Cycle Combiné

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Chapitre N°1 :

Le cycle combiné

I-Introduction Le cycle combiné, qui est d’une puissance de 367Mw, a été réalisé par les Français de la maison GEC-ALSTOM et il a été mis en service en 1994. Il est constitué de trois groupes : * Deux turbines à gaz et ses auxiliaires mécaniques de module " 90001 E " *

Une turbine à vapeur et ses auxiliaires.

*

Deux chaudières de récupération.

Chaque turbine entraîne un alternateur d’une puissance de 119.8 MW (à t°=20°C) pour chaque turbine à gaz et de 127.7 MW pour la turbine à vapeur. Chaque alternateur débite sur le réseau à travers un transformateur principal d’une puissance de 150 MVA (15.5 KV / 225 KV).

II- Choix du cycle combiné La qualité première qui a conduit aux choix du projet du cycle combiné est sa rentabilité, en effet il se distingue des centrales thermiques à turbine à vapeur et turbine à gaz par un rendement nettement meilleur. Le choix du nombre de turbines à gaz alimentant une turbine à vapeur est lié d’une part au niveau de puissance destinée et d’autre part aux conditions d’exploitation recherchées. Le cycle combiné peut être exploité dans les configurations suivantes : *les deux turbines en cycle ouvert sur leur cheminés de contournement. *les deux turbines en cycle combiné avec la turbine à vapeur en fonctionnement. *une turbine à gaz en cycle combiné et la seconde en cycle ouvert ou à l’arrêt. Le cycle combiné est ainsi bénéfique puisqu’on utilise une énergie calorifique qui aurait pu être perdue dans l’atmosphère en gagnant 120MW à bas prix. JEBALI Riadh

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III-Principe du fonctionnement L’air aspiré à la température ambiante est comprimé dans le compresseur de la turbine à gaz, il pénètre ensuite dans la chambre de combustion ou il sera mélangé avec le gaz naturel ou gasoil pour effectuer la Combustion. Les gaz chauds qui proviennent de la combustion sont le fluide moteur de ce cycle, en effet il se détente dans la turbine qui entraîne un alternateur pour fournir une puissance de 118Mw. Les gaz chauds détendus sortent de la turbine à une température de 543°C et se dirigent vers le récupérateur pour exploiter les calories restant pour la transformation de l’eau en vapeur et le fonctionnement du 2ème cycle du cycle combiné. Les gaz chauds sortent à la fin de ce processus de la cheminée à une température de 105°C (pour gaz naturel) et 115°c (pour gaz miskar).

Chapitre N°2 : JEBALI Riadh

La turbine à gaz 2 /79

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I- Principe du fonctionnement de la turbine à gaz La turbine se compose d’un dispositif de démarrage, des auxiliaires, d’un compresseur axial, d’un système de combustion, et d’une turbine à trois étages. Le compresseur et la turbine sont reliés par un arbre unique, supporté par trois paliers. Au démarrage, le moteur de lancement transmet son couple à la ligne d’arbre turbine à travers un convertisseur de couple et le réducteur des auxiliaires qui entraîne un certain nombre d’auxiliaires (pompes, par exemple).

Dès que le système de démarrage de la turbine est activé et que l’embrayage est engagé, l’air ambiant est aspiré, filtré puis compressé dans les 17 étages du compresseur axial. Pour empêcher le pompage du compresseur au démarrage, des vannes d’extraction d’air du 11ème étage (vannes antipompage) sont ouvertes et des aubes orientables (I.G.V.) situées à l’entrée du compresseur sont en position ”fermée” (34°). Quand le relais de vitesse (14 HM) correspondant à la vitesse de rotation nominale (95 %), les vannes d’extraction d’air du 11ème étage se ferment automatiquement et provoquent l’ouverture à une position prédéterminée des I.G.V, situées à l’entrée du compresseur. L’air comprimé en provenance du compresseur pénètre dans l’espace annulaire à la périphérie des 14 chambres de combustion, d’où il s’introduit entre les enveloppes intermédiaires et les tubes de flamme. Les injecteurs introduisent le combustible dans chacune des 14 chambres de combustion où il se mélange à l’air. L’allumage s’effectue grâce à deux bougies rétractables (mais une seule est suffisante pour effectuer l’opération). Au moment où l’allumage se produit au niveau d’une des deux bougies équipant ces chambres, la combustion se propage dans les autres chambres à travers des tubes d’interconnexion qui les relient entre elles au niveau de la zone de combustion. A peu près à 50 % de la vitesse nominale de la turbine, la pression régnant à l’intérieur des chambres de combustion est suffisante pour provoquer le retrait des électrodes des bougies afin de le protéger du rayonnement des flammes. Les gaz chauds issus des chambres de combustion se propagent à travers les pièces de transition emboîtées à l’extrémité arrière de chaque tube de flamme pour traverser ensuite les trois étages turbine où ils se détendent. Chaque étage se compose d’un ensemble d’aubes fixes suivies d’une rangée d’aubes JEBALI Riadh

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mobiles. Dans chaque rangée d’aubes fixes, l’énergie cinétique du jet de gaz augmente, en même temps que la pression chute. Dans la rangée adjacente d’aubes mobiles, une partie de l’énergie cinétique du jet est convertie en travail utile transmis au rotor de la turbine sous la forme d’un couple mécanique. Après leur passage dans les aubes du troisième étage, les gaz d’échappement traversent le diffuseur, qui comporte une série de déflecteurs ou aubes de guidage transformant la direction axiale des gaz en direction radiale et diminuant ainsi les pertes à l’échappement. Puis les gaz sont envoyés dans le cadre d’échappement. La rotation résultante de l’arbre entraîne le rotor de l’alternateur et certains auxiliaires.

II- Constitution de la turbine à gaz

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II-1 Le compresseur

La section compresseur à débit axial se compose d’un rotor et d’une série de corps. Les corps renferment les aubes orientables, les 17 étages du rotor et l’aubage du stator, ainsi que les deux rangées d’aubes fixes de guidage (appelées E.G.V). Dans le compresseur, l’air est mis en rotation par une rangée circulaire d’aubes mobiles (rotor) et subit une augmentation de vitesse. En franchissant ensuite une rangée d’aubes fixes (stator), la vitesse de l’air diminue et sa pression augmente. Les aubes du rotor fournissent l’énergie nécessaire à la compression de l’air dans chaque étage et les aubes du stator guident l’air suivant une direction bien définie vers l’étage suivant. A la sortie du corps d’échappement du compresseur, l’air est dirigé vers les chambres de combustion. Une partie de l’air du compresseur est utilisée pour le refroidissement de la turbine, l’étanchéité des paliers et la commande du dispositif anti-pompage. Afin d’obtenir des performances élevées, les jeux entre rotor et stator doivent être très réduits et les pièces doivent être fabriquées et assemblées avec une très grande précision.

L’ensemble de la section compresseur se compose de quatre parties principales :

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

le corps d’admission



le corps avant du compresseur



le corps arrière du compresseur



le corps d’échappement du compresseur

Ces éléments, avec le corps turbine et le cadre d’échappement constituent la structure principale de la turbine à gaz. Ils supportent le rotor au droit des paliers et constituent l’enveloppe extérieure de la veine des gaz chauds.

*Corps d’admission : Le corps d’admission se situe à l’extrémité avant de la turbine. Sa fonction principale est de diriger l’air de façon uniforme vers le compresseur. Le corps d’admission supporte également le palier n° 1.

*Aubes orientables à l’entrée du compresseur :

Ces aubes directrices (appelées I.G.V) sont montées dans la partie arrière du corps d’admission du compresseur.

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L’orientation des aubes permet de contrôler le débit d’air dans le compresseur. Le mouvement des aubes est commandé par un vérin hydraulique relié à l’anneau de vannage. Une crémaillère fixée sur cet anneau fait tourner des pignons individuels montés à l’extrémité de chaque aube mobile.

*Corps d’échappement : Le corps d’échappement du compresseur est la partie arrière de la section compresseur. C’est la pièce la plus longue obtenue de fonderie. Elle se situe à mi-distance entre les supports avant et arrière et est effectivement la pièce maîtresse de la structure de la turbine à gaz. Le corps d’échappement du compresseur contient les sept derniers étages de compression et deux rangées d’aubes de guidage fixes, et forme à la fois les parois interne et externe du diffuseur du compresseur. Il supporte la 1ère directrice au niveau de son diamètre interne par l’intermédiaire de l’anneau support, relie les stators compresseur et turbine et sert de fixation également pour les chambres de combustion et de support au palier n° 2.

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*Aubage : Les aubes du rotor et du stator du compresseur ont un profil aérodynamique étudié pour permettre une compression efficace de l’air aux grandes vitesses périphériques. Celles-ci sont fixées sur leur disque par des pieds du type ”queue d’aronde”. La queue d’aronde est un emboîtement très précis qui permet de maintenir chaque aube dans la position désirée par rapport au disque.

II-2 La combustion Le système de combustion est du type ”à flux inversé” et se compose de 14 chambres de combustion équipées des composants suivants : Tubes de flamme, enveloppes intermédiaires (flow-sleeve), pièces de transition et tubes d’interconnexion. Bougies, détecteurs de flamme et injecteurs de combustible font également partie du système. JEBALI Riadh

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Les gaz chauds issus de la combustion du fioul dans les chambres servent à entraîner la turbine. Dans un système à flux inversé, l’air en sortie du compresseur passe autour des pièces de transition pour pénétrer ensuite dans l’espace annulaire entourant chacun des 14 tubes de flamme. Les 14 chambres de combustion sont reliées entre elles par des tubes d’interconnexion dont le but est de propager la flamme aux autres chambres non encore allumées, à partir de l’une des deux chambres équipées de bougie.

Fig.1 : chambre de combustion

Fig.2 : Pièces de transition

Fig.4 : tube d’interconnexion

Fig.5 : injecteur

Fig.3 : enveloppe intermédiaire

Fig.6 : tube de flamme

*Bougies d’allumage : La combustion est amorcée par l’étincelle à haute tension de deux bougies à électrode rétractable installées dans des chambres de combustion adjacentes (n° 13 et 14).

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*Détecteurs de flamme : Dès l’allumage, il est indispensable que l’indication de la présence (ou de l’absence) de flamme soit transmise au système de contrôle. Dans ce but, un système de surveillance de flamme est monté dans quatre chambres de combustion (n° 4, 5, 10 et 11) ; un système de surveillance se compose de deux circuits comprenant 2 capteurs installés dans 2 chambres de combustion adjacentes et d’un amplificateur électronique qui est monté dans l’armoire de commande de la turbine. Le détecteur de flamme à ultraviolet se compose d’un capteur de flamme contenant un gaz. Le gaz du détecteur est sensible à la présence du rayonnement ultraviolet, émis par toute flamme d’hydrocarbure. *Injecteurs de combustible : Chaque chambre de combustion est équipée d’un injecteur de combustible qui pulvérise une quantité mesurée de combustible à l’intérieur de la chambre. Le combustible liquide est atomisé à la sortie de l’injecteur par de l’air injecté sous haute pression, puis passe dans la zone de combustion. *Drainage faux départ : Dans les machines à combustibles liquides, pour des raisons de sécurité, des conduites de drainage pour faux départ (avec des canalisations depuis les chambres 5 à 10) empêchent l’accumulation de liquide imbrûlé dans le circuit de combustion. Au moment du démarrage, la conduite sortie compresseur axial est couverte. Après l’allumage, la pression augmente pour atteindre une valeur qui actionne les vannes pneumatiques sur les canalisations de drainage en cas de faux départ.

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Si l’allumage de la turbine ne se fait pas, les vannes restent ouvertes afin d’évacuer le combustible

liquide.

II-3 La turbine C’est dans la zone des trois étages turbine que l’énergie, sous forme de gaz sous pression produite par le compresseur et le système de combustion, est convertie en énergie mécanique. Chaque étage turbine se compose d’une directrice et d’une roue avec son aubage. La section turbine comprend le rotor, le corps, les directrices, les segments de protection, le cadre d’échappement et le diffuseur d’échappement. Le palier n° 3 est situé au centre du cadre d’échappement.

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*Aubage : La dimension des aubes turbine augmente en longueur du 1er au 3ème étage. En raison de la réduction de pression engendrée par la détente dans chaque étage, une zone annulaire plus importante (divergent) est nécessaire pour permettre l’écoulement des gaz ; d’où la dimension croissante des aubes.

*Refroidissement du rotor : Le rotor de turbine doit être refroidi pour maintenir des températures d’exploitation raisonnables et, par conséquent, assurer une durée de service de turbine plus longue. Le refroidissement se fait par l’intermédiaire d’un débit positif d’air frais radialement vers l’extérieur par l’intermédiaire d’un espace entre la roue de turbine à aubes et le stator, dans le flux de gaz principal. Cette zone est appelée l’espace inter roues. *Corps turbine : Le corps turbine maintient les positions axiale et radiale des segments de protection et des directrices. Il garantit les tolérances et les positions relatives des directrices par rapport aux aubes turbine, qui sont un élément critique des performances d’une turbine.

II-4 Les paliers La turbine MS 9001 E’ comprend 3 ensembles paliers servant de support au rotor. Ils sont répartis comme suit : le premier au niveau du corps d’admission du compresseur. Il comprend, outre le palier proprement dit, une butée et une contre-butée ; le deuxième dans le corps d’échappement compresseur ; le troisième dans le cadre d’échappement. Ces 3 ensembles sont lubrifiés sous pression par le système d’huile de graissage. Lubrification :

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Les 3 paliers turbine sont lubrifiés par huile et alimentés par une cuve de 12 540 litres aménagée dans le socle des auxiliaires. Par mesure de sécurité, les tuyauteries d’arrivée d’huile sont situées à l’intérieur des canalisations de retour ce qui évite toute fuite sous pression vers l’extérieur.

II-5 Aspiration et refoulement Il est nécessaire de traiter l’air atmosphérique avant qu’il ne pénètre dans la turbine pour répondre aux conditions de l’environnement afin que la machine puisse atteindre les performances désirées. Le système d’aspiration d’air est conçu pour répondre à ces exigences. De même, les bruits à haute fréquence dus à l’aubage du rotor du compresseur à l’entrée de la machine doivent être atténués. Côté échappement, les gaz rejetés nécessitent un équipement approprié selon que ces gaz sont rejetés directement à l’atmosphère ou dirigés vers une chaudière de récupération de chaleur. Le système d’admission d’air, en aval du filtre à air, se compose d’une gaine, suivie de silencieux du type ”à baffles parallèles”, puis d’un grillage situé dans le coude d’entrée d’air en aval duquel l’air atteint le caisson d’aspiration de la turbine à gaz. Au niveau de la section échappement, les gaz utilisés pour entraîner la turbine sont ré acheminés pour être soit rejetés dans l’atmosphère, soit dirigés vers une chaudière de récupération. En sortant du cadre d’échappement, les gaz pénètrent dans le diffuseur qui se trouve dans le caisson d’échappement. La paroi du caisson d’échappement opposée au diffuseur est équipée d’une série de thermocouples permettant de mesurer la température des gaz d’échappement. Ces thermocouples envoient des signaux au système de régulation et de protection en température de la turbine.

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III- Systèmes auxiliaires de la turbine à gaz

La majorité des équipements auxiliaires mécaniques et électriques nécessaires au lancement et au fonctionnement de la turbine à gaz est rassemblée dans le compartiment des auxiliaires. Ce compartiment et l’équipement qui lui est propre sont montés sur le même socle que la turbine. De nombreux systèmes auxiliaires interviennent pour le fonctionnement de la turbine à gaz. Plusieurs de ces systèmes possèdent des auxiliaires ou des mécanismes spéciaux qui sont regroupés au sein des systèmes auxiliaires, à savoir : les systèmes de lancement, d’alimentation, de lubrification et les systèmes hydrauliques et d’eau de refroidissement. Parmi les composants principaux montés sur le socle des auxiliaires, citons le moteur de lancement, le convertisseur de couple et le réducteur d’entraînement des auxiliaires. S’il est le trait d’union principal entre les éléments du système de lancement et de la turbine à gaz, le réducteur des auxiliaires est relié directement à la turbine et assure l’entraînement de plusieurs auxiliaires de la turbine à gaz.

*Socle des auxiliaires : Le socle des auxiliaires turbine à gaz est une structure d’acier mécano soudée, constituée de plats, de profilés et de tôles. Une partie surélevée supporte le système de lancement, avec le moteur de virage et le convertisseur de couple. L’intérieur du socle forme un réservoir à huile dans toute une partie. Ce réservoir peut contenir 12 540 litres d’huile. La tôle qui constitue le fond de la cuve est légèrement inclinée vers les sorties de vidange.

*Réducteur des auxiliaires : Le réducteur des auxiliaires, situé côté compresseur de la turbine, représente un système d’engrenages entraînés directement par le rotor de la turbine à travers un accouplement flexible. Son

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rôle est d’entraîner chacun des auxiliaires à sa vitesse propre de rotation, ainsi que d’entraîner et de libérer la turbine du dispositif de lancement. En outre, il contient la pompe à huile de lubrification principale. Le carter du réducteur comprend les trains d’engrenage utilisés pour assurer les rapports nécessaires pour l’entraînement des auxiliaires à la vitesse voulue, avec les couples demandés. Les auxiliaires entraînés par le réducteur sont les suivants : pompe à huile de lubrification principale, pompe à huile haute pression principale, pompe à combustible liquide (si un combustible liquide est utilisé), pompe à eau et compresseur principal d’air d’atomisation (le cas échéant, en cas de combustible liquide). La lubrification du réducteur est assurée par un débit d’huile à partir du collecteur principal. *Dispositif de lancement : La turbine à gaz ne pouvant pas démarrer par elle-même, elle doit être entraînée par un dispositif de lancement pour atteindre sa vitesse d’auto sustentation. Cette fonction est assurée par un moteur électrique relié à un convertisseur de couple afin d’assurer le couple de démarrage nécessaire au lancement de la turbine. Les différents composants du système de lancement sont les suivants : moteur électrique, convertisseur de couple accouplé au réducteur des auxiliaires. De plus, divers équipements et systèmes annexes sont nécessaires à la séquence de démarrage de la turbine : un ajusteur de couple motorisé (88 TM-1) monté sur le convertisseur de couple qui permet de régler le couple de sortie du convertisseur dans un intervalle programmé. une vanne solénoïde (20 TU-1) et une vanne de décharge hydraulique servant aussi à remplir et vidanger le convertisseur de couple. Pendant la séquence de démarrage, la turbine est entraînée par l’intermédiaire du moteur électrique, du convertisseur de couple et du réducteur des auxiliaires. Le système d’embrayage et ses vérins sont montés sur le réducteur des auxiliaires. JEBALI Riadh

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Le réducteur des auxiliaires est couplé en permanence à l’arbre de la turbine à gaz par un accouplement flexible. Le réducteur des auxiliaires entraîne la pompe principale de lubrification, la pompe à huile haute pression, (et si l’on utilise du combustible liquide, le compresseur d’air d’atomisation ainsi que la pompe à combustible). Lors d’une séquence d’arrêt, lorsque la vitesse de la turbine atteint 50 R.P.M., le moteur du convertisseur règle le couple minimum et le moteur de virage 88 TG-1 démarre pour la phase de refroidissement. Sa vitesse est réglée sur 120 R.P.M..

*Description de la fonction de mise en marche : Dans la séquence de mise en marche normale, le fluide est admis dans le circuit hydraulique du convertisseur de couple à partir du système de lubrification par la vanne intégrale 20 TU-1 au même moment que le moteur de démarrage 88 CR-1 est excité. Le démarrage se fait et la turbine commence à tourner. La turbine commence à prendre de la vitesse et continue à accélérer jusqu’à ce que la vitesse d’allumage soit atteinte et que le relais 14 HM soit excité. Quand la turbine a atteint cette vitesse (point de consigne 14 HM), la géométrie interne du convertisseur de couple est ajustée par l’entraînement de l’ajusteur de couple 88 TM-1 pour maintenir constante la vitesse d’allumage par l’intermédiaire du cycle d’allumage et de réchauffement. Le réajustement de la géométrie du convertisseur (réglage du couple) à la fin de L’échauffement, permet au convertisseur de couple d’aider à accélérer l’unité jusqu’à la vitesse auto maintenue. A cette vitesse (environ 70 % de la vitesse normale), le circuit hydraulique du convertisseur de couple est vidangé, en désexcitant l’électrovanne 20 TU-1, au même moment, le moteur de démarrage 88 CR-1 est désexcité, ce qui effectue la déconnexion. Un démarrage et une remise en marche peuvent être initiés à tout moment en dessous de la vitesse 14 HM.

Arrêt : L’ordre d’arrêt est donné et la vitesse de turbine ralentit. Quand le relais 14 HM est désexcité (environ 48 R.P.M.), le moteur de rotation 88 TG-1 se met en marche. L’électrovanne 20 TU-1 est excitée et le couple est réglé à une valeur permettant de faire tourner la turbine à une vitesse d’environ 120 JEBALI Riadh

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R.P.M. à des fins de refroidissement après l’arrêt. Cette séquence de refroidissement dure au moins 20 heures. Elle doit être arrêtée manuellement. Rotation : La turbine est à l’arrêt et tous les circuits sont prêts pour la rotation. L’opérateur tourne le commutateur du sélecteur de fonctionnement 43 du panneau de commande de turbine sur la position TURNING (rotation), puis donne un ordre de START (démarrage). Le moteur de mise en marche 88 CR-1 démarre et 20 TU-1 est excité. Quand la vitesse atteinte environ 50 R.P.M., le moteur 88 CR-1 est arrêté. La vitesse diminue un peu et, à environ 48 R.P.M., le moteur de rotation 88 TG-1 démarre. Le re-réglage de la géométrie du convertisseur (réglage du couple) permettra d’avoir une vitesse de rotation d’environ 120 R.P.M. La rotation durera au moins 20 heures. Elle doit être arrêtée manuellement.

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IV- Système de lubrification Les exigences de lubrification de l’ensemble turbine à gaz et alternateur sont satisfaites par un système de lubrification commun sous pression. Ce système de lubrification, comprenant un réservoir, des pompes, un système de refroidissement, des filtres, des vannes et différents dispositifs de commande et de protection, assure d’une part la lubrification et d’autre part la dissipation de la forte quantité de chaleur due aux différents frottements. Le fluide lubrifie notamment les trois paliers de la turbine, les paliers de l’alternateur, ainsi que le réducteur des auxiliaires. En outre, une partie du fluide sous pression est déviée et filtrée à nouveau afin d’être utilisée comme liquide de commande par les dispositifs de commande hydraulique. Le système de lubrification, avec ses composants principaux, Les composants principaux du système sont les suivants : *Réservoir d’huile de lubrification (entraînée directement par le réducteur des auxiliaires). *Pompe principale de lubrification (entraînée directement par le réducteur des auxiliaires). *Pompe auxiliaire de lubrification et pompe de secours. * Soupape de sûreté VR 1sur la conduite de refoulement de la pompe principale. * Echangeur thermique. * Filtre à huile. * Vanne régulatrice de pression du collecteur principal VPR 2-1.

Pour le démarrage de la turbine, un maximum de viscosité de 800 Secondes Universelles de Saybolt (S.S.U.) est nécessaire afin d’assurer un fonctionnement fiable du système de contrôle hydraulique et la lubrification des paliers. Un thermocouple LT_OT-2A empêche le démarrage de la turbine si la température du fluide de lubrification est inférieure à la valeur sélectionnée. Le fluide de lubrification aspiré par les pompes principale, auxiliaire et de secours, provient directement de la cuve à huile tandis que le fluide de lubrification utilisé pour la commande est prélevé sur le collecteur principal. Ce fluide de lubrification doit être régulé afin de fournir la pression prédéterminée

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correcte correspondant aux besoins du système de lubrification des paliers et des auxiliaires ainsi que des circuits de commande hydraulique et de déclenchement. La cuve à huile, d’une capacité de 3 300 gallon (12 491 litres), est située dans le socle du compartiment des auxiliaires. A partir du réservoir, le fluide de lubrification est pompé par la pompe principale entraînée par l’arbre du réducteur des auxiliaires ou par les pompes auxiliaire ou de secours à une pression de 1,72 bar (25 psig) et est dirigé vers les paliers et les différents autres éléments. Après avoir lubrifié les paliers, l’huile retourne à la cuve uniquement par gravité. La totalité de l’huile de lubrification prélevée dans la cuve et envoyée au collecteur principal passe par l’échangeur de chaleur destiné à éliminer la chaleur excédentaire puis par un filtre équipé de cartouches de papier plissé assurant une filtration d’une précision de 5 microns. Les 2 échangeurs sont montés en parallèle. La vanne régulatrice de pression VPR 2-1, installée en amont du réfrigérant d’huile de lubrification, assure le maintien de la pression à la valeur de consigne. Elle s’ouvre pour envoyer le fluide vers la cuve lorsque la pression dépasse cette valeur. Chauffage d’attente Pendant les périodes d’attente, l’huile de lubrification est maintenue à une viscosité correcte pour le démarrage et le fonctionnement de la turbine par un système de résistances de chauffage 23 QT-1 et 23 QT-2 installé dans le réservoir d’huile de lubrification. Le thermocouple LT_OT1A contrôle la température de l’huile dans le réservoir et commande le système de chauffage afin de maintenir la température de l’huile à une valeur adéquate pour assurer une viscosité correcte. Le thermocouple LT_OT-2A interdit le lancement de la turbine si la température de l’huile chute au-dessous d’une valeur définie comme nécessaire pour le lancement. La pompe de lubrification auxiliaire entraînée par le moteur à courant alternatif 88 QA-1 fonctionne pendant les périodes de chauffage afin d’assurer la circulation de l’huile dans le système.

*Pompes à huile de lubrification : Le système de lubrification se compose de trois pompes : JEBALI Riadh

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- La pompe principale est du type à engrenages à cylindrée fixe montée dans le réducteur des auxiliaires et entraînée par celui-ci.

- Les pompes auxiliaires et de secours sont des pompes montées sur le socle turbine. Elles sont entraînées respectivement par un moteur à courant alternatif 88 QA-1 et un moteur à courant continu 88 QE-1.

*Pompe principale de lubrification : La pompe principale de lubrification est montée à l’intérieur du carter inférieur du réducteur des auxiliaires et est entraînée par un arbre cannelé. La pression de refoulement vers le système de lubrification est limitée par la soupape de sûreté VR 1.

*Pompes de lubrification auxiliaire et de secours : Les pompes auxiliaire et de secours sont toutes deux des pompes immergées, du type centrifuge, fournissant la pression nécessaire pendant les phases de lancement et d’arrêt de la turbine à gaz.

*Fonctionnement de la pompe de lubrification auxiliaire : Si l’alimentation en courant alternatif est assurée pendant les opérations de lancement et d’arrêt de la turbine à gaz, la pression de lubrification du système est fournie par la pompe auxiliaire entraînée par un moteur à courant alternatif aussi longtemps que la pompe principale entraînée par l’arbre turbine est à une vitesse insuffisante pour maintenir la pression de fonctionnement. Lors du démarrage de la turbine, la pompe auxiliaire démarre automatiquement lorsque l’on donne un ordre de marche sur le panneau de commande de la turbine. Elle continue de fonctionner jusqu’à ce que la turbine atteigne environ 95 % de sa vitesse de fonctionnement. Ce seuil de vitesse correspond à la montée du relais de vitesse 14 HS. A ce stade, la pompe de lubrification auxiliaire s’arrête et la pression du système est assurée uniquement par la pompe principale de lubrification entraînée par l’arbre turbine. Lors de l’arrêt de la turbine, la pompe auxiliaire démarre lorsque le relais 14 HS est JEBALI Riadh

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désexcité. Cette opération se produit lorsque la vitesse de la turbine chute au-dessous d’une valeur préréglée correspondant à environ 95 % de la vitesse nominale de fonctionnement. La pompe continue de fonctionner pendant toute la période d’arrêt et de refroidissement et ne s’arrête que lorsque l’opérateur envoie un signal d’arrêt vireur au niveau du panneau de commande de la turbine.

*Fonctionnement de la pompe de lubrification de secours : Si le courant alternatif n’est pas disponible pendant les séquences de lancement et d’arrêt de la turbine, la pression d’huile est assurée par la pompe de secours entraînée par un moteur à courant continu 88 QE-1, lui-même commandé par le transmetteur 96 QA-2. Cette pompe fonctionne jusqu’à ce que la turbine atteigne environ 50 % de sa vitesse nominale. Ce seuil correspond à la montée du relais de vitesse 14 HA. Elle continue de fonctionner lorsque cette vitesse est atteinte si la pression du système n’a pas atteint la valeur de réglage du transmetteur 96QA-2. Pendant la période de refroidissement de la turbine, cette pompe sera alimentée durant chaque période de virage, c’est-à-dire, toutes les 3 minutes.

*Régulation de la pression et de la température : Deux vannes de régulation sont utilisées pour contrôler la pression du système de lubrification. La soupape de sûreté, VR 1, limite la pression de refoulement de la pompe principale et renvoie l’excédent d’huile à la cuve. La pression d’huile dans le collecteur principal est maintenue à environ 1,7 bar par la vanne de régulation VPR 2-1, un transmetteur de pression 96 QA-3 est installé à la sortie de la vanne.

*Réfrigérants d’huile de lubrification : Le système de refroidissement est nécessaire pour dissiper la chaleur absorbée par l’huile de lubrification et afin de la maintenir à une température correcte. Ce refroidissement est assuré par une JEBALI Riadh

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circulation de l’eau de refroidissement dans les tubes des réfrigérants, tandis que l’huile de lubrification circule autour des tubes. Le débit d’eau de refroidissement dans les deux réfrigérants est contrôlé par la vanne de régulation en température VTR 1, qui assure une température correcte de l’huile de lubrification avant l’admission aux paliers. *Système principal de filtration : Le filtrage de la totalité de l’huile de lubrification est assuré par un ensemble de filtres en papier plissé de 5 m qui est installé dans le système juste en aval du réfrigérant d’huile. Sur option également, ce système peut comprendre deux filtres montés en parallèles et installés avec une vanne de dérivation afin d’envoyer l’huile dans l’un ou l’autre des filtres puis dans le collecteur d’huile. Les filtres doivent être remplacés lorsque le manomètre différentiel indique une chute de pression d’environ 1,5 bar et 63 QQ-1 déclenches une alarme.

V- Système d’eau de refroidissement Le système d’eau de refroidissement est un circuit fermé, légèrement sous pression, conçu pour répondre aux exigences de dissipation thermique du système de lubrification, du système d’air d’atomisation, des supports de la turbine et des détecteurs de flamme.

Le système d’eau de refroidissement assure : *le refroidissement des pieds supports de la turbine pour éviter un désalignement du corps turbine. * le maintien de l’huile de lubrification et de l’air d’atomisation à des niveaux de température acceptables. Le bulbe contient un liquide thermosensible se dilatant lorsqu’il est chauffé. La pression ainsi produite dans le bulbe est transmise par un capillaire au soufflet qui positionne le disque de la vanne afin de commander le débit de réfrigérant dans l’échangeur. La vanne est fermée au moment du démarrage de

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la turbine et commence à s’ouvrir lorsque la température détectée dans le fluide atteint la valeur de réglage.

VI- Système de combustible

La consommation de combustible de la turbine à gaz est satisfaite par l’un ou l’autre des deux systèmes de combustible. Ces deux systèmes se composent d’éléments mécaniques et électriques de commande et de régulation. Le système est doté d’injecteurs capables de brûler les deux types de combustible (gaz naturel et distillé léger ou lourd ou tout autre type de combustible liquide). Un système de combustible liquide pompe et distribue le liquide fourni par le système extérieur à la turbine et alimente les 14 injecteurs du système de combustion. Lorsque l’installation fonctionne au gaz naturel, le système composé de filtres et de vannes de régulation fournit un débit régulier de gaz à ces injecteurs.

*Changement de combustible : Sur les machines à double combustible avec commande automatique, le changement de combustible peut être lancé manuellement par une sélection des touches correspondantes sur le panneau de commande de la turbine ou automatiquement par le transmetteur de pression gaz 96 FG-3. Lorsqu’il est lancé, le changement de combustible se déroule automatiquement. Le changement de combustible est lancé manuellement en sélectionnant la touche voulue (gaz ou liquide) ainsi que la touche ”EXECUTE”. Le changement automatique ne peut se produire que dans le sens gaz vers liquide. En fonctionnement normal, le combustible est sélectionné au moment du lancement en actionnant la touche GAZ ou DISTILLE (et non pas MELANGE). Si le démarrage a été fait au gaz, le transfert au fonctionnement sur combustible liquide s’effectue JEBALI Riadh

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automatiquement en cas de chute de la pression du gaz. Le changement automatique ne peut se produire que lorsque la turbine à gaz a atteint sa vitesse de fonctionnement (au-dessus du relais de vitesse 14 HS). Le fonctionnement au combustible liquide continue jusqu’à ce que la pression du combustible gaz soit rétablie. Le changement peut alors être commandé manuellement en sélectionnant les touches suivantes : DISTILLE d’abord, puis GAZ. Dans ces conditions, la commande de transfert au gaz ne se fait pas automatiquement. Une transition progressive, (durant 30-60 secondes), est nécessaire pour passer du gaz au combustible liquide et inversement. Au début du transfert, les conduites de combustible liquide sont purgées de leur air et remplies de liquide afin d’éviter tout retard d’alimentation à la fin de la phase de transition.

*Système à combustible liquide :

Lorsque l’installation fonctionne au combustible liquide (distillat de pétrole), le système pompe le combustible acheminé à la bride d’admission de la turbine et, après filtrage, le distribue en quantités égales à chacune des 14 chambres de combustion. L’alimentation en combustible doit respecter les conditions de pression et de débit nécessaires pour répondre à toutes les exigences des phases de démarrage, d’accélération et de prise de charge de la turbine à gaz.

*Filtre basse pression : Le combustible à basse pression, venant du système d’alimentation, passe par le filtre à tamis temporaire basse pression (primaire) avant de se diriger vers la vanne d’admission et d’arrêt VS 1 et de parvenir à la pompe à combustible. Le compartiment du filtre contient un filtre à tamis qui permet de retenir tout corps étranger laissé dans les tuyauteries après installation. Ce filtre à tamis doit être enlevé après 600 H de marche,

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*Vanne d’admission et d’arrêt du combustible : La vanne d’admission et d’arrêt du combustible VS 1 est une vanne commandée par un système de protection, qui coupe l’alimentation en combustible de la turbine au cours des opérations d’arrêt normal ou d’urgence.

*Clapets anti-retour : Un clapet anti-retour, doté d’un filtre, est installé sur chacune des conduites d’alimentation des injecteurs de combustible. Leur but principal est de couper rapidement l’alimentation en fuel lorsqu’un signal d’arrêt a été donné. Dans le cas d’une machine à double combustible, on évitera l’entrée de gaz dans ce circuit. *Vannes de purge : En cas de faux départ, le combustible liquide accumulé dans les chambres et dans la section turbine est évacué par les vannes de purge de faux départ VA 17-1, VA 17-2 et VA 17-5 vers un collecteur de drainage spécial. Ces vannes, normalement ouvertes, se ferment lorsque la turbine accélère, au cours de la phase de lancement.

*Système à combustible gazeux : Lorsque la turbine doit fonctionner au gaz, ce système fournit le combustible gazeux à chacune des 14 chambres de combustion. Le combustible est fourni dans des conditions de pression et de débit correspondant à toutes les exigences des phases de démarrage, d’accélération et de charge de la turbine à gaz. Le raccordement du système d’alimentation en gaz s’effectue à la bride turbine en amont du filtre à gaz. Les poussières ou autres particules qui peuvent se trouver dans le combustible gaz à l’entrée du circuit sont ainsi éliminées par ce filtre. Un raccord de purge au point bas du corps du filtre permet un nettoyage périodique du filtre. La fréquence des nettoyages dépend de la qualité du gaz utilisé. Le filtre

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devrait être nettoyé peu de temps après les premiers démarrages, et après chaque démontage des conduites d’alimentation en combustible gaz de l’exploitant. L’ensemble arrêt et régulation du gaz est composé de deux vannes indépendantes (une vanne d’arrêt et de régulation de pression et une vanne de régulation de débit) réunies dans un seul carter. Elles sont toutes deux des vannes manoeuvrées par des vérins hydrauliques à simple effet. Ces vérins sont contrôlés à leur tour par deux servovalves 90 SR et 65 GC utilisées pour le positionnement des vannes. La vanne de débit du gaz est commandée par un signal en provenance du système SPEEDTRONIC afin de délivrer la quantité de combustible nécessaire à la turbine pour une charge ou une vitesse donnée. La position de la vanne de réglage du débit de gaz est une fonction linéaire de la tension de commande (F.S.R.) élaborée par le système SPEEDTRONIC. Cette tension est comparée à un signal de retour de manière à commander une servovalve qui, à son tour, autorise le mouvement du vérin hydraulique de positionnement de la vanne.

VII- Système air d’atomisation Durant la période de démarrage et surtout au moment de l’allumage, la pression de l’air refoulé par le compresseur d’air d’atomisation principal est beaucoup trop faible pour assurer correctement sa fonction d’atomisation. Pour palier à cela, on utilise un compresseur auxiliaire entraîné par le moteur de lancement dont le rapport de compression est sensiblement le même que pour le compresseur principal. Les principaux composants du système sont les suivants : compresseur principal d’air d’atomisation, compresseur auxiliaire d’air d’atomisation, réfrigérant d’air d’atomisation.

Lorsque le combustible liquide est injecté dans les chambres de combustion de la turbine, il est formé de gouttelettes de grande taille à la sortie des injecteurs. Ces gouttelettes ne brûlent pas intégralement dans les chambres et elles sont donc nombreuses à pouvoir se retrouver dans les gaz d’échappement. Le système d’air d’atomisation a pour but de détruire ces gouttelettes pour obtenir un JEBALI Riadh

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fin brouillard et assurer ainsi un état du fuel proche de celui du gaz afin d’améliorer le rendement de combustion, donc de diminuer les imbrûlés.

VIII- Alimentation huile H.P et I.G.V L’alimentation hydraulique est destinée à alimenter en huile haute pression un certain nombre de composants dont le déplacement est commandé hydrauliquement : le mécanisme des aubes orientables (I.G.V.), les électrovannes asservies situées dans les circuits de combustible et des I.G.V. Les principaux composants du système sont les suivants : La pompe d’alimentation hydraulique principale, le collecteur d’alimentation hydraulique, le dispositif de filtrage et le système de positionnement hydraulique des I.G.V. L’huile de lubrification provenant du collecteur principal, après filtrage et régulation de la pression, est utilisée comme huile haute pression pour les besoins du système hydraulique. Une pompe PH 1 à pistons axiaux est entraînée par le réducteur des auxiliaires. La pompe auxiliaire PH 2 (de même type que la pompe principale PH 1) est entraînée par un moteur 88 HQ-1. Ces deux pompes aspirent de l’huile dans le système de lubrification vers les manifolds d’alimentation hydraulique. Cette huile est prélevée au niveau du collecteur principal et a été préalablement filtrée. *SYSTEME DE COMMANDE DES AUBES "MODULEES" (I.G.V.) : Bien qu’appelées ”aubes variables” et désignées par I.G.V., ces aubes sont, en fait, des aubes orientables permettant de faire varier le débit d’air aspiré à l’entrée du compresseur axial de la turbine à gaz. C’est pourquoi ces aubes, dont l’angle d’ouverture varie sous le contrôle de la régulation SPEEDTRONIC sont appelées dans ce cas aubes ”modulées” et désignées, dans les chapitres de la régulation par I.G.V. Mais les I.G.V. jouent également un rôle important dans le fonctionnement même de la turbine, notamment pendant la prise de charge où l’ouverture augmente avec la charge jusqu’à une valeur donnée de celle-ci. Là, elle atteint sa valeur ”pleine ouverture” et elle y reste pendant que la charge continue à augmenter vers la pleine charge. La modulation de la position des I.G.V. permet ainsi de maintenir certaines contraintes, diverses pressions et divers débits à l’intérieur de limites nécessaires au fonctionnement satisfaisant de la machine.

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Le mouvement des aubes est obtenu par l’intermédiaire d’une grande crémaillère annulaire qui entraîne les roues dentées fixées à la base des aubes. La crémaillère est actionnée par un système à vérin hydraulique piloté par une vanne électro-hydraulique elle-même asservie à la régulation de la turbine à gaz. Dans une séquence normale de lancement, les aubes variables sont maintenues dans leur position de fermeture 34° jusqu’à ce que soit atteinte la valeur correcte de vitesse corrigée. A ce moment-là, les I.G.V. commencent à s’ouvrir jusqu’à un palier intermédiaire correspondant à 57°. Le début de l’ouverture des I.G.V. correspond à 84 % de la vitesse corrigée. Lorsque la turbine est à pleine vitesse et que la charge est inférieure à 20 % pour un cycle simple et 80 % pour un cycle combiné, les I.G.V. restent dans cette position d’ouverture intermédiaire. Ensuite, en fonction du niveau de charge, elles vont s’ouvrir lentement pour atteindre leur angle de pleine ouverture correspondant à 84°. Dans le cas d’une machine équipée d’I.G.V. modulées, le mouvement des vannes d’extraction d’air du 11ème étage du compresseur axial n’est pas simultané avec l’ouverture des I.G.V. Elles ne se fermeront qu’en fin de séquence de démarrage, dès l’émission du signal ”séquence complète” par le SPEEDTRONIC (disjoncteur de l’alternateur fermé). Il existe deux modes de fonctionnement des I.G.V.

*Le mode dit : dit ”I.G.V. ON”. Il est plus particulièrement sélectionné lorsque la turbine fonctionne en cycle combiné. L’angle d’ouverture des I.G.V. est calculé à tout moment pour permettre une température des gaz d’échappement proche de la température limite (point de consigne) et ceci durant la dernière partie de la prise en charge. L’intérêt d’un tel système est de pouvoir maximiser la température des gaz à charge partielle, donc de produire un débit maximum de vapeur *Le mode dit : dit ”I.G.V. OFF”.

D’une utilisation beaucoup moins courante, ce système permet de fonctionner avec une température d’échappement constante pendant une partie importante de la prise de charge. Souvent utilisée dans le cas de cycle simple (cycle ouvert), ce système permet de maintenir les I.G.V. dans leur JEBALI Riadh

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position d’ouverture intermédiaire jusqu’à ce que la température d’échappement sélectionnée pour le cycle simple soit atteinte. Cette température programmée dans le logiciel est généralement fixée aux alentours de 370°C L’opérateur peut activer et désactiver le mode de contrôle de la température échappement par les I.G.V. en appuyant à tout instant sur une touche du panneau de commande du SPEEDTRONIC. Le système de commande reprogramme automatiquement le système de positionnement des I.G.V. pour les placer dans une position correcte correspondant à une vitesse ou à une puissance donnée.

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IX- Système d’huile de contrôle

Le système d’huile de contrôle constitue la première interface de protection entre les systèmes de commande et de protection entre les systèmes de commande et de protection de la turbine et les éléments de la turbine intervenant dans l’ouverture et la fermeture des vannes de combustible. L’huile de lubrification prélevée en amont de la vanne VPR 2 est utilisée pour les fonctions de sécurité ainsi que comme fluide de commande pour la vanne d’arrêt du circuit combustible liquide. Vanne de vidange : Chacune des lignes de commande des vannes comporte une électrovanne de vidange intégrée au système d’huile de contrôle (20 FL-1 pour le combustible liquide, et 20 FG-1 pour le gaz). Ce dispositif est une vanne électromagnétique à ressort qui ne coupe la pression d’huile de sécurité que sur la ligne d’alimentation qu’elle commande.

*Diaphragme d’entrée : Un diaphragme est disposé sur la conduite d’entrée du système d’huile de contrôle. Ce diaphragme est dimensionné de manière à limiter le débit d’huile du système d’huile de lubrification vers le système d’huile de sécurité. Il doit cependant assurer une capacité suffisante pour tous les dispositifs de sécurité tout en évitant toute perturbation du circuit d’huile de lubrification lorsque le système de déclenchement émanant du SPEEDTRONIC a fonctionné.

*Diaphragme : A l’entrée de chacune des lignes de commande se trouve un diaphragme qui limite le débit entrant dans la ligne d’alimentation et permet un écoulement libre à partir de cette ligne. Ce circuit limite le débit d’entrée dans chacune des lignes, ce qui permet une alimentation individuelle d’huile sans perte de pression au niveau total du système. Pendant le fonctionnement normal de la machine et pour toute séquence normale d’arrêt ou de déclenchement.

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*Fonctionnement : Les dispositifs de sécurité provoquent l’arrêt ou le déclenchement de l’unité dans son ensemble en vidangeant l’huile basse pression (OLT). Chacune des vannes d’arrêt du combustible peut être sélectivement fermée en coupant le débit d’huile basse ou haute pression qui lui est appliqué. La vanne de vidange 20 FL-1 assure la fermeture de la vanne d’arrêt du combustible liquide grâce à son mécanisme à ressort : cependant, la vanne de vidange 20 FG-1 déclenche le relais hydraulique et, de ce fait, interrompt l’alimentation d’huile H.P. appliquée aux vannes de gaz. Le diaphragme installé sur chacune des lignes d’alimentation permet une vidange indépendante de chacune des lignes du système d’huile de sécurité par leurs vannes de vidange respectives tout en permettant une mise en pression sur l’autre ligne. Le déclenchement de tous les dispositifs autres que les vannes de vidange individuelles (électrovannes) aboutit à une vidange du système d’huile de sécurité dans son ensemble, ce qui déclenche la turbine.

X- Lavage du compresseur Les performances de la turbine à gaz peuvent diminuer à la suite de dépôts qui se font sur les aubes du compresseur pendant l’exploitation, dépôts causés par des impuretés véhiculées par l’air d’admission. Une réduction de performance est générée par une perte progressive de puissance et par une augmentation sensible de la consommation de combustible. Deux méthodes sont utilisées pour déterminer l’état de propreté du compresseur :

 Inspection visuelle  Contrôle des performances

*Contrôle des performances :

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-La machine fonctionnant en régime de base, différents paramètres enregistrés (température entrée et sortie compresseur, température à l’échappement, pressions barométrique et sortie compresseur, consommation combustible) permettent de situer les performances de l’installation. -Si l’analyse de ces performances conduit à une indication d’encrassement du compresseur, celui-ci doit être vérifié par une inspection visuelle. L’ équipement concernant le lavage du compresseur consiste en une tuyauterie provenant du raccordement client sur le socle turbine, des vannes motorisées 20 TW-1 et 20 TW-3 et d’un boutonpoussoir (43 TW-1/PB) de commande de la vanne 20 TW-1, un manifold distribution d’eau alimentant le compresseur par l’intermédiaire de huit (8) injecteurs situés dans le caisson d’aspiration du compresseur.

*Fonctionnement du lavage OFF LINE: La solution d’eau de lavage est amenée dans le mélange approprié vers la turbine, à la pression, température et au débit nécessaires pour laver la turbine à gaz. La solution de lavage s’écoule du skid à partir du raccordement client, traverse la vanne motorisée 20 TW-1 avant d’aller vers le collecteur du compresseur. Cette vanne est entraînée par un moteur et s’ouvre manuellement à partir d’un bouton-poussoir 43 TW-1. Elle se ferme automatiquement quand le commutateur du sélecteur de lavage est sur la position OFF (arrêt). Pendant le lavage du compresseur, la vanne 20 TW-1 est ouverte et permet à la solution de lavage injecteurs de s’écouler à partir du skid, à l’intérieur du collecteur, du compresseur et à travers les pulvérisations pour atteindre le corps d’entrée d’air et y accomplir le lavage. False start drain valves (VA17) shown on the washing diagram are opened for washing purpose. Air pressure from the discharge of the unit’s axial-flow compressor is used to actuate these valve. Valve VA 17-1 drains excessive water from the combustion chambers. JEBALI Riadh

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Les vannes de purge faux départ (VA17) montrées sur le diagramme de lavage sont ouvertes pour la fonction de lavage. La pression d’air de la décharge de l’unité du débit compresseur axial est utilisée pour activer ces vannes. Les vannes VA17 purgent l’eau excessive des chambres de combustion.

Avant de laver le compresseur, la température des aubes de la turbine doit être suffisamment basse pour que l’eau de lavage n’entraîne pas de choc thermique. La température différentielle entre l’eau de lavage et la température inter-roues ne doit pas être supérieure à 120°F (67°C). Pour une eau de lavage à 180°F (82,3°C), la température maximum inter-roues ne doit pas dépasser 300°F (149°C) telle que mesurée par le système de lecture à thermocouple numérique sur le panneau de contrôle de la turbine. On doit prévoir le lavage à l’eau durant un arrêt normal de la machine. Ceci doit permettre d’avoir suffisamment de temps pour que la température interne de la machine tombe aux niveaux acceptables pour le lavage. Durant le refroidissement de la turbine, l’eau de lavage doit être chauffée à la bonne température. Le lavage OFF LINE du compresseur est effectué machine froide, à la vitesse de lancement dans le but d’avoir un nettoyage efficace du rotor. La sélection lavage compresseur entraîne l’ouverture des I.G.V. Les différentes vannes qui ont été manœuvrées avant l’opération de lavage du compresseur sont à remettre dans leur position initiale pour l’allumage de la turbine. Après l’arrêt du lavage, redémarrer la turbine à gaz sur lancement pendant environ 20 minutes afin de sécher la machine. *Fonctionnement du lavage ON LINE : La solution d’eau de lavage est amenée vers la turbine, à la pression, température et au débit nécessaires pour laver la turbine à gaz. Pour les valeurs spécifiques à cette turbine à gaz se référer aux schémas des fluides dans les volumes Opération et Entretien.

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La vanne 20 TW-3 est contrôlée automatiquement par le SPEEDTRONIC. Pendant le lavage du compresseur la vanne 20 TW-3 est ouverte pour permettre à la solution de lavage injecteurs de s’écouler à partir du skid, à l’intérieur du collecteur, du compresseur et à travers les pulvérisations pour atteindre le corps d’entrée d’air et y accomplir le lavage. 2 Système de lavage ON LINE La turbine doit marcher à pleine vitesse et ne doit pas avoir entamée la procédure d’arrêt. Le lavage est permis à toute charge, mais pas à n’importe quelle température ambiante et humidité. La température ambiante doit être supérieure à 10°C.

XI- L’ alternateur L’alternateur, couplé au réseau, assure la transformation de puissance mécanique fournie par une turbine d’entraînement en puissance électrique active et la fourniture, ou l’absorption de puissance réactive. XI-1 Description du système L’ alternateur est d’une puissance de 149 250 kVA, de tension nominale 14 kV, tournant à une vitesse de 3000 tr/min, réfrigéré par circulation d’air en circuit fermé, dont le refroidissement est effectué par eau. L’évacuation d’énergie est réalisée par deux voies triphasées. L’excitation est composée d’un système d’alimentation et de redressement tournant fixé à l’extrémité du rotor. * Description générale de l’alternateur : L’ensemble alternateur est composé principalement du stator, du rotor, de l’excitateur, des réfrigérants et des paliers.L’intérieur du socle est subdivisé afin de permettre une bonne répartition de la circulation de l’air de refroidissement dans la partie inférieure de l’alternateur. Le rotor est composé principalement de l’arbre monobloc, de l’enroulement inducteur, des frettes et des ventilateurs. La partie centrale de l’arbre, formant le corps du rotor, reçoit, après usinage et fraisage, l’enroulement inducteur, et suivant le type, les enroulements amortisseurs JEBALI Riadh

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dont les extrémités sont calées par les frettes. Plus loin, en partant du centre, on trouve les ventilateurs et les parties portantes de l’arbre. Les frettes sont les pièces de l’alternateur qui subissent les plus fortes contraintes mécaniques ; de plus, elles sont chargées de manière asymétrique étant donné la répartition de l’enroulement d’excitation, c’est pourquoi elles sont réalisées à partir de pièces forgées en acier amagnétique de caractéristiques mécaniques élevées obtenues par écrouissage résultant d’une expansion hydraulique à froid. Pour détecter un défaut de masse rotor un système composé d’un balai commandé par un solénoïde vient au contact d’une bague placée à l’intérieur de l’excitateur (côté opposé à l’accouplement).Les caractéristiques des deux alternateurs cotés turbine à gaz refroidis par air sont :

GA5-135

Type Vitesse nominale

3000 tr/mn

Puissance active

118.1 MW

Cos 

0.8

Puissance apparente

147.625 MVA

Tension nominale

15.5 kV  5%

Courant nominal Fréquence Nombre de pôles

Classe d’isolation

Système d’excitation

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5499 A 50 Hz 2

F

Diodes tournantes

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XI-2 L’excitateur *Rôle : Le rôle du système d'excitation est d'alimenter le rotor de l'alternateur avec un courant continu permettant à celui-ci de maintenir entre ses bornes une tension contrôlée dans tous les cas de fonctionnement à vide et à pleine charge. *Constitution : L'inducteur fixe (d'où l'appellation d'alternateur inversé) comporte 10 pôles dont 5 sont bobinés et excités en série. Les pôles et le circuit magnétique sont feuilletés pour réduire la constante de temps de l'excitateur. Le nombre de 10 pôles conduit à une fréquence de 250 Hz, ce qui autorise un dimensionnement réduit du circuit magnétique tout en maintenant les pertes à un niveau parfaitement admissible. L'induit est tournant. Son enroulement comporte sept phases et son courant est redressé par des diodes en PONT DE GRAETZ à 7 phases, fixées au tambour porte induit. Les diodes au silicium sont très largement surdimensionnées, ce qui permet de supprimer les fusibles de protection et les inconvénients d'exploitation liés à ces fusibles (fusion intempestive).

*Fonctionnement : La puissance d'excitation pour le rotor de l'alternateur est fournie par un alternateur inversé (excitateur) qui est accouplé en porte-à-faux en bout d'arbre de l'alternateur principal. Sa tension est redressée par un pont de diodes tournantes qui alimente l'enroulement du rotor par liaison directe. L'excitation de l'excitateur est fournie par trois transformateurs d'excitation dont l'enroulement primaire est alimenté par la tension du stator. La tension secondaire est redressée par un pont de thyristors. La désexcitation de l'alternateur est réalisée par ouverture du contacteur d'excitation -Q01 JEBALI Riadh

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et par la résistance non linéaire -F01 qui assure la décharge de l'excitateur. Le système d'excitation comprend : Les circuits d'excitation composés d'un circuit alimenté par les transformateurs d'excitation lors du fonctionnement normal et d’un circuit d'amorçage/assistance excitation alimenté par une source extérieure 125 V D.C. lors du démarrage et lors d’une chute de la tension stator. Les circuits de redressement qui comprennent les ponts de thyristors. Les circuits de régulation qui contrôlent les circuits de redressement.

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XII-Transformateurs TG XII-1Transformateur principal

Deux transformateurs de puissance élèvent la tension 15.5 kV, de l’alternateur, à celle du réseau.

Puissance nominale

140 MVA 15.500 kV /235.000  2 x 2.5 % kV

Tension nominale

Refroidissement par circulation d’huile dirigé et circulation d’air forcé

ODAF

XII-2 Transformateur de soutirage Les deux transformateurs de soutirage alimentent les auxiliaires du cycle combiné. Un seul transformateur est capable d’alimenter la totalité des auxiliaires.

9 MVA

Puissance nominale

15.5  2 x 2 % / 6.9 kV

Tension nominale

Intensité nominale

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335.2 / 753 A

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XIII- Le démarrage

XIII-1 Introduction Il est supposé tout d’abord que le groupe turbo alternateur et son environnement sont assemblés correctement avec tous les constituants en état de marche et que les appareils de contrôle ainsi que les régulations sont réglés aux spécifications. En vue d’un démarrage prochain du groupe, il faut que tous les auxiliaires de la centrale soient dans un état correct, c’est-à-dire : *entretien courant réalisé. *auxiliaires électriques mis sous tensions et prêt à démarrer en automatique.

XIII-2 Entretien courant

L’entretien courant peut se résumer en 4 points :



propreté matériel



niveaux des fluides



état des filtres



remplacement des lampes de signalisation.

*Niveaux des fluides : Il est nécessaire de vérifier les niveaux des différents fluides, tels que : niveau de l’huile dans la cuve niveau de l’eau de réfrigération turbine et éventuellement alternateur niveau de l’électrolyte dans les batteries niveau d’huile dans les disjoncteurs niveau de fuel dans les réservoirs JEBALI Riadh

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*Etats des filtres : Un filtre est un organe important sur un circuit et à ce titre il demande une surveillance. Surveiller le Δp des filtres, les remplacer ou les nettoyer sans tarder dès que le Δp autorisé est atteint. Pour connaître les valeurs, se reporter aux spécifications de contrôle ou aux documents fournisseurs. *Préparation des circuits de fluide : L’ensemble complexe constitué par la turbine à combustion, son système de lancement et tous les auxiliaires nécessaires pour assurer son fonctionnement et sa sécurité de marche, met en jeu un certain nombre de fluides de natures diverses.

XIII-3 Mise en marche automatique: Avec le régulateur de charge, on a le choix entre trois régimes de charge présélectionnés. Charge présélectionnée Charge de base Charge de pointe 1. Charge présélectionnée Le point de charge présélectionné est réglable ”RESERVE DE ROTATION” et ”BASE”. Sélectionner depuis le ”MAIN DISPLAY” la fonction ”PRESL LOAD”, puis appuyer sur ”EXECUTE COMMAND”.

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La charge augmente, avec la vitesse lente du D.S.P., jusqu’à la charge présélectionnée. Cette charge sera maintenue à cette valeur. 2. Charge de base Cette charge est déterminée par la température d’échappement de la turbine. Celle-ci est en permanence en commande de température de base. Sélectionner depuis le ”MAIN DISPLAY” la fonction ”BASE LOAD”, puis appuyer sur ”EXECUTE COMMAND” pour que la machine passe de la réserve de rotation à la charge de base. 3. Charge de pointe Cette charge est déterminée par la température d’échappement de la turbine, la turbine se trouvant en permanence en commande de température de pointe. Sélectionner depuis le ”MAIN DISPLAY” la fonction ”PEAK LOAD”, puis appuyer sur ”EXECUTE COMMAND”. 4. Charge réactive La charge réactive (MVAR) devra être manuellement réglée à l’aide de ± U (S27, S28) en relation avec les possibilités d’alternateur et du réseau.

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XIV- Les seuils de la TG Désignation

Signal

Alarme

Trip

pression d'huile decl vanne arrêt fuel

63HL1/2/3

4.5mm/sec ou T° palier Très haute > 90°c ou T° enroulement moteur Très haute >130°c ou Vanne d’aspiration non ouverte (fin de course) ou Vanne de refoulement non ouverte pendant 01min ou Vanne de refoulement fermée pendant 01sec.

*Consignation complète d’une pompe CEX : Electrique : Disjoncteur 6.6KV débroché et mise à la terre. Vanne de refoulement fermée et son disjoncteur débroché et consigné. Circuit de chauffage moteur ouvert.

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Mécanique : Fermeture de la vanne d’aspiration. Fermeture des vannes de mise sous vide du filtre et de la pompe (isolement du vide). Fermeture des vannes d’impulsions de deltaP filtre. Fermeture des vannes de garde hydraulique sue le filtre et la pompe. Ouverture de l’évent et vidange du filtre. Fermeture des vannes de réfrigération des paliers de la pompe SRI.

*Déconsignation : Mécanique : Fermeture de l’évent et du vidange du filtre. Ouverture des vannes de garde hydraulique sue le filtre et la pompe. Ouverture des vannes de mise sous vide du filtre et de la pompe. Ouverture de la vanne d’aspiration. Ouverture des vannes d’impulsions de deltaP filtre. Ouverture des vannes de réfrigération des paliers de la pompe SRI.

Electrique : Déconsignation de la vanne motorisée de refoulement Déconsignation du disjoncteur 6.6 KV.

VIII-3-ADG : bâche alimentaire *Rôle du système : La bâche alimentaire a pour but d’assurer :  Une réserve d’eau alimentaire chauffée et dégazée placée entre les pompes d’extraction (CEX) et les pompes alimentaires (APH & APB).  Une hauteur d’eau requise à l’aspiration des pompes alimentaires.

*Les principaux organes du circuit : Bâche : Capacité totale = 110m3(3460mm) Capacité utile = 75 m3 (2500mm) Pression nominale : (gaz / fuel) = 1.21 / 2.32 bar abs T° de l’eau alim : (gaz / fuel) =105 / 125°C JEBALI Riadh

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PCV001 : Vanne régulatrice de pression de vapeur de soutirage BP : 1.21bar PCV002 : Vanne régulatrice de pression de vapeur BP : (gaz / fuel) =1.11 / 2.32bar  UV001/UV002 : vanne d’isolement du soutirage BP & vapeur BP  UV003 : vanne de réchauffage de masse.  UV004 : Event vers l’atmosphère.  UV005 : vanne de décharge vers condenseur.  UV006 : Vanne trop plein.  UV007/UV008 : Clapet assistée : protéger la turbine contre les retours de vapeur.

Condition de démarrage du groupe ADG : Niveau bâche alimentaire < 2550mm.

Condition de déclenchement du groupe ADG : Niveau bâche alimentaire > 2850mm.

*Seuils de niveaux

α-numérique

Niveaux(mm)

LSHH001

2950

Fermeture des vannes ADG UV001/002 + Déclenchement pompe CEX

LSH003

2820

Fermeture de la vanne CEX LCV001

LSH002

2730

Alarme + Ouverture de la vanne Trop plein ADG UV006

LSH001

2650

Fermeture du clapet assisté ADG UV007 + Conditions de démarrage groupe ADG AUTO

LSL002

2430

Fermeture de la vanne de chauffage SVA UV003 et de la vanne Trop plein ADG UV006

LSL001

1290

Alarme + Interdiction de démarrage des pompes alimentaires HP & BP

LSLL001

530

Alarme + Déclenchement des pompes alimentaires HP & BP

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Conséquences

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VIII-4-APH : Eau alimentaire HP *Rôle du système :  Pomper l’eau alimentaire haute pression  Alimenter en eau les ballons HP des deux chaudières à travers les économiseurs HP.

*Les principaux organes du circuit :  

UV101 / UV201/ UV301 : vannes motorisées refoulement pompes. Sous groupe pompe APH : Conditions de démarrage Conditions de déclenchement

*Fonctionnement : Conditions de démarrage du groupe APH :



Niveau ADG > 1290mm.

Conditions de déclenchement du groupe APH : 

Débit pompe Haut > 225T/H.



Niveau ADG Très bas < 660mm.

Ou

*Consignation complète d’une pompe APH :

Electrique : Disjoncteur 6.6KV débroché et mise à la terre. Vanne de refoulement fermée & disjoncteur débrochée et cadenassé (B3APH UV101/201/301) Circuit de chauffage moteur ouvert.

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Mécanique : Vanne d’aspiration fermée, cadenassée ( B3APH HV101/201/301 ) Vanne décharge débit nul fermée, cadenassée (B3APH HV102/202/302) Vannes d’entrée et de sortie de réfrigération SRI fermées (pan carte ) (B3SRI HV014/019 # 015/020 # 016/021) Vanne de réfrigération SER fermée (pan carte) (B3SER HV019/020/021). Ouvrir vanne de vidange ligne B3APH 129 & 130 / 229& 230 / 329 & 330 Ouvrir vanne vidange corps pompe B3APH HV133 & 134 / 233 & 234 / 333 & 334 Ouvrir vanne purge d’air filtre B3APH HV124/224/324

VIII-5-APB : Eau alimentaire BP *Rôle du système :  Pomper l’eau alimentaire basse pression  Alimenter en eau les ballons BP des deux chaudières à travers les économiseurs BP.

*Les principaux organes du circuit : 

UV101 / UV201 : vannes motorisées refoulement pompes. Conditions d’ouverture :

 Commande individuelle Ou 

Pression de refoulement commun ≥ 13bars

Conditions de fermeture :  Condition de déclenchement du sous groupe Ou 

Vibration Haute pompe

*Fonctionnement :

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Groupe APB

Conditions de démarrage :  &

Niveau ADG > 1290mm.



Pas de conditions de déclenchement du groupe Conditions de déclenchement :



 ou

Débit pompe Haut > 110T/H.



Niveau ADG Très bas ≤ 660mm.

Sous groupe pompe APB : Conditions de démarrage  &

Pas de vibration haute ppe

 &

Vanne manuelle d’aspiration ouverte



Vanne de refoulement motorisée fermée ou pression de refoulement commun ≥ 13bars

& 

Pas de conditions de déclenchement du sous groupe Conditions de déclenchement

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o ou

Conditions de déclenchement du groupe

o ou

Défaut électrique moteur pompe

o

Vanne manuelle d’aspiration non ouverte 56 /79

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*Consignation complète d’une pompe APB :

Electrique : Disjoncteur 400v débroché et cadenassé. Vanne de refoulement fermée & disjoncteur débrochée et cadenassé (B3APB UV101/201) Circuit de chauffage moteur ouvert.

Mécanique : Vanne d’aspiration fermée, cadenassée ( B3APH HV101/201/301 ) Vanne décharge débit nul fermée, cadenassée (B3APB HV102/202) Vannes d’entrée et de sortie de réfrigération SRI fermées (pan carte ) (B3SRI HV012/017 # 013/018) Vanne de réfrigération SER fermée (pan carte) (B3SER HV017/018). Ouvrir vanne vidange corps pompe B3APB HV116 / 216 Ouvrir vanne purge d’air filtre B3APB HV123/223

VIII-6-ACO :purge turbine

*Rôle du système :

 Réchauffage des lignes de tuyauteries lors du démarrage ;  Elimination des condensats qui peuvent se former dans les tuyauteries de vapeur  Récupération des purges et des condensats vers le condenseur lorsqu’il est sous vide

*Les principaux organes du circuit :

Ballon des purges : lié au condenseur par deux tuyauteries : une ligne vapeur et une ligne eau. Récupère et désurchauffe :

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DPTE / CPS  les purge de la TV : vannes motorisées tout ou rien.  les purge du soutirage BP : vanne pneumatique tout ou rien.  les purges du système d’étanchéité de la TV : vannes motorisées tout ou rien. Cheminée à l’atmosphère : récupère :  les purges des tuyauteries de vapeur HP & BP : : vanne motorisée réglable  les lignes de chauffage des tuyauteries HP & BP en amont des vannes d’arrêt de la TV : vanne motorisée réglable  les purges en amont des soupapes d’arrêt des corps des vannes d’admission de vapeur HP& BP de la TV : : vanne motorisée réglable  les purges de système de vapeur auxiliaire SVA : purgeur automatique à cloche inversé

1UCV001 : Vanne de purge ligne HP CR1 : vanne motorisée réglable (commande individuelle) 1UCV002 : Vanne de purge ligne BP CR1 : vanne motorisée réglable (commande individuelle) 3UCV001 : Vanne de purge collecteur HP : vanne motorisée réglable (commande individuelle) 3UCV002 : Vanne de purge collecteur BP : vanne motorisée réglable (commande individuelle) 3UCV003 : Vanne de réchauffage collecteur HP : motorisée réglable (commande individuelle) 3UCV004 : Vanne de réchauffage collecteur BP motorisée réglable (commande individuelle) 3UV005/006 : vidange pots des purges soutirage BP : Pneumatique (commande individuelle) 1UV003 : vanne de réchauffage contournement HP : motorisée tout ou rien (commande individuelle) 1UV004 : vanne de réchauffage contournement BP : vanne motorisée tout ou rien (commande individuelle) 3TV001 : vanne de désurchauffe ballon des purges : vanne motorisée tout ou rien JEBALI Riadh

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3TV006 : vanne de désurchauffe cheminée des purges : vanne motorisée tout ou rien

*Fonctionnement :

 Fonctionnement normal :  

les vannes de purge et de réchauffage sont fermées ; les vannes de réchauffage des contournements sont ouvertes ;

 Fonctionnement à basse charge :    

la vanne de purge en amont de la vanne d’arrêt HP de la TV (3UCV003) est ouverte jusqu’à 20% de la charge nominale (40% du débit nominal) ; la vanne de purge en amont de la vanne d’arrêt BP de la TV (3UCV004) est ouverte jusqu’à 25% de la charge nominale; les vannes de purge du soutirage BP (3UV 005/006) sont ouvertes jusqu’à 70% de la charge nominale ; les vannes de réchauffage des contournements (1/2 UV003/004) sont ouvertes ;

 Démarrage d’une chaudière :  

A l’ouverture du registre, les vannes de purge des surchauffeurs HP et BP s’ouvrent ; A l’ouverture du registre de la 1ère chaudière en démarrage, les vannes de purge au points bas des barillet de vapeur HP et BP s’ouvrent , elles se ferment lorsque aucune trace d’eau est détectée avec une charge TV > 25% de sa charge nominale ;

 Analyse du manque de fluide moteur ou de commande : Manque d’air de régulation :   

les purges du soutirage s’ouvrent la vanne de désurchauffe du ballon (TV001) s’ouvre la vanne de désurchauffe du cheminée (TV006) s’ouvre

Manque de la tension de contrôle :  

les vannes motorisées gardent leurs positions Les vannes pneumatiques s’ouvrent

Manque de la tension de puissance 380v : 

les vannes motorisées gardent leurs positions

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DPTE / CPS 

Pas de changement pour les vannes pneumatiques

Perte de la tension d’alimentation de l’automate d’action (T20)     

les vannes motorisées gardent leurs positions Les vannes pneumatiques s’ouvrent Les commandes individuelles au niveau actionneur reste disponibles Les protections sont opérationnelles Les logiques d’ouverture des vannes motorisées 3UCV001 & 3UCV002 reste opérationnelles

VIII-7-GFR :huile de régulation *Rôle du système : Commande des servomoteurs hydrauliques des soupapes réglantes et des vannes d’arrêt.

Fluide : ester phosphate (ferquel) : difficilement inflammable  Pureté : filtration  Stabilité : traitement chimique permanent

*Description du système : Caisse à huile GFR :         chauffantes.

2 compartiments, Indicateur local de niveau, Niveau stat Haut : GFR LSH 224 ; Niveau stat Bas : GFR LSL 225 ; Niveau stat Très Bas : GFR LSLL 226 ; Un thermomètre local ; Un thermocouple GFR TE 160 transmettant la T° au DCS ; Un thermostat Bas GFR TSL 132 permettant la mise en service des résistances

Groupe de pompage : 

02 pompes menées par deux moteurs à courant alternatif (B0LLB), une en service et l’autre en stand by. Commandées par groupe ou individuellement.

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La pression est maintenue constante quelque soit le débit par le biais d’un système de régulation de pression. * Une pompe à moteur alternatif pour le traitement pendant les arrêts. Contrôle logique :     

PDSH 050 : encrassement filtres à 7bars ; PSH 051 : 80bars  pression correct collecteur ; PSL 055A / 055B / 055C : sécurité 2/3 : 70bars  reprise en secours de la pompe en stand by ; PSL 052A / 052B / 052C : sécurité 2/3 : 60bars  Déclenchement Tv ; PSH 056 : alarme pression haute circuit de traitement 2bars;

*Manque d’alimentations :

Perte de 220VAC : Disparition de toutes les signalisations, des alarmes et des mesures ;

Perte de 380VAC : Déclenchement moteurs d’où TV

Condition de démarrage : Pas de niveau bas dans la caisse à huile GFR

VIII-8-CVI :vide condenseur *Rôle du système : La système CVI a pour but de :  Mettre sous vide le condenseur pendant le démarrage.  Maintenir le vide dans le condenseur durant le fonctionnement.

*Les principaux organes du circuit :  L’éjecteur de démarrage : permet la mise rapide sous vide du condenseur à partir de la pression atmosphérique jusqu’à une pression de150mbars.  L’éjecteur d’entretien : maintien le vide dans le condenseur lors du fonctionnement normalvanne de réchauffage de masse.  UV001 : Vanne d’admission vapeur éjecteur de démarrage.  UV002 : vanne d’isolement condenseur éjecteur de démarrage.  UV003 ou UV005 : Vanne d’admission vapeur éjecteur d’entretien. UV004 ou UV006 : Vanne d’isolement condenseur éjecteur d’entretien JEBALI Riadh

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VIII-9-GMA : alignement arbre *Rôle du système : Contrôle de la ligne d’arbre : T° paliers et butée, vibration relative d’arbre, vibration sismique des paliers, excentricité arbre, usure butée, dilatation thermique absolue et différentielle.

*Description du système : Mesure de température :  2 mesures pour chaque palier ( palier 1 et 2 TSHH = 100°C / palier 3 et 4 TSHH = 130°C)  4 mesures pour la butée TSHH = 125°C Deux seuils : TSH (alarme 1er stade) et TSHH (Alarme 2ème stade nécessitant intervention de l’opérateur)

Mesure de vibration :



2 capteurs de vibration relative d’arbre, par rapport au palier Palier 1, 2, 3 et 4 : alarme 75µm / Trip 100µm) Palier 5 et 6 : alarme 100µm et trip 150µm



1 capteur de vibration sismique du palier (alarme 12.7mm/sec / Trip 25.4mm/sec) Le déclenchement est traité automatiquement en 2/3.

Mesure dimensionnelle :



Excentricité de l’arbre : due à un mauvais virage, longue arrêt, condensation de vapeur dans les boites étanches,… Remède : Virage pour longue durée et si nécessaire virage à une vitesse plus élevée avec chauffage. Si on a excentricité, la TV ne démarre pas par protection de vibration (permissif de démarrage) VSH 314 =80µm

    -

Usure de la butée : Traitement de 2/3 pour le déclenchement. Dilatation différentielle du corps BP. Dilatation du stator HP Dilatation du rotor HP

} Dilatation différentielle du corps HP

Un seuil haut génère une alarme de 1er stade Un seuil Très haut demande le déclenchement automatique.

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Que : montée en vitesse à partir de 1000tr/min (palier de réchauffage) n’est autorisée que si :

  

B3GRE TE165 > 350°C

&

B3GRE TE167 >350°C

&

Différence entre TE165 et 167 < 50°C

IX- La régulation

Chaque turbine à gaz peut fonctionner en régulation de charge ou en régulation de fréquence et peut être pilotée individuellement ou sans le contrôle de la régulation de charge globale du bloc.

IX-1- Généralités sur la régulation Dans une centrale, le rôle fondamental d’une régulation est d’adapter la production d’énergie à la consommation. C’est à dire mettre à chaque instant à la disposition des utilisateurs, la puissance demandée. La régulation dans les centrales présente donc par rapport à celle d’autres systèmes industriels, des caractères particuliers dont le principal est que ces systèmes doivent faire face à des variations de charges incessantes, rapides et parfois importante. Pour le cas du cycle combiné, on a deux chaudières de récupération qui sont suivies d’une turbine à vapeur. Une variation de charge demandée soit par le réseau, soit par l’opérateur, agit dans un premier temps sur les turbines à gaz. La puissance fournie par la turbine à vapeur est modifiée après quelques minutes, ceci du fait de l’inertie thermique des chaudières de récupération.

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La turbine à vapeur est exploitée à pression glissante pour la partie HP et à pression fixe pour la partie BP. En configuration normale, les vannes d’admission HP de la turbine à vapeur sont ouvertes à 100 %. Les vannes peuvent éventuellement quitter la position 100 % en cas de fonctionnement transitoire. La turbine à vapeur est exploitée à pression fixe pour la partie BP, la vanne de contrôle BP régule une pression de 6 bars, environ, dès que la puissance de la TV atteint 25 % de sa puissance nominale.

Pression

Point de consigne contournement HP CR1 et CR2

40 Courbe de pression glissante

35

Limitation de pression turbine

Débit chaudières t / h

Courbe de pression glissante TV

IX-2 - Boucles de régulation Dans la régulation on distingue deux types de boucles de commande : 

Boucles de commande analogique.



Boucles de commande logique.

A chaque boucle de commande on peut associer un système de commande. 

Aux boucles de commande analogique on associe le système de commande micro z



Aux boucles de commande logique on associe le système de commande T20

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Ces deux systèmes sont très étroitement liés et communiquent entre eux en échangeant des informations diverses de type seuils de pression, seuils de températures, état logique d’une variable etc. Cette collaboration entre ces deux systèmes permet de bien assurer le contrôle et la commande du cycle combiné.

IX-3- Groupes de commande Le système de contrôle - commande de la centrale à cycle combiné se compose de quatre principaux groupes à savoir : 1 - Groupe de commande logique La commande logique des systèmes à commande centralisée est en règle générale réalisée par les automates logiques CONTROBLOC T20. 2 - Groupe de commande analogique Le groupe de commande analogique est composé de trois groupes d’automates à savoir : a- Le MICRO Z Le MICRO Z est un système de régulation à microprocesseurs individuels et distribués. Il assure les fonctions d’acquisition et de traitement selon un découpage correspondant à la répartition fonctionnelle du procédé. Les cartes du système MICRO - Z sont les µR 16 qui comportent les éléments des schémas complets des boucles de régulation (simple ou complexe). Ils élaborent aussi les traitements de seuils pour les faire transmettre aux automates AA / AI du CONTROBLOC T20. La surveillance du bon fonctionnement est assurée par un dispositif de sécurité WATCHDOG b - Les automates AM du CONTROBLOC T20 Ces automates sont consacrés à l’acquisition de mesures analogiques transmises exclusivement au système CENTRALOG T20 dans le but d’effectuer des traitements pour les calculs de performances, élaboration des seuils, alarmes et archivage.

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c - Le système de régulation turbine Le but du système de régulation est double. Il s’agit à la fois de commander et de contrôler la position des soupapes réglant HP et BP dans le cycle combiné et d’acquérir les valeurs nécessaires au calcul des contraintes de la turbine. 3 - Groupe de traitement centralisé de l’information Le système CENTRALOG est un système intégré qui permet la réalisation des fonctions d’acquisition, des fonctions de traitement d’informations et des fonctions de supervision par des écrans de visualisation. IX-4- Le SPEEDTRONIC Mark IV Le SPEEDTRONIC Mark IV est une armoire de contrôle pour turbine à gaz. Plus précisément le SPEEDTRONIC est une version basée sur plusieurs ordinateurs à base du microprocesseur 80280 d’INTEL utilisant le principe de la redondance en 2 / 3. Trois ordinateurs (les contrôleurs) pilotent le groupe pendant qu’un quatrième (le communicateur) effectue des tâches de diagnostics, de communication avec l’extérieur et la commande des auxiliaires non critiques.

X- La protection des transformateurs X-1-Introduction

Malgré les soins dont la construction des transformateurs est entourée, les phénomènes suivants : Surtension, courts-circuits, échauffement, risquent de faire apparaître des défauts dans leurs parties internes. Ces défauts sont presque toujours dus à une faiblesse de l’isolement qui conduit à amorçage ou à la rupture diélectrique de l’isolant. Suivant leur emplacement, ces défauts peuvent résider :  Dans la mise à la masse d’une phase.  D’un court-circuit entre spires d’une même phase ou de phases voisines.

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X-2- Refroidissement des transformateurs

Les pertes (à vide et en charge) produites par un transformateur lors de fonctionnement doivent être évacuées pour maintenir dans l’appareil un équilibre thermique dicté par le respect des garanties d’échauffement imposées par la norme à son régime nominal. Il est donc nécessaire dans ce but de prévoir des dispositifs de refroidissement qui différent suivant la nature des vecteurs de refroidissement et de la puissance débitée par le transformateur. On distingue les deus modes de refroidissement suivants :  ONAN : huile naturel, air naturel pour les transformateurs de soutirage.  ODAF : huile dirigée, air forcé pour les transformateurs de principaux (ou de groupe). Pour le premier, le refroidissement est assuré par la circulation naturelle d’huile entre le transformateur et les radiateurs. Alors que le second, il est utilisé surtout pour les transformateurs de grande puissance ou il s’avère également nécessaire de forcer l’huile dans les enroulements.

X-3- Protection homopolaire

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Cette protection est basée sur la détection de courant de fuite qui circule dans le neutre en cas de déséquilibre. Ce courant de défaut est détecté par l’un des relais de protection (un relais à maximum de courant et un relais à maximum de tension) pour provoquer le déclenchement des disjoncteurs encadrant le transformateur de courant et un transformateur de tension montés chacun en série avec le sectionneur.

X-4- Protection masse cuve

L’apparition d’un défaut entre les bobinages du transformateur et la cuve peut provoquer la circulation d’un courant qui tend à rejoindre le sol par l’intermédiaire de cuve et ses accessoires métalliques. Ainsi la protection masse cuve consiste à isoler la cuve par rapport au sol grâce à des plaques isolantes et placer un transformateur de courant en série avec la cuve et la terre par un conducteur de mise à la terre. Ce transformateur est destiné à alimenter un relais à maximum de courant provoquant le déclenchement instantané de disjoncteur encadrant le transformateur de puissance en cas de court circuit. JEBALI Riadh

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X-5- Protection différentielle

Cette protection est basée sur la comparaison par phase des courants primaires et secondaires au moyen des transformateurs de courant placés en avant et en aval de transformateurs de puissance et d’un essai de courant différentiel. En absence de défaut interne au transformateur, les courants primaires et secondaires sont égaux au rapport de transformation, au courant magnétique prés. Le courant différentiel dans ce cas sera nul. En cas d’anomalie au transformateur, on aura un courant différentiel qui sera détecté par le relais de protection pour provoquer le déclenchement des disjoncteurs encadrant le transformateur de puissance : ce relais est réglé pour détecter un courant différentiel de 20 à 30% de In.

 Puisque la durée de vie d’un transformateur dépend de la valeur de sa température moyenne, il est donc nécessaire d’associer à l’appareil un dispositif pour assurer un régime thermique bien déterminé. Il s’agit de quatre groupes aéroréfrigérants: Le premier groupe démarre à la mise en service du transformateur. Le second intervient si la température atteint 82 °C. Alors que le troisième groupe se met en fonctionnement à une température de 88 °C. Le quatrième groupe est disponible suite à une panne d’un groupe aéroréfrigérant. JEBALI Riadh

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 Le transformateur est muni de deux thermomètres : Le premier pour l’évaluation du point chaud de l’enroulement. Si la température atteint 120 °C on a une alarme, le déclenchement du disjoncteur encadrant le transformateur aura lieu si la température atteint 130 °C. Le deuxième thermomètre indique la valeur de température de l’huile. Pour une température de 105 °C on a une alarme et le déclenchement aura lieu pour une température de 115 °C.  Le transformateur est aussi protégé contre les surtensions grâce à la présence des parafoudres qui permettent d’absorber toute charge électrique aérienne.

 Le transformateur est aussi muni d’un indicateur d’huile. C’est un appareil à commande magnétique permettant de contrôler le sens de circulation d’huile. Son principe se base sur un contact destiné à actionner un signal d’alarme si pour une raison quelconque l’huile ne circule plus ou si le débit devient insuffisant.

Le réseau électrique compte plusieurs dizaines de milliers de transformateurs. Certains ont pour fonction d'élever la tension (transformateurs élévateurs de tension), d'autre de l'abaisser (transformateurs abaisseurs

de

tension),

ils

ont

des

tailles

et

des

masses

très

variables.

Tous sont dotés d'un dispositif permettant d'évacuer la chaleur produite pendant leur fonctionnement.

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XI-ANOMALIES DU FONCTIONNEMENT DE LA TV XI-1--Principales anomalies Ces anomalies peuvent être :           

dilatation différentielle trop importante baisse de pression d’huile de graissage augmentation de la température des coussinets ou de la butée augmentation brutale des vibrations présence d’eau dans l’huile baisse de niveau d’huile dans la caisse défectuosité dans le circuit fluide de régulation non fonctionnement du vireur augmentation de la température du fond BP augmentation de la pression d’échappement impossibilité de synchronisation

XI-2-les alarmes

Circuit de graissage ( GGR ) Repère GGR-LSH 221

GGR LSL 222

GGR LSLL 223 A LSLL 223 B LSLL 223 C GGR TE 090 TI 101 TI 102 GGR TE 181 TI 103 GGR PDSH 034 GGR PSL 044A PSL 044B PSL 044C JEBALI Riadh

Fonction Niveau haut caisse à huile de graissage z > 10800 litres Niveau bas caisse à huile de graissage Z < 8815 litres Niveau très bas caisse à huile Z < 8260 litres

Effet

Interdit le démarrage et la séquence de graissage, mais ne la stoppe pas si elle est en service

-mauvais remplissage caisse -Fuite d’huile sur le circuit

Déclenchement automatique

Fuites importantes sur circuits d’huile Vérifier l’arrêt des réchauffeurs

Température haute caisse à huile T° > 90°C Température haute huile sortie réfrigérants T° > 65°C Perte de charge élevée filtre double 001/002 P > 0.8 bar Pression de graissage basse P< 1.2 bar

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Cause-Conduite à tenir Présence probable eau dans l’huile

Déclenchement manuel turbine si t° continue à dériver

Démarrage automatique de la pompe secours alternative

-Problème réfrigérant -problème vanne thermostatique

Passer sur l’autre filtre et nettoyer le filtre qui était en service -fuite d’huile -défaut pompe

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GGR PSLL 048A PSLL 048B PSLL048C

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Pression de graissage très basse P < 0.8 bar

Démarrage pompe ultime secours 003 PO

-fuite d’huile -défaut pompe

Déclenchement automatique turbine

GGR PSLL 045A PSLL 045B PSLL 045C

Paliers ( GMA ) Repère GMA TE 146 à 149

Fonction T° haute métal Buté et contre butée T° haute métal coussinet HP T° haute métal coussinet BP T° haute métal coussinet alternateur

Effet

Cause-Conduite à tenir -Problème réfrigérant d’huile -Problème vanne thermostatique

T° >115°C

Alarme

T° >125°C T° >85°C

déclenchement manuel Alarme

T° >100°C

déclenchement manuel

T° >85°C

Alarme

T° >100°C

déclenchement manuel

T° >90°C

Alarme

T° >95°C

déclenchement manuel

Paliers ( GGR ) Repère GGR TI 104 à 109 TE 175 à 180

Fonction T° haute sortie de palier T° >85°C

Effet

Cause-Conduite à tenir Problème réfrigérant d’huile

Alarme

Soulèvement-virage ( GGR ) Repère GGR PSLL 035

Fonction Pression très basse graissage P < 0.4 bar

Effet

Cause-Conduite à tenir Problème réfrigérant d’huile

Déclenchement vireur Interdiction de virage

Fluide de régulation ( GFR ) Repère GFR LSH 224 LSLL 225

JEBALI Riadh

Fonction Niveau haut caisse à fluide z > 300 litres Niveau bas caisse à fluide z < 170 litres

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Effet Interdiction de mise en service du système Ne stoppe pas le fonctionnement du système

Cause-Conduite à tenir Vidanger l’excès de fluide par la vanne HV 98 ou 99 -Mauvais remplissage -Fuites d’huile

Rapport de stage

STEG

LSLL 226 GFR PSL 055A PSL 055B PSL 055C

GGR PSLL 052A PSLL 052B PSLL 052C

DPTE / CPS

Niveau très bas caisse à fluide z < 150 litres Pression basse fluide de régulation P < 70 bar

Déclenchement manuel

Pression très basse fluide de régulation P < 60 bar

Déclenchement automatique turbine

Démarrage pompe à fluide de secours

-Fuites d’huile -défaut pompes

Circuit vapeur ( CAR-CET-GSE ) Repère CAR TSH 135 GSE TSHH 140 A TSHH 140 B TSHH 140 C

GSE PSHH 066 A PSHH 066 B PSHH 066 C

Effet

Cause-Conduite à tenir

Température haute échappement turbine T° > 80°C Température très haute T° > 100 °C

Fonction

Mise en service d’arrosage du fond BP

-Fonctionnement à basse charge -vide dégradé -vérifier le système CET -vérifier le système CVI -vérifier le débit d’eau de circulation dans le condenseur

Pression très haute à l’échappement P > 0.256 bar abs

Déclenchement automatique de la turbine

Déclenchement automatique de la turbine

Circuit ( GMA ) Repère GMA VSH et VSHH 302 à 305

GMA VSH et VSHH 306 à 309

JEBALI Riadh

Fonction Vibrations rotor turbine HP hautes >75 microns Vibrations rotor turbine HP très haute >100 microns Vibrations rotor turbine BP hautes >100 microns Vibrations rotor turbine BP très haute >130 microns

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Effet Surveiller l’évolution

Déclenchement automatique de la turbine

Cause-Conduite à tenir -Déformation du corps par dilatation -Défaut d’équilibrage -Présence d’eau dans l’huile

Surveiller l’évolution

Déclenchement automatique de la turbine

Rapport de stage

STEG

DPTE / CPS

GMA VSH et VSHH 310 à 313

Vibrations rotor alternateur hautes >120 microns Vibrations rotor alternateur très haute >150 microns

Surveiller l’évolution

Déclenchement automatique de la turbine

XII-GSE : Sécurité Turbine à Vapeur

*Rôle : Protéger en 1er niveau par alarme et en 2nd niveau par déclenchement la turbine à vapeur (fermeture des vannes d’arrêt) contre toute anomalie pouvant engendrer des dégâts pour le turboalternateur et ses paliers.

*Sécurités fondamentales :  SF1 : Pression très basse huile de graissage (PSLL045 : 0.8bar);  SF2 : Pression très haute échappement BP (PSLL066 : 270mbar) ;  SF3 : Pression très basse huile de régulation (PSLL055 : 60bars) ;  SF4 : Température très haute échappement (TSHH140 : 100°C) ;  SF5 : Niveau très bas réservoir huile de graissage TV (Z < 8260 l) ;

 SF 6 :

- Retour de puissance ; - Défaut alternateur / transfo de puissance ; -Perte système de régulation TV ;

 SF7 :

-Déclenchement après régression de charge auto -Déclenchement cycle combiné ; -Arrêt d’urgence local ; -Arrêt d’urgence à distance (pupitre) ; -Fermeture des vannes d’arrêt HP ;

 SF8 :

-Vibration très haute turbo alternateur -Usure butée très importante ; -Déplacement très haute ligne d’arbre turbo alternateur ;

 

Survitesse turbine ; Défaut électrique au poste d’évacuation : Max I, Différentielle poste, différentielle câble ;

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STEG

DPTE / CPS

Conclusion générale Le stage professionnel que j’ai effectué au sein de la centrale de Sousse et qui a duré onze mois, était pour mois une très bonne occasion pour voir de prés d’une part un autre mode de production d’électricité qui est le cycle combiné et d’autre part la manière de révision d’une turbine à gaz et essentiellement de découvrir le milieu et l’environnement du travail dans le quel je me doit intégré. Le cycle combiné de Sousse qui est constitué par deux turbines à gaz et une turbine à vapeur présente le mode le plus rentable et le plus bénéficière pour la STEG puisque le coût par KWh est le minimum parmi les autres modes de production. On remarque des problèmes énormes au niveau de la TV du cycle combiné surtout au niveau de régulation (commande des soupapes d’arrêt), de la supervision (Centralog) et la station filtration eau de mer (ΔP souvent élevée à cause de bouchage des grilles filtrantes vue le mauvais état du bassin de tranquillisation).Ces problèmes causes souvent des déclenchements de la TVcc ce qui nécessite des solutions radicales et urgentes. Des pas d’amélioration ont été effectués et surtout au niveau du Centralog qui sera innové (mise en place du nouveau système de supervision prévu en Février 2008) ainsi que la régulation des soupapes d’arrêt (appel d’offre déjà lancé). Durant cette période plusieurs incidents ont été survenus ; le plus catastrophique est celui de 28/09/2007 qui consiste à la détérioration des ailettes JEBALI Riadh

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STEG

DPTE / CPS

du compresseur axial de la TG1 et l’autre l’incident de la grille filtrante N°2 de la station de pompage ce qui a causer des dégâts importants et des arrêts prolongés. Vue l’importance et la complexité du poste de chef de quart dans une centrale, ce dernier doit maitriser l’exploitation du matériel et surtout doit + maitriser la gestion de son équipe qui reste la clé d’un bon déroulement de service. En fin je remercie le chef du centre MR SOYED Monji qui a accepté mon affectation à la CPS ainsi que tous ceux qui m’ont aidé et soutenu dans ce stage notamment les personnels et les agents du service d’exploitation et tous les autres services.

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