FONDAMENTAUX DU SYSTEME DE REGULATION MARK VI SPEEDTRONIC™

Le FSR de contrôle établira l�entrée de combustible vers la turbine à un débit nécessaire par le système qui est contrôlé. Une seule boucle d�asservissement contrôlera à un moment particulier et la boucle d�asservissement qui contrôle le FSR sera affichée sur l�IHM. La Figure 2 montre un schéma plus détaillé des boucles d�asservissement. On peut s�y référer au cours de l�explication de chaque boucle pour voir quel est l�interfaçage. Séquence de marche/arrêt et régulation La régulation de démarrage fait passer la turbine à gaz de la vitesse zéro à la vitesse de fonctionnement de manière sûre en délivrant la bonne quantité de combustible pour établir la flamme, accélérer la turbine et le faire d�une manière qui permet de mi-nimiser la fatigue du cycle bas des parties chaudes durant la séquence. Ceci implique un séquencement adéquat des signaux de commande vers les acces-soires, le dispositif de démarrage et le système de régulation de combustible. Étant donné qu�un dé-marrage sûr et réussi dépend du bon fonctionne-ment de l�équipement de turbine à gaz, il est impor-tant de vérifier l�état des dispositifs sélectionnés dans la séquence. Une quantité importante de cir-cuits logiques de régulation est associée non seule-ment aux dispositifs de régulation d�actionnement mais valide les circuits de protection et l�obtention de conditions permissives avant de poursuivre. La turbine à gaz utilise un système de démarrage statique où le générateur sert de moteur de démar-rage. Un vireur est utilisé pour les démarrages du rotor. Les valeurs générales pour les paramètres de régu-lation sont indiquées dans la présente description pour aider à comprendre le système de fonctionne-ment. Les valeurs réelles des paramètres de régula-tion sont données dans les Spécifications de régula-tion spécifique pour la machine. Détecteurs de vitesse Une partie importante de la régulation de séquence de marche/arrêt de la turbine à gaz est une bonne détection de la vitesse. La vitesse de la turbine est mesurée par des capteurs magnétiques et sera abor-dée dans le cadre de la régulation de vitesse.

Les détecteurs de vitesse et les relais de vitesse suivants sont en général utilisés: � L14HR Vitesse zéro (environ 0% vitesse) � L14HM Vitesse minimale (environ 16% vitesse) � L14HA Vitesse d�accélération (environ 50%) � L14HS Vitesse de fonctionnement (environ 95%) Le détecteur de vitesse zéro, L14HR délivrera le signal lorsque l�arbre de la turbine commence ou arrête de tourner. Lorsque la vitesse de l�arbre est en dessous de 14HR ou la vitesse zéro, le L14HR s�excite (sécurité intégrée) et la logique permissive initie le vireur ou un fonctionnement à rotation lente durant la séquence de démarrage automatique de la turbine. Le détecteur de vitesse minimale L14HM indique que la turbine a atteint la vitesse d�allumage mini-male et initie le cycle de purge avant l�introduction du combustible et l�allumage. La retombée du relais de vitesse minimale L14HM assure plusieurs fonc-tions permissives dans le redémarrage de la turbine à gaz après l�arrêt. L�excitation du relais de vitesse d�accélération L14HA indique à quel moment la turbine a atteint environ 50 pour cent de la vitesse; ceci indique que le démarrage de la turbine progresse et enclenche certaines caractéristiques de protection. L�excitation du capteur de grande vitesse L14HS indique à quel moment la turbine est en vitesse et montre que la séquence d�accélération est quasi-ment terminée. Ce signal assure la logique pour différentes séquences de régulation telles que l�arrêt des pompes à huile de lubrification auxiliaires et le démarrage des soufflantes du cadre d�échappe-ment/de l�enveloppe de la turbine. Si la turbine et l�alternateur ralentissent durant les situations de sous-fréquence, L14HS se relâche au réglage de vitesse de sous-fréquence. Une fois que L14HS est relâché, le disjoncteur de l�alternateur se déclenche en ouverture et la Référence de vitesse de turbine (TNR) sera réinitialisée à 100,3%. Au fur et à mesure que la turbine accélère, L14HS s�excitera de nouveau; la turbine aura besoin d�un autre signal de démarrage avant que l�alternateur ne tente de s�autosynchroniser une nouvelle fois sur le système.

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Les paramètres réels des relais de vitesse sont ré-pertoriés dans les Spécifications de régulation et sont programmés dans les processeurs <RST> en tant que constantes de régulation EEPROM.

REGULATION DE DEMARRAGE La régulation de démarrage fonctionne en tant que régulation en boucle d�asservissement utilisant des niveaux pré-définis du FSR du signal de commande de combustible. Les niveaux sont: "ZERO", "FEU", "CHAUFFAGE", "ACCELERATION" et "MAX". Les Spécifications de régulation donnent les bons paramètres pour le combustible prévu sur le site. Les niveaux de FSR sont définis en tant que Cons-tantes de régulation dans la régulation de démarrage SPEEDTRONIC Mark VI. Les signaux FSR de régulation de démarrage fonc-tionnent à travers le portillon à valeur minimale pour assurer que les autres fonctions de régulation peuvent limiter le FSR en fonction des besoins. Les signaux de commande de combustible sont générés par le logiciel de démarrage de régulation SPEEDTRONIC. Par ailleurs, en plus des trois niveaux de démarrage actifs, le logiciel définit le FSR maximal et minimal et assure la régulation manuelle du FSR. Si l�on clique sur les cibles pour "MAN FSR CONTROL" (REGULATION FSR MANUELLE) et "FSR GAG RAISE OR LOWER" (AUGMENTATION OU DIMINUTION GAG

FSR) permet un ajustement manuel du réglage de FSR entre FSRMIN et FSRMAX. Si la turbine est au repos, des contrôles électroni-ques des vannes de régulation et d�arrêt du système de combustible, des accessoires et des alimentations de tension sont faits. A ce stade, "SHUTDOWN STATUS" (Statut arrêt) s�affiche sur l�IHM. L�activation du commutateur de fonctionnement maître (L43) qui passe de "OFF" (Désactivé) à un mode de fonctionnement activera le circuit prêt. Si tous les verrous des circuits de protection et de déclenchement sont réinitialisés, les messages "STARTUP STATUS" (Statut démarrage) et "READY TO START" (Prêt à démarrer) s�afficheront indiquant que la turbine acceptera un signal de démarrage. Cliquer sur le Commutateur de contrôle "START" (Marche) (L1S) et "EXE-CUTE" (Exécuter) introduira le signal de démar-rage dans la séquence logique. Le signal de démarrage énergise le circuit de contrôle et protection maître (le circuit "L4") et démarre l�équipement auxiliaire nécessaire. Le circuit "L4" permet la pressurisation du circuit d�huile de déclenchement. Avec le permissif de circuit "L4" et l�embrayage de démarrage automati-quement engagé, les dispositifs de démarrage commencent à tourner. Le message de statut de démarrage "STARTING" (En démarrage), s�affiche sur l�IHM. Se reporter au point "A"de la courbe de démarrage typique en Figure 3.

ALLUMAGE ET TUBE D�INTERCONNEXION

% VITESSE

DEGRES IGV

DUREE APPROXIMATIVE � MINUTES

ACCELERATION CHAUFFAGE

RALEN-TISSE-MENT

DEMARRAGE DES AUXILIAIRES ET

CHAUFFAGE DIESEL

Figure 3 Courbe de démarrage Mark VI

Fund_Mk_VI 5 ELEMENTS FONDAMENTAUX DU SYSTEME DE REGULATION MARK VI SPEEDTRONIC™

L�embrayage de démarrage est une roue libre de type à dents positive qui s�engage automatiquement en mode démarrage et se met en libre rotation lors-que le rotor de turbine dépasse la vitesse du vireur. Lorsque la turbine "démarre", le vireur fait tourner le rotor de la turbine de 5 à 7 tr/mn. Lorsque le démarreur statique commence sa séquence et accé-lère le rotor, l�embrayage de démarrage désengage automatiquement le vireur du rotor de turbine. Le relais de vitesse de turbine L14HM indique que la turbine tourne à la vitesse nécessaire pour une purge adéquate et un allumage des chambres de combustion. Les unités avec un allumage à gaz qui ont des configurations d�échappement qui peuvent piéger les fuites de gaz (c�est-à-dire chaudières) ont une horloge de purge, L2TV, qui est initiée avec le signal L14HM. Le délai de purge est réglé pour permettre trois à quatre renouvellements d�air dans l�unité pour s�assurer que tout mélange de combus-tible a été purgé du système. Le moyen de démar-rage maintiendra la vitesse jusqu�à ce que L2TV ait terminé son cycle. Toutes les unités qui n�ont pas de systèmes d�échappement étendus, peuvent ne pas avoir d�horloge de purge mais s�appuyer sur le cycle de démarrage et le tirage naturel pour purger le système. Le signal L14HM ou la réalisation du cycle de purge (L2TVX) "permet" le débit du combustible, l�allumage, définit le FSR du niveau d�allumage et initie l�enveloppe d�allumage L2F. Voir point "B" en Figure 3. Lorsque les signaux de sortie du détec-teur de flamme indiquent qu�une flamme a été éta-blie dans les chambres de combustion (L28FD), l�horloge de chauffage L2W démarre et le signal de commande de combustible est réduit au niveau FSR "WARM�UP" (CHAUFFAGE). Le délai de chauf-fage est prévu pour minimiser les contraintes ther-miques des parties chaudes pendant la partie initiale du démarrage. Si la flamme n�est pas établie au moment où l�horloge L2F arrive au bout de son délai, en géné-ral 60 secondes, le flux de combustible est suspen-du. L�unité peut recevoir un autre signal de démar-rage mais l�allumage sera retardé par une horloge L2TV pour éviter une accumulation de combustible dans les tentatives successives. Cette séquence in-tervient même sur les unités qui n�ont pas besoin de purge initiale L2TV.

A la fin de la période de chauffage (L2WX), la régulation de démarrage rampe le FSR à une ca-dence prédéterminée jusqu�au réglage pour "AC-CELERATE LIMIT" (Limite d�accélération). Le cycle de démarrage a été conçu pour modérer la température d�allumage la plus élevée produite pendant l�accélération. Ceci se fait en programmant une augmentation lente du FSR. Voir point "C" en Figure 3. Au fur et à mesure que le combustible augmente, la turbine commence la phase d�accélération de démarrage. L�embrayage est maintenu tant que le vireur délivre un couple vers la turbine à gaz. Lorsque la turbine met en libre rota-tion le vireur, l�embrayage se désengage, arrêtant le vireur. Le relais de vitesse L14HA indique que la turbine accélère. La phase de démarrage se termine lorsque l�unité atteint la pleine vitesse�sans charge (voir point "D" en Figure 3). Le FSR est ensuite contrôlé par la boucle de vitesse et les systèmes auxiliaires sont automatiquement arrêtés. Le logiciel de régulation de démarrage établit les niveaux admissibles maximaux des signaux FSR pendant le démarrage. Comme indiqué précédem-ment, d�autres circuits de régulation peuvent ré-duire et moduler le FSR pour effectuer leurs fonc-tions de régulation. Dans la phase d�accélération du démarrage, la régulation du FSR passe en général vers la régulation d�accélération qui surveille le taux d�accélération du rotor. Il est possible, mais pas normal, d�atteindre la limite de contrôle de température. L�écran de l�IHM montrera le paramè-tre qui limite ou contrôle le FSR. Arrêt allumé

Un arrêt normal est initié en cliquant sur la cible "STOP" (Arrêt) (L1STOP) et "EXECUTE" (Exécu-ter). Ceci produira le signal L94X. Si le disjoncteur de l�alternateur est fermé lorsque le signal d�arrêt est initié, la Référence de vitesse de turbine (TNR) effectue un décompte pour réduire la charge au taux de charge normal jusqu�à ce que le relais de puis-sance inverse fonctionne pour ouvrir le disjoncteur de l�alternateur; le TNR continue ensuite à décomp-ter pour réduire la vitesse. Lorsque le signal d�ARRÊT est délivré, le FSRSD c�est-à-dire la Référence de course de combustible d�arrêt est réglée à une valeur égale au FSR.

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Lorsque le générateur s�ouvre, FSRSD rampe du FSR existant jusqu�à une valeur égale à FSRMIN, le combustible minimal nécessaire pour maintenir la turbine allumée. Le FSRSD se verrouille sur FSRMIN et diminue avec la vitesse corrigée. Lors-que la vitesse de la turbine tombe en dessous du seuil défini (Constante de régulation K60RB) FSRSD rampe jusqu�à l�extinction de l�un des dé-tecteurs de flamme. La logique de séquencement mémorise les détecteurs de flamme qui étaient fonctionnels lorsque le disjoncteur s�est ouvert. Lorsque l�un quelconque des détecteurs de flamme fonctionnels détecte une perte de flamme, FSRMIN/FSRSD diminue à une cadence supérieure jusqu�à ce qu�une extinction intervienne, après quoi le débit du combustible est arrêté.

Un arrêt Allumé est une amélioration par rapport à la coupure de combustible antérieure lors du relâ-chement de L14HS. En maintenant la flamme cou-pure de flamme à une vitesse inférieure, il y a une réduction significative dans les contraintes déve-loppées sur les parties chaudes au moment de la coupure de combustible.

REGULATION DE VITESSE Le système de régulation de vitesse contrôle la vi-tesse et la charge de l�alternateur de turbine à gaz en réaction au signal de vitesse de turbine réelle et à la référence de vitesse demandée. En régulation de vitesse, le message du mode de régulation "SPEED CTRL" s�affichera.

Signal de vitesse

Trois capteurs magnétiques sont utilisés pour mesu-rer la vitesse de la turbine. Ces capteurs magnéti-ques (77NH�1,�2,�3) sont des dispositifs à sortie haute qui se composent d�un aimant permanent entouré d�un boîtier scellé hermétiquement. Les capteurs sont montés dans un anneau autour d�une roue à 60 dents sur le rotor du compresseur de la turbine à gaz. Avec la roue à 60 dents, la fréquence de la sortie de tension en Hertz est exactement égale à la vitesse de la turbine en révolutions par minute.

La sortie de tension est affectée par le dégagement entre les dents de la roue et la pointe du capteur magnétique. Le dégagement entre le diamètre exté-rieur de la roue dentée et la pointe du capteur ma-gnétique doit être maintenu dans les limites spéci-fiées dans les Spécifications de régulation (environ

0,05 pouce ou 1,27 mm). Si le dégagement n�est pas maintenu dans les limites spécifiées, le signal d�impulsion peut être déformé. La régulation de vitesse de la turbine doit ensuite fonctionner en réaction au signal de rétroaction de vitesse incor-recte.

Le signal venant des capteurs magnétiques est ame-né sur le tableau Mark VI, un capteur magnétique vers chaque contrôleur <RST>, où il est surveillé par le logiciel de régulation de vitesse.

Référence de vitesse/charge

Le logiciel de régulation de vitesse changera le FSR proportionnellement à la différence entre la vitesse turbine-alternateur actuelle (TNH) et la référence de vitesse demandée (TNR).

La vitesse demandée, TNR, détermine la charge de la turbine. La plage pour les turbines à entraînement d�alternateur est normalement une vitesse de 95% (min.) à 107% (max.).

La référence de vitesse de démarrage est de 100,3% et est prédéfinie lorsqu�un signal de "démarrage" est donné.

ARRET HAUTE VITESSE

REFERENCE COURSE COMBUSTIBLE (CHARGE) (FSR)

ARRET FAIBLE VITESSE FSR

MIN

IMU

M

FSR

PLE

INE

VITE

SSE

SAN

S C

HA

RG

E

FSR

NO

MIN

AL

FSR

MIA

XIM

UM

REF

EREN

CE

DE

VITE

SSE

% (T

NR

)

Figure 4 Courbe de contrôle de statisme

La turbine suit jusqu�à 100,3% de TNH pour la synchronisation. A ce point, l�opérateur doit remon-ter ou réduire le TNR, ce qui à son tour augmente ou réduit le TNH, via le commutateur 70R4CS sur le panneau de commande l�alternateur ou en cli-quant sur les cibles sur l�IHM, si besoin.

Fund_Mk_VI 7 ELEMENTS FONDAMENTAUX DU SYSTEME DE REGULATION MARK VI SPEEDTRONIC™

Se reporter à la Figure 4. Une fois que le disjonc-teur de l�alternateur est fermé sur la grille d�alimentation, la vitesse est maintenue constante par la fréquence de grille. Le débit de combustible en excès du débit nécessaire pour maintenir la pleine vitesse sans charge se traduira par une aug-mentation de puissance produite par l�alternateur. Par conséquent, la boucle de contrôle de vitesse devient une boucle de contrôle de charge et la réfé-rence de vitesse est une régulation pratique de la quantité désirée de charge à appliquer sur l�unité turbine-alternateur.

La régulation de vitesse de statisme est une régula-tion proportionnelle qui modifie le FSR proportion-nellement à la différence entre la vitesse réelle de la turbine et la référence de vitesse. Tout changement dans la vitesse actuelle (fréquence de grille) entraî-nera une modification proportionnelle dans la charge de l�unité. Ce caractère proportionnel est

ajustable à la régulation désirée "statisme". La rela-tion vitesse/FSR est montrée en Figure 4.

Si la totalité du système de grille tend à être sur-chargée, la fréquence de gille (ou vitesse) diminue-ra et provoquera une augmentation du FSR propor-tionnellement au réglage de statisme. Si toutes les unités ont le même statisme, elles partageront éga-lement une augmentation de charge. Le partage de charge et la stabilité du système sont les principaux avantages de cette méthode de régulation de vi-tesse.

Normalement, un statisme de 4% est sélectionné et le point de consigne est étalonné de sorte que le point de consigne de 104% génère une référence de vitesse qui produira un FSR résultant dans une charge de base à la température ambiante théorique.

CONTROLE DE VITESSE

SIGNAL D�ERREUR

REFERENCE DE VITESSE

VITESSE STATISME

LIMITE MAXIMALE

TAUX

AUG.

DIM.

LOGIQUE PREDEFINI

PREDEFINI

EXPLOITATION

LOGIQUE DE SELECTION MINIMALE

DEMARRAGE OU ARRET

REFERENCE DE VITESSE

SELECTION MOYENNE

POINT DE CONSIGNE DE CHARGE DU CHANGEUR DE VITESSE

Figure 5 Schéma de régulation de vitesse

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Lors d�un fonctionnement sur un contrôle de sta-tisme, les paramètres de FSR pleine vitesse sans charge demandent un débit de combustible qui est suffisant pour maintenir la pleine vitesse sans charge de générateur. En fermant le disjoncteur de l�alternateur et en augmentant le TNR par une augmentation/réduction, une erreur entre la vitesse et la référence est augmentée. Cette erreur est mul-tipliée par une constante de gain qui dépend du gain du réglage de statisme désiré et est ajoutée au ré-glage de FSNL FSR pour produire le FSR requis pour prendre plus de charge et par conséquent maintenir la fréquence du système. Se reporter aux Figures 4 et 5.

La limite de FSR minimum (FSRMIN) dans le système SPEEDTRONIC Mark VI empêche les circuits de régulation de vitesse d�entraîner le FSR en dessous de la valeur, ce qui provoquerait une extinction de flamme pendant une condition transi-toire. Par exemple, avec un rejet soudain de charge

sur la turbine, la boucle du système de régulation de vitesse voudrait entraîner le signal FSR vers zéro, mais le réglage FSR minimum établit le niveau de combustible minimal qui empêche la coupure de flamme. La régulation de température et/ou de dé-marrage peut entraîner le FSR vers zéro et n�est pas influencée par FSRMIN.

Synchronisation

La synchronisation automatique est accomplie en utilisant les algorithmes de synchronisation pro-grammés dans les logiciels <RST> et <VPRO>. Des signaux de tension de bus et d�alternateur sont entrés vers le noyau <VPRO> qui contient des transformateurs d�isolation et sont ensuite envoyés en parallèle vers <RST>. Le logiciel <RST> en-traîne le contrôle synchrone et les relais permissifs synchrones tandis que <VPRO> fournit au disjonc-teur la commande actuelle de fermeture. Voir Fi-gure 6.

SYNCHRONISATION AUTOMATIQUE

PHASE CALCULEE A L�INTERIEUR DES LIMITES

GLISSEMENT CALCULE A L�INTERIEUR DES LIMITES

ACCELERATION CALCULEE

DELAI D�AVANCE DE DIS-JONCTEUR CALCULE

TENSION ALTERNATEUR

TENSION LIGNE

ET

PERMISSIF SYN-CHRONISATION AUTOMATIQUE ET

PERMISSIF SYN-CHRONISATION AUTOMATIQUE

FERMETURE DU DISJONCTEUR

Figure 6 Schéma de régulation de synchronisation

Il y a trois modes de synchronisation de base. Ils peuvent être sélectionnés à partir de contacts exter-nes, c�est-à-dire du commutateur de sélecteur du panneau de l�alternateur ou à partir de l�IHM de SPEEDTRONIC Mark VI.

1. Le disjoncteur OFF � ne sera pas fermé par le contrôle SPEEDTRONIC Mark VI.

2. MANUAL � Fermeture de disjoncteur initiée par l�opérateur lorsque le relais de contrôle de synchronisation de permissif 25X est satisfait.

3. AUTO � Le système fera automatiquement coïncider la tension et la vitesse puis fermera le disjoncteur au moment approprié pour qu�il tou-che le centre mort supérieur sur le synchronos-cope.

Pour la synchronisation, l�unité est amenée à une vitesse de 100,3% pour retenir l�alternateur "à une rapidité plus élevée" que celle de la grille, assurant une capture de charge pendant la fermeture du dis-joncteur. Si la fréquence du système a suffisam-ment varié en raison d�une fréquence de glissement inacceptable (la différence entre la fréquence de l�alternateur et la fréquence de la grille), les circuits d�adaptation de vitesse ajustent le TNR pour main-tenir la vitesse de turbine à 0,20% à 0,40% de plus que la grille pour assurer la bonne fréquence de glissement et permettre la synchronisation.

Un relais de contrôle de synchronisation est prévu sur le tableau de l�alternateur qui apporte encore une protection.

Fund_Mk_VI 9 ELEMENTS FONDAMENTAUX DU SYSTEME DE REGULATION MARK VI SPEEDTRONIC™

Il est utilisé en série avec le relais de synchronisa-tion automatique et le commutateur de fermeture du disjoncteur manuel pour éviter des fermetures de disjoncteur sur des déphasages importants.

REGULATION DE L�ACCELERATION

La régulation de l�accélération compare la valeur actuelle du signal de vitesse avec la valeur au der-nier moment d�échantillonnage. La différence entre ces deux chiffres est une mesure de l�accélération. Si l�accélération actuelle est supérieure à la réfé-rence d�accélération de référence, FSRACC est réduit, ce qui réduit le FSR et, en conséquence, le combustible de la turbine à gaz. Pendant le démar-rage, la référence de l�accélération est une fonction de la vitesse de la turbine; la régulation de l�accélération reprend en général à partir de la régu-lation de vitesse peu après la période de chauffage et amène l�unité en vitesse. A la "Séquence termi-née", qui est normalement l�excitation de 14HS, la référence d�accélération est une Constante de régu-lation, normalement 1% vitesse/seconde. Une fois que l�unité a atteint 100% de TNH, le contrôle d�accélération sert en général uniquement à conte-nir la vitesse de l�unité si le disjoncteur de l�alternateur s�ouvre en charge.

ISOTHERME

PRESSION DE REFOULEMENT DU COMPRESSEUR (CPD)

TEM

PE

RA

TUR

E D

�EC

HA

PP

EM

EN

T (T

X)

Figure 7 Température d�échappement

en fonction de la pression de refoulement du compresseur

REGULATION DE TEMPERATURE Le système de régulation de température limitera le débit de combustible vers la turbine pour maintenir les températures d�exploitation internes à l�intérieur

des limites théoriques des parties chaudes de la turbine à gaz.

La température la plus élevée dans la turbine inter-vient dans la zone de flamme des chambres de combustion. Le gaz de combustion dans cette zone est dilué par l�air de refroidissement et s�écoule dans la section de turbine à travers la directrice premier étage. La température de ce gaz lorsqu�il quitte la directrice premier étage est connue sous le nom de "température d�allumage" de la turbine à gaz; c�est cette température qui doit être limitée par le système de régulation. A partir de relations ther-modynamiques, de calculs de performances de cy-cle de turbine à gaz et des conditions connues du site, la température d�allumage peut être déterminée en fonction de la température d�échappement et du ratio de pression dans la turbine; ce dernier est dé-terminé à partir de la pression de refoulement du compresseur mesurée (CPD). Le système de régula-tion de température est conçu pour mesurer et contrôler la température d�échappement de la tur-bine plutôt que la température d�allumage parce qu�il n�est pas pratique de mesurer les températures directement dans les chambres de combustion au niveau de l�admission de la turbine.

Cette régulation indirecte de la température d�allumage de la turbine est rendue pratique en utilisant des caractéristiques aérodynamiques et thermodynamiques connues de la turbine à gaz et en les utilisant pour polariser le signal de tempéra-ture d�échappement car la température d�échappement seule n�est une pas une indication brève de la température d�allumage.

La température d�allumage peut également être approximée en fonction de la température d�échappement et du débit de combustible (FSR) et en fonction de la température d�échappement et de la sortie de l�alternateur (DWATT). Les courbes de régulation de température d�échappement mégawatt ou FSR sont utilisées en tant que secours de la courbe de régulation de température polarisée CPD�primaire.

Ces relations sont indiquées en Figures 7 et 8. Les lignes de la température d�allumage constante sont utilisées dans le système de régulation pour limiter les températures de fonctionnement de la turbine à gaz alors que la limite de température d�échappement constante protège le système d�échappement pendant le démarrage.

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10 Fund_Mk_VI

Matériel de régulation de température d�échappement

Des thermocouples de température d�échappement Chromel�Alumel sont utilisés et, en général, il y en a 27. Ces thermocouples sont installés de manière circonférentielle à l�intérieur des diffuseurs d�échappement. Ils ont des capots de radiation indi-viduels qui permettent au flux du diffuseur exté-rieur radial de passer sur ces thermocouples à gaine en acier inoxydable de 1/16� de diamètre (1,6mm) à une vitesse élevée, en minimisant l�effet de refroi-dissement de la constante de temps la plus longue des parois de caisson du refroidisseur. Les signaux de ces détecteurs individuels non mis à la terre sont envoyés vers le panneau de régulation SPEED-TRONIC Mark VI à travers des câbles des thermo-couples blindés et sont répartis entre les contrôleurs <RST>.

ISOTHERME

REFERENCE DE COURSE DE COMBUSTIBLE (FSR)

TEM

PE

RA

TUR

E D

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HA

PP

EM

EN

T (T

X)

Figure 8 Variation de la température en fonction

du signal de régulation de combustible

Logiciel de régulation de température d�échappement

Le logiciel contient une série de programmes d�application écrits pour effectuer les fonctions de régulation de température d�échappement et de surveillance telles que la scrutation d�entrée numé-rique et analogique. Une fonction majeure est la régulation de température d�échappement qui consiste dans les programmes suivants: 1. Commande de régulation de température 2. Calculs de polarisation de régulation de tempé-

rature 3. Sélection de référence de température

Le logiciel de régulation de température détermine les relevés de thermocouples compensés en jonc-tion froide, sélectionne le point de consigne de ré-gulation de température, calcule la valeur de point de consigne de régulation, calcule la valeur de tem-pérature et d�échappement représentative, compare cette valeur avec le point de consigne, puis génère un signal de commande de combustible vers le sys-tème de régulation analogique pour limiter la tem-pérature d�échappement.

Programme de commande de régulation de température

Le programme de commande de régulation de tem-pérature compare le point de consigne de régulation de température d�échappement avec la température d�échappement de turbine à gaz mesurée telle qu�obtenue à partir des thermocouples montés dans le caisson d�échappement; ces thermocouples sont scannés et corrigés en jonction froide par des pro-gramme décrits plus tard. <RST> accède à ces si-gnaux. Le programme de commande de régulation de température dans <RST> (Figure 9) lit les va-leurs de température du thermocouple d�échap-pement et le trie de la plus haute à la plus basse. Cette matrice (TTXD2) est utilisée dans le Pro-gramme de surveillance de combustion comme dans le Programme de régulation de température. Dans le Programme de commande de régulation de température, toutes les entrées de thermocouple d�échappement sont surveillées et si un relevé est trop bas comparé à une constante, il sera rejeté. Les valeurs les plus hautes et les plus basses sont en-suite rejetées et une moyenne des valeurs restantes est établie, cette moyenne étant le signal TTXM.

Si un contrôleur est défaillant, ce programme igno-rera des relevés venant du contrôleur défaillant. Le signal TTXM sera basé sur les thermocouples de contrôleur restant et une alarme sera générée.

La valeur TTXM est utilisée en tant que rétroaction pour le comparateur de température d�échappement car la valeur n�est pas affectée par les extrêmes qui peuvent être le résultat d�une instrumentation dé-fectueuse. Le programme régulation-commande dans <RST> compare le point de consigne de régu-lation de température d�échappement (calculé dans le programme température� régulation�polarisation et stocké dans la mémoire d�ordinateur) TTRXB à la valeur TTXM pour déterminer l�erreur de tempé-rature. Le programme logiciel convertit l�erreur de température en un signal de référence de course de combustible, FSRT.

Fund_Mk_VI 11 ELEMENTS FONDAMENTAUX DU SYSTEME DE REGULATION MARK VI SPEEDTRONIC™

VERS SURVEILLANCE DE COMBUSTION

TRI DU PLUS

HAUT AU PLUS BAS

REJET DES

THERMO-COUPLES

BAS

REJET HAUT ET

BAS MOYENNE RESTANTE

CONTROLE TEMPERATURE

SELEC-TION

MOYENNE

QUANTITE DE THERMOCOU-

PLES UTILISES

ANGLE REFERENCE DE

CONTROLE TEMPERATURE

SELEC-TION

MINIMUM

PENTE

PENTE

ANGLE

ISOTHERME

Figure 9 Schéma de régulation de température

Programme de polarisation de régulation de température La température d�allumage de la turbine à gaz est déterminée par les paramètres mesurés de la tempé-rature d�échappement et de la pression de refoule-ment de compresseur (CPD) ou la température d�échappement et la consommation de combustible (proportionnelle au FSR). Dans l�ordinateur, la température d�allumage est limitée par une fonction linéarisée de la température d�échappement et avec un secours CPD par une fonction linéarisée de la température d�échappement et du FSR (voir Figure 8). Le programme de polarisation de régulation de température (Figure 10) calcule le point de consi-gne de régulation de température d�échappement TTRXB basé sur les données CPD stockées dans la mémoire de l�ordinateur et les constantes venant du tableau de référence de température sélectionnées. Le programme calcule un autre point de consigne

en fonction du FSR et des constantes venant d�une autre table de référence de température.

DONNEES D�ENTREE

NUMERIQUE

STOCKAGE DE CONSTAN-

TES

TABLEAU DE REFERENCE DE TEMPERATURES SELECTIONNEES

MEMOIRE D�ORDINATEUR

MEMOIRE ORDINATEUR

PROGRAMME DE POLARISATION DE REGULATION DE TEMPERATURE

Figure 10 Polarisation de régulation de température

ELEMENTS FONDAMENTAUX DU SYSTEME DE REGULATION MARK VI SPEEDTRONIC™

12 Fund_Mk_VI

La Figure 11 est une illustration graphique des points de consigne de régulation. Les constantes TTKn_C (pente de polarisation CPD) et TTKn_S (pente de polarisation CPD) sont utilisées avec les données CPD pour déterminer le point de consigne de température d�échappement de polarisation CPD. Les constantes TTKn_K (angle de polarisa-tion FSR) et TTKn_M (pente de polarisation FSR) sont utilisées avec les données FSR pour déterminer le point de consigne de température d�échappement de polarisation FSR. Les valeurs pour ces constan-tes sont données dans le plan des paramètres du système de régulation-spécifications de régulation. Le programme température-régulation-polarisation sélectionne également le point de consigne iso-therme TTKn_I. Le programme sélectionne le mi-nimum des trois points de consigne, polarisation CPD, polarisation FSR ou isotherme pour la réfé-rence de contrôle de température d�échappement finale. Pendant le fonctionnement normal avec des combustibles gaz ou distillat léger, cette sélection se traduit par une régulation de polarisation CPD avec une limite isotherme telle que montrée par les lignes grasses en Figure 11. Le point de consigne de polarisation CPD est comparé au point de consi-gne de polarisation FSR par le programme et une alarme intervient lorsque le point de consigne CPD est plus élevé. Pour les unités qui fonctionnent avec du combustible lourd, la régulation de polarisation FSR sera sélectionnée pour minimiser l�effet de l�obturation des injecteurs de turbine à la tempéra-ture d�allumage. Le point de consigne de polarisa-tion FSR sera ensuite comparé avec le point de consigne de polarisation CPD et une alarme inter-viendra lorsque le point de consigne FSR dépasse le point de consigne CPD. Une fonction de rampe est prévue dans le programme pour limiter la cadence à laquelle le point de consigne change. Le change-ment maximal et minimal dans les taux de rampe (pente) est programmé en constantes TTKRXR1 et TTKRXR2. Consulter le Programme de séquence de régulation (CSP) et le Plan des Spécifications de régulation pour l�illustration en organigramme de cette fonction et la valeur des constantes. La limite de changement de taux typique est de 1,5°F par seconde. La sortie de la fonction de rampe est le point de régulation de température d�échappement qui est stocké dans la mémoire de l�ordinateur.

TEM

PER

ATU

RE

D�E

CH

AP

PEM

ENT

ISOTHERME

Figure 11 Points de consigne de régulation

de température d�échappement

Programme de sélection de référence de température La fonction de régulation de température d�échappement sélectionne les points de consigne de régulation pour permettre le fonctionnement de la turbine à gaz à différentes températures d�allumage. Le Programme température-référence-sélection (Figure 12) détermine le niveau opéra-tionnel pour les points de consigne de régulation basés sur des informations d�entrée numérique re-présentant les exigences de régulation de tempéra-ture. Trois signaux d�entrée numérique sont déco-dés pour sélectionner un jeu de constantes qui défi-nit les points de consigne de régulation nécessaires pour satisfaire ces exigences. Un signal numérique typique est "BASE SELECT" (SELECTION BASE), sélectionné en cliquant sur la cible appro-priée sur l�IHM d�interface opérateur.

SYSTEME DE REGULATION DE COMBUSITBLE

Le système de régulation de combustible de turbine à gaz changera le débit du combustible vers les chambres de combustion en réaction au signal de référence de course de combustible (FSR). Le FSR se compose en fait de deux signaux séparés ajoutés l�un à l�autre, FSR1 qui est le débit de combustible liquide demandé et FSR2 qui est le débit de com-bustible gaz demandé; normalement, FSR1 + FSR2 = FSR. Les systèmes de combustible standard sont conçus pour un fonctionnement avec du combusti-ble liquide et/ou du gaz combustible. Ce chapitre décrit un système à double combustible. Il démarre avec le système d�entraînement asservi, où le point de consigne est comparé avec le signal de rétroac-tion et converti en une position de vanne.

Fund_Mk_VI 13 ELEMENTS FONDAMENTAUX DU SYSTEME DE REGULATION MARK VI SPEEDTRONIC™

Il décrira le fonctionnement avec du combustible liquide, du gaz combustible et du double combusti-ble et comment le FSR venant d�autres systèmes de régulation déjà décrits est conditionné et envoyé en tant que point de consigne vers le système d�asservissement.

DONNEES D�ENTREE

NUMERIQUE

SELECTION REFERENCE DE TEMPERATURE

STOCKAGE DE CONSTANTES

TABLEAU DE REFERENCES DE TEMPERATURE SELECTIONNEE

Figure 12 Programme de sélection

de référence de température Système de traitement asservi Le c�ur du système de combustible est une servo-soupape électro-hydraulique à trois bobines (asser-vissement) telle que représentée en Figure 13. La servosoupape est l�interface entre les systèmes élec-triques et mécaniques et contrôle la direction et la cadence du mouvement d�un actionneur hydrauli-que basé sur le courant d�entrée vers l�asservis-sement. MOTEUR COUPLE A 3 BOBINES

INDUIT DU MOTEUR COUPLE

RESSORT DE RAPPEL DE FORCE

TIROIR DE COMMANDE VIDANGE

Servovalve ABEX

MOTEUR COUPLE

TURBOREACTEUR

RESSORT DE POLA-RISATION A SECURITE INTEGREE

FILTRE

ACTIONNEURHYDRAULIQUE

VERS

Figure 13 Servosoupape électro-hydraulique

La servosoupape contient trois bobines isolées élec-triquement sur le moteur couple. Chaque bobine est connectée à l�un des trois contrôleurs <RST>. Ceci assure la redondance si l�un des contrôleurs ou les bobines s�avéraient défaillant. Il y a un ressort de polarisation nulle qui positionne l�asservissement de sorte que l�actionneur passe en position de sécu-rité intégrée si TOUS les signaux d�alimentation et/ou de régulation ont été perdus. Si l�actionneur hydraulique est un piston à double action, le signal de régulation positionne la servo-soupape de sorte qu�elle achemine l�huile haute pression d�un côté ou de l�autre de l�actionneur hydraulique. Si l�actionneur hydraulique a un rap-pel à ressort, huile hydraulique sera envoyée vers un côté du vérin et l�autre vers la vidange. Un si-gnal de rétroaction prévu par un transformateur différentiel variable linéaire (LVDT, Figure 13) indiquera à la régulation si oui ou non il est dans la position requise. Le LVDT sort une tension c.a. qui est proportionnelle à la position du noyau du LVDT. Ce noyau à son tour est connecté à la vanne dont la position est contrôlée; au fur et à mesure que la vanne se déplace, la tension de rétroaction change. Le LVDT a besoin d�une tension excita-trice qui est prévue par la carte VSVO. La Figure 14 montre les principaux composants des boucles de positionnement d�asservissement. La conversion numérique (signal du microprocesseur) en analogique se fait sur la carte VSVO; ceci repré-sente le débit de combustible demandé. Le signal de débit de combustible demandé est ensuite comparé à une rétroaction représentant le débit de combusti-ble réel. La différence est amplifiée sur la carte VSVO et envoyée à travers la carte TSVO vers l�asservissement. Cette sortie vers les asservisse-ments est surveillée et il y aura une alarme en cas de perte de l�un des trois signaux à partir du <RST>. Régulation du combustible liquide Le système de combustible liquide se compose de composants de manipulation du combustible et de composants de régulation électrique.

ELEMENTS FONDAMENTAUX DU SYSTEME DE REGULATION MARK VI SPEEDTRONIC™

14 Fund_Mk_VI

Certains des composants de manipulation du fluide sont: filtre d�huile de combustible primaire, robinet d�arrêt de combustible liquide, pompes à trois com-bustibles, vanne de dérivation de combustible, sou-pape de surpression de la pompe de combustible, répartiteur de débit, ensemble manomètre/vanne sélectrice combinée, vanne de vidange de faux dé-part, conduites de combustible et injecteurs de combustible. Les composants de régulation électri-que sont: pressostats de combustible liquide (amont) 63FL�2, interrupteurs fin de course de robinets d�arrêt de combustible liquide 33FL, ser-vosoupape de la vanne de dérivation de la pompe de combustible liquide 65FP, capteurs de vitesse magnétique de répartisseur de débit 77FD�1, �2, �3 et cartes de régulation SPEEDTRONIC TSVO et

VSVO. La figure 15 représente un diagramme du système avec les principaux composants. La vanne de dérivation de combustible est une vanne à commande hydraulique avec une caracté-ristique de débit linéaire. Elle se trouve entre les côtés admission (basse pression) et refoulement (haute pression) de la pompe de combustible, cette dérive l�excès de combustible délivré par la pompe de combustible vers l�admission de la pompe de combustible, envoyant vers le répartisseur de débit le combustible nécessaire pour satisfaire la de-mande de combustible du système de régulation. Elle est positionnée par la servosoupape 65FP qui reçoit son signal des contrôleurs.

Fund_Mk_VI 15 ELEMENTS FONDAMENTAUX DU SYSTEME DE REGULATION MARK VI SPEEDTRONIC™

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Figure 14 Boucles de positionnement asservi

ELEMENTS FONDAMENTAUX DU SYSTEME DE REGULATION MARK VI SPEEDTRONIC™

16 Fund_Mk_VI

ENSEMBLE VANNE DE DERIVATION

ALIMENTATION HYDRAULIQUE

OH

ROBINET D�ARRÊT

COMBUSTIBLE

OF

CHAMBRE DE COMBUSTION

HUILE DE REGULATION OLT

REPARTITEUR DE DEBIT

MANOMETRE DIFFERENTIEL

POMPE DE COMBUSTIBLE

CHAMBRE DE VANNE DE DERIVATION DE

FAUX DEPART

INJECTEUR DE COMBUSTIBLE

TYPIQUE

VERS VIDANGE

Figure 15 Schéma de régulation du combustible liquide

Le répartiteur de débit divise le flux simple de combustible venant de la pompe en plusieurs flux, un pour chaque chambre de combustion. Il se compose d�un certain nombre de pompes à engre-nages à déplacement positif, à haut rendement volumétrique associé, ici encore, une par chambre de combustion. Le répartiteur de débit est entraîné par le petit différentiel de pression entre l�admission et la sortie. Les pompes à engrenage sont connectées mécaniquement de sorte qu�elles fonctionnent toutes à la même vitesse, ce qui per-met d�avoir un débit de refoulement venant de chaque pompe égal. Le débit de combustible est représenté par la sortie venant des capteurs ma-gnétiques de répartisseur de débit (77FD�1, �2 & �3). Ce sont des capteurs magnétiques sans contact, qui délivrent une fréquence du signal d�impulsion proportionnelle à la vitesse du répar-tisseur de débit qui est proportionnelle au débit de combustible délivré vers les chambres de combus-tion.

La carte TSVO reçoit les signaux de taux d�impulsion venant de 77FD�1, �2, et �3 et sort un signal analogique qui est proportionnel à l�entrée de taux d�impulsion. La carte VSVO mo-dule la servosoupape 65FP en fonction des entrées de la vitesse de turbine, FSR1 (débit de combusti-

ble liquide demandé) et la vitesse du répartisseur de débit (FQ1).

Logiciel de régulation de combustible liquide

Lorsque la turbine fonctionne sur du combustible liquide, le système de régulation vérifie les permis-sifs L4 et L20FLX et n�autorise pas FSR1 à fermer la vanne de dérivation s�ils ne sont pas à l�état "vrai" (la fermeture de la vanne de dérivation envoie le com-bustible vers les chambres de dérivation). Le permis-sif L4 vient du système de protection maître (abordé ultérieurement) et L20FLX devient "vrai" après que l�horloge de mise à l�atmosphère de la turbine arrive à la fin de son délai. Ces signaux contrôlent l�ouverture et la fermeture du robinet d�arrêt de com-bustible liquide.

Le signal FSR venant du système de contrôle tra-verse le répartisseur de débit où le besoin en combus-tible liquide devient FSR1. Le signal FSR1 est mul-tiplié par TNH, de sorte que le débit de combustible devient une fonction de la vitesse, une caractéristique importante particulièrement pendant que l�unité dé-marre. Ceci permet au système d�avoir une meilleure résolution à des vitesses réduites, plus critiques lors-que le débit d�air est très faible.

Fund_Mk_VI 17 ELEMENTS FONDAMENTAUX DU SYSTEME DE REGULATION MARK VI SPEEDTRONIC™

Ceci produit le signal FQROUT qui est la com-mande de régulation de combustible liquide numé-rique. A pleine vitesse, TNH ne change pas et, par conséquent, FQROUT est directement proportion-nel au FSR. FQROUT passe ensuite sur la carte VSVO où il devient un signal analogique à comparer au signal de rétroaction venant du répartisseur de débit. Lorsque le combustible s�écoule dans la turbine, les capteurs de vitesse 77FD�1, �2 et �3 envoient un signal vers la carte TSVO qui, à son tour, sort le signal de débit de combustible (FQ1) et l�envoie à la carte VSVO. Lorsque le débit de combustible est égal au taux demandé (FQ1 = FSR1), la servosou-pape 65FP est amenée en position nulle et la vanne de dérivation reste "stationnaire" jusqu�à ce qu�une entrée vers le système change. Si la rétroaction est en erreur avec FQROUT, l�amplificateur opéra-tionnel sur la carte VSVO changera le signal vers la servosoupape 65FP pour entraîner la vanne de déri-vation dans une direction pour diminuer l�erreur. Le signal de rétroaction venant du répartisseur de débit est également utilisé pour les contrôles du système. Ce signal analogique est converti en comptes numériques et est utilisé dans le logiciel du contrôleur pour comparer par rapport à certaines limites ainsi que pour afficher le débit de combusti-ble sur l�IHM. Les contrôles sont faits comme suit:

L60FFLH: débit de combustible excessif au démar-rage

L3LFLT1: perte de rétroaction de position LVDT

L3LFBSQ: vanne de dérivation non complètement ouverte lorsque le robinet d�arrêt est fermé.

L3LFBSC: le courant d�asservissement est détecté lorsque le robinet d�arrêt est fermé.

L3LFT: perte de rétroaction du répartisseur de dé-bit. Si L60FFLH est vrai pour une période de temps spécifique (nominalement 2 secondes), l�unité se déclenchera; si L3LFLT1 à L3LFT sont à l�état vrai, ces défauts déclencheront l�unité pendant le démarrage et impliqueront une réinitialisation ma-nuelle.

Régulation de combustible gaz

Le système de régulation de combustion sèche à faible taux d�émission de NOx II (DLN�2) régule la distribution du combustible gaz vers une organi-sation de chambres de combustion à plusieurs injec-teurs. La distribution du débit de combustible vers chaque ensemble d�injecteurs de combustible est une fonction de la température de référence de combustion (TTRF1) et du mode de régulation de température des IGV. Par une combinaison du sé-quencement de combustible et du passage de mode de combustion à un autre de la diffusion à l�allumage au prémélange des charges supérieures, on obtient de faibles émissions d�oxyde d�azote (NOx).

Le combustible gaz est contrôlé par une vanne d�arrêt et de détente de gaz (SRV), des vannes de régulation de gaz secondaire et quaternaire (GCV) et par la vanne du robinet diviseur de prémélange (PMSV). Le robinet diviseur de prémélange contrôle la séparation entre le flux de gaz se-condaire et de gaz tertiaire. Toutes les vannes ont un contrôle asservi par les signaux venant du panneau de commande de SPEEDTRONIC (Fi-gure 16).

C�est la vanne de régulation de gaz qui contrôle le débit du gaz combustible désiré en réaction au si-gnal de commande FSR. Pour lui permettre de le faire d�une manière prévisible, la vanne d�arrêt et de détente est conçue pour maintenir une pression prédéterminée (P2) à l�admission de la vanne de régulation de gaz en fonction de la vitesse de la turbine à gaz.

Il y a trois principaux modes de combustion DLN�2: Primaire, Pauvre�pauvre et Prémélange.

Le mode primaire existe de l�allumage à 81% de vitesse corrigée, débit de combustible vers les in-jecteurs primaires seulement. Pauvre� pauvre est de 81% de vitesse corrigée à une température de réfé-rence de combustion présélectionnée, avec le com-bustible vers les injecteurs primaires et tertiaires. En fonctionnement sur prémélange de combustible dirigé vers les injecteurs secondaires, tertiaires et quaternaires. La charge minimale pour ce fonction-nement est définie par la température de référence de combustion et par la position des IGV.

ELEMENTS FONDAMENTAUX DU SYSTEME DE REGULATION MARK VI SPEEDTRONIC™

18 Fund_Mk_VI

Le système de régulation de gaz combustible se compose principalement des éléments suivants: crépine de gaz, pressostat d�alimentation en gaz 63FG, ensemble de vanne d�arrêt et de détente, transducteurs de pression de gaz combustible 96FG, électrovanne de mise à l�atmosphère de gaz combustible 20VG, ensemble de vannes de régula-tion, transformateurs différentiels à variation li-néaire 96GC�1, �2, �3, �4, �5, �6, 96SR�1, �2,

96 PS�1, �2, servosoupapes électrohydrauliques 90SR, 65GC et 65PS, vannes de décharge VH�5, trois pressostats, collecteur de gaz avec queue de cochon vers les injecteurs de combustible respectifs et cartes de régulation SPEEDTRONIC TBQB et TCQC. Les composants sont représentés schémati-quement en Figure 17. Une explication fonction-nelle est contenue dans les paragraphes ci-dessous.

SYSTEME DE GAZ COMBUSTIBLE DLN-2

ZONE DE COMBUSITON SIMPLE 5 BRÛLEURS

VANNE D�ARRÊT DE DETENTE SRV REGULATION DE GAZ PGCV, PRIMAIRE REGULATION DE GAZ SGCV SECONDAIRE REGULATION DE GAZ QGCV QUATERNAIRE VANNE DE REPARTITION DE PREMELANGE PMSV

T COLLECTEUR TERTIAIRE, UN INJECTEUR DE PREMELANGE SEULEMENT

S COLLECTEUR SECONDAIRE, QUATRE INJECTEURS DE PREMELANGE

P COLLECTECTEUR PRIMAIRE QUATRE INJECTEURS INJECTION DIFFUSION

Q COLLECTECTEUR QUATERNAIRE, CORPS PREMELANGE SEULEMENT

! AIR PURGE (ALIMENTATION EN AIR PCD)

PLATEFORME DE GAZ COMPARTIMENT TURBINE

Figure 16 Système de gaz combustible DLN�2

Fund_Mk_VI 19 ELEMENTS FONDAMENTAUX DU SYSTEME DE REGULATION MARK VI SPEEDTRONIC™

VANNE DE REGULATION DE VITESSE

VANNE DE REGULATION

DE GAZ

RETROACTION DE POSITION DE

VANNE DE REGU-LATION DE GAZ

VANNE DE REGULATION

DE GAZ

MISE A L�ATMOSPHERE

TRANDUCTEURS

VANNE D�ARRÊT

ET DE DETENTE

CONNEXION ELECTRIQUE TUYAUTERIE ELECTRIQUE TUYAUTERIE GAZ VH5-1 RELAIS

DE DECHARGEDECLENCHEMENT

ALIMENTATION HYDRAULIQUE

COLLECTEUR GAZ

CHAMBRE DE COMBUSTION

90SR ASSERVISSMENT 65GC

ASSERVISSMENT

Figure 17 Système de régulation de gaz combustible

ELEMENTS FONDAMENTAUX DU SYSTEME DE REGULATION MARK VI SPEEDTRONIC™

20 Fund_Mk_VI

Vannes de régulation de gaz

La position de l�obturateur de la vanne de régula-tion de gaz est destinée à être proportionnelle au FSR2 qui représente le débit de gaz combustible demandé. L�activation de la vanne de régulation de gaz à ressort se fait par un vérin hydraulique contrôlé par une servosoupape électrohydraulique.

Lorsque la turbine fonctionne sur du gaz combusti-ble, les permissifs L4, L20FGX et L2TVX (purge de turbine complète) doivent être à l�état "vrai", de manière similaire au système de combustible li-quide. Ceci permet à la vanne de régulation de gaz de s�ouvrir. La course de la vanne doit être propor-tionnelle au FSR.

Le FSR passe à travers le répartiteur de combusti-ble (abordé dans la section à double combustible) où le besoin en gaz combustible devient FSR2, qui est ensuite conditionné par le décalage et le gain. Ce signal, FSROUT, va vers la carte VSVO où il est converti en un signal analogique puis sorti vers

la vanne d�asservissement à travers la carte TSVO. La position de la tige de la vanne de régulation de gaz est détectée par la sortie d�un transformateur différentiel variable linéaire (LVDT) et réachemi-née à travers la carte TSVO vers un amplificateur opérationnel sur la carte VSVO où elle est compa-rée au signal d�entrée FSROUT dans une jonction de totalisation. Il y a deux LVDT qui délivrent une rétroaction; deux des trois contrôleurs sont dédiés à chaque LVDT tandis que le troisième sélectionne la rétroaction la plus élevée à travers une porte à diode à sélection élevée. Si la rétroaction est en erreur avec FSROUT, l�amplificateur opérationnel sur la carte VSVO changera le signal vers la servosou-pape hydraulique pour qu�elle entraîne la vanne de régulation de gaz dans une direction permettant de diminuer l�erreur. De cette manière, la relation dési-rée entre la position et le FSR2 est maintenue et la vanne de régulation mesure correctement le com-bustible gaz. Voir Figure 18.

DECALAGE

SELECTION HAUT

ETALONNAGE DE LA BOU-CLE DE POSITION DE VANNE

DE REGULATION DE GAZ

E/S ANALOGI-QUES

VANNE DE REGULATION DE GAZ

CONNEXION ELECTRIQUE TUYAUTERIES DE GAZ TUYAUTERIE HYDRAULIQUE

SERVO-SOUPAPE

LVD

T D

E PO

SITI

ON

Figure 18 Schéma de régulation de la vanne de régulation de gaz

Fund_Mk_VI 21 ELEMENTS FONDAMENTAUX DU SYSTEME DE REGULATION MARK VI SPEEDTRONIC™

DECALAGE

SELECTION HAUT

CONNEXION ELECTRIQUE TUYAUTERIES DE GAZ TUYAUTERIES HYDRAULIQUE NUMERIQUE

SERVOSOUPAPE LEGENDE

HUILE DE DECLENCHEMENT

PISTON VERIN DE FONCTIONNEMENT

VANNE DE REGULATION DE VITESSE

RELAIS DE DECHARGE

HUILE HYDRAULIQUE

Etalonnage de pression de la vanne de regulation de vitesse

P2 OU TENSION DE REGULATION DE

PRESSION

Figure 19 Schéma de régulation de la vanne d�arrêt/détente

ELEMENTS FONDAMENTAUX DU SYSTEME DE REGULATION MARK VI SPEEDTRONIC™

22 Fund_Mk_VI

L�obturateur de la vanne de régulation de gaz est profilé pour assurer la zone de débit adéquate en fonction de la course de la vanne.

La vanne de régulation de gaz utilise un disque de vanne chemisé et un siège venturi pour obtenir une récupération de pression adéquate. La récupération de pression élevée intervient à des ratios de pression de vanne globaux nettement infé-rieurs au ratio de pression critique. Le résultat net est que le débit à travers la vanne de régulation est indépendant de la chute de pression de la vanne. Le débit de gaz ensuite est une fonction de la pression d�admission de la vanne P2 et de la surface de la vanne seulement.

Comme précédemment, un circuit ouvert ou un court-circuit dans l�une des servo-bobines ou dans le signal vers une bobine ne provoque pas un dé-clenchement. Chaque GCV a deux LVDT et peut fonctionner correctement avec un seul.

Vanne de régulation de la vitesse

La vanne de régulation de vitesse est une vanne à double fonction. Elle sert de vanne de régulation de pression pour maintenir une pression de gaz com-bustible désirée à l�avant de la vanne de régulation de gaz et sert également de robinet d�arrêt. En tant que robinet d�arrêt, elle fait partie intégrante du système de protection. Tout déclenchement d�urgence ou arrêt normal, amènera la vanne à sa position fermée coupant le débit de gaz combustible vers la turbine. Ceci se fait soit en déchargeant à partir du relais de déclenchement d�huile hydrauli-que VH�5 de la vanne de régulation de vitesse ou en amenant électriquement la position de contrôle fermée.

La vanne de régulation de la vitesse a deux boucles d�asservissement. Il y a une boucle d�asservis-sement similaire à celle de la vanne de régulation de gaz et il y a une boucle de régulation de pres-sion. Voir Figure 19. La pression de gaz combusti-ble P2 à l�admission de la vanne de régulation de gaz est contrôlée par la boucle de pression en fonc-tion de la vitesse de la turbine. Ceci se fait en éta-blissant une proportion entre le signal de vitesse de turbine TNH, avec un décalage et un gain, qui de-vient ensuite la Référence de pression de gaz com-bustible (FPRG). La FPRG est ensuite transmise à la carte VSVO pour être convertie en un signal analogique. La pression P2 est mesurée par 96FG qui sort une tension proportionnelle à la pression

P2. Ce signal P2 (FPG) est comparé à la FPRG et le signal d�erreur (le cas échéant) est à son tour com-paré avec la rétroaction du LVDT 96SR pour repo-sitionner la vanne comme dans la boucle GCV.

La vanne de régulation de la vitesse fournit un arrêt positif au débit de gaz combustible lorsque cela est rendu nécessaire par un arrêt normal, un déclen-chement d�urgence ou une condition de non-marche. La vanne de décharge de déclenchement hydraulique VH�5 se trouve entre la servosoupape électro-hydraulique 90SR et le vérin d�action-nement hydraulique. Cette vanne de décharge est actionnée par le système de déclenchement d�huile de régulation basse pression. Si les permissifs L4 et L3GRV sont à l�état "vrai", l�huile de déclenche-ment (OLT) est à la pression normale et la vanne de décharge est maintenue dans une position qui per-met à la servosoupape 90SR de contrôler la position du vérin. Lorsque la pression d�huile de déclen-chement est faible, (comme dans le cas de l�arrêt normal ou de l�arrêt d�urgence), le ressort de la soupape de décharge déplace un distributeur à tiroir cylindrique vers une position qui décharge l�huile hydraulique haute pression (OH) dans la vanne de régulation de la vitesse qui actionne le vérin vers le réservoir d�huile de lubrification. Le ressort de fer-meture en haut de l�obturateur de la vanne ferme instantanément la vanne, coupant, par conséquent, le débit vers les chambres de combustion.

Outre qu�ils sont affichés, les signaux de rétroac-tion et les signaux de régulation des deux vannes sont comparés aux limites d�exploitation normale et s�ils sortent de ces limites, il y aura une alarme: on trouvera ci-dessous les alarmes typiques: L60FSGH: Débit de combustible excessif au dé-marrage L3GRVFB: perte de rétroaction LVDT sur la SRV L3GRVO: SRV ouvert avant permissif d�ouverture L3GRVSC: Servo courant de SRV détecté avant permissif d�ouverture L3GCVFB: Perte de rétroaction LVDT sur cette vanne de régulation de gaz L3GCVO: vanne de régulation de gaz ouverte avant permissif d�ouverture L3GCVSC: courant asservi vers GCV détecté avant permissif d�ouverture L3GFIVP: Intervalve (P2) basse pression

Fund_Mk_VI 23 ELEMENTS FONDAMENTAUX DU SYSTEME DE REGULATION MARK VI SPEEDTRONIC™

Les servosoupapes sont dotées d�une polarisation de décalage nulle qui fait que la vanne de régulation de gaz ou la vanne de régulation de vitesse passe à la position de course zéro (condition de sécurité intégrée) si les signaux de servosoupape ou d�alimentation sont perdus. Pendant une condition de déclenchement ou de non-fonctionnement, une polarisation de tension positive est placée sur les servo-bobines qui les maintient dans la position "vanne fermée".

Vanne de séparation de prémélange

La vanne de séparation de prémélange (PMSV) régule la séparation du débit de gaz combustible secondaire/tertiaire entre les collecteurs de gaz combustible secondaire et tertiaire. La vanne est référencée aux passages de combustible secondaire, c�est-à-dire que la course de vanne de 0% corres-pond à 0% de débit de combustible secondaire. A la différence de la SRV et de la vanne de régula-tion de gaz, le débit à travers la vanne de séparation n�est pas linéaire avec la position de la vanne. Le système de régulation linéarise le point de consigne de séparation de combustible et la commande de position de vanne résultante FSRXPOUT est utili-sée en tant que référence de position.

Double régulation de combustible

Les turbines qui sont conçues pour fonctionner sur combustible liquide et gaz combustible sont dotées de régulation pour assurer les fonctions suivantes: 1. Transfert d�un combustible à l�autre sur com-

mande. 2. Permettre le temps de remplissage des conduites

avec le type de combustible sur lequel le fonc-tionnement est transféré.

3. Fonctionnement de la purge d�injecteur de com-bustible liquide en cas de fonctionnement tota-lement sur du gaz combustible.

4. Fonctionnement de la purge d�injecteur de gaz combustible en cas de fonctionnement total sur combustible liquide.

Le diagramme logiciel pour le séparateur de com-bustible est représenté en Figure 20.

Séparateur de combustible

Comme indiqué précédemment, le FSR est divisé en deux signaux, FSR1 et FSR2, pour assurer un fonctionnement à double combustible. Voir Fi-gure 20.

Le FSR est multiplié par la fraction de combustible liquide FX1 pour produire le signal FSR1. Le FSR1 est ensuite soustrait du signal FSR résultant dans FSR2, le signal de contrôle pour le combustible secondaire.

SEPARATEUR DE

COMBUSTIBLE

LIMITE MAXIMALE

LIMITE MINIMALE

TAUX DE RAMPE

SELECTION DE GAZ

SELECTION LIQUIDE

REFERENCE LIQUIDE

REFERENCE GAZ

GAZ TOTAL

LIQUIDE TOTAL

SELECTION MOYENNE PERMISSIFS

Figure 20 Schéma du séparateur

de combustible

Transfert de combustible liquide ou gaz

Si l�unité fonctionne sur du combustible liquide (FSR1) et si la cible "Gaz" sur l�écran de l�IHM est sélectionnée, la séquence d�événements suivante se produira, sous réserve que les permissifs de trans-fert et de gaz combustible sont à l�état vrai (voir Figure 21):

FSR1 restera à sa valeur initiale mais FSR2 passera à une valeur légèrement supérieure à zéro, en géné-ral 0,5%. Ceci ouvrira légèrement la vanne de régu-lation de gaz pour qu�elle purge le volume inter-valve. Ceci se fait au cas où une haute pression a été entraînée. La présence d�une pression supé-rieure à celle nécessaire par le contrôleur de vi-tesse/ratio entraînerait une réponse lente dans l�initiation du débit de gaz.

Après un délai typique de trente secondes pour purger la pression P2 et remplir la conduite d�alimentation en gaz, le programme logiciel rampe les commandes de combustible, FSR2 pour aug-menter et FSR1 pour diminuer, à une cadence pro-grammée à travers le portillon de sélection moyen. Ceci est terminé en trente secondes.

ELEMENTS FONDAMENTAUX DU SYSTEME DE REGULATION MARK VI SPEEDTRONIC™

24 Fund_Mk_VI

Lorsque le transfert est terminé, le signal logique L84TG (Gaz total) désexcitera la pompe de gavage de combustible liquide, fermera la vanne d�arrêt de combustible en désexcitant la soupape de décharge de combustible liquide 20FL et initiera la séquence de purge. Transfert de gaz à total distillat

TEMPS

UN

ITE

S

SELECTIONNER DISTILLAT

SELECTIONNER GAZ

Transfert de total distillat à total gaz

Transfert de total distillat à mélange

SELECTIONNER GAZ S ELECTIONNER MELANGE

UN

ITE

S

UN

ITE

S

TEMPS

TEMPS

Figure 21 Transfert de combustible

Purge de combustible liquide

Pour éviter de calaminer les injecteurs de combus-tible liquide en fonctionnement sur gaz combusti-ble, une certaine quantité d�air d�atomisation est détournée à travers les injecteurs de combustible liquide. La séquence d�événements suivante inter-vient lorsque le transfert de liquide à gaz est termi-né.

De l�air venant du circuit d�air d�atomisation s�écoule à travers un refroidisseur (HX4�1), à tra-vers la vanne de purge de combustible liquide (VA19�3) et à travers la soupape de retenue VCK2 vers chaque injecteur de combustible.

La vanne de purge de combustible liquide est contrôlée par la position d�une électrovanne 20PL�2. Lorsque cette vanne est excitée, la pres-sion de l�air agissant ouvre la soupape de retenue d�huile de purge, permettant à l�air de s�écouler vers les soupapes de retenue de purge d�injecteur de combustible liquide.

Transfert de combustible � Gaz à liquide

Le passage de gaz à liquide se fait essentiellement dans la même séquence que celle qui a été précé-demment décrite, à ceci près que les signaux de commande de gaz et de combustible liquide sont intervertis. Par exemple, au début d�un transfert, FSR2 reste à sa valeur initiale, tandis que FSR1 passe à une valeur légèrement supérieure à zéro. Ceci commandera un faible débit de combustible liquide. S�il y a eu une fuite de combustible au-delà des soupapes de retenue, ceci remplira les tuyaute-ries de combustible liquide et évitera tout retard dans la livraison au début de l�augmentation de FSR1.

Le reste de la séquence est le même que le passage de liquide à gaz, à ceci près qu�il n�y a en général pas de séquence de purge.

Purge du gaz combustible

La purge de gaz primaire est nécessaire durant l�état stable de prémélange et le fonctionnement sur combustible liquide. Ce système implique un arran-gement à deux robinets de sectionnement et un robinet de purge où deux robinets de purge (VA13�1, �2) sont fermés, pendant que le gaz pri-maire s�écoule et qu�un solénoïde de mise à l�atmosphère intervalves (20VG�2) est ouvert pour purger toute fuite sur les vannes. Les vannes de purge sont à fonctionnement pneumatique à travers les électrovannes 20PG�1, �2. Lorsqu�il n�y a pas d�écoulement de gaz primaire, les vannes de purge s�ouvrent et permettent à l�air de refoulement du compresseur de s�écouler à travers les passages de l�injecteur de combustible primaire. La purge se-condaire est nécessaire pour les injecteurs se-condaire et tertiaire lorsque l�écoulement de com-bustible secondaire et tertiaire est amené à zéro et en cas de fonctionnement sur du combustible li-quide. C�est un arrangement à sectionnement et purge similaire à la purge primaire avec deux van-nes de purge (VA13�3, �4), une solénoïde de mise à l�atmosphère intervalve (20VG�3) et des solénoï-des 20PG�3, �4.

SYSTEME D�AUBE DIRECTRIVE A OUVERTURE VARIABLE

Les aubes directrices à ouverture variable (IGV) modulent durant l�accélération de la turbine à gaz à la vitesse nominale le chargement et le décharge-ment d�un alternateur et l�accélération de la turbine à gaz.

Fund_Mk_VI 25 ELEMENTS FONDAMENTAUX DU SYSTEME DE REGULATION MARK VI SPEEDTRONIC™

Cette modulation des IGV maintient des débits et des pressions adéquats et, par conséquent, des contraintes sur le compresseur, maintiennent une chute de pression minimale sur les injecteurs de

combustible et, lorsqu�elles sont utilisées dans une application à cycle combiné, maintiennent les tem-pératures d�échappement élevées aux charges bas-ses.

ALIMENTATION HYDRAULIQUE

ADMIS-SION

SOR-TIE

SELECTION HAUTE

FERME

OUVERT

HUILE DE DECLENCHEMENT

Figure 23 Schéma de principe des aubes directrices à ouverture variable de modulation

Activation des aubes directrices Le système d�activation des aubes directrices mo-dulées se compose des éléments suivants: servo-soupape 90TV, capteurs de position de LVDT 96TV�1 et 96TV�2 et, dans certains cas, électro-vanne 20TV et soupape de décharge hydraulique VH3. Le contrôle de 90TV orientera la pression hydraulique pour faire fonctionner l�actionneur des aubes directrices à ouverture variable. S�ils sont utilisés, 20TV et VH3 peuvent empêcher la pres-sion d�huile hydraulique de s�écouler vers 90TV. Voir Figure 23.

Fonctionnement Pendant le démarrage, les aubes directrices à ouver-ture variable sont maintenues totalement fermées, à un angle nominal de 27 degré, de zéro à 83,5% de vitesse corrigée. La vitesse de turbine est corrigée pour refléter les conditions d�air à 27°C (80°F); ceci compense les changements de densité d�air en cas de changement de conditions ambiantes. A des températures ambiantes supérieures à 80°F, la vi-tesse corrigée TNHCOR est inférieure à la vitesse réelle TNH; à des températures ambiantes inférieu-res à 27°C (80°F), TNHCOR est supérieure à TNH.

ELEMENTS FONDAMENTAUX DU SYSTEME DE REGULATION MARK VI SPEEDTRONIC™

26 Fund_Mk_VI

Après avoir atteint une vitesse d�environ 83,5%, les aubes orientables se moduleront à l�ouverture à environ 6,7 degrés par pour cent d�augmentation de vitesse corrigée. Lorsque les aubes orientables at-teignent l�angle de vitesse pleine minimal, nomina-lement 54°, elles arrêtent l�opération; ceci est en général à environ 91% de TNH. En ne laissant pas les aubes orientables se fermer à un angle inférieur à l�angle de vitesse complète minimale à 100% de TNH, une chute de pression minimale est mainte-nue au niveau des injecteurs de combustible, rédui-sant par conséquent la résonance du système de combustion. L�électrovanne 20CB est en général ouverte lorsque le disjoncteur de l�alternateur est fermé. Ceci, à son tour, ferme les robinets de purge du compresseur. Au fur et à mesure que l�unité est chargée et que la température d�échappement augmente, les aubes directrices à ouverture variable passeront en posi-tion ouverture complète où la température d�échappement atteint l�un des deux points, en fonction du mode de fonctionnement sélectionné. Pour un fonctionnement à cycle simple, les IGV se déplacent à une position à ouverture complète à une température d�échappement présélectionnée, en général 371°C (700°F). Pour un fonctionnement en cycle combiné, les IGV commencent à se déplacer jusqu�à la position ouverte complète au fur et à mesure que la température d�échappement approche la température de référence de contrôle de tempéra-ture; normalement, les IGV commencent à s�ouvrir lorsque la température d�échappement est à �17° C (30°F) de la référence de contrôle de température. Durant l�arrêt normal, au fur et à mesure que la température d�échappement diminue, l�IGV se dé-place vers un angle de vitesse complète minimale; au fur et à mesure que la turbine décélère à partir de 100% de TNH, les aubes directrices à ouverture variable sont modulées à la position entièrement fermée. Lorsque le disjoncteur de l�alternateur s�ouvre, les robinets de purge de compresseur s�ouvrent. En cas déclenchement de turbine, les robinets de purge s�ouvrent et les aubes directrices à ouverture variable passent en position entièrement fermée. Les aubes directrices à ouverture variable restent entièrement fermées tant que la turbine continue de ralentir.

Pour un fonctionnement en sous vitesse, si TNHCOR descend en-dessous d�environ 91%, les aubes directrices à ouverture variable se modulent en fermeture à 6,7 degrés pour cent de diminution à vitesse corrigée. Dans la plupart des cas, si la vi-tesse réelle descend en dessous de 95% de TNH, le disjoncteur de l�alternateur s�ouvrira et le point de consigne de vitesse de turbine sera réinitialisé à 100,3%. Les IGV passeront ensuite à un angle de vitesse complète minimal. Voir Figure 24.

CHARGE %

DE

GR

ES

AN

GLE

IGV

(CS

RG

V)

REGION DE PRESSION NEGATIVE 5 EME ETAGE

PROGRAMME DE DEMARRAGE

CYCLE COMBINE

(TTRX)

ANGLE PLEINE VITESSE MINIMALE

TEMPERATURE ECHAPPEMENT CHARGE DE BASE

OUVERTURE COMPLETE (ANGLE MAXIMAL)

CYCLE SIMPLE (CSKGVSSR)

REGION DE CALAGE DE ROTATION

FERMETURE COMPLETE (ANGLE MIN)

VITESSE CORRIGEE %(TNHCOR)

Figure 24 Programme des IGV

SYTEMES DE PROTECTION Les systèmes de protection de la turbine à gaz se composent d�un certain nombre de sous-systèmes, dont plusieurs fonctionnent durant chaque arrêt et démarrage normaux. Les autres systèmes et compo-sants fonctionnent strictement en cas d�urgence et dans des conditions de fonctionnement anormales. Le type le plus commun de panne sur les turbines à gaz est la défaillance d�un capteur ou du câblage d�un capteur; les systèmes de protection sont confi-gurés pour détecter une alarme telle qu�une défail-lance. Si la condition est suffisamment grave pour désactiver complètement la protection, la turbine sera déclenchée.

Les systèmes de protection répondent à de simples signaux de déclenchement tels que des pressostats utilisés pour la pression d�huile de lubrification, une pression de refoulement de compresseur de gaz élevée ou des indications similaires. Ils réagissent également à des paramètres plus complexes, tels qu�un dépassement de vitesse, une surtempérature, des vibrations élevées, la surveillance de combus-tion et la perte de flamme.

Fund_Mk_VI 27 ELEMENTS FONDAMENTAUX DU SYSTEME DE REGULATION MARK VI SPEEDTRONIC™

Pour cela, certains des systèmes de protection ainsi que leurs composants fonctionnent à travers le cir-cuit de protection et de contrôle maître dans le sys-tème de régulation SPEEDTRONIC alors que d�autres systèmes entièrement mécaniques fonctionnent directement sur les composants de la turbine. Dans chacun des cas, il y a deux che-mins essentiellement indépendants pour arrêter

l�écoulement du combustible, en utilisant la sou-pape de commande du combustible (FCV) et la vanne d�admission du combustible liquide (FSV). Chaque système de protection est conçu indépendamment du système de régulation pour éviter le risque d�une défaillance du système de régulation invalidant les dispositifs de protection. Voir Figure 25.

SURVITESSE PRIMAIRE

SURTEMPERA-TURE

VIBRATION

SURVEILLANCE COMBUSTION

PERTE DE FLAMME

SURVITESSE SECONDAIRE

CIRCUIT DE PROTECTION

MAÎTRE <RST>

SERVOSOU-PAPE GCV

SERVOSOU-PAPE SRV

CIRCUIT DE PROTECTION

MAÎTRE <XYZ>

MODULE DE

ROTATION A RELAIS

SERVOSOU-PAPE DE

VANNE DE DERIVATION

MODULE DE ROTATION A

RELAIS

ROBINET DE SECTION-NEMENT DU COMBUS-TIBLE LIQUIDE

POMPE A COM-

BUSTI-BLE

VANNE D�ARRÊT ET DE DETENTE DE GAZ COMBUSTIBLE

SOUPAPE DE COMMANDE DU GAZ COMBUSTIBLE

Figure 25 Schéma de principe des systèmes de protection

Huile de déclenchement Un système de déclenchement hydraulique appelé Huile de déclenchement est l�interface de protec-tion primaire entre la régulation de turbine et le système de protection et les composants sur la tur-bine qui admettent ou coupent le combustible. Le système contient les dispositifs qui sont comman-dés électriquement par des signaux de régulation SPEEDTRONIC ainsi que par d�autres dispositifs totalement mécaniques. Outre les fonctions de déclenchement, l�huile de déclenchement délivre également un signal hydrau-lique vers des vannes d�admission du combustible pour les séquences de démarrage et d�arrêt norma-les. Sur les turbines à gaz équipées d�un fonction-nement sur double combustible (gaz et liquide) le

système est utilisé pour isoler de manière sélective le système de combustible non-nécessaire. Les composants importants du Circuit de déclen-chement hydraulique sont décrits ci-dessous. Orifice d�admission Un orifice se situe sur la conduite qui va de l�alimentation du collecteur du palier jusqu'au sys-tème d�huile de déclenchement. Cet orifice est di-mensionné pour limiter le débit d�huile venant du système d�huile de lubrification dans le système d�huile de déclenchement. Il doit assurer la capacité adéquate pour tous les dispositifs de déclenchement toute en prévenant la réduction du débit d�huile de lubrification de la turbine à gaz et autre équipement lorsque le système de déclenchement est à l�état déclenché.

ELEMENTS FONDAMENTAUX DU SYSTEME DE REGULATION MARK VI SPEEDTRONIC™

28 Fund_Mk_VI

Soupape de décharge

Chaque branche de combustible individuel du sys-tème d�huile de déclenchement a une électrosou-pape de déclenchement (20FL pour liquide, 20FG pour le gaz). Ce dispositif est un distributeur à tiroir cylindrique à rappel par ressort à commande par solénoïde qui soulagera la pression de l�huile de

déclenchement uniquement dans la branche qu�il contrôle. Ces soupapes sont normalement excitées pour fonctionner et désexcitées pour déclencher. Cette philosophie protège la turbine pendant toutes les situations normales ainsi qu�au moment où une coupure d�alimentation intervient.

SIGNAUX DEPROTECTION

ORIFICE D�ADMISSION

CABLAGE CONDUITES

CIRCUITS L4 DE PRO-TECTION MAÎTRE

RESEAU DE SOUPAPE DE RETENUE ET D�ORIFICE

COMBUS-TIBLE

LIQUIDE

VANNE D�ADMISSION DE COMBUSTIBLE LIQUIDE

VANNE D�ARRÊT ET DE DETENTE

COM-BUSTI-

BLE GAZ

SOUPAPE RELAIS DE DECHARGE DE GAZ COMBUSTIBLE

Figure 26 Schéma d�huile de déclenchement � Double combustibleSoupape de retenue et Réseau d�orifice

A l�admission de chaque branche de combustible individuel, on a une soupape de retenue et un ré-seau d�orifices qui limitent le débit à la sortie de cette branche. Ce réseau limite le débit dans chaque branche, permettant ainsi la régulation de combus-tible individuelle en cas de chute de pression de système total. Toutefois, lorsque l�un des dispositifs de déclenchement se situe dans l�artère principale du système, par exemple, si le déclenchement de survitesse est actionné, la soupape de retenue s�ouvrira ce qui entraînera une chute de toutes les pressions de déclenchement.

Pressostats

Chaque branche de combustible individuel contient des pressostats (63HL�1,�2,�3 pour le liquide, 63HG�1,�2,�3 pour le gaz) qui assureront le dé-clenchement de la turbine si la pression de l�huile de déclenchement devient trop faible pour un fonc-tionnement fiable tout en fonctionnant sur ce com-bustible.

Fonctionnement

Les dispositifs de déclenchement qui provoquent l�arrêt de l�unité ou l�arrêt du système de combusti-ble sélectif le font en déchargeant l�huile de déclen-chement de basse pression (OLT). Voir Figure 26. Une vanne d�admission de combustible individuelle peut être fermée de manière sélective en déchar-geant le débit de l�huile de déclenchement qui y va. L�électrovanne 20FL peut provoquer un passage de la vanne de déclenchement sur la vanne d�admission du combustible liquide à l�état de dé-clenchement ce qui permet de fermer la vanne d�admission de combustible liquide sous l�effet de son mécanisme de rappel à ressort. L�électrovanne 20FG peut provoquer un passage de la vanne de déclenchement sur la vanne d�arrêt de détente à l�état déclenché, permettant sa fermeture par rappel de ressort. L�orifice de la soupape de retenue et un réseau d�orifice permettent une décharge indépen-dante de chaque branche de combustible du sys-tème d�huile de déclenchement sans affecter l�autre branche.

Fund_Mk_VI 29 ELEMENTS FONDAMENTAUX DU SYSTEME DE REGULATION MARK VI SPEEDTRONIC™

Le déclenchement de tous les dispositifs autres que les soupapes de décharge individuelles se traduira par une décharge de la totalité du circuit d�huile de déclenchement, ce qui entraînera un arrêt de l�unité.

Pendant le démarrage ou le transfert de combusti-ble, le système de régulation SPEEDTRONIC fer-mera la soupape de décharge appropriée pour acti-ver le ou les systèmes de combustible désirés. Les deux soupapes de décharge se fermeront unique-ment durant le transfert de combustible ou en cas de fonctionnement sur double combustible.

Les soupapes de décharge sont désexcitées sur un signal de déclenchement "Votation 2 sur 3" pour le module de relais. Ceci aide à prévenir des déclen-chements provoqués par des détecteurs défectueux ou par une défaillance de l�un des contrôleurs.

Le signal vers les servosoupapes du circuit de com-bustible sera également une commande "fermeture" si un déclenchement intervient. Ceci est fait en fixant le FSR sur zéro. Si un contrôleur s�avère défaillant, le FSR venant du contrôleur sera de zéro. La sortie des deux autres contrôleurs est suffisante pour continuer à contrôler la servosoupape.

En poussant le Bouton de déclenchement d�urgence, 5E P/B, l�alimentation P28 v c.c. est coupée vers les relais contrôlant les électrovannes 20FL et 20FG, désexcitant par conséquent les sou-papes de décharge.

Protection contre les survitesses

Le système de survitesse SPEEDTRONIC Mark VI est conçu pour protéger la turbine à gaz contre d�éventuels endommagements provoqués par une survitesse du rotor de turbine. Dans des conditions de fonctionnement normales, la vitesse du rotor est contrôlée par la régulation de vitesse. Le système de survitesse ne peut pas être demandé sauf après une défaillance des autres systèmes.

Le système de protection de survitesse se compose d�un système de survitesse électronique secondaire et primaire. Le système de protection de survitesse primaire réside dans les contrôleurs <RST>. Le système de protection de survitesse secondaire ré-side dans les contrôleurs <XYZ> (dans <VPRO>). Les deux systèmes se composent de capteurs ma-gnétiques pour détecter la vitesse de la turbine, un logiciel de détection de vitesse et des circuits logi-

ques associés et ils sont réglés pour déclencher l�unité à une vitesse nominale de 110%.

Système de protection de survitesse électronique

La fonction de survitesse électronique est assurée à la fois dans <RST> et <XYZ> comme montré dans la Figure 27. Le signal de vitesse de turbine (TNH) vient des capteurs magnétiques (77NH�1,�2 et �3) et est comparé à une point de consigne de survitesse (TNKHOS). Lorsque TNH dépasse le point de consigne, le signal de déclenchement de survitesse (L12H) est transmis à un circuit de protection maî-tre pour déclencher la turbine et le message "OVERSPEED TRIP" (DECLENCHEMENT DE SURVITESSE) s�affiche sur l�IHM. Ce déclen-chement verrouillera et doit être réinitialisé par le signal de réinitialisation maître L86MR.

DECLENCHEMENT DE SURVITESSE HAUTE PRESSION

VITESSE HP POINT DE CONSIGNE DE DECLENCHEMENT

ESSAI

ESSAIPERMISSIF

REINITIALISATION MAÎTRE

TAUX D�ECHANTILLONNAGE = 0,25 SEC.

DEFINI-TION ET

VER-ROUIL-LAGE

VERS PROTECTION MAÎTRE ET MESSAGE D�ALARME

REINITIA-LISATION

Figure 27 Déclenchement de survitesse

électronique

Protection contre les surtempératures

Le système de surtempérature protège la turbine à gaz contre d�éventuels endommagements provo-qués par un dépassement d�allumage. Ce système de secours ne fonctionne qu�après une défaillance du système de régulation de température.

DECLENCHEMENT

TEM

PER

ATU

RE

D�E

CH

APP

EMEN

T

MARGE DE DECLENCHEMENT TTKOT2 MARGE D�ALARMETTKOT3

Figure 29 Protection de surtempérature

ELEMENTS FONDAMENTAUX DU SYSTEME DE REGULATION MARK VI SPEEDTRONIC™

30 Fund_Mk_VI

Dans des conditions de fonctionnement normales, le système de régulation de température d�échappement agit pour contrôler le débit de com-bustible lorsque la limite de température d�allumage est atteinte. Toutefois, dans certains modes de défaillance, la température d�échappement et le débit de combustible peuvent dépasser les limites de contrôle. Dans ces circons-tances, le système de protection de surtempérature délivre une alarme de surtempérature à environ 14�C (25�F) au-dessus de la référence de contrôle de température. Pour éviter une autre augmentation de température, il commence à décharger la turbine à gaz. Si la température doit encore augmenter jus-qu�à un point d�environ 22�C (40�F) au-dessus de la référence de contrôle de température, la turbine à gaz est déclenchée. Pour les points de consigne d�alarme et de surtempérature de déclenchement actuels, se reporter aux Spécifications de régula-tion. Voir Figure 29.

Les points de consigne d�alarme et de déclenche-ment de surtempérature seront déterminés à partir des points de consigne de contrôle de température dérivés du logiciel de Contrôle de température d�échappement. Voir Figure 30.

TAUX D�ECHANTILLONNAGE = 0,25 SEC.

VERS MESSAGE D�ALARME ET REDUCTION

POINT DE CONSIGNE DE

VITESSE

REINITIA-LISATION

DECLENCHEMENT ET ALARME DE SURTEMPERATURE

ALARME ALARME

DECLEN-CHEMENT

DEFINITION ET

VERROUIL-LAGE

ISOTHERME DECLENCHEMENT

VERS PROTECTION

MAÎTRE ET MESSAGE D�ALARME

Figure 30 Déclenchement et alarme

de surtempérature Logiciel de Protection de surtempérature

Alarme de surtempérature (L30TXA)

La valeur représentative des thermocouples de tem-pérature d�échappement (TTXM) est comparée aux points de consigne d�alarme et de température de déclenchement. Le message d�alarme "TEMPE-RATURE D�ECHAPPEMENT ELEVEE" s�affiche lorsque la température d�échappement (TTXM) dépasse la référence de contrôle de température (TTRXB) plus la marge d�alarme (TTKOT3) pro-

grammée en tant que Constante de régulation dans le logiciel. L�alarme se réinitialisera automatique-ment si la température diminue en dessous du point de consigne.

Déclenchement de surtempérature (L86TXT)

Un déclenchement de surtempérature interviendra si la température d�échappement (TTXM) dépasse la référence de contrôle de température (TTRXB) plus la marge de déclenchement (TTKOT2) ou si elle dépasse le point de consigne de déclenchement isotherme (TTKOT1). Le déclenchement de sur-température se verrouillera; le message "DECLENCEHEMENT SURTEMPERATURE ECHAPPEMENT" (EXHAUST OVERTEMPE-RATURE TRIP) s�affiche et la turbine est déclen-chée à partir du circuit de protection maître. La fonction de déclenchement sera verrouillée et le signal de réinitialisation maître doit être à l�état vrai pour réinitialiser et déverrouiller le déclenchement.

Système de déclenchement et de détection de flamme

Les détecteurs de flamme SPEEDTRONIC Mark VI effectuent deux fonctions, la première dans le système de séquencement et l�autre dans le système de protection. Pendant un démarrage normal, les détecteurs de flamme indiquent à quel moment une flamme a été établie dans les chambres de combus-tion et permet à la séquence de démarrage de se poursuivre. La plupart des unités ont quatre détec-teurs de flamme, certains en ont deux et de très rares en ont huit. En général, si la moitié des détec-teurs de flamme indique une flamme et la moitié (ou moins) indique pas de flamme, dans ce cas il y aura une alarme mais l�unité continuera à fonction-ner. Si plus de la moitié indique une perte de flamme, l�unité se déclenchera sur "LOSS OF FLAME" (PERTE DE FLAMME). Ceci évite une accumulation éventuelle de mélange explosif dans la turbine et tout équipement de récupération de chaleur d�échappement qui peut être installé. Le système de détecteur de flamme utilisé avec le sys-tème SPEEDTRONIC Mark VI détecte la flamme en détectant les radiations ultraviolettes (UV). Ces radiations résultent de la combustion des combusti-bles hydrocarburés et sont détectées de manière plus fiable que la lumière visible qui varie de cou-leur et d�intensité.

Le détecteur de flamme est un détecteur cathodique en cuivre conçu pour détecter la présence de radia-tions ultraviolettes.

Fund_Mk_VI 31 ELEMENTS FONDAMENTAUX DU SYSTEME DE REGULATION MARK VI SPEEDTRONIC™

Le contrôle SPEEDTRONIC délivrera du +24V c.c. pour entraîner le tube de détecteur d�ultraviolets. En la présence de radiations d�ultraviolet, le gaz dans le tube du détecteur s�ionise et conduit le cou-rant. La force de la rétroaction de courant (4 � 20 mA) vers le tableau est une indication proportion-nelle de la force des radiations d�ultraviolet présen-tes. Si le courant de rétroaction dépasse une valeur seuil, le SPEEDTRONIC génère un signal logique pour indiquer "FLAME DETECTED" (FLAMME DETECTEE) par le capteur.

Le système de détecteur de flamme est similaire aux autres systèmes de protection en ce qu�il est en auto surveillance. Par exemple, lorsque la turbine à gaz est en dessous de L14HM tous les canaux doi-vent indiquer "NO FLAME" (PAS DE FLAMME). Si cette condition n�est pas satisfaite, la condition est annoncée en tant qu�alarme "FLAME DETEC-

TOR TROUBLE" (PERTURBATION DU DE-TECTEUR DE FLAMME) et la turbine ne peut pas être démarrée. Une fois que la vitesse d�allumage a été atteinte et que du combustible est introduit dans la machine, si au moins la moitié des détecteurs de flamme voient la flamme, la séquence de démar-rage est autorisée à aller plus avant. Une défaillance d�un détecteur sera annoncée en tant que "FLAME DETECTOR TROUBLE" (PERTURBATION DU DETECTEUR DE FLAMME) (lorsque la séquence complète est atteinte et la turbine continuera à fonc-tionner. Plus de la moitié des détecteurs de flamme doivent indiquer "NO FLAME" (PAS DE FLAMME) afin de déclencher la turbine.

Il est à noter qu�un détecteur court-circuité ou en circuit ouvert se traduira par un signal "NO FLAME" (PAS DE FLAMME).

Détection de flamme SPEEDTRONIC Mk VI

Logique de protection de turbine

Logique de détection de

flamme

Affichage

Logique de régulation de

turbine

Scanner UV

E/S Analogiques

REMARQUE: l�excitation des capteurs et le traitement de signal sont effectués par des circuits SPEEDTRONIC Mk VI.

Scanner UV

Scanner UV

Scanner UV

Figure 31 Détection de flamme SPEEDTRONIC Mk VI

ELEMENTS FONDAMENTAUX DU SYSTEME DE REGULATION MARK VI SPEEDTRONIC™

32 Fund_Mk_VI

Protection contre les vibrations

Le système de protection contre les vibrations d�une turbine à gaz se compose de plusieurs canaux de vibration indépendants. Chaque canal détecte les vibrations excessives à l�aide d�un capteur sismique monté sur un logement de palier ou un emplace-ment similaire de la turbine à gaz et la charge en-traînée. Si un niveau de vibration prédéterminé est dépassé, le système de protection de vibration dé-clenche la turbine et annonce pour indiquer la cause du déclenchement.

Chaque canal inclut un capteur de vibration (type de vitesse) et un circuit d�amplificateur SPEED-TRONIC Mark VI. Les détecteurs de vibration génèrent une tension relativement basse par un mouvement relatif par un aimant permanent sus-pendu dans une bobine et par conséquent aucun excitation n�est nécessaire. Un câble blindé à paire torsadée est utilisé pour connecter le détecteur au module d�entrées/sorties analogiques.

Le signal du capteur venant du module d�entrées/ sorties analogiques est entré dans le logiciel de l�ordinateur où il est comparé avec le niveau d�alarme et de déclenchement programmé en tant que Constantes de régulation. Voir Figure 32. Lors-que l�amplitude de vibration atteint le point de consigne de déclenchement programmé, le canal déclenchera un signal de déclenchement, le circuit se verrouillera et un message "HIGH VIBRATION TRIP" (DECLENCHEMENT DE VIBRATION ELEVEE) s�affichera. On peut éliminer la condi-tion de déclenchement verrouillé en appuyant sim-plement sur le bouton de réinitialisation maître (L86MR1) lorsque les vibrations ne sont pas exces-sives.

DEFAUT

ALARME

DECLEN-CHEMENT

OU

ET

ALARME

DECLEN-CHEMENT

REINITIALISATION AUTOMATIQUE OU MANUELLE

DECLEN-CHEMENT DEFINITION

ET VERROUIL-

LAGE

REINITIA-LISATION

Figure 32 Protection contre les vibrations

Lorsque le message "VIBRATION TRANSDU-CER FAULT" (DEFAUT DE TRANSDUCTEUR DE VIBRATION) s�affiche et que le fonctionne-ment de la machine n�est pas interrompu, une condition de circuit ouvert ou de court-circuit peut en être la cause. Ce message indique qu�une action de maintenance ou de remplacement est nécessaire. Avec l�écran de l�IHM, il est possible de surveiller les niveaux de vibration de chaque canal tandis que la turbine fonctionne sans interrompre le fonction-nement. Surveillance de la combustion La fonction primaire de la surveillance de combus-tion est de réduire le risque d�endommagement excessif de la turbine à gaz si le système de com-bustion se détériore. La surveillance le fait en exa-minant les thermocouples de température d�échappement et les thermocouples de température de refoulement du compresseur. A partir des chan-gements qui peuvent intervenir dans le type de re-levé du thermocouple, les signaux d�avertissement et de protection sont générés par le logiciel de sur-veillance de combustion pour alarme et/ou déclen-cher la turbine à gaz. Ceci signifie que la détection d�anomalies dans le système de combustion n�est efficace que lorsqu�il y a un mélange incomplet lorsque les gaz traversent la turbine; un profil d�admission de turbine inégal provoquera un profil d�échappement inégal. Le profil d�admission inégal peut être provoqué par la perte de combustible ou de flamme dans une cham-bre de combustion, par une rupture dans une pièce de transition ou par tout autre dysfonctionnement de combustion. L�utilité et la fiabilité de la surveillance de combus-tion dépendent de la condition des thermocouples d�échappement. Il est important que chaque ther-mocouple soit en bon état de fonctionnement. Logiciel de surveillance de combustion Les contrôleurs contiennent une série de program-mes écrits pour effectuer les tâches de surveillance (voir Schéma de surveillance de combustion Figure 33). Le programme de surveillance principal est écrit pour analyser les relevés de thermocouples et prendre les décisions appropriées. Plusieurs algo-rithmes différents ont été développés à cet effet en fonction de la série de modèle de turbine et des types de thermocouples utilisés. Les constantes de programme significatives utilisées avec chaque algorithme sont spécifiées dans les Spécifications de régulation pour chaque unité.

Fund_Mk_VI 33 ELEMENTS FONDAMENTAUX DU SYSTEME DE REGULATION MARK VI SPEEDTRONIC™

ALGORITHME DE SURVEILLANCE DE COMBUSTION

SELECTION MOYENNE

CALCULER DELA DISPER-

SION ADMIS-SIBLE

SELECTION MOYENNE

CALCUL DE LA DISPER-

SION REELLE

CONSTANTES

Figure 33 Algorithme de surveillance de combustion (Schématique)

L�algorithme le plus avancé qui est standard pour les turbines à gaz avec des capteurs redondants, utilise la dispersion de température et des essais adjacents pour différencier entre les problèmes de combustion réelle et les défaillances de thermocou-ples. Le comportement est totalisé par le dia-gramme de Venn (Figure 34) où:

DECLENCHEMENT SI S1 et S2 SONT

ADJACENTS ALARME DE TC

DIAGRAMME DE VENN

DECLENCHEMENT SI S1 et S2 OU S2 et S3 SONT

ADJACENTS

ALARME MONITEUR

DEFAILLANCE DE COMMUNICATION

TYPIQUE

SE DECLENCHE EGALEMENT SI:

Figure 34 Limites de dispersion de température d�échappement

Sallow est la "Situation admissible" basée sur la température d�échappement moyenne et la tempéra-ture de refoulement du compresseur. S1, S2 et S3 sont définis comme suit: a. DISPERSION N°1 (S1): la différence entre le

relevé de thermocouple le plus élevé et le plus bas.

b. DISPERSION N°2 (S2): la différence entre le deuxième relevé entre le thermocouple le plus haut et le deuxième le plus bas.

c. DISPERSION N°3 (S3): la différence entre le relevé de thermocouple le plus haut et le troi-sième le plus bas.

La situation admissible se situera entre les limites TTKSPL7 et TTKSPL6, en général 17°C30°F) et 53°C (125°F). Les valeurs des constantes du pro-gramme de surveillance de combustion sont réper-toriées dans les Spécifications de régulation.

Les différentes sorties du processeur de contrôleur vers l�IHM entraînent l�affichage de message d�alarme ainsi que les actions de contrôle appro-priées. Les sorties de surveillance de combustion sont:

Alarme de trouble de thermocouple d�échappement (L30SPTA)

Si une valeur de thermocouple entraîne que la dis-persion la plus importante dépasse une constante (en général 5 fois la dispersion admissible), une alarme de thermocouple (L30SPTA) est produite.

ELEMENTS FONDAMENTAUX DU SYSTEME DE REGULATION MARK VI SPEEDTRONIC™

34 Fund_Mk_VI

Si cette condition persiste pendant quatre secondes, le message d�alarme "PERTURBATION DE THERMOCOUPLE D�ECHAPPEMENT" s�affiche et restera tant qu�il n�a pas été acquitté et réinitiali-sé. Ceci indique en général une défaillance de thermocouple, c�est-à-dire un circuit ouvert.

Alarme de défaillance de combustion (L30SPA)

Une alarme de combustion peut intervenir si une valeur de thermocouple provoque le fait que la dis-persion la plus importante dépasse les constantes (en général la dispersion admissible). Si cette condition persiste pendant trois secondes, le mes-sage d�alarme "PERTURBATION DE COMBUS-TION" s�affiche et restera affiché tant qu�elle n�est pas acquittée et réinitialisée.

Déclenchement de dispersion de température d�échappement haute (L30SPT)

Un déclenchement de dispersion de température d�échappement haute peut intervenir si:

Une alarme "PERTURBATION DE COMBUS-TION" existe, la seconde dispersion la plus impor-tante dépasse une constante (en général 0,8 fois la dispersion admissible), et la sortie la plus basse et la seconde plus basse proviennent de thermocou-ples adjacents.

Une alarme "EXHAUST THERMOCOUPLE TROUBLE" (PERTURBATION THERMOCOU-PLE D�ECHAPPEMENT) existe. La seconde dis-persion la plus importante dépasse une constante (en général 0,8 fois la dispersion admissible), et les seconde et troisième sorties les plus basses pro-viennent de thermocouples adjacents.

La troisième dispersion la plus importante dépasse une constante (en général la dispersion admissible), pendant une période de cinq minutes.

Si des conditions existent pendant 9 secondes, le déclenchement se verrouillera et un message "HIGH EXHAUST TEMPERATURE

SPREAD TRIP" (Déclenchement de dispersion de température d�échappement élevée) s�affiche.

La turbine se déclenchera à travers le circuit de protection maître. Les signaux d�alarme et de dé-clenchement s�afficheront jusqu�à ce qu�ils soient acquittés et réinitialisés.

Activation de surveillance (L83SPM)

La fonction de protection du dispositif de surveil-lance est activée lorsque la turbine est au dessus de 14HS et qu�un signal d�arrêt n�a pas été délivré. L�objet du signal "activation" (L83SPM) est d�empêcher une action intempestive erronée durant les conditions transitoires d�arrêt et de démarrage normales.

Lorsque le dispositif de surveillance n�est pas acti-vé, aucune nouvelle action de protection n�est prise. La surveillance de combustion sera également dé-sactivée pendant un taux élevé de changement du FSR. Ceci empêche les fausses alarmes et déclen-chements durant d�importants transitoires de com-bustible et de charge.

Les deux principales sources de signaux d�alarmes et de déclenchement étant générées par la surveil-lance de combustion sont des échecs de thermocou-ples et des problèmes de système de combustion. D�autres causes incluent une mauvaise distribution de combustible due à des injecteurs de combustible colmatés ou usés ou à une coupure de flamme de chambre de combustion, due par exemple à l�injection d�eau.

Les essais d�action de déclenchement et d�alarme de combustion ont été conçus pour minimiser de fausses actions dues à des défaillances de thermo-couples. Si un contrôleur est en défaillance, les thermocouples venant du contrôleur en échec seront ignorés (similaire au contrôle de température) afin de ne pas déclencher un faux déclenchement.


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