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Dans la centralisation de plus en plus étendue de la produc- tion d'énergie en grandes combinaisons de réseaux, la variation de puis- sance absorbée par les différents consommateurs devient de plus en plus accessoire. On peut donc faire fonctionner en permanence à pleine charge même des unités importantes et réduire ainsi au minimum les pertes de charge dans les organes régulateurs, ainsi que les pertes de chocs dans les aubages de ces unités.
Ceci est particulièrement important pour les unités dans lesquelles on cherche à obtenir une amélioration du rendement thermique par un surchauffage intermédiaire. Dans ces unités, la vapeur entre dans la partie à haute pression d'une turbine par des obturateurs commandés en fonction du nombre de tours-minute pour transmettre une partie de son énergie au rotor de turbine. La vapeur est ensuite réchauffée dans un sur- chauffeur intermédiaire pour passer dans la partie à basse pression de la turbine.
Etant donné que le surchauffeur intermédiaire contient de grandes quantités de vapeur, il est nécessaire de prévoir à l'entrée de la turbine à basse pression des organes de passage commandés par le nombre de tours-minute, qui sont fermés par le régulateur de tours-minute dans le cas d'un déclenchement brusque du groupe et empêchent ainsi que le surchauffeur intermédiaire ne se vide à travers la turbine à basse pression lorsque les organes d'admission de la turbine à haute pression sont fermés, cette vidange pouvant entraîner l'emballement du groupe.
Cependant, un étranglement permanent par ces organes d'admis- sion se traduirait par une perte d'énergie qui réduirait sensiblement le gain obtenu par le surchauffage intermédiaire.
Pour cette raison, les obturateurs de la turbine à basse pression sont généralement complètement ouverts,, pendant le fonctionnement normal. Le régulateur de tours-minute est alors réglé de façon qu'il commence d'abord à fermer les organes d'admission de la vapeur à haute pression avec un statisme normal lorsque le nombre de tours-minute augmente, et ferme ensuite les organes d'admission de la turbine à basse pression très rapidement avec un faible statisme. Ces derniers organes peuvent alors rester complètement ouverts pendant le fonctionnement normal ainsi qu'on le désire. Par suite de leur fermeture un peu retardée, on doit accepter un nombre de tours-minute un peu plus élevé pendant le déclenchement.
Ce procédé de réglage est applicable lorsque le groupe débite sur un grand réseau commun tel qu'il a été décrit précédemment, son régulateur n'ayant alors à fournir aucun travail de réglage proprement dit.
Dans ce cas il est même avantageux d'ouvrir complètement les organes d' admission de la vapeur à haute pression, et de faire fonctionner le groupe à pleine charge.
Or il peut arriver que le réseau commun se fractionne par suite de perturbations en groupes de réseaux plus petits, ou qu'il soit nécessaire de le fractionner temporairement en réseaux plus petits pour des raisons concernant les tarifs ou les connexions. Dans ce cas il est cependant nécessaire d'exiger que l'un au moins des groupes à surchauffage intermédiaire puisse fonctionner aussi économiquement que possible à charge partielle, tout en restant stable. Toutefois, lorsqu'un groupe réglé de la manière décrite fonctionne en transmettant sa puissance à un groupe partiel du réseau en charge partielle, seuls les organes d'admission de la vapeur à haute pression se déplacent en réponse aux faibles variations du nombre de tours-minute.
Les faibles variations de la puissance, de courte durée, sont ainsi transmises exclusivement à la chaudière à haute pression qui se prête mal au réglage. En même temps, mêmes les variations relativement faibles de la puissance entraînent des variations importantes du nombre de tours-minute, de sorte que le régulateur de passage inter-
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médiaire intervient finalement avec son faible statisme et peut déclencher des oscillations permanentes.
Si on réduit le statisme du régulateur d'admission de la vapeur à haute pression, l'effet instabilisant des espaces-tampons du surchauffeur intermédiaire agit dans le sens d'une augmentation des oscillations, étant donné que le couple d'entraînement transmis au rotor du groupe s'adapte avec un retard à la nouvelle position du manchon du régulateur par suite de l'accumulation de vapeur dans le surchauffeur intermédiaire.
Il peut donc encore en résulter des oscillations permanentes. De plus, la statisme du groupe est alors trop faible pour les conditions de fonctionnement stationnaires, et le groupe participe trop fortement au réglage de la fréquence.
Pour cette raison, on a proposé d'appliquer aux groupes à surchauffage intermédiaire le principe du réglage combine, déjà éprouvé dans les groupes à prélèvement ou à pressions mixtes. Dans cette application, l'essentiel de ce principe est que le régulateur de tours-minute agisse simultanément dans le même sens sur les organes d'admission de la vapeur à haute pression et sur les organes d'admission de la turbine à basse pression. Le mécanisme d'entraînement du régulateur est alors de préféren-. ce proportionné de façon que les variations du nombre de tours-minute modifient l'arrivée de la vapeur à haute pression dans la même proportion que l'admission de la vapeur dans la turbine à basse pression.
Le départ de la vapeur dans le réseau de prélèvement ou à pressions mixtes reste alors constant, et ce résau n'est pas surchargé ni déchargé, à condition que les consommateurs ou générateurs de vapeur branchés sur ce réseau fonctionnent sans variation.
Dans les groupes à surchauffe intermédiaire, on ne prélève ni introduit généralement de la vapeur dans le réseau intermédiaire, de sorte que la condition précitée devient sans objet. Etant donné que le surchauffeur intermédiaire n'est ni chargé ni déchargé par l'action d'un régulateur de ce genre, on supprime également l'effet d'instabilisation du réglage, et la pression du surchauffeur reste constante malgré les variations du nombre de tours-minute et de la puissance.
Pour les charges partielles, il en résulte cependant un étranglement de vapeur devant les organes d'admission de la turbine à basse pression, et cet étranglement réduit considérablement le rendement du groupe en charge partielle.
Pour l'éviter dans un procédé de réglage d'un groupe à turbine à vapeur à surchauffage intermédiaire, dans lequel un régulateur de toursminute agit simultanément sur l'organe d'admission de la vapeur à haute pression et sur l'organe d'admission d la vapeur à basse pression de la turbine, l'organe d'admission de la turbine à basse pression est amené selon l'invention après un premier mouvement rapide de réglage avec un certain retard vers une position assurant un minimum de perte de pression. Pendant une rapide augmentation du nombre de tours-minute, cet organe d'admission se ferme donc dès le premier moment et s'ouvre ensuite lentement, tandis que le surchauffeur intermédiaire se décharge.
On peut obtenir cette ouverture consécutive en intercalant dans la timonerie des organes hydrauliques souples ou similaires, tandis que l'organe d'admission est rappelé par des ressorts à la position d'ouverture. La pression du surchauffeur intermédiaire s'abaisse alors au minimum correspondant à la pression de la charge partielle.
Mais étant donné que, par suite de la densité plus faible, la quantité de vapeur passant dans chaque unité de section de l'organe d'admission intermédiaire est plus réduite qu'avant le mouvement de recul, le rapport entre les positions de l'organe d'admission de la vapeur à haute pression et de l'organe d'admission de la vapeur à bsse pression n'est plus
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correct. Si, en partant de la charge partielle obtenue, on procède à un nouveau déclenchement, la pression intermédiaire ne reste plus invariable, et la réponse du régulateur de tours-minute entraîne immédiatement une réduction de la pression intermédiaire et l'installation de l'organe régulateur qui en résulte.
Pour obtenir également que la pression du surchauffeur intermédiaire varie selon une loi déterminée pour toutes les charges partielles pendant les mouvements rapides du régulateur de tours-minute, et que cette pression reste notamment invariable, une autre particularité de la présente invention consiste en ce que le rapport entre la course de l'organe d' admission de la partie à basse pression, produite pendant les variations rapides du nombre de tours-minute par le régulateur et la course de,1'organe d'admission de la vapeur à haute pression, est réduit avec un certain retard au fur et à mesure que la charge imposée au groupe augmente, et est au contraire augmenté au fur et à mesure que la charge imposée au groupe diminue.
L'adaptation du rapport de transmission entre les groupes d' organes d'admission peut avoir lieu par voie purement mécanique par une timonerie et une coulisse. Mais on peut également l'obtenir par d'autres moyens, tels*que la modification des pressions différentielles d'un liquide de commande, ou par voie électromagnétique. Pour plus de clarté on décrira ci-après des dispositifs de réglage à timonerie.
Le dessin annexé représente deux modes de réalisation de dispositifs régulateurs pour la mise en oeuvre du procéda selon l'invention qui sera également décrit à l'aide de ces dispositifs.
Le dispositif que montre la fig. 1 est destiné au réglage d'un groupe à turbine à vapeur comportant une partie à vapeur de haute pression 1 et une partie à vapeur de basse pression 2. La vapeur à haute pression entre par un organe d'admission 3 dans la, p.rtie 1 de la turbine. Elle est ensuite réchauffée dans un surchauffeur intermédiaire 4 à la sortie de cette partie de la turbine, et passe par un organe d'admission 5 dans la partie à basse pression 2 de la turbine. Elle s'échappe finalement dans un condenseur 6. En 7 est indiqué l'arbre de la turbine. Pour plus de clarté, les organes d'admission 3 et 5 sont représentés sous la forme de vannes.
Pratiquement, on remplace ces vannes avantageusement et d'une manière connue en soi par plusieurs obturateurs, qui permettent successivement l'arri- vée de la vapeur aux différents groupes de tuyères.
Les organes d'admission 3 et 5 sont actionnés par un régulateur de tours-minute 8, qui est lui-même actionne par l'arbre 7 de la turbine et agit sur un levier 9 par une articulation 10. Ce levier pivote à gauche sur un tourillon fixe 11 et est articulé à droite à une tringle 12, à son tour articulée à un levier coudé 13, 14 monté à pivotement en 15.
A l'extromite de gauche de la branche sensiblement horizontale 13 du levier coudé, l'organe d'admission de la vapeur à haute pression 3 est articulé en l6 par une tringle 17. A la même branche est articulée en 13 une tringle 19 qui attaque en 20 une coulisse en croissant 21 montée à pivotement sur un tourillon fixe 22. Cette coulisse peut être constituée par exemple comme celle de la distribution d'une locomotive. Le point d'attaque 20 de la tringle 19 est déplacé par un piston de servomoteur 23 à bielle 24 articulée en un point 25 de la tringle 19.
Les mouvements du piston de servomoteur sont commandés par un distributeur 26, qui reçoit entre deux pistons du tiroir de l'huile sous pression par une conduite 27 qu'il fait passer alternativement par des canaux 23 dans le cylindre entourant le piston 23. Le tiroir du distributeur 26 est relie par une bielle 29 au pont 30 d'un levier 31, lui-même articulé en 32 à l'extrémité libre de la branche sensiblement verticale 14 du levier coudé, et en un point 53 de la bielle 24 du piston 23.
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La position des organes indiquée en traits pleins sur la figure correspond à l'admission de pleine charge de la turbine, tandis que la position indiquée en traits mixtes correspond à la marche à vide de la turbine qui est identifiée dans ce cas par l'arrêt complet de l'arrivée de la vapeur. Pendant le passage de la pleine charge à la marche à vide, l'ex- trémité de gauche 16 de la branche 13 passe à la position 34. La distance 16- 34 donne la mesure de la quantité de vapeur à haute pression pour le pleine charge. Alors qu- le piston 23 reste immobile, 1'extrémité de la coulisse passe ce la position 5 vers la position 36.
En partant de la pleine charge, et en supposant que celle-ci est réduite de moitié, le dispositif régulateur fonctionne de la manière suivante :
Le régulateur de tours-minute fait pivoter les leviers 9, 13 ainsi que la coulisse 21 vers une position indiquée en tirets sur la figure.
L'extrémité de gauche de la branche 13 passe à une position 37 au milieu de la distance 16 - 34, c'est-à-dire que la quantité de vapeur à haute pression entrant dans la turbine est réduite de moitié. Il en est de même pour la quantité de vapeur entrant dans la turbine à basse pression, parce que l'amplitude de pivotement de la coulisse, qui est réduite de la distance 35-36 à la distance 33-j6, n'est plus que la moitié de l'amplitude initiale.
L'articulation 20 de la tringle 19 sur la coulisse 21 se déplace ainsi vers la position 39. Etant donné que la quantité de vapeur entrant dans le surchauffeur intermédiaire est égale à la quantité qui passe dans la turbine à basse pression avant et après l'intervention du régulateur de tours-minute, la pression régnant dans le sur chauffeur ne change pas. Mais il en résulte d'abord dans l'organe d'admission 5 de la turbine à basse pression une perte de laminage qui réduit le rendement spécifique en énergie.
Or le pivotement du levier coudé 13, 14 fait également pivoter le levier 31 vers la droite autour du point 33. Le tiroir 26 relié au levier 31 par la tringle 29 est donc également déplacé vers la droite, de sorte que l'huile sous pression passe du conduit 27 par le canal de droite 28 sur le côté droit du piston 23, tandis que l'huile enfermée sur le côté gauche du piston peut s'échapper. Le piston se déplace donc vers la gauche jusqu'à ce que le tiroir soit revenu à la position de départ, dans laquelle la tringle 19 occupe la position verticale au milieu des positions de pleine charge et de marche à vide.
Le point d'articulation de la coulisse passe alors de la position 39 vers la position 40. Cette articulation 22 de la coulisse est agencée de façon que celle-ci pivote vers la position finale dans laquelle l'organe d'admission 5 est de nouveau complètement soulevé. La vitesse à laquelle a lieu ce mouvement de réglage peut être adaptée par le choix des sections de passage du distributeur 26, et de la section du piston 23, aux conditions du surchauffeur intermédiaire et de la stabilité de la turbine.
Dans cette position de charge réduite de moitié ainsi obtenue, la pression de la vapeur régnant dans le surchauffeur intermédiaire n'est également plus que la moitié de la pression à pleine charge. La quantité de vapeur passant par unité de section dans l'organe d'admission 5 de la turbine à basse pression n'est donc plus que la moitié environ de la quantité correspondant à la pleine charge.
Si la pression régnant dans le surchauffeur intermédiaire doit rester invariable pour d'autres variations de courte durée de la charge, c'est-à-dire si le régulateur de tours-minute doit de nouveau intervenir de façon que les quantités de vapeur à haute pression et à basse pression soient modifiées dans les mêmes proportions, la modification de la section de passage de l'organe d'admission 5 par unité de modification des tours-minute doit être deux fois supérieure à celle de la pleine charge. Ainsi que le montre la fig. 1, ceci est effectivement le cas, étant donné que le bras de levier de la tringle 19 sur la coulisse 21 n'est plus qu- la moitié de celui de la pleine charge.
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Il ressort de ce qui précède que, grâce au dispositif régula- teur décrit, la pression du surchauffeur reste initialement constante après des chocs de déclenchement d'une amplitude quelconque. Pendant les chocs d'enclenchement le comportement du dispositif est moins favorable. Ceci provient du fait que, pour réduire les pertes de puissance à charge station- naire, l'organe d'admission de la turbine à basse pression est presque com- plètement ouvert et ne peut donc pas s'ouvrir beaucoup plus lorsque la charge augmente brusquement. Il est vrai que ceci n'est pas très grave, étant donné que les chocs résultant de l'enclenchement sont généralement beaucoup plus faibles que les chocs de déclenchement.
Cependant, si on désire obtenir non seulement un fonctionnement économique stationnaire, mais également de faibles variations de la pression intermédiaire dans le cas de chocs d'enclenchement importants, c'est-à-di- re avec une bonne stabilité de réglage, l'organe d'admission de la turbine à basse pression doit recevoir au moins un canal de surcharge 41 tel que le montre la fig. 2. La timonerie du régulateur est alors réglée de façon que l'organe d'admission 5 de la turbine à basse pression occupe toujours la position de pleine charge pendant le fonctionnement stationnaire, en fermant tout juste le canal de surcharge.
Pour le mode de réalisation du dispositif régulateur que montre la fig. 1 ceci est le cas, sauf que les charges partielles peuvent entrainer des erreurs relativement importantes de la position de l'organe d'admission intermédiaire à cause des rapports alors défavorables des bras de levier sur la coulisse.
Pour assurer plus exactement la position de pleine charge de l'organe d'admission intermédiaire, le distributeur 26 commandant le piston 23 est actionné avantageusement, non pas en partant de l'organe d'admission de la vapeur à haute pression mais positivement en partant de l'organe d' admission de la turbine à basse pression. Dans le mode de réalisation du dispositif régulateur que montre la fig. 2, ceci est obtenu par le fait que le tiroir du distributeur 26 est articulé à la coulisse 21. On supprime alors le levier coudé 13, 14 que montre la fig. l, et qui sert à transmettre la position de l'organe d'admission de la vapeur à haute pression au tiroir 26. Par ailleurs, les organes que montre la fig. 2, et qui correspondent à ceux que représente la fig. 1, sont désignés par les mêmes chiffres de référence.
Le fonctionnement du dispositif que montre la fig. 2 est très similaire à celui du dispositif représenté sur la fig. 1. Si on réduit en partant de la position de pleine charge jusqu'à la moitié de celle-ci, 1' organe d'admission 3 de la vapeur à haute pression et l'organe d'admission 5 de la vapeur à basse pression se ferment d'abord de moitié. L'articulation de la tringle 19 sur la coulisse 21 occupe alors la position 39. La coulisse elle-méme occupe la position indiquée en tirets, et le tiroir du distributeur 26 est abaissé au-dessous de sa position médiane. L'huile sous pression passe donc du conduit 27 sous la deuxième arête inférieure du tiroir dans le conduit 26 et sur le côté droit du piston 23, qui coulisse par conséquent vers la gauche en refoulant l'huile du côté gauche sur l'arête supérieure du tiroir du distributeur 26.
La tringle 19 est ainsi élevée à la position indiquée en tirets, de sorte que la coulisse pivote de nouveau vers la position supérieure, tandis que l'organe d'admission 5 retourne à la position de pleine charge. Dans cette position de la coulisse, les arêtes du distributeur 26 masquent de nouveau les canaux tandis que le piston 23 s'arrête.
Si la charge est brusquement augmentée après un fonctionnement à charge stationnaire, l'organe d'admission 3 de la vapeur à haute pression s'ouvre davantage, et l'organe d'admission 5 de la vapeur à basse pression ouvre le canal de surcharge 41 dans une porportion telle que la quantité accrue de vapeur à haute pression puisse passer dans la turbine à basse pression sans entraîner une augmentation de la pression dans le surchauf-
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feur intermédiaire.
Le tiroir du distributeur 26 passe alors au-dessus de sa position médiane, de sorte que l'huile sous pression pénètre sur le côté à gauche du piston 23, qui se déplace vers la droite et entraîne la tringle 19 dans la même direction jusqu'à ce que la coulisse soit revenue à la position représentée en traits pleins, tandis que l'organe d'admission 5 referme le canal de surcharge 41. Au nouent des chocs de charge le canal de surcharge est donc ouvert et refermé avec un certain retard.
Si une turbine à surchauffeur intermédiaire doit être branchée sur un réseau relativement petit à grandes variations de charge, il est possible que la capacité de la chaudière à haute pression ne soit¯pas suffisante pour compenser les chocs rapides de charge. Pour remédier à cet inconvénient dans le dispositif que montre la fig. 2, on peut prévoir en amont du surchauffeur intermédiaire et en dérivation un petit accumulateur auxiliaire 42 muni d'un conduit d'introduction de la vapeur 40 et d'un clapet de retenue 44.
Pour utiliser la capacité de cet accumulateur auxiliaire, on choisit les rapports des timoneries de façon qu'à la première réaction du régulateur de tours-minute, l'organe d'admission 5 de la turbine à basse pression laisse passer dans cette turbine une quantité de vapeur supérieu- re à celle que l'organe d'admission 3 laisse passer dans la turbine à haute pression. Le retour au fonctionnement stationnaire peut néanmoins avoir lieu comme précédemment. Si on réduit la charge en partant de la pleine charge jusqu'à la moitié, l'organe d'admission de la vapeur à haute pression passe aux trois quarts de la course totale, tandis que l'organe d'admission de la vapeur à basse pression passe au quart de la course totale.
Pendant les variations rapides du nombre de tours-minute, l'organe d'admission de la turbine à basse pression se ferme ou s'ouvre donc relativement plus fortement que l'organe d'admission de la turbine à haute pression. La chaudière est ainsi moins brusquement déchargée, de sorte que son régulateur de foyer dispose du temps nécessaire au rattrapage. L' accumulateur est ainsi chargé et il se décharge ensuite lentement dès que les organes régulateurs reviennent à la position de fonctionnement stationnaire sous l'action du piston 23 du servomoteur.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé pour le réglage d'un groupe à turbines à vapeur comprenant un surchauffeur intermédiaire et dans lequel un régulateur de tours-minute agit simultanément sur un organe d'admission de la vapeur à haute pression et sur un organe d'admission de la vapeur à basse pression, caractérisé en ce que, dans le cas de variations du nombre de tours-ainute, et après un premier mouvement rapide de réglage, l'organe d'admission de la turbine à basse pression est amené lentement vers une position correspondant au minimum de perte de pression.