Une turbine est conçue pour atteindre un nombre maximal de tours par minute (tr/min), vitesse à laquelle ses aubes peuvent atteindre des vitesses extrêmement élevées. Cette limite ne doit pas être dépassée, car cela exercerait une contrainte excessive sur la structure de la turbine. Lorsque cette limite est dépassée, on parle de survitesse ; la turbine effectue alors un nombre trop élevé de tours par minute. La survitesse d’une turbine peut entraîner des situations très dangereuses. De telles situations peuvent avoir des conséquences catastrophiques pour les employés, l’environnement et l’usine. Un système de surveillance (de la survitesse) doit arrêter la turbine avant qu’elle n’entre en état de survitesse.
Le système de surveillance doit être testé périodiquement afin de s’assurer qu’il dispose d’une vitesse de réponse adéquate en cas de besoin. Cela est imposé par diverses normes dans l’industrie des procédés :
- IEC 62061 – Sécurité fonctionnelle
- IEC 61511 – Sécurité fonctionnelle des systèmes de sécurité dans l’industrie des procédés
- IEC 61508 – Sécurité fonctionnelle des systèmes de sécurité électriques, électroniques et programmables
Cela permet d’éviter les accidents (catastrophiques). La fréquence de ces tests dépend de l’application et est souvent prescrite par le fabricant dans le manuel du système. Cependant, un risque ne peut jamais être complètement éliminé. L’atténuation des risques s’effectue selon le principe ALARP (as low as reasonably practicable), c’est-à-dire que le risque doit être aussi faible que raisonnablement possible.
L’objectif des essais est de garantir que la probabilité de défaillance du système de surveillance lorsqu’une intervention est nécessaire soit réduite au minimum. Cette « probabilité de défaillance à la demande » (PFD) doit être ramenée à un niveau de risque acceptable. En testant les fonctions de sécurité et d’alarme du système à une fréquence prédéfinie, une entreprise peut démontrer qu’elle met tout en œuvre pour garantir une sécurité à la pointe de la technologie. Cela garantit le respect de l’obligation légale de mettre en œuvre autant de mesures de sécurité visant à réduire les risques que possible, ainsi que des normes relatives à la surveillance des machines (CEI 61511, CEI 61508 et CEI 62061). De plus, un environnement de travail sûr contribue à une culture d’entreprise positive.
Niveau d’intégrité de sécurité (SIL)
Le niveau d’intégrité de sécurité (SIL) fait partie de la sécurité fonctionnelle. Dans un système de surveillance certifié SIL, le facteur de risque maximal acceptable est toujours pris en compte. L’ampleur de ce risque tolérable dépend du niveau SIL, qui dépend lui-même de l’application. Plus le niveau SIL est élevé, plus le risque tolérable est faible. Cependant, un niveau SIL plus élevé n’est pas toujours préférable. Pour maintenir un certain niveau SIL, les fonctionnalités de l’ensemble de la boucle doivent être testées. Cela peut se faire en réalisant divers essais de validation.
Essais des systèmes de surveillance de la survitesse
Les essais d’un système de surveillance de la survitesse peuvent être effectués de différentes manières. Il peut s’agir d’essais électroniques ou mécaniques de survitesse. Les essais électroniques sont préférés aux essais mécaniques pour deux raisons principales :
- Les essais mécaniques ne peuvent être effectués que lorsque la machine est à l’arrêt, ce qui entraîne des coûts élevés (inutiles). Les essais électroniques permettent à l’utilisateur de tester les machines pendant qu’elles sont en fonctionnement.
- Lors des essais mécaniques, la turbine doit effectivement être amenée en survitesse, ce qui crée une situation dangereuse. Si le système de surveillance de la survitesse tombe en panne, cela peut entraîner des accidents graves. Ce fut le cas à la centrale électrique de Duvha en Afrique du Sud, où la turbine a été amenée en survitesse lors d’essais et a explosé au bout de quatre secondes (voir les images ci-dessous).
La surveillance électronique de la survitesse permet à l’utilisateur de simuler une survitesse en cours de fonctionnement, ce qui permet de vérifier le déclenchement (artificiel) de la turbine. Il existe des équipements permettant de simuler une survitesse, ce qui permet de tester les systèmes de surveillance de la survitesse.
Générateur de fréquences IST 101
L’IST 101 est un calibrateur de vitesse compact à 3 canaux développé par les spécialistes d’Istec pour les essais de surveillance des machines. Cet outil est conçu pour vérifier le bon fonctionnement des systèmes de surveillance de la survitesse, sur la base des retours d’expérience des ingénieurs de maintenance sur le terrain. La plupart des générateurs de fréquences ne disposent pas des trois canaux nécessaires pour vérifier toutes les fonctions liées à la survitesse, à la sous-vitesse et à l’accélération, mais l’IST 101 prend en charge ces fonctions. Grâce à diverses fonctions de test (2oo3, 3oo3, etc.), l’IST 101 peut, par exemple, simuler une situation de survitesse puis tester la réponse du système de surveillance. De cette manière, il n’est pas nécessaire de provoquer une survitesse réelle, ce qui permet d’éviter les situations dangereuses. De plus, ces tests peuvent être effectués en cours de fonctionnement, car le système de surveillance réagit de manière artificielle et ne provoque pas l’arrêt effectif de la turbine. Cela permet de réaliser des économies substantielles, donne à l’utilisateur un meilleur contrôle de la situation et évite les risques.
Adaptateur de sonde IST 101
L’adaptateur de sonde IST 101 est conçu pour tester les capteurs de vitesse. L’adaptateur de sonde peut être connecté au générateur de fréquences IST 101. L’adaptateur de sonde IST 101 permet de tester aussi bien les capteurs de vitesse analogiques que numériques. L’adaptateur de sonde IST 101 fonctionne comme une roue polaire numérique à 3 canaux. Associé au générateur de fréquence, l’adaptateur permet de tester une boucle complète (y compris les capteurs de vitesse). Cela permet de réaliser un test de validation complet, garantissant le maintien d’un certain niveau SIL. Cela évite également bon nombre des situations dangereuses qui surviennent lors des essais mécaniques. Il s’agit d’un investissement relativement modeste par rapport aux risques associés aux autres méthodes. De plus, la portabilité du générateur de fréquences et de l’adaptateur de sonde garantit une grande facilité d’utilisation. Grâce à sa batterie, le générateur de fréquences ne dépend pas d’une alimentation électrique pendant son utilisation. Ces outils sont économes en énergie, ce qui les rend adaptés à une utilisation à long terme.
