Dans le passé, les systèmes de protection des turbines contre la survitesse étaient souvent conçus par les équipementiers eux-mêmes, dans le cadre du système mécanique. Ces systèmes de protection mécaniques sont encore utilisés, en particulier sur les machines de taille moyenne. Cependant, les systèmes électroniques offrent des avantages significatifs et sont de plus en plus accessibles, tant sur le plan économique que technique. Cet article explique les avantages de la protection électronique par rapport à la protection mécanique.
Le principe de la protection mécanique contre la survitesse
Pour comprendre la différence entre les deux types de protection, il est important de comprendre comment fonctionne la protection mécanique contre les survitesses. Les systèmes de protection mécanique contre les survitesses utilisent un poids sur un ressort dont la force est connue. Sous l'effet de la force centrifuge résultant de la vitesse de rotation de l'arbre, le ressort est de plus en plus étiré et le poids sort. Tant que la vitesse de rotation reste dans les limites des spécifications de conception, le ressort ne s'étire pas trop et le poids ne sort pas. Cependant, s'il dépasse ses spécifications de conception, le poids sortira et frappera le boulon de déclenchement. La goupille est alors libérée et le déclenchement a lieu.
Le fonctionnement d'un système mécanique de surveillance de la survitesse.
Le principe de la protection électronique contre la survitesse
La protection électronique contre la survitesse se compose d'un engrenage ou d'une autre surface de mesure, de capteurs de vitesse et d'un système de mesure doté d'une logique de déclenchement et de sorties de relais. Les capteurs de vitesse regardent la surface de mesure et émettent un signal sinusoïdal ou carré que le système de mesure perçoit comme des impulsions. Le système de mesure compte alors le temps entre les impulsions pour déterminer la vitesse de rotation. Les sorties de relais sont contrôlées par une logique de déclenchement. Afin d'accroître la sécurité et la disponibilité, ces systèmes de protection sont souvent construits avec des structures de vote redondantes.
Pourquoi passer à la protection électronique contre la survitesse ?
Le passage d'une protection mécanique contre les survitesses à une protection électronique contre les survitesses présente des avantages significatifs. La sécurité vérifiable est l'argument principal. Par exemple, alors que les systèmes mécaniques de protection contre la survitesse doivent être testés en faisant passer la machine en survitesse (avec tous les risques que cela comporte !), un système électronique de protection contre la survitesse peut être testé en simulant la survitesse. En outre, un test simulé est plus rapide et plus facile à réaliser.
Dans cet aperçu, nous comparons les deux formes de protection contre la survitesse des machines :
| Déclenchement mécanique de la survitesse | Déclenchement électronique de la survitesse |
|---|---|
| Détermination imprécise de la valeur de déclenchement en raison d'une force de ressort imprécise (+ / a-50 tr/min) | Détermination très précise de la valeur de déclenchement |
| La valeur de déclenchement varie lentement en raison de la fatigue du matériau du ressort. | La valeur de déclenchement ne change pas |
| Pas de possibilité d'interface utilisateur | Offre des possibilités d'interface DCS |
| Doit être fixé à un arbre ou à un levier mécanique | Aucun contact physique avec l'arbre ou le levier mécanique n'est nécessaire |
| L'accumulation de lubrifiant peut bloquer le fonctionnement du déclencheur mécanique. | L'accumulation de lubrifiant n'a pas d'effet sur la fonction de déclenchement |
| Ne peut être testé, sauf s'il est déconnecté de l'équipement entraîné, ce qui nécessite un arrêt. | Possibilité de tester en toute sécurité la fonction de déclenchement au moyen d'une simulation de survitesse à l'aide d'un générateur de fréquence |
| Survitesse nécessaire pour activer le déclenchement | Peut être testé à n'importe quelle vitesse et n'importe quel canal peut être testé pendant le fonctionnement (en ligne) |
| Nécessite plusieurs démarrages de la turbine pour régler la valeur de déclenchement avec le plus de précision possible. | Ne nécessite pas de démarrage supplémentaire des turbines |
Le passage à la protection électronique contre la survitesse n'est pas complexe. Tout d'abord, le levier de déclenchement mécanique et tous les composants du système associés sont retirés. Ensuite, une surface de mesure (engrenage) est montée sur l'arbre, si elle n'existe pas déjà, puis un ou plusieurs capteurs sont placés autour de cette surface de mesure. Le système de surveillance peut alors être placé à proximité de la machine ou dans une armoire.
En savoir plus sur la survitesse :
Que dit la norme API 670 à propos des systèmes de détection de survitesse ? »
SpeedSys 300 - Système de protection contre la survitesse
Le SpeedSys 300 est un système électronique de protection contre les survitesses pour machines tournantes, classé SIL 3. Il fournit la couche centrale de protection avec une architecture compacte. Son faible encombrement technique permet un montage ultérieur à faible impact et élargit la gamme des machines pouvant être protégées.
