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BREVET D t I::V ilT ION
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Commande électronique de l' illterC\3ption pour turbilH.'S -----------------------------------------------------
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La présente invention est relative à une comut'mda l'ec-' troMi<:;uo 'le l'interception pour turboUlotur5 à. s'''18 t.Ur[Y:I,"trlquo et à contrôleur tachymétrique qui détecte la valeur limite de la survitesse qui se manifeste à la suite
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de l'élimination de la charge et qui envoie un mas;aL;a 1 un organe de décliquetage, lequel produit la fermeture des soupapes de commande, lorsque la vitesse limite fixée par le dispositif de sécurité risque d'être atteinte ou dépas- sée
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Lorsque la charge du groupe turbo-generutcur ost brus- quement supprimée, les soupapes de/com;naiide W:\11t) 1)1'ts:
Jlon et les soupapes d'étranglement moyenne pression int,k,1,vloii- nent comme soupapes d'interception, afin d'empêcher 1 sam- balle:nent dans lu région de réponse des diüLo3itzl.'a du :.31:'- C1lI':.té rostre les survitesses. Un fonctionnetttent des dm-
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positifs de sécurité contre les sur vitesses (soupapes à fermeture rapide) aurait pour effet un arrêt complet du
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groupe t-rDo-g4-nérateur, ce qui nécessiterait un nouveau d±#iàrraé-e, si le groupe doit continuer à fournir de la puissance.
Pour cette raison, l'allure de la vitesse du grou-1-- turbo-générsteur doit être constamment surveillée et il faut qu'un signal de fermeture soit envoyé immédiate- ment aux soupapes de distribution de vapeur lorsque l'accé- lération au rotor de la turbine dénote une tendance à un
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e:T,b<:olle;ent intolérable.
La grandeur qui amorce la ;1anoeu- vre de fermeture doit détecter tout phénomène de délestage du groupe tqroo-g8nératE:ur j toutefois, elle ne doit provo- quer l'arrêt temporaire de l'admission de vapeur que lors- que le comportement dynamique du groupe turbo-générateur
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l:1é1.nii'E.:ste d'une façon univoque une tendance à 1'emballement dans la région de réponse des dispositifs de sécurité en dépit de l'intervention du régulateur de vitesse.
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Il est connu d'effectuer la mesure, la différentiation et la transmission de la valeur limite de la vitesse, va- leur qui amorce l'opération de fermeture, à l'aide de moyens
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M4-canicues, hydrauliques ou électriques, ou de leurs cora- bina"Lions.
Ainsi, par exemple, on connaît un appareil à commane électronique où une génératrice tachymétrique ac- couplée au rotor du groupe turbo-gnérateur fournit la tension d'entrée, la puissance et la fréquence à un contrô.- leur de vitesse, qui détecte la vitesse limite lors de la
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survitesse qui se fUé1nlfeDtc il ia suite de la suppression de la charge. Lorsque !-'accélération du rotor, détectée d{US l'orgue dif-r, -r3nt-'-ateur du contrôleur de vitesse dé- passe une valeur dter:;in:e - de sorte que la vitesse limi- te du dispositif de sécurité risque d'être atteinte ou dé- passée -, il se produit la fermeture des soupapes de distri-
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bution de vapeur du groupe turbo-générateur.
Un a toute-
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fois constaté que la tension de la génératrice tachym6trl- que est affectée - en rbison d'un balourd et d'un jeu dans l'accouplement - d'un certain caractère ondulatoire, c'est- -à-dire) de variations de la tension de part et d'autre d'une valeur moyenne, ce qui perturbe nettement la compor- te;nent du régulateur. En effet, comme le contrôleur de vi- tesse n'interprète que l'élévation de la tension et que, en ce faisant ne peut pas distinguer entre les ondulations
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de la tension de la génératrice tachymétricue, d'une part et l'élévation de la vitesse du groupe turoo-g&16rutùur, d'autre part, les variations de tension du cette sorte peu- vent se traduire par des arrêts inopportuns de l'admission de vapeur.
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L'invention vise à éliminer ces inc#1véniontl5 et z réaliser un système de commande d'interception indérégla- ble et fiable pour turbomoteurs.
.Suivant l'invention, ce but est atteint par .le fait
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que le i'onctionnement de l'organe de décliquetage est on outre subordonné à des 3itjn?iux fournis par des dispositifs de mesure prévus sur l'srbre du groupe turlo-c<µri4réSteur et qui indiquent de faron univoque la délestage ue .tt.rrre.
Suivant une autre caractéristique de Ilii.-i.ritior4, on fait a,,!,el, pour la formation des 8J.,g.&UX )..riGS.lßU%alu. 1; à4- lesthge oe l'arore, à des capteurs de ,rl': 3:'.1..'):1 'jDnf en soi. Les capteurs de pression sent FiYFiCttitfGUh.:.t:nG .1.nt '.r- calés dans les griffes de l'a-:coup,",;;,j(mt 1J('4vl; ,.,.tre la tilr- bine et le générateur, leur excitation f:,t.j'fa::iytl ;t;,,qr, four- nie par d3 aL1xz-nts permanents c.ig,os6s d':a:..;..13 α3C.Y.2"fJ$ du corps du capteur de .pression. l'cur produire is :;ii'/.L11X indiquant le d4lestage de l'arort:, on ut aurzi :.syl.jcr les capteurs de torsion connus er. soi ou dc2 ,;::u,s 7.túGO-
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métriques, également connues en soi.
Des exemples de réalisation ont été représentés dans les dessins et seront décrits d'une manière plus détaillée dans la suite.
Dans ces dessins ;
La fig. 1 ebt une représentation schématique du monta- ge d'un groupe turbo-générateur comprenant la commande d'in- terception suivant l'invention.
La fig. 2 est une vue schématique en élévation d'un accouplement d'un groupe turbo-générateur.
La fig. 3 est une vue en coupe de l'embrayage suivant la linge A-B de la fig. 2.
La fig. 4 est une représentation schématique d'un cap- teur piézométrique à excitation par aimants permanents.
La fig. 5 est une vue latérale du capteur piézométri- que.
La fig. b représente le montage d'un capteur torsio- métrique.
La fig 7 représente le montage d'un capteur à jauge extensométrique
Ainsi qu'il est représenté d'une.manière schématique dans la fig. 1, la génératrice tachymétrique 2, accouplée au rotor de la turoine 1, fournit au contrôleur de vitesse
3 les signaux correspondant à la vitesse de rotation, ce contrôleur étant relié à l'organe de décliquetage par une ligne de signalisation. L'organe de décliquetage 4 reçoit, par l'entremise d'une seconde ligne de signalisation 5a, des signaux de l'appareil indicateur 5, qui détecte la sup- pression de la charge de l'arbre du groupe turoo-générateur.
L'organe de décliquetage envoie l'ordre de fermeture à la soupape de réglage de vapeur 7, qui arrête l'arrivée de la vapeur de la chaudière 8 et du sur chauferu à la turoine 1.
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Les fige. 2 et 3 moutrent la possibilité de l'inter- calation des capteurs piéométrieu 6 entre les clabots 9 et 10 de l'embrayage entre l'arbre 12 de la turbine et l'arbre 13 du générateur.
Une soupape unidirectionnelle sèche 18 court-circuite les impulsions de démsrrage
Les figs. 4 et 5 représentent un capteur piézométrique à excitation par aimants permanents. Au lieu des bobines primaires connues, qui sont alimentées en courant alterna-, tif et établissent le champ magnétiqueon prévoit ici des aimants permanents 16, dans des fenêtres du corps feuilleté du capteur piézométrique Ceci permet d'éliminer la secon- de paire de bagues collectrices, requise jour 1'amenée du courant.
L'axe de la bobina secondaire 17 est perpendicu- laire à la direction du champ magnétique produit par les aimants permanents 10 Les signaux de tension induits dans la booine secondaire 17 sont transmis à l'organe de dcli- quetage 4 par les bagues collectrices 15 et la ligna de si- gnalisation 5a.
La fig. 6 représente le Montage électrique d'un capteur torsiométrique servant d'émetteur de signaux La bague po- laire primaire 21, qui entoure l'arbre 12 de la turbine, est alimentée en courant alternatif hnute fréquence par un alternateur 20.
Dans les deux bagues polaires secondaires extérieures 22 s'induit une tension qui est redressée par un pont redresseur 24 - qui peut être équilibré au moyen d'une résistance 23 et d'un contact à curseur 27 -, lissée @ par un condensateur de filtrage 25 d'une capacité extrême- ment réduite, amplifiée dans un amplificateur de commuta- tion à courant continu 26 et appliquée sous la forme d'un signal, par l'entremise de la ligna de signalisation 5a, à l'organe de décliquetage 4.
Dans la fig. 7, des jauges extensométriques 30, bran- chées en série, sont collées sur l'arbre de turbine 12,
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obliquement par rapport A l'axe de l'arbre. Le courant est amené et recueilli' l'aide d'une paire de bagues col- lectrices 31a et 31b. Les jauges extensométriquces 30 for- ment, ensemble avec les résistances fixes 33 et la réais- tance réglable 34 un pont de résistances à quatre branches, alimenté en courant par une batterie 32 Les signaux sont envoyas à l'organe de décliquetage 4 par la ligne de signa- lisation 5a
La vitesse de rotation communiquée par la génératrice tachymétrique 2 et transmise au contrôleur dé vitesse 3 est interprétée, ainsi qu'il est connu en soi,
et un messa- ge est transmis à l'organe de décliquetage lorsque les ré- sultats de cette interprétation montrent une tendance à l'emballement dans la région de réponse des soupapes de sé- curité. Toutefois, afin que l'organe de décliquetage 4 puisse provoquer la fermeture des soupapes de réglage de vapeur 7, il faut qu'il y ait, à côté du message envoyé par le contrôleur de iitese 3 à l'organe de décliquetage 4, un signal indiquant de façon univoque le délestage de l'arbre. En cas de suppression brusque de la charge, les capteurs piézométriques 6, encastrés dans lesflancs des clabots de l'embrayage entre la turbine 1 et le générateur 11, capteurs dont le fonctionnement est basé sur le princi- pe de l'inversion de la magnétostriction, subissent une mo- dification de la force périphérique,
d'où il résulte une modification de la perméabilité et de la configuration du champ des capteurs piézométriques 6. Il en résulte une in- duction, dans les enroulements secondaires des capteurs piézometriques 6, d'une tension qui est envoyée, en tant que signal, à l'organe de décliquetage 4. Les impulsions des capteurs piézométriques b, qui se manifestent lors de l'at- telage de la charge, sont court-circuitées au moyen de la
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soupape unidirectionnelle sèche 18. Une indication ana-
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logue est obtenue à l'aide du capteur torsiométriuue bien connu. Il en résulte, lors de l'application de la charge, et vu les contraintes à la torsion de l'arbre, deb tensions, grâce auxquelles la perméabilité se modifie dans le sens des contraintes principales.
Les flux qui en résultent à travers les pôles des bagues polaires 22 induisant, dans
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les enroulements bri-.nchés en série, des tensions qui sont aussitôt redressées, filtrées et amplifiées. Il s'ensuit que, lorsque l'arbre est soumis à la charge, il apparaît à la sortie de l'amplificateur un signal, qui disparait lorsque -L'arbre est délesté. Par conséquent, la chute de tension devrait être utilisée en qualité de signal indi- cateur pour l'organe de décliquetage 4.
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En faisant appel aux jauges extensométri uuos connues 30, on obtient au fond également une indication de la con-
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trainte de torsion. Toutefois, commelo pont peut être ôqui- libré à l'aide de la résistranca de réglage vzw, le d41esLà- ge de l'arbre fournit également une indication, laquelle
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peut être appliquée en tl\llt que signal à l'organe de dÓcÍ- quetat.e 4.
L'xvantuàe de la commando d'interception d'une t1Jrt.JJ... ne suivant l'invention réside en cu (ue, en r<.i:on dr. ia présence de deux signaux indépendants l'un de l'autre et
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servant à actionner les soupapes (le r6;;;.tag de sur en i5e àe soupapes d'interception, on a l'assurance ulêvà'.tur des arrêts inopportuns de l'arrivé ce va .eur, telc qu'ils se produisent lorsque l'organe de décliquetage est comraan- dé uniquement par la gf.rératz^3.ce t&:.yn6t*'iue en c,.zoir,e i.. son avec le contr8leur de vitesse.
L'adoption des ca,tet.rs pi6zométriques 6 et des jauges extensaar ,u4c 3h offre, comparativement à l'emploi des onpteurs tor la:a3tri.cxes, .
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l'avantage d'une construction simple et économique; par contre, le capteur torsiométrique, plus compliqué et plus dispendieux, n'exige pas la présence de bagues collectri- ces, peu favorables.
REVENDICATIONS
1. Commande électronique de l'interception pour turbo- moteurs, comprenant une dynamo tachymétrique et un contrô- leur de vitesse qui détecte la valeur limite de la survi- @ tesse qui se manifeste à la suite de l'élimination de la charge, et qui envoie un message à un organe de décliqueta- ge qui produit la fermeture des soupapes de réglage, lors- que la vitesse limite fixée par le dispositif de sécurité risque d'être atteinte. ou dépassée, caractérisée en ce que la mise au travail de l'organe de décliquetage (4) dépend en outre de signaux fournis par des systèmes de mesure pré- vus sur l'arbre du groupe turbo-générateur et qui indiquent de façon univoque le délestage de l'arbre.