Par 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 toujours utilisés, en particulier sur les machines de taille moyenne. Cependant, les systèmes électroniques offrent des avantages significatifs et deviennent 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 ces deux types de protection, il est important de saisir le fonctionnement de la protection mécanique contre la survitesse. Les systèmes de protection mécanique contre la survitesse utilisent un poids monté sur un ressort dont la force élastique est connue. Sous l’effet de la force centrifuge résultant de la vitesse de rotation de l’arbre, le ressort s’étire de plus en plus et le poids s’éloigne. Tant que la vitesse de rotation reste dans les limites des spécifications de conception, le ressort ne s’étire pas excessivement et le poids ne sort pas. Cependant, si la vitesse dépasse les spécifications de conception, le poids sortira et heurtera le boulon de déclenchement. Cela libérera la goupille et le déclenchement sera activé.
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 relais. Les capteurs de vitesse détectent la surface de mesure et émettent un signal sinusoïdal ou carré, que le système de mesure interprète comme des impulsions. Le système de mesure compte ensuite le temps entre les impulsions pour déterminer la vitesse de rotation. Les sorties relais sont contrôlées par la logique de déclenchement. Afin d’accroître la sécurité et la disponibilité, ces systèmes de protection sont souvent conçus avec des structures de vote redondantes.
Pourquoi passer à une protection électronique contre la survitesse ?
Le passage d’une protection mécanique contre la survitesse à une protection électronique présente des avantages significatifs. La sécurité vérifiable constitue l’argument principal. À titre d’illustration : alors que les systèmes mécaniques de protection contre la survitesse doivent être testés en faisant réellement tourner la machine à une vitesse excessive (avec tous les risques que cela implique !), un système électronique de protection contre la survitesse peut être testé en simulant la survitesse. De plus, 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 en cas de survitesse | Déclenchement électronique en cas de survitesse |
|---|---|
| Détermination inexacte de la valeur de course due à une force de ressort imprécise (+ / - 50 tr/min) | Détermination très précise de la valeur du trajet |
| La course varie lentement en raison de la fatigue du matériau du ressort | La valeur du parcours ne changera pas |
| Aucune possibilité d’interface utilisateur | Offre des possibilités pour l’interface DCS |
| Doit être fixé à un arbre ou à un levier mécanique | Aucun contact physique avec l’arbre ou un levier mécanique n’est nécessaire |
| L’accumulation de lubrifiant peut entraver le fonctionnement du déclencheur mécanique | L’accumulation de lubrifiant n’a aucun effet sur le fonctionnement du dispositif de déclenchement |
| Ne peut être testé, sauf lorsqu’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 fréquences |
| Vitesse excessive requise pour déclencher 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 définir la valeur de déclenchement aussi précisément que possible | Ne nécessite pas de démarrages supplémentaires de la turbine |
Le passage à une protection électronique contre la survitesse n’est pas complexe. Tout d’abord, le levier de déclenchement mécanique et tous les composants associés du système sont retirés. Ensuite, une surface de mesure (engrenage) est montée sur l’arbre si celle-ci n’est pas déjà présente, après quoi un ou plusieurs capteurs sont placés autour de cette surface de mesure. Le système de surveillance peut alors être installé à proximité de la machine ou dans une armoire.
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Que stipule la norme API 670 concernant les systèmes de détection de survitesse ? »
SpeedSys 300 – Système de protection contre la survitesse
Le SpeedSys 300 est un système électronique de protection contre la survitesse, certifié SIL 3, destiné aux machines tournantes. Il offre un niveau de protection essentiel grâce à une architecture compacte. Son faible encombrement technique permet une mise à niveau à faible impact et élargit la gamme de machines pouvant être protégées.
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