opération turbine classe 3

• Couvre les principaux sujets pour l'examen de classe 3 des mécaniciens de machines fixes au Canada.
• Se concentre sur les auxiliaires et le fonctionnement des turbines à vapeur.
• Aborde les systèmes de lubrification, les régulateurs, les dispositifs de sécurité, ainsi que les procédures de démarrage et d'arrêt.

Systèmes de lubrification des turbines

• Les petites turbines (moins de 150 kW) utilisent des paliers à anneau graisseur et sont lubrifiées manuellement.
• Les turbines moyennes peuvent avoir un palier à anneau graisseur et un système de circulation d'huile pour les engrenages et les paliers.
• Les grandes turbines sont équipées de systèmes complexes de circulation d'huile alimentant les paliers, mécanismes du régulateur et robinets de vapeur hydrauliques.

Composants du système de lubrification

• Réservoir d'huile : Capacité de 4542 à 9084 litres, selon la taille de la turbine.
• Pompes à huile : Fournissent une pression entre 552 kPa et 827 kPa.
• Refroidisseurs d'huile : Maintiennent la température de l'huile entre 43°C et 49°C.
• Filtres et crépines : Assurent la propreté de l'huile circulante.

Systèmes auxiliaires des grandes turbines

• Vireur : Fait tourner l'arbre à basse vitesse (20-40 tr/min) pour éviter la déformation du rotor lors des arrêts prolongés.
• Système d'huile de levage : Alimente de l'huile à haute pression (10 000 kPa) sous les paliers pour soulever l'arbre au démarrage.
• Système de réchauffage : Maintient l'huile à la température optimale avant le démarrage.

Types de régulateurs de turbines

• Sensibles à la vitesse : Maintiennent la vitesse à ±0,5% de la valeur nominale via un système mécanique-hydraulique.
• Sensibles à la pression : Régulent la pression d'échappement (34-103 kPa) ou la pression de soutirage (jusqu'à 1380 kPa).
• À tuyères : Contrôlent séquentiellement l'admission de vapeur à haute pression (>4100 kPa).
• D'étranglement : Modulent le débit de vapeur à l'admission (0-100%) via une vanne papillon ou à translation.
• De dérivation : Activent automatiquement un circuit parallèle permettant jusqu'à 10% de puissance supplémentaire lors des pics de demande.

Régulateurs sensibles à la vitesse

• Mécaniques: Système à poids centrifuges (2-5 kg) tournant à 1000-3000 tr/min, avec affaissement de vitesse de 8-12%, pour petites turbines (<1000 kW).
• Mécaniques-hydrauliques : Intègrent un amplificateur hydraulique (5500-8300 kPa) et de l'huile de régulation (43-49°C) pour une régulation précise (0,5-2%) jusqu'à 5000 kW.
• Électroniques-hydrauliques : Capteurs magnétiques (60-120 impulsions/tour ±0,1%) avec système PID et servovalves (4-20mA), maintiennent la vitesse à ±0,02%, diagnostique en temps réel ( >5000 kW).

Fonctionnement d'un régulateur mécanique-hydraulique

• Détection de la vitesse via des masses centrifuges (2-5 kg) tournant à 1000-3000 tr/min.
• Actionnement du robinet pilote régulant l'huile (43-49°C).
• Amplification hydraulique à haute pression : Amplifie le signal du pilote avec une précision de régulation de ±0,5-2% grâce au système hydraulique (5500-8300 kPa).
• Modulation du robinet de vapeur principal par un servomoteur hydraulique pour maintenir une vitesse idéale (jusqu'à 5000 kW).

Systèmes de déclenchement de survitesse

• Mécaniques : Utilisent un boulon lesté projeté par la force centrifuge, coupant l'alimentation en vapeur.
• Électroniques : Capteurs magnétiques détectant la vitesse, déclenchant la fermeture des robinets si deux sur trois détectent une survitesse.

Démarrage d'une turbine à condensation

• Préparation : Vérifier la lubrification, purger les conduites de vapeur, ouvrir le robinet d'échappement.
• Mise en rotation : Démarrer la lubrification, ouvrir partiellement le robinet d'étranglement.
• Montée en vitesse : Augmenter la vitesse progressivement, vérifier les vibrations et bruits.
• Réglage final : Atteindre la vitesse de marche, fermer les vidanges, augmenter la charge graduellement.

Arrêt d'une turbine à contre-pression

• Réduction de charge : Diminuer la charge progressivement jusqu'à zéro.
• Fermeture vapeur : Fermer manuellement le robinet d'étranglement.
• Arrêt refroidissement : Fermer l'eau de refroidissement des refroidisseurs d'huile.
• Isolation : Fermer le robinet de la conduite d'échappement après l'arrêt de la turbine.

Démarrage d'une turbine à condensation et à soutirage

• Préparation des systèmes : Chauffer l'huile, démarrer les pompes, établir le vide dans le condenseur.
• Mise en rotation : Admettre la vapeur d'étanchéité, ouvrir progressivement le robinet d'admission.
• Montée en vitesse : Augmenter lentement la vitesse, surveiller les vibrations.
• Réglage final : Ajuster les débits de soutirage et de condensation.

Arrêt d'une turbine à condensation et à soutirage

• Réduction de charge : Diminuer graduellement la charge à zéro.
• Fermeture vapeur : Fermer les robinets-vannes principaux d'entrée et de soutirage.
• Arrêt des auxiliaires : Couper les éjecteurs d'air, briser le vide, arrêter les pompes.
• Refroidissement : Maintenir le vireur en marche pendant 24 heures.

Points clés de sécurité

• Surveillance constante : Contrôler régulièrement la vitesse, la pression et la température, entre autres paramètres.
• Maintenance préventive : Respecter les intervalles d'entretien recommandés par le fabricant.
• Formation du personnel : S'assurer de la connaissance des procédures d'urgence.
• Tests de sécurité : Vérifier régulièrement le bon fonctionnement des systèmes de déclenchement.

Paramètres typiques de fonctionnement

• Pression d'huile de lubrification : 140-150 kPa
• Température d'huile de lubrification : 35-40°C
• Pression d'huile de levage : 8000-10000 kPa
• Vitesse du vireur : 20-40 tr/min
• Seuil de déclenchement survitesse : 110-112% de la vitesse nominale

Conclusion et recommandations

• Maîtrise des procédures : Assurer la compréhension et l'application des procédures de démarrage et d'arrêt.
• Compréhension des systèmes : Se familiariser avec les différents types de régulateurs et leurs principes.
• Vigilance : Être attentif aux signes de dysfonctionnement potentiel durant l'exploitation.
• Formation continue : Suivre les évolutions technologiques dans le domaine des turbines à vapeur.