FR2513694A1 - Dispositif de contournement pour une turbine a vapeur - Google Patents

Abstract

LA TEMPERATURE DE VAPEUR QUI CONTOURNE LA TURBINE A HAUTE PRESSION 12 EST CONTROLEE EXACTEMENT EN MESURANT LES TEMPERATURES D'ENTREE ET DE SORTIE DU RECHAUFFEUR 32. UN POINT DE REGLAGE EST UTILISE POUR REGULER LE FONCTIONNEMENT D'UNE VANNE DE PULVERISATION 84 INTRODUISANT DE L'EAU DE REFROIDISSEMENT DANS LE CIRCUIT DE CONTOURNEMENT. L'ENSEMBLE COMPORTE EGALEMENT UN DISPOSITIF 150 DE COMMANDE DE PRESSION A LA PRISE DE VAPEUR ET UN GENERATEUR DE POINT DE REGLAGE DE PRESSION VOULUE A LA PRISE DE VAPEUR.

Description

Dispositif de contourinement pour une turbine à vapeur La présente

invention se rapporte d'une façon générale aux dispositifs de contournement de turbines à vapeur, et concerne plus particulièrement un dispositif de commande pour le réglage de-certaines températures et/ou pressions dans la partie à haute pression de l'en- semble. Pendant le fonctionnement d'une centrale électrique à turbine à vapeur, une chaudière produit de la vapeur qui est fournie à un corps de turbine à haute pression parplusieurs vannes d'admission de vapeur La vapeur qui sort du corps de turbine à haute pression est rechauffée, dans un rechauffeur classique, avant d'être fournie à un

corps de turbine à moyenne pression (s'il existe) et en-

suite à un corps de turbine à basse pression dont la sor-

tie est reliée à un condenseur dans lequel la vapeur est convertie en eau et ramenée à la chaudière pour compléter

le cycle.

La régulation de la vapeur dans le corps de tur-

bine à haute pression est établie par le positionnement des vannes d'admission de vapeur et, quand la vapeur passe

par les corps de la turbine, de la puissance en est ex-

traite et utilisée par une génératrice électrique qui pro-

duit de l'électricité.

Un générateur de vapeur ou chaudière alimentée par

un combustible fossile, de type courant, ne peut être ar-

rêté instantanément Sis pendant que la turbine fonctionne, un refus de charge se produit, nécessitant un arrêt de la turbine, la chaudière continue normalement à fournir de la

vapeur dans la mesure o l'augmentation de pression en-

tra Ine le fonctionnement de différentes vannes de sécurité.

En raison du fait que la vapeur est traitée dans l'ensemble pour maintenir un degré de pureté dans la plage de quelques

parties par billions un échappement de la vapeur peut re-

présenter une perte économique notable -

Une autre considération économique pour le fonction-

nement d'une turbine à vapeur est le prix du c Qmbustible.

En raison du prix élevé du combustible, certains ensembles à turbine sont volontairement arrêtés pendant de périodes de faible demande électrique ( par exemple pendant la nuit) et un problème apparalt au redémarrage à chaud (le lende- main matin) car la turbine est restée à une température relativement élevée tandis que la température de la vapeur fournie au démarrage de la chaudière est relativement plus basse Si cette vapeur relativement froide est admise dans la turbine, cette dernière subit un choc thermique qui pourrait notablement raccourcir sa longévité Pour éviter

le choc thermique, la vapeur doit être admise très lente-

ment à la turbine, forçant celle-ci à se refroidir jusqu'à la température de la vapeur, après quoi la charge peut

être appliquée progressivement Ce processus est non seule-

ment long, mais également coftteux.

Comme une solution aux problèmes de refus de

charge et de redémarrage à chaud, des dispositifs de con-

tournement sont prévus pour améliorer la disponibilité en

ligne, obtenir un redémarrage rapide, et réduire au mini-

mum le coût des cycles thermlipes de la turbine Très essen-

tiellement, dans une opération de contournement, les vannes d'admission de vapeur à la turbine peuvent être fermées tout en permettant encore à la chaudière de produire de la vapeur Une vanne de contournement à haute pression peut être ouverte pour dériver la vapeur (ou une partie de cette vapeur) autour du corps de turbine à haute pression et

l'amener à l'entrée du réchauffeur Une vanne de contourne-

ment à basse pression permet à la vapeur sortant du rechauf-

feur d'être dérivée autour des corps de turbine de pression moyenne et de basse pression, pour l'amener directement

au condenseur.

Nor Malement, la turbine extrait de la chaleur de la vapeur et la convertit en énergie mécanique, tandis que pendant une pération de contournement, la turbine n'extrait aucune chaleur de la vapeur dérivée Etant donné que la température élevée de la vapeur pourrait endommager le rechauffeur et le condenseur, de l'eau relativement

froide est injectée dans les circuits de vapeur de con-

tournement à haute et à basse pression afin d'éviter une suxchauffe du rechauffeur et du condenseur La quantité d'eau pulvérisée injectée dans le circuit de contourne- ment de vapeur à haute pression est déterminée par un

dispositif de contrôle de température Dans les disposi-

tifs antérieurs de contrôle de température, un dispositif de commande échantillonne la température à l'entrée du rechauffeur et la compare avec un point de référence ou de réglage fixe, dont la détermination nécessite beaucoup de temps et d'efforts Différentes séries d'essai doivent être faites sur le système de chaudière et le point de réglage déterminé à partir de ces "esais-est une valeur de compromis, qui n'est pas nécessairement optimale pour

toutes les conditions de fonctionnement.

La pression à la prise de vapeur du générateur de vapeur peut Otre contrôlée dans diverses conditions de

fonctionnement par la commande du dispositif de contourne-

ment Les dispositifs antérieurs de commande dépendent-du

débit devapeur et ne peuvent fonctionner avec les diffé-

rents modes de pression de fonctionnement de la chaudière.

Un objet de l'invention est donc de proposer un dispositif de contournement perfectionné pour une turbine

à vapeur avec un contrôle de température et/ou de pres-

sion afin de réduire au minimum les contraintes thermiques

de la turbine et de la chaudière.

L'invention concerne donc un dispositif de con-

tournement pour un ensemble de turbine à'vapeur comprenant un générateur de vapeur, une turbine à haute pression, au moins une turbine à plus basse pression, un rechauffeur

dans le circuit de vapeur entre la turbine à haute pres-

sion et la turbine à plus-basse pression et un circuit de

contournement de vapeur pour contourner ces turbines, com-

prenant une vanne de contournement à haute pression dans

le circuit de contournement de vapeur pour commanderl'in-

troduction de vapeur dans ce circuit de contournement; le

dispositif de caractérise en ce qu'il comporte un dis-

positif pour commander la vanne de contournement à

haute pression en réponse à des conditions prédétermi-

nées de pression dans l'ensemble; un dispositif pour mesurer la température de la vapeur à l'entrée et à la

sortie du rechauffeur pour produire des signaux respec-

tifs de température de réchauffement basse et haute qui les représentent; et un dispositif de régulation de la température de la vapeur qui passe par la vanne de

contournement à haute pression en fonction des deux sig-

naux de température de réchauffement basse et haute.

Dans un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de contournement comporte une vanne de contournement à haute pression avec un dispositif pour

l'actionner en réponse à certaines conditions prédétermi-

nées de pression présentes dans l'ensemble Une vanne de pulvérisation à haute pression est prévue pour admettre une pulvérisation de refroidissement dans la vapeur de contournement quand la vanne de contournement à haute pression est actionnée Contrairement à l'établissement d'un point de réglage de température fixe, un dispositif est prévu pour réguler de façon adaptative la température de la vapeur passant par la vanne de contournement à haute

pression en fonction des températures d'entrée et de sor-

tie du rechauffeur.

La pression à la prise de vapeur du générateur de vapeur est réglée par un dispositif de commande qui règle le fonctionnement de la vanne de contournement pour l'admission de la vapeur au-contournement Un dispositif est prévu pour produire un signal de point de réglage de pression voulue à la prise de vapeur, indépendamment du débit et ce signal indépendant du processus est comparé par le dispositif de commande avec un signal de pression

réelle mesurée à la prise de vapeur afin d'ouvrir ou fer-

mer la vanne de contournement Dans des conditions nor-

males de fonctionnement de la turbine, le-dispositif de commande fonctionne comme un régulateur de surpression qui ouvre la vanne de contournement si la pression réelle à la prise de vapeur dépasse le point de réglage

de pression voulue d'une certaine valeur de décalage.

Une autre amélioration de la régulation de température et/ou de pression de vapeur est obtenue par un dispositif de commande à action rapide dans certaines

conditions prédéterminées de manière à assurer une com-

mande Ugrossibre" mais rapide, et à action lente dans d'autres conditions prédéterminées afin d'effectuer une

commande précise"' mais plus lente.

D'autres caractéristiques et avantages de l'in-

vention apparaîtront au cours de la description qui va

suivre de plusieurs exemples de réalisation et en m ré-

férant aux dessins annexés sur lesquels -

La Figure 1 est un schéma simplifié d'une cen-

trale électrique à génératrice à turbine à vapeur compre-

nant un dispositif de contournement,

la Figure 2 représente plus en détail une par-

tie du schéma de la Figure 1 pour illustrer un disposi-

tif antérieur de commande de contournement, la Figure 3 est un schéma illustrant un mode de réalisation de ltinvention,

la Figure 4 est un schéma plus détaillé du dis-

positif de la Fig 3,

la Figure 4 A est un schéma illustrant un dispo-

sitif de poursuite différent de celui de la Figure 4,

la Figure 5 illustre fonctionnellement un dis-

positif de commande de la Fig 4,

la Figure 6 est un schéma plus détaillé illus-

trant la manière dont l'opération de contournement peut *tre déclenchée,

la Figure 7 est une courbe caractéristique cou-

rante de charge de chaudière en fonction de la pression à la prise de vapeur, pour un fonctionnement à pression glissante, la Figure 8 est un schéma simplifié illustrant l'établissement d'un point de réglage de pression de prise

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de vapeur en fonction de la charge,

la Figure 9 est un schéma illustrant -une dis-

position de décalage différente de celle de la Fig 6, la Figure 10-e une courbe semblable à celle de la Fig 7, illustrant la disposition de décalage de la Figure 9, et la Figure 11 est un schéma simplifié d'un autre

mode de réalisation de l'invention.

La Figure 1 représente à titre d'exemple le schéma simplifié d'une unité de génératrice à turbine à simple rechauffage, alimentée au combustible fossile, Dans une centrale électrique à génératrice à turbine à vapeur courante, comme celle de la Figure 1, la turbine comporte plusieurs corps de turbine sous la forme

d'un corps à haute pression (HP) 12, d'un corps à moyen-

ne pression (Mx P) 13 et d'un corps à basse pression (BP) 14 Les turbines sont calées sur un arbre 16 commun pour entraîner une génératrice électrique 18 qui fournit du

courant électrique à une charge, non représentée.

Un générateur de vapeur, par exemple une chau-

dière 22 du type tubulaire classique, alimentée par un

combustible fossile, produit de la vapeur qui est chauf-

fée à une température de fonctionnement appropriée par un surchauffeur 24 et qui est conduite par un collecteur 26 de prise de vapeur vers la turbine à haute pression 12, le débit de vapeur étant régulé par un Jeu de vannes d'admission 28 Bien que cela ne soit pas représenté, d'autres dispositions peuvent comprendre d'autres tyis

de chaudière,par exemple des types à une traversée su-

super-et sous-critique.

La vapeur portant de la turbine 12 à haute pres-

sion par la conduite de vapeur 21 aboutit à un rechauf-

feur 32 ( qui est généralement en relation de transfert thermique avec la chaudière 22) et ensuite passe à la turbine 13 de moyenne pression par la conduite de vapeur 34, à la commande des vannes 36 Ensuite, la vapeur est dirigée par la conduite de vapeur 39 vers la turbine 14 à basse pression dont la sortie aboutit au condenseur par la conduite de vapeur 42 pour être convertie en eau L'eau est ramenée à la chaudière 22 par le circuit comprenant la conduite d'eau 44, la pompe 46, la conduite d'eau 48, la pompe 50 et la conduite d'eau 52 Bien que cela ne soit pas représenté, un équipement de traitement d'eau est généralement prévu dans la conduite de retour

afin de maintenir un équilibre chimique précis et un de-

gré élevé de pureté de l'eau.

Le fonctionnement de la chaudière 22 est normale-

ment régulé par une unité 60 de commande de chaudière et les vannes de turbines 28 et 36 sont commandées par une unité 62 de commande de turbine, les unités'de commande 60

et 62 étant en liaison avec un pupitre de commande géné-

rale 64.

Dans le but d'améliorer la disponibilité directe, d'optimiser les redémarrages à chaud et de prolonger la longévité de la chaudière et des turbines, un dispositif

de contournement de turbine est prévu, par lequel la va-

peur provenant de la chaudière 22 peut être produite con-

tinuellement comme si elle était utilisée par les turbines,

mais en les contournant en fait Le circuit de contourne-

ment comporte une conduite de vapeur 70, le déclenchement

de l'opération de contournement à haute pression étant pro-

duitpar l'actionnement d'une vanne 72 de contournement à

haute pression La vapeur passant par cette vanne est di-

rigée par la conduite de vapeur 74 vers l'entrée du rechauf-

chauffeur 32 et le débit de vapeur réchauffé dans la con-

duite de vapeur 76 est réglé par une vanne 78 de contourne-

ment à basse pression qui fait passer la vapeur à la con-

duite de vapeur 42 par la conduite de vapeur 80.

Dans le but de compenser la perte d'extraction de chaleur normalement produite par la turbine 12 àfhaute pression et pour éviter une surchauffe du rechauffeur 32, de lteau relativement froide de la conduite de 82, fournie par la pompe 50, est introduite dans la conduite de vapeur 74 à la commande d'une vanne 84 de pulvérisation à haute pression D'autres dispositions peuvent convenir pour l'introduction du fluide de refroidissement directement dans la structure de vannes elles-mê-mes D'une façon similaire, de l'eau relativement froide de la conduite 85 provenant de la pompe 46 est utilisée pour refroidir la vapeur dans la conduite de vapeur 80 afin de compenser la perte d'extraction de chaleur normalement produite par la turbine 14 à bassepression et panr éviter toute

surchauffe du condenseur 40 Une vanne 86 de pulvérisa-

tion à basse pression est prévue pour commander le débit de cette eau pulvérisée et des dispositifs de commande

régulent le fonctionnement de toutes les vannes du dispo-

sitif de contournement Plus particulièrement, un disposi-

tif 90 de commande de vanne à haute pression comporte un premier circuit qui règle le fonctionnement de la vanne 72 de contournement à haute pression et un second circuit qui règle le fonctionnement de la vanne 84 de pulvérisation à haute pression D'une façon similaire, un dispositif 92

de commande de vanne à basse pression est prévu pour ré-

gler le fonctionnement de la vanne 78 de contournement à basse pression et de la vanne 86 de pulvérisation à basse pression Un dispositif perfectionné de commande de vannes de contournement et de pulvérisation à basse pression est décrit dans la demande de Brevet des Etats Unis d'Amérique

NO 321 160 déposée le 3 Novembre 1981 au nom de la deman-

deresse.

Un dispositif de commande à haute pression est re-

présenté sur la Figure 2 qui reproduit une partie de la Figure 1 avec plus en détail un dispositif antérieur de

commande.

Le déclenchement de l'opération de contournemeft est produit en comparant la pression réelle à la prise de vapeur avec un point de réglage de pression de prise de

vapeur, l'écart entre les deux signaux provoquant la pro-

duction d'un signal de commande pour la vanne 72 de con-

tournement à haute pression Plus particulièrement, un

transducteur de pression 100 dans le circuit de vapeur pro-

duit un signal proportionnel A la pression réelle à la prise de vapeur et délivre ce signal sur une ligne 101

à un circuit de commande 102 Le signal de pression ré-

elle sur la ligne 101 est comparé avec un signal de point de réglage de pression de prise de vapeur, désigné sur les Figures par S P, sur la ligne 104, déterminé et

produit par un circuit de calcul 106 Une entrée du cir-

cuit de calcul 106 reçoit sur une ligne 108 un signal représentant le débit de vapeur, ce signal étant produit par l'examen des conditions de pression à un étranglement dans la conduite de vapeur L'indication de débit est modifiée par divers facteurs et des valeurs maximales et minimales permises de pression interviennent également dans la détermination de la valeur de point de réglage Ces facteurs de modification sont fournis au

circuit de calcul comme l'indique la large flèche 112.

En fonction de l'écart entre les deux signaux

d'entrée du circuit de commande 102, un signal de comman-

de est produit vers le circuit 114 d'actionnement de vanne à haute pression pour régler le mouvement de la

vanne 72 de contournement A haute pression Avec une dis-

position de ce type, le point de réglage de la pression de prise de vapeur dépend du débit de vapeur quand la charge varie, le débit de vapeur varie comme le point de réglage Le fonctionnement du contournement ou de la turbine peut entra ner un changement de débit de vapeur qui à son tour modifie le point de réglage de pression de prise de vapeur et qui à son tour, de façon itérative,

modifie à nouveau les systèmes de turbine ou de contourne-

ment.

En ce qui concerne le fonctionnement de la vanne 84 de pulvérisation à haute pression, un circuit de commande 120 réagit à la température réelle à l'entrée du rechauffeur 32 compares avec un point de réglage de température pour produire un signal de,commande vers le circuit 122 dtactionnement de vanne de pulvérisation à haute pression qui régule l'opération de pulvérisation

pour le refroidissement.

La température d'entrée du rechauffeur, appelée

généralement température de rechauffage basse, est déter-

minée par un transducteur de température 124 qui délivre un signal sur une ligne 126 pour une entrée du circuit de commande 120 L'autre eitrée par la ligne 127 reçoit une température de point de réglage produite par exemple

par un dispositif de commande pilote de turbine.

Le calcul du point de réglage implique une dé-

pense considérable de temps et dieffort et ce point re-

présente au mieux une valeur de compromis établi empiri-

quement qui n'est pas nécessairement optimale pour toutes les conditions de fonctionnement Par contre, l'invention

produit un point de réglage adaptatif déterminé en fonc-

tion de certains paramètres d'ensemble pour une meilleure

commande de température et à cet effet, il y a lieu d'exa-

miner le dispositif de commande représenté sur la Fig 3.

En plus du transducteur de température 124 qui produit un signal de température de rechauffage basse sur la ligne 126, le dispositif de la Figure 3 comporte en outre un transducteur de température 134 positionné à la sortie du rechauffeur 32 pour produire sur la ligne 136 un signal de température représentant la température de rechauffage haute Un circuit 140 de commande de vanne

de pulvérisation réagit au signal de température de re-

chauffage basse sur la ligne 126 et à un signal de point de réglage sur la ligne 141 pour régler la température de rechauffage 1 basse par une opération de commande de la vanne de pulvérisation 84 au moyen d'un signal de commande sur la ligne 142 vers le circuit 122 d'actionnement de vanne de pulvérisation à haute pression qui peut, de même que les autres circuits d'actionnement de vanne décrits

ci-dessus tre d'un type courant, par exemple électro-

hydraulique, électromécanique ou à moteur électrique.

Contrairement à la technique antérieure, le-

signal de point de réglage sur la ligne 141 n'est pas une valeur calculée à l'avances mais s'adapte aux conditions d'ensemble et il est produit par un circuit 144 de point

de réglage adaptatif.

Le circuit 144 de point de réglage adaptatif

en plus de réagir aux signaux de température de re-

chauffage basse et haute sur les lignes 126 et 136, peut aussi réagir à des signaux extérieurs qui seront décrits sur les lignes 146 et 147. La commande du dispositif de commande de vanne

de pulvérisation se fait en réponse à certaines condi-

tions de pression et à cet effet, un circuit de commande de pression est prévu Bien que cela

ne soit pas une limitation, ce circuit 150 est de pré-

férence du type qui sera décrit par la suite en regard de la Fig 6 Pour l'essentiel, quand le système passe

en opération de contournement, le circuit 150 de com-

mande de pression produit un signal de sortie sur une ligne 152 afin de déclencher l'opération de commande de

température Une description plus détaillée de cette

opération sera faite en regard de la Figure 4.

Le circuit 144 de point de réglage adaptatif comporte un circuit de commande 160 de proportionnalité et d'intégration (PI) qui reçoit à une entrée le signal de température de rechauffage haute sur la ligne 136 et à une seconde entrée un signal fourni par un circuit de sommation 164 sur une ligne 162 Etant donné que des circuits de commande Pl sont également utilisés dans le circuit 140 de commande de vanne de pulvérisation, une brève explication de la base de fonctionnement sera

donnée ci-après en regard de la Fig 5.

Le circuit de commande Pl reçoit deux signauxx aux entrées respectives A et B, établit la différence entre ces deux signaux, applique un certain gain K à la différence pour obtenir un signal qui est additionné à l'intégrale du signal, ce dont il résulte un signal de commande à la sortie C Le circuit de commande de la

Fig 1, comporte en outre une section 143 de limite supé-

rieure/inférieure qui limite le signal de sortie à une certaine valeur maximale en fonction de la valeur d'un signal de limite supérieure appliquée au conducteur D et qui limite le signal de sortie à une certaine valeur minimale en fonction de la valeur d'un signal de limite inférieure appliqué sur le conducteur E En variante,

des limites supérieure et inférieure peuvent être choi-

sies par des circuits internes du dispositif de commande. Si un signal de tension O est placé sur le conducteur D, le signal de sortie est verrouillé à zéro Volt -un signal de commande de sortie approprié peut ensuite être produit si le conducteur D reçoit un signal de valeur supérieure qui convient, pouvant alors se comporter comme un signal

d'autorisation de circuit de commande.

Le circuit de commande fonctionne également dans un second mode dans lequel un signal voulu qui doit être poursuivi est -appliqué sur un conducteur F et appara t à la sortie C si un signal d'autorisation de poursuite est appliqué sur le conducteur G Dans ce cas, l'opération de proportionnalité et d'intégration sur la différence entre

les deux signaux aux entrées A et B est séparée de la -

sortie Ce circuit de commande Pl trouve une application

étendue dans le domaine des commandes et un mode de réa-

lisation est diffusé dans le commerce par Westinghouse Electric Corporation sous la désignation 7300 Series

Controller, Style G 06 La fonction Pl peut aussi être réa-

lisée à volonté par un microprocesseur ou autre type de

calculateur.

Pour en revenir à la figure 4, les lignes 136 et 162 du circuit de commande 160 constituent les deux entrées A et B de la Fig 5, la ligne 141 constitue la sortie C, la ligne 166 fonctionne comme ligne D de limites extérieures, la ligne 168 est la ligne G d'autorisation de poursuite et le signal à poursuivre apparalt sur la

ligne 126 correspondant à la ligne F de la Figure 5.

Le circuit 144 de point de réglage adaptatif

comporte en outre une mémoire, comme la mémoire 170, des-

tinée à mémoriser la température de rechauffage haute

quand l'ensemble passe en opération de contournement.

La valeur de température de rechauffage haute mémorisée est fournie, par la ligne 172, à une entrée du circuit de sommation 164 dont le signal à l'autre entrée sur la ligne 174 est produit par un circuit 176 de fonction de

temps qui fait croltre progressivement un signal dten-

trée sur la ligne 178 provenant d'un circuit de différen- ce 180 Ce dernier délivre un signal de sortie qui est

la différence entre le signal de température de rechauf-

fage haute mémorisée sur la ligne 172 et le signal de la ligne 182 qui est le signal de valeur inférieure de la

ligne 146 ou de la ligne 147 sélectionné par le sélec-

teur 184 de signal de valeur inférieure.

Un dispositif 186 du type à seuil réagit au sig-

nal de sortie sur la ligne 152 provenant du circuit 150

de commande de pression en produisant un signal d'autori-

sation à l'opération de contournement de manière à: a) commander la mémoire 170 pour qutelle garde mémoire

de la valeur de température de rechauffage haute; b) libé-

rer le fonctionnement du circuit 176 de fonction de temps; et c) autoriser le circuit de commande 160 En l'absence d'un signal d'autorisation provenant du dispositif à seuil

186, une porte NON-OU 188 délivre sur la ligne 168 un sig-

nal d'autorisation de poursuite et en présence d'un sig-

nal de sortie provenant du dispositif à seuil 186, le sig-

nal d'autorisation de poursuite est éliminé.

En ce qui concerne le fonctionnement du circuit 144 do point de réglage adaptatif, il sera supposé à

titre d'illustration qu'à un certain point du fonctionne-

ment de la turbine à vapeur, un décrochage de turbine se produit nécessitant la fermeture des vannes d'admission

de vapeur et le déclenchement d'une opération de contourne-

* ment Il sera en outre supposé, à titre d'exemple, que la température de rechauffage basse est 4830 C et, en raison du gain en chaleur fourni par le rechauffeur 32, que la température de rechauffage haute est 5350 C. Au déclenchement de llopération de contournement,

sous l'effet d'un signal sur la ligne 152 provenant du cir-

cuit de commande de pression 150, le dispositif à seuil 186 délivre un signal d'autorisation de sorte que la mémoire 170 mémorise la température de rechauffage haute de 535 C Avant l'opération de contournement, le circuit de commande 160 poursuivait la température de rechauffage basse sur la ligne 126 de sorte que le signal de sortie sur la ligne 141 représente la température de rechauffage basse et reste ainsi jusqu'à ce que les signaux d'entrée

du circuit de commande 160 varient A cet égard, le cir-

cuit de commande 160 se comporte comme une mémoire pour la température derechauffage basse A ce moment, le signal de température de rechauffage basse réelle sur la ligne 126 et le signal de point de réglage adaptatif sur la ligne 1 X 1 sont identiques et par conséquent, aucun signal n'apparait à la sortie du circuit 140 de commande

de vanne de pulvérisation dont le fonctionnement sera dé-

crit par la suite.

Le signal sur la ligne 136 à l'entrée du circuit de commande 160, représente la température de rechauffage haute réelle Le circuit de commande 160 reçoit en outre un signal d'entrée sur la ligne 162 provenant du circuit de sommation 164 La sortie du circuit 176 de fonction de temps ne change pas instantanément sous l'effet de l'opération de contournement et par conséquent* le circuit de sommation 164 délivre un signal de sortie égal à un

signal d'entrée sur la ligne 172, c'est-à-dire la tempé-

rature de rechauffage haute mémorisée.

Si l'on néglige pour le moment le fonc tionnement des circuits 176, 180 et 184, il apparatt que

les signaux sur les lignes 136 et 162 aux entrées du cir-

cuit de commande 160 sont identiques de sorte qu'aucun changement ne se produit dansle signal de sortie et la valeur de point de réglage adaptatif reste ce qu'elle était avant l'opération de contournement Si maintenant la turbine revient en fonctionnement, les températures sont ce qu'elles étaient jusqu'avant le décrochage et le fonctionnement normal se poursuit I 1 sera néanmoins

supposé qu'en raison de certaines circonstances, la tem-

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pérature de rechauffage haute ou basse a quelque peu varié Par exemple, le gain du rechauffeur 32 peut avoir changé Si la température de rechauffage basse change,

elle ne correspond plus à la valeur préalablement mémori-

sée sur la ligne 141 et par conséquent, en raison de ce déséquilibre, le circuit 140 de commande de vanne de

pulvérisation fonctionne pour effectuer une correction.

Si latempérature de rechauffage haute change, le signal sur la ligne 136 à l'entrée du circuit de commande 160 00 change et n'équivaut plus à la température de rechauffage haute préalablement mémorisée sur la ligne 162 et par conséquent, le circuit de commande 160 modifie le signal de point de réglage adaptatif, provoquant un déséquilibre des signaux d'entrée du circuit 140 de commande de vanne

de pulvérisation et une action corrective qui en résulte.

Ltaction corrective peut être telle qu'elle

change la température de rechauffage basse afin de main-

tenir la température de rechauffage haute à la valeur pré-

cédemment mémorisée.

A titre d'autre exemple, le cas sera consi-

déré dans lequel une opération de contournement est dé-

clenchée à un instant o la température de rechauffage haute est par exemple 5280 C, mais o une température de 5350 C est réellement souhaitée pour un meilleur rendement thermique Dans ce cas, la valeur du signal voulu de 5350 C peut-Otre délivrée sur la ligne 147 et peut être appliquée

à l'unité 62 de commande de turbine (Fig 1), automatique-

ment ou par l'intervention d'un opérateur A ce moment,

le signal sur la ligne 146 croit également jusqu'à sa va-

leur maximale qui peut indiquer une température voulue de 5350 C de sorte que le circuit 184 de sélection de signal

de valeur inférieure émet un signal sur la ligne 182 in-

diquant une température voulue de 5350 C Dans l'exemple considéré, une température de rechauffage haute de 5280 C

a été mémorisée au déclenchement de l'opération de con-

tournement et ce signal de 5280 C sur la ligne de sortie 172 en plus d'être appliqué au circuit de sommation 164 est également fourni au circuit de différence 180 de sorte qu'un signal de différence indiquant 70 C ( 535 oc 5280 C) est fourni au circuit 176 de fonction de temps

à son entrée, par la ligne 178 Etant donné que le fonc-

tionnement de ce dernier circuit est autorisé, il produit

lent ement un signalcroissant sur la ligne 174 pou.

le circuit de sommation 164 dans lequel il est additionné au signal de valeur de 5280 C préalablement mémorisé, sur

la ligne 172 Etant donné qu'il faut éviter les contrain-

tes thermiques, ce signal sur la ligne 162 est augmenté très lentement à une valeur telle que le point de réglage adaptatif sur la ligne 141 change très lentement jusqu'à

une valeur qui déclenche une action corrective pour aug-

menter la température de rechauffage basse jusqu'à un point

oi la température de rechauffage haute est égale à la va-

leur voulue de 535 C.

Deux exemples de contrôle de température ont ain-

si été décrits Ces deux exemples se produisaient pendant un fonctionnement normal de la turbine, le premier exemple illustrant le maintien des mêmes conditions de température et le second exemple illustrant la variation progressive jusqu'à une nouvelle température imposée par le point de réglage de température sur la ligne 147, provenant de l'unité 62 de commande de turbine Un troisième cas sera maintenant considéré dans lequel un redémarrage à chaud

doit être effectué.

Il sera supposé que la turbine à été arrêtée pour la nuit (bien qu'elle tourne très lentement pour éviter

toute déformation du rotor) et qu'elle doit tre redémar-

rée le lendemain matin Au matin, la chaudière était re-

froidie jusqu'à une température relativement basse tandis

qu'en raison de sa structure métallique massive, la tur-

bine s'est refroidie mais à une température plus élevée

que celle de la chaudière A titre d'exemple, la tempéra-

ture de rechauffage haute au matin peut tre 315 C tandis que la température du métal de la turbine imposerait que

de la vapeur soit introduite par exemple à 510 C 0.

13694

Au matin, l'opération de contournement est

déclenchée et ensuite, le circuit de mémoire 170 mé-

morise la valeur de température de rechauffage haute

de 3150 C et l'unité de commande de turbine peut intro-

duire, automatiquement ou à la commande d'un opérateur, un signal de point de réglage à la température voulue de 5100 C sur la ligne 147 du sélecteur 184 de signal

de valeur inférieure Pendant cette opération, le sig-

nal sur la ligne 146 augmente jusqu'au maximum pour que

la valeur de 5100 C soit appliquée au circuit de diffé-

rence 180, ce dont il résulte un signal de différence de sortie indiquant 1950 C, appliqué au circuit 176 de fonction de temps Ce signal de différence entratne

l'augmentation de la valeur de point de réglage adapta-

tif sur la ligne 141 afin d'amener lentement la vapeur Jusqu'à la température correcte, après quoi les vannes d'admission de vapeur peuvent être ouvertes amenant la turbine jusqu'à la vitesse nominale, et pendant ce temps, le signal de point de réglage sur la ligne 147 peut ttre augmenté à nouveau jusqu'à la valeur voulue de 535 C

ou température normale de fonotionnement.

Dans certaines conditions de fonctionnement, il peut être nécessaire ou souhaitable demodifier la température de rechauffage haute en fonction de certaines

considérations sur la chaudière Par conséquent, une va-

leur de point de réglage de température de rechauffage peut être appliquée sur la ligne 146 du sélecteur 184 de signal de valeur inférieure et cette valeur de point de réglage de température de rechauffage peut provenir de l'unité 60 de commande de chaudière (Figure 1) En l'absence d'utilisation, ce signal de point de réglage de température de rechauffage croit et se maintient à sa valeur maximale, comme cela a déjà été décrit de sorte que le signal de point de réglage sur la ligne

147 peut être sélectionné pour des raisons de commande.

Il faut noter que ce dernier signal est maintenu à l'in-

dication de température voulue et, bien que cette indi-

cation de température dans les exemples préôédents était supérieure à la température de rechauffage haute

réelle, il est bien entendu que dans diverses circon-

stances de fonctionnement, la température voulue peut être inférieure à la température réelle de sorte que le circuit de différence 180 produitun un signal de

sortie de valeur négative et que le circuit 176 de fonc-

tion de temps-produit un signal de sortie qui varie len-

tement dans le sens négatif pour soustraire sa valeur

de l'indication de température de rechauffage haute mé-

morisée sur la ligne 172.

Par conséquent, le circuit 144 depoint de réglage adaptatif produit un signal de point de réglage

adaptatif sur la ligne 141 pendant l'opération de con-

tournement de manière à maintenir la température de re-

chauffage haute à une certaine valeur prédéterminée, pen-

dant le fonctionnement normal ou pendant le démarrage en contrôlant la température de rechauffage basse par le

fonctionnement du circuit 140 de vanne de pulvérisation.

Le circuit 140 de vanne de pulvérisation com-

porte deux circuits de commande de proportionnalité et d'intégration, le circuit 200 1 et le circuit 200-2

qui reçoivent chacun le signal de température de rechauf-

fage basse sur, la ligne 126 ainsi que le signal de point

de réglage adaptatif sur la ligne 141 Un seul des cir-

cuits de commande 200-2 ou 200-1 est autorisé à fonction-

ner à un instant donné de sorte que lorsqu'il est autorisé le circuit 2001 délivre un signal de sortie approprié sur la ligne 202 et lorsqu'il y est autorisé, le circuit de commande 200-2 délivre un signal de sortie sur la ligne

203 Les circuits de commande 200-1 et 200-2 sont identi-

ques à celui déjà décrit en regard de la Fig 5 Le signal de sortie du circuit de commande 200-1 sur la ligne 202

est appliqué au circuit de sommation 206 ainsi que le sig-

nal sur la ligne 203 provenant du circuit de commande 200-1 De plus, le signal de sortie de chaque circuit de commande est appliqué à l'autre circuit de commande comme

signal à poursuivre de sorte que chaque circuit de com-

mande reproduit le signal de sortie de lautre lorsqu'il est

en mode de poursuite.

Les deux circuits de commande sont identiques

à celui décrit en regard de la Fig 5 mais ils sont réa-

lisés avec des constantes de temps différentes Autrement dit, si le circuit de commande 200-1 est sélectioné pour

fonctionner, sa réponse de sortie résulte d'un déséquili-

bre des signaux d'entrée surles lignes 126 et 141 et cette réponse de sortie est beaucoup plus rapide que celle du

circuit de commande 200-2 lorsqu'il est autorisé à fonc-

tionner Si lescircuitsde commande sont réalisés comme

des circuits analogiques, la partie de circuit d'intégra-

tion du circuit de commande 200-1 est réalisée avec une constante de temps TC 1 tandis que le circuit de commande -2 est réalisé avec une constante de temps TC 2, avec

TC 2 supérieur à TCI.

Plut 8 t qu'un seul circuit de commande avec un seul temps de réponse pour tous les cas de fonctionnement, dans la présente disposition, un circuit de commande ou l'autre

peut tre sélectionné suivant que le dispositif est en dé-

marrage ou entièrement opérationnel Ainsi, le circuit de

commande 200-1 avec sa courte constante de temps est sé-

lectionné pour une situation entièrement opérationnelle

dans laquelle l'opération de contaurnement n'est pas effec-

tuée et dans laquelle une réponse rapide à une perte de charge doit ttre assurée tandis que le circuit de commande -2 avec sa plus lente réponse peut être sélectionné pour

le cas de démarrage.

Le choix du circuit de commande effectuant la poursuite pendant que l'autre réagit auxsignaux d'entrée peut se faire par l'application d'un signal approprié à

la borne 210, ce signal étant produit manuellement ou auto-

matiquement L'application d'un signa L binaire d'un premier état logique fonctionne comme un signal d'autorisation de poursuite sur la ligne 212 et, avec la présence de la porte

BON-OU 214, le signal d'autorisation de poursuite préalable-

ment produit sur la ligne 212 est éliminé de sorte que le circuit de commande 200-1 est désigné pour réagir à une

perte rapide de charge provoquant un déséquilibré de sig-

naux d'entrée sur les lignes 126 et 141 tandis que le circuit de commande 200-2 poursuit le signal de sortie de la ligne 202 et en délivre la réplique sur sa ligne de sortie 203 L'application d'un signal binaire d'état logique opposé à la borne 210 inverse les rôles des cir- cuitsde commande de sorte que le circuit 200-1 suit le signal de sortie sur la ligne 203 du circuit de commande

-2 et le reproduit sur sa ligne de sortie 202.

Mais aucun des circuits de commande n'est opéra-

tionnel jusqu'à ce qu'il reçoive un signal d'autorisation sur la ligne 220 indiquant une opération de contournement dans laquelle le dispositif de commande de pression 150 a délivré un signal de sortie sur la ligne 152 Ce dernier signal de sortie est appliqué à un circuit 222 à gain

élevé qui, à son tour, produit le signal d'autorisation.

En ce qui concerne maintenant le fonctionnement du circuit 140 de commande de vanne de pulvérisation,

il sera supposé que l'opération de contournement est dé-

clenché de sorte que les deux circuits de commande 200-1 2 D et 200-2 sont autorisés à fonctionner Si l'opération de contournement se produit pendant le démarrage, le circuit

de commande 200-2 assure la commande et le circuit de com-

mande 200-1 assure la poursuite tandis que si la turbine est en plein régime, le circuit de, commande 200-1 assure la commande et le circuit de commande 200-2 assure la poursuite. Si la température de réchauffage basse sur la ligne 126 ou le signal de point de réglage adaptatif sur la ligne 141 change, comme cela a déjà été expliqué, le circuit de commande qui assure la commande réagit à la différence entre ces deux signaux et délivre un signal de sortie ou est utilisé pour ouvrir ou fermer la vanne 84

de pulvérisation à haute pression afin de contrôler finale-

ment la température de rechauffage haute par le contrôle de la température de rechauffage basse sous l'effet de l'action de pulvérisation sur la vapeur dans la conduite

de vapeur 74.

2513694-

Le circuit de sommation 206 est d'un type qui produit un signal de sortie qui est la moitié de la somme de ses signaux d'entrée Il sera supposé

que le circuit de commande 200-1 réagit à une d Lffé-

rence de ces signaux d'entrée en produisant sur une ligne de sortie 202 un signal de valeur A Ce signal est appliqué au circuit de sommation 206 ainsi qu'au circuit de commande 200-2 qui, se trouvant dans le mode de poursuite délivre le même signal A sur sa ligne

de sortie 203 La moitié de la somme des signaux d'en-

trée du circuit de sommation 206 entratne donc l'appa-

rition d'un signal de sortie A sur la ligne 142 Avec cette disposition, la fonction de commande peut être

permutée vers l'autre circuit de commande tout en main-

tenant le même signal de sortie sur la ligne 142 pour

effectuer un transfert de commande sans discontinuité.

En variante, et comme le montre la Figure 4 A, le même transfert de poursuite et sans discontinuité

peut se faire en appliquant le signal de sortie du cir-

cuit de sommation 206 aux entrées de poursuite des cir-

cuits de commande par la ligne 208.

Si cela est souhaité, le déclenchement de l'opé-

ration de contournement peut aussi être utilisé pour ouvrir initialement la vanne de pulvérisation 84 jusque dans une position prédétexpinée pour admettre rapidement

de l'eau pulvérisée en vue du contrôle de température.

Cette position prédéterminée peut ne pas être exactement

correcte pour un contrôle nécessairement précis de tem-

pérature et par conséquent, la position est modifiée par le signal de sortie du circuit 140 de commande de vanne de pulvérisation A cet effet, un circuit de sommation

224 et un amplificateur proportionnel 226 sont prévus.

En réponse à un signal de sortie sur la ligne 152 prove-

nant du circuit 150 de commande de pression, l'amplifica-

teur proportionnel 226 délivre au circuit de sommation

224 un signal d'échelle appropriés pour déclencher le ré-

glage grossier de la vanne de pulvérisation 84 Le signal

de sortie sur la ligne 142 est également appliqué au cir-

cuit de sommation 224 pour l'additionner ou le sous-

traire du signal produit par l'amplificateur 226 afin

de permettre le réglage précis de la vanne de pulvéri-

sation 84 en vue du contrôle précis de température dé-

crit. Le circuit 150 de commande de haute pression, illustré plus en détail sur la Figure 6, a pour fonction de déterminer si l'ensemble doit passer en opération de contournement et de commander de façon adaptative la pression de prise de vapeur à la chaudière à une valeur voulue, et cela indépendamment du processus de réaction et d'action mutuelle Il faut noter que la pression de prise de vapeur sur la chaudière équivaut à la pression à l'entrée du système de contournement, ainsi qu'aux

vannes 28 dtadmission de vapeur.

Le circuit 150 Ce commande de pression comporte

des premier et second circuits de commande Pl de pro-

portionnalité et d'intégration 240-1 et 240-2 délivrant chacun un signal de sortie sur une ligne respective 242, 243 vers le circuit de sommation 246 du type décrit en regard de la Fig 4 En plus, comme c'ttait le cas pour la Figure 4, le signal de sortie de chaque circuit de commande est appliqué à l'autre de sorte que chacun

d'entre eux poursuit le signal de sortie de l'autre lors-

qu'il se trouve en mode de poursuite.

La détermination de celui L des circuits de com-

mande qui assure la poursuite tandis que l'autre assure

la commande se fait par l'application d'un signal appro-

prié sur la borne 248, ce signal étant produit manuelle-

ment ou automatiquement L'application d'un signal binaire d'un premier état logique fonctionne comme un signal d'autorisation de poursuite sur la ligne 250 tandis que

l'application d'un signal binaire d'un état logique oppo-

sé, en;raison de la présence du circuit NON-OU 252, pro-

duit un signal d'autorisation de poursuite sur la ligne 254. Le circuit de commande 240-1 est réalisé avec une constante de temps TC 3 tandis que la constante de

13694

temps du circuit de commande 240-2 est TC 4, avec TC 4 supérieur à TC 3 Le circuit de commande 240-2 peut donc être sélectionné pour des fonctions de commande dans les cas o une réponse relativement lente est nécessaire, par exemple pendant les opérations de démarrage tandis que le circuit de commande 240-1 avec une constante de temps relativement plus rapide est utilisé dans le cas o une réponse rapide est nécessaire par exemple dans le

cas de rupture rapide de charge.

Contrairement à la disposition du circuit de commande de la Fig 4, les circuits de commande de la Figure 6 ne reçoivent pas des entrées identiques Une seule entrée est commune aux deux circuits de commande et cette entrée est le signal de pression réelle de prise de vapeur sur la ligne 101 produite par un transducteur de pression 100 L'autre entrée du circuit de commande 240-2 reçoit le point de-réglage de pression voulue à

la prise de vapeur sur la ligne 260, produit par un géné-

rateur 262 de point de réglage indépendant du processus.

Afin d'éviter l'ouverture du circuit de contournement à

haute pression pendant le fonctionnement normal de la -

turbine, le circuit de commande 240-1 de coupure rapide de charge reçoit à sa seconde entrée sur une ligne 264 un signal indiquant le point de réglage de pression voulue à la prise de vapeur, augmenté d'une certaine valeur de

décalage Une manière d'additionner cette valeur de déca-

lage consiste à prévoir un amplificateur de décalage 268

qui reçoit le signal de point de réglage de pression vou-

lueà la prise de vapeur sur la ligne 260 et l'additionne

à un décalage B prédéterminée.

Après lallumage initial, beaucoup d'ensembles de chaudières fonctionnent à une pression fixe de prise de vapeur indépendante de la charge de la chaudière Par exemple, dans un dispositif à pression fixe fonctionnant avec une pression de prise de vapeur de 16,8 x 106 Pa une variation de charge tendant à modifier cette pression entraîne que plus-ou moins de combustible est fourni à la chaudière afin de maintenir une pression constante en fonction de la charge Avec un système de pression fixe, le générateur 262 de point de réglage de pression de prise de vapeur peut tre tout dispositif ou circuit qui délivre une tension de sortie constante indiquant la pression voulue constante à la prise de vapeur Sous une forme rudimentaire, cette fonction peut être remplie

par un simple potentiomètre.

Au lieu de fonctionner à une pression fixe de prise de vapeur, d'autres chaudières fonctionnent dans un mode de pression glissante dans lequel la pression de prise de vapeur varie entre des valeurs minimale et

maximale en fonction de la charge,ce type de fonctionne-

ment conduisant à un meilleur rendement en combustible et à une température plus uniforme de la turbine A titre d'exemple, la Figure 7 représente une courbe classique

de pression glissante.

Sur la Figure 7, la courbe 280 en traits pleins représente le profil de pression de prise de vapeur à la chaudière par rapport à la charge de cette dernière, la charge de la chaudière étant indiquée en pourcentage sur l'axe des abscisses tandis que la pression nominale de prise de vapeur est portée sur l'axe des ordonnées Le fonctionnement de la chaudière est telle que la pression de prise de vapeur est maintenue à une certaine valeur minimale jusqu'à une certaine charge La, au point de changement de temps 28 Z Ensuite, la pression croit de façon linéaire avec la charge jusqu'au point de changement de pente 283 pour la charge Lb Ensuite, la pression est maintenue constante à une certaine valeur maximale Si

un décalage constant B est additionné au profil de pres-

sion de prise de vapeur de la chaudière, il en résulte une courbe telle que celle représentée en pointillés en 286 Le profil de chaudière ou courbe caractéristique est utilisé d'une manière bien connue pour déterminer un point de réglage de pression de prise de vapeur La Figure 8

illustre une manière dont cela peut se faire dans diffé-

rentes centrales électriques à génératrice à turbine à vapeur. Le circuit 290 est d'un type qui produit, sur une ligne 293, un signal de sortie indiquant le bon point de réglage de pression de prisede vapeur

en fonction d'un signal d'entrée sur la ligne 294 indi-

quant la charge, et qui délivre le signal de point de

réglage en fonction de la courbe caractéristique, il-

lustrée par exemple sur la Fig 7.

Le signal de charge approprié est fourni à son tour par un=calculateur 295 de demande de charge bien que d'autres dispositifs de commande, par exemple le pupitre de commande de la centrale puisse en variante

fournir ce signal de charge.

Un circuit 296 limiteur de régime est générale-

ment prévu et peut, pendant des changements transitoires rapides de charge, découpler le point de réglage de Point

prise de vapeur de son indice de charge afin de per-

mettre au processus de répondre aux variations rapides de la charge tout en maintenant encore les variations de

pression dans des limites permises.

Par conséquent, le générateur 262 de point de réglage de pression de prise de vapeur produit un point de réglage voulu de pression de prise de vapeur dans un mode de pression glissante, en fonction du profil de la Figure-7, et ce point de réglage est un point commandé,

complètement indépendant du début de vapeur La produc-

tion d'un point de réglage indépendant du processus peut aussi se faire avec d'autres modes de fonctionnement de chaudières par exemple à pression fixe, à croissance dans le temps ou dans un mode de position de vanne comme le décrit le trevet des Etats Unis d'Amérique NO 4 178 762, dans lequel la pression de prise de vapeur varie en fonction du profil de charge, apparaissant sous

la forme d'une dent de scie écrétée -

En ce qui concerne maintenant le circuit 150 de commande de pression, il sera supposé qu'une opération de redémarrage à chaud est déclenchée nécessitant par

exemple une charge de chaudière de 30 pour cent pour at-

teindre la température voulue qui correspond à celle de la turbine Une manière d'effectuer cette opération consiste à sélectionner un point de réglage de pression

voulue à la prise de vapeur, en utilisant la courbe ca-

ractéristique de la Fig 7 pour les conditions données de charge de chaudière Initialement, les vannes 28 d'admission de vapeur à la turbine ainsi que la vanne de contournement 72 sont fermées de sorte que lorsque la

chaudière est alluméerla pression de prise de vapeur me-

surée par le transducteur de pression 100 augmente en conséquence Quand le signal de pression réelle de prise

de vapeur sur la ligne 101 s'approche du signal de pres-

sion voulue, sur la ligne 260, le circuit de commande 240-2 sélectionné pour l'opération de commande au moyen d'un signal approprié appliqué à la borne 248, délivre un signal de sortie par lequel la vanne de contournement 72 est ouverte jusqu'à une position dans laquelle les pressions voulue et réelle de prise de vapeur sont maintenues en équilibres et pour passer 30 pour cent de la capacité en vapeur de la chaudière dans le circuit de contournement. Si pour une raison et une autre, il y a lieu de

changer le point de réglage de pression de prise de va-

peur, le circuit de commande 240-2 intervient pour ouvrir ou fermer davantage la vanne de contournement 72 afin de modifier la pression réelle de prise de vapeur Bien que

le circuit de commande 240-2 ainsi que le circuit de com-

mande 240-1 soit similaire aux circuits de commanda déjà décrits, il existe une légère différence de fonctionnement

en ce qui concerne les limites imposées au signal de sor-

tie Plus particulièrement, les lignes d'entrée 101 et 260 du circuit de commande 240-2 ont reçu répétitivement une désignation positive (+) et négative (-) Si le signal

d'entrée sur la ligne positive est supérieur au signal -

sur la ligne négative, le circuit de commande 240-2 pro-

duit un signal qui croit positivement, limité à une cer-

* taine tension positive prédéterminée Si le signal à l'entrée négative prédomine sur celui de la ligne d'entrée positive, le signal de sortie du circuit de commande 240-2 diminue jusqu'à une limite inférieure

nulle, c'est-à-dire que la sortie du circuit de com -

mande 240-2 ne devient pas négative Cela est égale-

ment vrai pour le circuit de commande 240-1.

Par conséquent, si le signal de point de ré-

glage de pression voulue à la prise de vapeur est ré-

duit, le circuit de commande 240-2 délivre un signal de sortie qui tend à ouvrir la vanne de contournement 72 pour diminuer la pression réelle de prise de vapeur

tandis que si le signal de point de réglage est aug- menté, le signal de sortie du circuit de commande 240-2 diminue (vers sa

limite de tension nulle) tendant à

fermer la vanne de contournement et à augmenter la pres-

sion réelle à la prise de vapeur.

A un certain point de l'opération de démarrage, de la vapeur doit être admise dans la turbine pour l'amener éventuellement à sa vitesse synchrone Une manière d'effectuer cette opération consiste à admettre initialement de la vapeur dans la turbine de moyenne pression 13 par la commande de la vanne 36 comme cela a été décrit dans la demande de Brevet des Etats Unis dt Amérique No 377 260 déposée le 12 Juillet 1982 au nom

de la demanderesse Quand la turbine a atteint une vi-

tesse prédéterminée, la commande est transférée au dis-

positif de commande de vanne d'admission de vapeur 28.

Au fur et à mesure que les vannes d' admission de vapeur à la turbine s'ouvrent lentement, la pression réelle de prise de vapeur tend à diminuer Mais le circuit de commande 240-2 détecte le déséquilibre et produit un

signal de sortie qui tend à fermer la vanne de-contourne-

ment 72 pour maintenir la pression réelle de prise de

vapeur à la valeur du point de réglage voulu C Oe proces-

sus se poursuit, avec davantage dce vapeur admise à la turbine et moins dans le circuit de contournement jusque au moment o la vanne de contournement 72 est fermée et toute la vapeur produite par la chaudière est fournie à la turbine La fermeture de la vanne de contournement peut être détectée par un commutateur de limite (non

représenté) et en réponse à cela, la commande de pres-

sion de prise de vapeur peut Stre conférée au dispositif de commande de chaudière ou de turbine et un signal ap proprié est appliqué à la borne 248 de manière à préparer le circuit de commande 240-1 à ltopératinn de commande tout en plaçant le circuit de commande 240-2 en mode de poursuite. Il faut rappeler que le circuit de commande

240-1 a la constante de tempsla plus courte et par con-

séquent, il peut ouvrir rapidement la vanne de contourne-

ment 72 à l'apparition d'une surpression dépassant le décalage constant B prédéterminé, ce décalage assurant

que la vanne de contournement n'est pas ouverte prématu-

rément pendant des variations normales de pression.

L'examen de signaux d'entrée du circuit de com-

mande 240-1 montre que le signal sur la ligne 101 en état d'équilibre sur une charge particulière correspond à la pression de prise de vapeur représentée par un point particulier de la courbe 280 en traits pleins de la Fig 7 tandis que le signal sur la ligne 264 correspond à un point particulier sur la courbe pointillée 286 Bien que le signal sur la ligne 264 soit supérieur à celui sur la

ligne 101 d'une quantité B constante, la vanne de contour-

nement 72 reste en position ferméne car la sortie du cir-

cuit de commande 240-1 est maintenue à zéro Volt Tant que les excursions normales de la pression réelle de prise de

vapeur ne dépassent pas le décalage B, la vanne de con-

tournement reste fermée Inversement, si une excursion de pression, due par exemple à un refus de charge, dépasse le décalage prédéterminé, le circuit de commande 240-1

produit rapidement un signal de sortie en réponse au dés-

équilibre de sorte que la vanne de contournement 72 s'ouvre permettant à la vapeur de la chaudière de passer dans le circuit de contournement et la pression de prise de vapeur est maintenue à un certain point de réglage

augmenté d'une valeur de décalage Jusqu'à ce que le fonc-

tionnement normal soit rétabli Après un retard pré-

déterminé, la commande est ramende au circuit de com-

mande 240-2 afin de réguler la pression de prise de vapeur en la réduisant Jusqu'à un point de réglage de pression voulue à partir d'un point de réglage de pres- sion plus élevé augmenté du décalage Le transfert de commande ae fait de façon régulière car le circuit de

commande 240-2 a poursuivi la sortie du circuit de com-

mande 240-1 et par conséquent, il produisait le mume signal de sortie juste avant le transfert Après la

correction du problème et le transfert de tout le cou-

rant de vapeur à la turbine, le oircuit de commande 240-1

est à nouveau autorisé à reprendre sa fonction de régu-

lation de surpression.

La Figure 9 illustre une variante d'applica-

tion d'un décalage au signal de point de réglage voulu

de pression de prise de vapeur Contrairement à l'ap-

plication d'un décalage B fixe appliqué à l'amplifica-

teur 238, la disposition de la Fig 9 met en oeuvre un

circuit multlplieateur 297 qui prélève à certain pour-

centage de la valeur du signal sur la ligne 260 et l'ap-

plique à l'amplificateur 268 Par exemple, un décalage voulu de 5 pour cent impose un circuit multiplicoaeur qui multiplie le signal sur la ligne 260 par 0,05 P 5 ur

un fonctionnement & pression glissante, la courbe de dé-

calage serait telle que décrite par la courbe en poin-

tillés 298 sur la Figure 10 sur laquelle il apparait qu'au point d'inflexion 282, un premier décalage Bl eat établi tandis qu'après le point d'inflexion 283, un second décalage B 2 plus élevé est établi Le décalage dans la partie inclinée de la oourbe entre le point 282 et 283 augmente progressivement de la valeur minimale

B 1 juaqu'à la valour maximale B 2.

Le fonctionnement avec an seul circuit de com-

mande sera maintenant décrit Dans l'appareil décrit jus-

qu'ici, le circuit 150 de commande de pression et le cir-

cuit 140 de commande de vanne de pulvérisation comportent chacun une disposition à deux circuits de commandes l'un dtant utilisé dans des cas de réponse lente, l'autre en cas de réponse rapide La Figure 11 illustre une

disposition dans laquelle des circuits de commande uni-

ques doivent Stre utilisées.

En ce qui concerne le circuit 150 de conm- mande de press ion, un seul circuit de commande 240 de proportionnalité et d'intégration est prévu, ce circuit

de commande ayant une réponse relativement lente, simi-

laire à celle du circuit de commande 240-2 de la Figure

6 Le circuit de commande 2 X 40 reçoit deux signaux d'en-

trée, l'un étant le signal sur la ligne 101 indiquant

la pression réelle de prise de vapeur et 1 autre un sig-

nal sur la ligne 264 étant fonction de l'état de fonc-

tionnement de la turbine Plus particumièrement, un cir-

cuit sélecteur 300 est prévu et fait passer le signal B de pourcentage (ou un pourcentage de décalage coomme

selon la Figure 9) sur la ligne 302 ou un signal de dé-

calage nul sur la ligne 303 on fonction d'un signal de sélection appliqué sur la ligne 64 Ainsi par exemple, pendant une opération de démarrage, le signal de décalage

nul sur la ligne 303 est sélectionné de sorte que l'am-

plificateur 268 passe le signal de point de réglage de pression voulue & la prise de vapeur du générateur-262 pour constituer l'autre entrée du oircuit de oommande

240 sur la ligne 264.

Inversement, quand la turbine est àplein ré-

gime, et non en opération de contournement, le décalage

sur la ligne 302 est sélectionné de sorte que l'amplifi-

cateur 268 délivre le signal de point de réglage augmen-

té du décalage au circuit de commande 240 et par conse quent, le circuit 150 O de commande de pression fonctionne

en contrôle de surpression de la maniêre déjà décrite.

Pendant cette opération, un événement peut se produire, par exemple un déclenchement de turbine qui impose une ouverture rapide du circuit deocontournement Dans le but de répondre aux situations dans lesquelles une réponse rapide est nécessaire, un circuit 310 d'élimination de sélecteur est prévu et il est du type qui fonctionne normalement pour faire passer le signal de sortie de la ligne 243 provenant du circuit de commande 240, sauf si un signal appliqué extérieurement apparait sur la ligne 72, auquel cas le circuit sélecteur 310 produit un signal pour commander le circuit 114 d'actionnement de vanne qui ouvre rapidement la vanne de contournement 72 jusqu'à une position maximale prédéterminée Si la charge est à une valeur minimale prédéterminée, le signal appliqué sur

la ligne 312 peut atre produit en réponse à un d 6 éclenche-

ment de turbine ou à l' ouverture de disjoncteurs de la

génératrice à titre d'exemple.

Le signal qui actionne la vanne est ramené au circuit de commando 240 par la ligne 314 comme un signal à poursuivre Lorsque l'actionnement rapide de vanne est déclenché, un signal approprié est appliqué sur la ligne d'entrée 316 pour placer le circuit de commande 240 en

mode de poursuite afin de reproduire le signal d' action-

nementdb vanne Lorsque la vanne est complètement ouverte et que le signal sur la ligne 312 disparait, le signal d'autorisation de poursuite sur la ligne 316 est éliminé afin de produire un trasnfort sans à coups de la commande au circuit de commando 240 qui tend alors à moduler l'ouverture de la vanne de contournement 72 en fonction

des conditions de pression de prise:de vapeur.

En ce qui concerne le circuit 140 de commando de vanne de pulvérisation, un seul circuit de commande de proportionnalité est d'intégration 200 est prévu et il est du type à réponse relativement lente comme le circuit de commande 200-2 de la Figure 4 Le circuit de commande fonctionne comme le circuit de commando 200-2 pendant

l'opération de contournement et il reçoit lesmêmes sig-

naux, la température de rechauffage basse sur la ligne 126 et le signal de point de réglage adaptatif sur la

ligne 141 de m Sme que le circuit de commande 200-2 Pen-

dant les opérations sans contournement, la vanne de pul-

vérisation 24 reste en position fermée et elle s'ouvre rapidement jusqu'à une position maximale prédéterminée

à l'apparition soudaine d' une opération de oontourne-

ment et cela en raison du signal appliqué à' La ligne 312

du circuit 310 d'élimination de sélecteur Le signal ré-

sultant qui commande ltouverture rapide de la vanne de contournement 72 est aussi appliqué A l'amplificateur

proportionnel 226 qui, à son tour, produit un signal pro-

portionnel par le circuit de sommation 224 vers le cir-

cuit 122 d'actionnement de vanne pour entraîner l'ouverture

rapide de la vanne de pulvérisation 84 Le circuit de com-

mande 200 produit ensuite le signal de commande nécessaire

pour maintenir un contrôle de température précis de la ma-

nière déjà décrite.

Le circuit 150 de commande de pression décrit en regard des Figures 6, 9 ou 11 fonctionne donc pour réguler le fonctionnement de la vanne de contournement à haute pression pendant le démarrage de la turbine, pour

maintenir la pression réelle de prisede vapeur à une va-

leur de point de réglage, puis pendant le fonctionnement

normal de la turbine (sans contournement) comme un régula-

teur de surpression qui ouvre rapidement le circuit de con-

tournement dans certaines conditions anormales de pression.

Le point de réglage de pression voulue de prise de vapeur est produit de façon complètement indépendante du débit

de vapeur, éliminant ainsi la réaction qui tend à faire va-

rier de façon objective le point de réglage Dans son rôle à double capacité, (démarrage et fonctionnement normal de

la turbine) le circuit de commande de pression est compa-

tible avec différents modes de pression, par exemple pros-

sion fixe, pression glissante, pression glissante modifiée, pression de prise de vapeur à variation programme, pour

nten citer que quelques uns.

f 513694 REV Ug 1 ICATIO 85 1 Dispositif de contournement pour une turbine à vapeur, comprenant un générateur de vapeur ( 22), une turbine à haute pression ( 12), au moins une turbine à plus basso pression ( 13, 14) , un reohauffeur ( 32) dans le circuit de vapeur entre lesdites turbines à haute

pression et à plus basse pression, et un circuit de con-

tournement do vapeur ( 70 80) pour contourner lesdites turbines, comprenant une vanne de contournement à haute pression ( 72) dane ledit ccircuit de contournement pour commander l'introduction de vapeur dans ledit circuit

de oontournement, dispositif caractérisé en ce qutil com-

porte un dispositif ( 150) pour commander la vanne de con-

tournement à haute pression en rdéponse à des oonditions prédéterminées de pression de 1 ensemble, un dispositif ( 124, 134) pour mesurer la température de la vapeur à l'entr 6 e et à la sortie dudit rechauffeur pour produire des signaux respecotifs de température de récbauffage basse et haute qui les repxrésentent et un dispositif ( 10 O) pour réguler la température de la vapeur passant

par la vanne de oontournement à haute pression on fonc-

tion des deux signaux de température de réchauffage basso

et haute.

2 Dispositif selon la revendication 1, carac-

térisé N ce que le dispositif de régulation de tempéra-

ture de vapeur de contournement comporte une source de fluide de refroidissement, une vanne de pulvérisation à

haute pression ( 84) pour admettre ledit fluide de refroi-

dissement dans leditc Lrcuit de contournement de vapeur,

et un dispositif&d commande ( 140) réagissant aux deux tem-

pératures de réocauffage base et haute pour réguler le fonctionnement do ladite vanne de pulvérisation à haute pression.

3 Dispositif selon la revendioation 2, carac-

térisé en ce que ledit dispositif do commande compote-un coirouit ( 144) de point de réglage adaptatif réagissant auxdits signaux de température de réc Sohauffage basse et

haute en produisant un signal de point-de réglage adap-

tatif, et un circuit ( 40)de commande de vanne de pulvé-

risation réagissant audit signal de température de ré-

chauffage basse et audit signal de point de réglage adap-

tatif en produisant mun signal de sortie pour réguler le

fonctionnement de ladite vanne de pulvérisation.

4 Dispositif selon la revendication 3, carac-

térisé en ce que ledit circuit ( 144) de point de réglage

adaptatif comporte un circuit de commande ( 160), une mé-

moire ( 170) destinée à mémoriser ledit signal de tempé-

rature de-réchauffage haute au déclenchement de l'opéra-

tion de contournement de vapeur, ledit circuit de com-

mande réagissant audit signal de température de rechauf-

fage basse en produisant un signal de sortie qui la re-

présente avant ledit déclenchement de leopération de con-

tournement de vapeur pour constituer ledit point de ré-

glage adaptatif, ledit circuit de commande réagissant au signal de température de réchauffage haute réelle et

audit signal de température de réehauffage haute mémori-

sé en produisant un signal de sortie de point de réglage adaptatif après ledit déclenchement de l'opération de

contournement de vapeur.

Dispositif selon la revendication 4# carac-

térisé en ce qu'il comporte un dispositif destiné à modi-

fier ledit signal de température de réchauffage haute mé-

morisé appliqué audit circuit de commande et comprenant un dispositif pour recevoir au moins un signal d'entrée représentant une valeur de température prédéterminée, un dispositif ( 180) pour produire un signal de différence représentant la différence entre ledit signal dtentrée

et ledit signal de température de réchauffage haute mémo-

risé, un dispositif ( 164) pour additionner ledit signal

de différence et ledit signal de température de réchauf-

fage haute mémorisé pour produire ledit signal de tem-

pérature de réchauffage haute modifié et un crcuit ( 176) intercalé entre ledit dispositif produisant un signal

de différence et ledit dispositif d'addition afin de mo-

difier progressivement ledit signal de différence avant

son application audit dispositif d'addition, ledit cir-

cuit n'appliquant ledit signal de différence variant progressivement que pendant l*opération de contournement

de vapeur.

6 Dispositif selon la revendication 5, carac- térisé en ce que ledit circuit ( 140) de commande de vanne de pulvérisation comporte un premier circuit de commande de proportionnalité et d'intégration ( 200-1) qui reçoit comme signaux d' entrée ledit signal de température de réchauffage basse et ledit signal de point de réglage

adaptatif et avec un premier temps de réponse à un dés-

équilibre de deux signaux d'entrée quand la turbine est dans son mode opérationnel, un second circuit de commande de proportionnalité et d'intégration ( 200-2) qui reçoit

comme signaux d'entrée ledit signal de température de ré-

chauffage basse et ledit signal depoint de réglage adap-

tatif, et avec un second temps de réponse plus lent quand ladite turbine est en mode de démarrage, et un disposiif pour sélectionner l'un des deux circuits de commande pour l'opération de commande, lesdits circuits de commande n'étant autorisés que pendant 11 'opération de contournement

de vapeur.

7 Dispositif selon la revendication 6, carac-

térisé en ce que ledit circuit de commande de vanne de pulvérisation ( 140) comporte un dispositif ( 202, 203) pour délivrer le signal de sortie de chaque circuit de

commande sous forme d' un signal à poursuivre à l'autre cir-

cuit de commande, chacun desdits circuits de commande( 200-1

-2) étant du type qui, dans un premier mode de fonction-

nement, produit le signal de sortie sn réponse à ses sig-

naux d'entrée et qui, dans un second mode de fonctionnement reproduit le signal appliqué à poursuivre, un circuit de sommation du type qui produit un signal de sortie qui est la moitié de la somme des signaux d'entrée, les signaux de sortie desdits circuits de commande étant appliqués comme signaux d'entrée audit circuit de sommation et le signal

de sortie dudit circuit de sommation régulant le fonction-

nement de ladite vanne de pulvérisation.

8 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif qui commande la

vanne do contournement à haute pression comporte undis-

positif ( 262) qui produit un signal de point de réglage de pression voulue à la prise de vapeur indépendamment

du débit de vapeur, un dispositif ( 100) qui mesure la-

dite pression de prise de vapeur dudit générateur de va-

peur pour produire un signal de pression réelle à la prise de vapeur et un dispositif de commande ( 160) qui régule le fonctionnement de-ladite vanne en fonction dudit signal de pression réelle à la prise de vapeur et dudit signal de point de réglage de pression voulue à

la prise de vapeur.

9 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que, pendant un fonctionnement normal

sans contournement de ladite turbine à vapeur, ledit dis-

positif de commande( 150) ouvre ladite turbine à vapeur

ce dispositif de commande ouvrant ladite vanne de con-

tournement quand ledit signal de pression réelle à la prise de vapeur eat égal au signal de point de réglage de pression voulue à la prise de vapeur augmenté d'une

valeur de décalage.

Dispositif selon la revendication 99 caractérisé en ce que ladite valeur de décalage est une

valeur constante.

11 Dispositif sebon la revendication 9, ca-

ractérisé en ce que ladite valeur de décalage est un pour-

centage prédéterminé dudit signal de point de réglage de

pression voulue à la prise de valeur.

12 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit signal de point de réglage de pression voulue à la prise de vapeur est produit en

fonction de la charge du générateur de vapeur.

13 Dispositif selon la revendication 6, ca-

ractérisé en ce que ledit dispositif de commando ( 150)

comporte un premier circuit de commande de porportionna-

lité et d'intégration ( 240-1) qui reçoit ledit signal de pression réelle à la prise de vapeur et ledit signal

251369 4

de point de réglage de pression voulue à la prise de vapeur augmenté d' un décalage et avec un premier temps

de réponse, un second circuit de commande de proportion-

nalité et d'intégration ( 240-2) qui reçoit ledit signal de pression réelle à la prise de vapeur et ledit signal

de point de réglage de pression voulue à la prise de va-

peur sans ledit décalage, et avec un second temps de ré-

ponse plus lent et un dispositif ( 248)pour saélectionner

l'un deedits circuits de commande pour 1 opération de corm-

mande.

14 Dispositif selon la revendication 13, ca-

ractérisé en ce que chacun desdits circuits de commande ( 240-1, 240-2) est du type qui, dans un premier mode de fonctionnement, produit un Signal de commande de sortie en réponse à ses signaux d'entrée et qui, dans un second mode de fonctionnement, reproduit un signal appliqué à poursuivre, ledit dispositif de commande comportant en outre un dispositif pour délivrer le signal de sortie de chaque circuit de commande comme un signal à poursuivre & l'autre circuit de commande, un circuit de sommation du type qui produit un signal de sortie qui est la moitié de la somme de ses signaux d'entrée, les signaux de sortie desdits circuits de commande sont appliqués comme signaux d'entrée audit circuit de sommation et ledit signal de

sortie dudit circuit de somnmation régulant le fonctionne-

ment de ladite vanne.

Dispositif selon la revendication 9, caracté-

risé en ce que ledit dispositif de commande ( 150) comporte

un seul circuit de commande de proportionnalité et d'in-

tégration ( 240) qui reçoit ledit signal de pression réelle à la prise de vapeur et un second signal pour produire un signal de commande do sortie et un dispositif ( 300) qui sélectionne ledit signal de point de réglage de pression voulue à la prise de vapeur sous forme dudit second signal quand ladite turbine se trouve dans une première condition de fonctionnement et qui sélectionne ledit signal de point

de réglage de pression voulue à la prise de vapeur augmen-

tée d'une certaine valeur de décalage quand ladite turbine se trouve dans une seconde condition de fonotionnement, un dispositif d'aotionnement de vanne ( 114) pour ouvrir et former ladite vanne en réponse audit signal de commande

de sortie, et un dispositif ( 310) pour éliminer ledit aig-

nal de commande de sortie et fournair un signal d',élimina- tion audit dispositif d'actionnement de vanne afin d'ouvrir

rapidement ladite vanne Jusqu'à une certaine position maxi-

male prédéterminée.

16 Dispositif selon la revendication 15, carac-

térisé en ce que ledit circuit de commande unique ( 240) est

du type qui, dans un premier mode de fonctionnement, déli-

vre un signal de come nde de sortie en réponse à ses sig-

naux dtentrée et qui, dans un second mode de fonctionnement, reproduit un signal appliqué à poursuivre, ledit dispositif de commande comportant en outre un dispositif pour fournir ledit signal d élimination audit cirouit de commande sous forme d'un signal à poursuivre, ledit signal d'élimination étant supprimé quand ladite vanne atteint ladite position

maximale prédéterminée.