Brevet FR2006555A1 — publié le 19691226

i ' La présente Invention concerne des turbines à fluide .élastique et, en particulier, des systèmes pour la conduite de turbines à vapeur. ■ Un type général de turbine à vapeur est le type à ex- f 5'traction qui est souvent,mais pas nécessairement,classé dans la catégorie des petites turbines et qui est,en outre,conçu.par exemple pour fournir la vapeur requise pour un processus ainsi que la circulation de fluide moteur pour turbine nécessaire pour' entraîner une installation industrielle ou une génératrice de courant électrique 10 d'une puissance électrique prédéterminée. Une turbine d'extraction de puissance appropriée peut donc servir de moteur pour faire fonctionner une génératrice de papeterie tout en fournissant r simultanément de la vapeur prélevée de la circulation de vapeur principale de la turbine au processus de fabrication du papier ainsi qu'à 15 d'autres fins. Le fonctionnement de la turbine d'extraction comme moteur peut constituer son. rôle principal ou simplement un rôle secondaire. D'autres turbines semblables à la turbine à extraction quant à leur fonction finale comprennent (1) les turbines à contre-pression qui évacuent de la vapeur motrice sous une pression ré-20 glée vers un processus, ou à des fins de chauffage ou autres et (2) des turbines de conversion d'eau de mer qui actionnent des génératrices électriques et fournissent la vapeur nécessaire pour chauffer l'eau de aer convertie dans une installation de dessalement. Les turbines utilisées dans cette application peuvent 25 être du type à extraction ou à contre-pression. Un autre type général de turbine à vapeur est celui dans lequel la vapeur n'est utilisée principalement que pour faire fonctionner la turbine comme moteur dans une centrale électrique et dans d'autres applications. Les turbines varient d'une centrale à 30 une autre et, dans une centrale brûlant du combustible fossile, une turbine peut comprendre, par exemple, des sections à haute pression, à pression intermédiaire et à basse pression couplées en tandem sur un seul arbre ou sur plusieurs arbres avec un ou plusieurs étages de réchauffage successifs entre elles. 35 D'autres turbines motrices comprennent les turbines utilisées pour produire du courant électrique à bord des navires et les turbines de propulsion des navires qui sont mises en oeuvre pour régir le couple transmis à l'hélice et la vitesse du navire. Des systèmes de régulation de turbines électrohydrauliques 4-0 analogiques ou analogiques-numériques connus utilisent, par exem- 12220 2006555 2 ■ • ' plë, une régulation par réaction à boucle fermée. En fait, la variable de finalité du système réglée par des valves ,ou une représentation de cette variable,peut être détectée et comparée à une valeur de consigne pour produire'un signal d'écart. Le circuit com-5- prenant oui dispositif analogique agit sur le signal d'écart avec 1 un gain de boucle préréglé et souvent avec une caractérisation de transfert préréglée pour produire un signal de réglage qui fait fonctionner hydrauliquement les valves d'admission de vapeur dans la turbine par l'intermédiaire d'un dispositif positionneur compre-, 10 nant une servovalve, un actuateur, et un régulateur commandé par la réaction d'un écart de position qui actionne la servovalve.Lorsque l'écart est ramené à zéro, l'action correctrice agissant sur les valves cesse. Dans des turbines motrices, un signal d'écart de vites-15 se peut déterminer la régulation seule ou conjointement avec un signal de réglage de charge. A titre d'autre exemple de la boucle de régulation de turbine connue, la régulation d'une turbiné à extraction'à plusieurs variables exige des "boucles.-de régulation séparées pour la vitesse et la pression d'extraction,les si -20 gnaux d'écart de vitesse et de pression déterminant directement les actions exercées par les boucles de régulation de vitesse et de pression, respectivement, et lê-couplage croisé entre les boucles modifiant 1' .action des boucles de régulation de pression et de Vitesse". 25 Lorsque la variable de finalité régie par des valves est la charge de la turbine comme c'est le cas dans les grosses turbines de centrale électrique à pression d'admission constante, la boucle de régulation de la charge peut être ouverte ou fermée et elle fonctionne habituellement conjointement avec la 30 boucle de réaction de vitesse fermée. Lorsque la turbine a été amenée à sa vitesse synchrone sous l'action de la boucle régulatrice de vitesse, l'écart de vitesse est normalement maintenu à zéro et la boucle de régulation de la charge agit sur les valves d'admission de la vapeur pour déterminer le débit de la va-35 peur dans la turbine et la fraction de la'charge totale du système partagée par la turbine. Pour maintenir la vitesse synchrone, on applique une régulation de vitesse à participation de fréquence pendant les perturbations de vitesse transitoires causées par des variations de charge impartantes. 4-0 . La boucle de régulation de charge peut être ouverte ou 12220 2006555 3 « en substance ouverte par le fait que des variations de réglage _déterminées des valves sont amorcées à la main au moment où la lecture des mégawatts produits ou d'une autre.variable servant à détecter la charge est erronée. Une régulation de charge plus 5 rapide mais encore retardée est obtenue à l'aide d'un signal de pression de réchauffage interétages, tel qu'un signal de réaction de boucle de charge fermée. La régulation de charge la plus rapide peut être obtenue par réaction de pression avec une boucle fermée de la chambre à action ou ûu premier étage de détente. 10 Comme dans le cas général, un circuit de caractérisation approprié peut être inclus dans la boucle de régulation de charge pour traiter la demande de charge, c'est-à-dire la référence de charge ou le signal d'écart de charge. La caractérisation compense, par exemple de manière statique,la courbe habituelle non linéaire 15 positionnement des valves-débit de manière à produire une relation linéaire entre les variations de débit réglées de la vapeur et les variations du niveau de la demande de charge. Un système régulateur de turbine électrohydraulique bien 20 connu est représenté et décrit de manière plus spécifique dans un article intitulé "Electrohydraulic Control For Improved Availabili-ty and Opération of Large Steam Turbines" de M. Birnbaum et E.G. Noyés présenté à la Conférence Nationale de l'Energie ASME-IEEE qui s'est tenue à Albany, New York, du 19 au 23 septembre 1965. •25 Dans ce système, on utilise une régulation par réaction pour régler la vitesse et la charge de la turbine dans de grosses turbines à vapeur de centrale électrique. Des circuits numériques sont prévus,en particulier un système de référence numérique à semi-conducteurs qui élimine les systèmes à moteur connus so-30 difiant la relation vitesse/charge pour établir les variations des valeurs de consigne de la vitesse et de la charge de la turbine sur une base progressive admissible. Un article intitulé "Automatic Electronic Control of Steam Turbines According to a Fixed Programme" 'dans le numéro de mars 1964 de la revue Brown 35 Boveri a trait au même sujet.. Quoique les divers types connus de régulateurs de turbine électrohydrauliques et d'installations de centrales électri-ques.aient, en général, donné des résultats satisfaisants pour ' la conduite et la-régulation de la turbine et de la centrale pro-40 prement dite, des inconvénients particuliers subsistent dont la 69 12220 2006555 u ' plupart sont des conséquences inévitables de la nature de base de-ces systèmes. Par exemple, comme indiqué plxis haut, il est usuel d'utiliser -des circuits de transfert par réaction comprenant une • compensation du manque de linéarité des courbes de position-débit 5 de vapeur des valves de la turbine et cette particularité suscite certaines difficultés. Le but du circuit de caractérisation à compensation statique est de rendre le débit de la vapeur, plutôt que la position des valves d'admission de vapeur, proportionnel à la demande d'écart 10 à réaction ou à la demande de référence afin de rendre le degré de régulation proportionnel à la demande imposée au système de régulation. Il est peu commode et souvent difficile de réaliser avec précision un circuit de transfert linéaire pour les diverses valves caractérisées auxquelles un dispositif régulateur devrait être ' 15 associé dans une turbine particulière quelconque ou d'une turbine de production à une autre. Une raison en est que chaque valve ou montage de valve peut exiger une fonction de transfert linéaire précise et nécessite, par conséquent, des moyens électroniques spéciaux et relativement onéreux pour, obtenir cette ,20 fonction. Une autre raison, peut-être la plus importante, est qu'un circuit de transfert parfaitement linéaire peut ne pas être obte-nable économiquement et aisément, par exemple lorsque la courbe de position des valves-débit a, en général, une pente positive, 25 mais présente m ou plusieurs segments courbes de pente négative avec des points de rebroussement à pente nulle à chacune des ex-trémités des segments. De plus, même lorsqu'un circuit à fonction de transfert de linéarisation approprié est mis au point pour un montage de valve particulier, l'utilisation du système peut faire 30 varier la courbe de position des valves-débit à la suite de l'usure des valves, etc., et le circuit à fonction de transfert statique non flexible initial ne remplit plus son rôle avec précision, ce qui rend malheureusement des modifications d'entretien souhaitables ou nécessaires. x 35 Dans le cas général, il est à remarquer que la même chose s'applique par extension aux difficultés d'applications dans lesquelles des fonctions de transfert d'un système de régulation statique, sélectionnées avant ou pendant le fonctionnement de la turbine, sont utilisées- pour établir une relation déterminée li-40 néaire ou autre que linéaire entre les propriétés de la vapeur 12220 2006555 5 " .soumises à régulation, telles que le débit et la demande,Imposées au système de régulation.En raison des inconvénients correspondants de la caractérisation statique des boucles de régulation, la conduite et la régulation des turbines selon les procédés connus n'ont pas donné 5 satisfaction du point de vue de l'efficacité delà précision.Dans le ' domaine des turbines de centrale électrique alimentées par des chaudières du type à réservoir de vapeur brûlant un combustible fossile ou par d'autres systèmes générateurs de vapeur, des défauts d'efficacité et des imprécisions résultant de ces inconvé-• 10 nients ont réduit la souplesse de la régulation de la centrale électrique et augmentent les frais de production de l'électricité. Mise à part cette caractérisation statique, une autre difficulté que l'on rencontre avec les systèmes de régulation électrohydrauliques des valves de la turbine et avec la conduite 15 de cette turbine est l'utilité limitée en ce qui concerne la dynamique de la turbine, c'est-à-dire la régulation de la vitesse de réponse des valves d'admission de vapeur et de la vitesse de réponse ' d'activation de la turbine.Par exemple^Les systèmes régulateurs de turbine comportent une boucle de régulation qui est caractérisée dy-20 namiquenent avec une action proportionnelle et un gain approprié pour assurer une réponse de positionnement stable des valves et une réponse d'entraînement stable de la turbine. Une boucle ainsi caractérisée peut provoquer ou non la réponse dynamique désirée des valves d'admission de vapeur et la réponse dynamique désirée de la 25 turbine et, dans les centrales électriques, la réponse désirée pour la production de courant lorsque les conditions de fonctionnement du système varient. Un aspect de la difficulté de caractérisation dynamique réside dans le fa.it que des amplitudes de variation différentes 30 de la valeur de consigne de position des valves peuvent exiger des-gains de boucle de positionnement différents afin d'atteindre la réponse de positionnement dynamique désirée des valves d'une manière régulière. Par exemple, il peut être souhaitable d'assurer un positionnement rapide et stable. des valves avec une marge de 10% 35 sans pompage. Une faible variation de la valeur de consigne de position peut exiger un premier gain pour atteindre cette réponse tandis qu'une variation plus importante de cette valeur de consigne peut exiger un second gain G^ supérieur au premier. Comme le gain de positionnement est fixe, la réponse de position-4.0 nement désirée des valves ne peut être atteinte que dans une gam- 12220 2006555 6' me limitée de variations de la valeur de consigne de position des valves On a également eu difficile à effectuer la caractérisation dynamique du système de régulation d'une turbine classique à cause des limitations de' largeur de bande de la boucle de ré-5 gulation qui influât sur le degré de gain de boucle utilisable pour obtenir une réponse stable.Cette particularité qui liaite "l'efficacité des systèmes connus exige un gain de boucle relativement réduit pour limiter les interférences de parasites avec la régulation. Une limite est donc imposée sur.la vitesse à laquelle les ré-10 ponses de positionnement des valves et d'activation de la turbine par de la 'vapeur peuvent être atteintes,une réponse plus rapide pou- .. vant être souhaitable et pouvant être, obtenue entre les.limites de la dynamique thermique et mécanique de la turbine. Les limitations de largeur de bande imposées à la capacité de régulation du pro-15 cessus de la turbine se présentent spécialement dans des systèmes de régulation de turbines comportant des boucles en cascade munies de jonctions additionneuses, par exemple dans les systèmes de régulation des turbines de grosses centrales électriques dans lesquels le gain d'une boucle de positionnement de valve interne 20 agit sur la sortie d'une boucle de régulation de charge externe et exige ainsi une réduction du gain de la boucle externe pour atteindre un niveau de réponse raisonnablement bas-aux signaux parasites de la boucle de régulation de charge externe. Un autre aspect de la difficulté de la caractérisation 25 dynamique réside dans le fait'qu'une boucle type à action proportionnelle, malgré qu'elle puisse agir dans certaines circonstances de manière à produire le positionnement rapide et précis désiré des valves entre les limites de la capacité thermique et mécanique de la turbine, provoque dans la plupart des cas une réponse d'activa-30 tion suramortie de la turbine par la vapeur parce qu'un débit, de-vapeur modifié exige un certain temps pour permettre à l'alimentation de vapeur de régime permanent de la turbine d'atteindre ■ le nouveau niveau correspondant au nouveau débit de vapeur. L'importance de cet inconvénient varie selon la longueur et l'importance 3> du délai excessif introduit-dans la réponse d'activaticn de la turbine Dans le cas de grosses turbines de centrales électriques la différence de temps entre la réponse critique et la réponse suramortie est relativement courte par comparaison avec les autres limitations de l'installation et, par conséquent, elle n'est pas .trop 4.0 préjudiciable. Ên d'autres termes, la réponse d'activation de "la 69 12220 2006555 s i i turbine de la centrale électrique n'est normalement pas optimale dans son sens le plus strict et l'augmentation de la vitesse de "réponse de la turbine ne procure que peu ou pas davantage en raison des autres limitations de'-l'installation. Cependant, dans au . 5. moins certaines applications possibles de centrales électriques ! ainsi que dans d'autres applications de turbines, dans lesquelles une dynamique de turbine optimale ou presque optimale est souhaitable ou serait souhaitable si on pouvait la réaliser en pratique, les systèmes de régulation de turbine connus n'ont pas donné en-.10 tièrement satisfaction. Pour accroître dans une certaine mesure la vitesse de réponse de la turbine, les systèmes de régulation connus utilisent une certaine caractérisation:dynamique comprenant,par exemple,une action analogique. Influencée par un .réglage en dérivation.Dans ce cas,le 15 le positionnement des valves d'^diission de vapeur peut être effectué entre les limites de la dynamique thermique et mécanique de la turbine, un dépassement de la position des valves' qui persiste au-delà de la marge de 10# mentionnée- plus haut et exécutée rapidement, étant utilisé pour réaliser un positionnement, rapide 20 des valves sans pompage. Cela étant, le débit de la vapeur dépasse temporairement la valeur fixée et une activation d'entraînement accélérée de la turbine sans dépassement est produite car la position des valves est finalementrecorrigée pour ramener le débit de la vapeur à sa valeur de régime permanent. Cependant, comme dans le 25 cas d'une caractérisation statique, la caractérisation dynamique ne peut pas être réglée facilement pour produire une réponse sta- ' ble et régulièrement plus rapide de la turbine dans des conditions de travail ou de fonctionnement variables- Ces turbines exigent des systèmes de régulation compli-30 qués qui sont différents suivant le type de turbine utilisé et qui doivent, par conséquent, être conçus pour un type de turbine déterminé.. Des variations de hardware relativement onéreuses sont nécessaires pour tenir compte des fonctions de caractérisation qui 35 changent d'une turbine à une autre pour un type de turbine particulier, par exemple las turbines à extraction, les grosses turbines de centrales électriques, les turbines de réacteurs à eau bouillante, les turbines de réacteurs à eau sous pression, etc.Bien que diverses .caractéristiques de fonctionnement d^une turbine spé-40 cifique et divers résultats de régulation sont nécessaires pour 12220 2006555 8 • les divers types de turbines,les frais d'investissement associés à la grande variété des systèmes de régulation de turbines connus 'nécessaires à cet effet ont, certainement avec d'autres facteurs, limité de manière générale la^yente des turbines à vapeur et des 5 systèmes de régulation pour turbines à vapeur. Les frais d'investissement relativement élevés qui caractérisent les régulateurs de turbines classiques qui manquent de souplesse ont, en général, également limité la mesure dans laquelle on peut perfectionner ou améliorer la finesse de la con-10 duite de la turbine, c'est-à-dire qu'une conduite plus fine exige des investissements en hardware de plus en plus élevés. L'invention a pour but principal de procurer un système de conduite nouveau pour différents types de turbines à vapeur * qui permette économiquement d'optimaliser dynamiquement le fonc-15 tionnement de la turbine. Cela étant, l'invention réside dans un système de conduite d'une turbine à vapeur comprenant des valves d'admission de vapeur servant à déterminer le débit de la vapeur passant dans au moins une section de la turbine, caractérisé par un dispositif ser-20 vant à déterminer, selon une caractérisation prédéterminée, une demande de positionnement des valves d'admission de vapeur requise pour satisfaire une demande d'admission e'ffectuée pour au moins une variable prédéterminée soumise à une régulation de finalité par l'action des valves et un dispositif pour' régler les valves selon 25 la demande de positionnement déterminée des valves. Pratiquaient, le système comprend de préférence au moins une boucle de réaction servant à produire une représentation de • l'écart séparant la valeur réelle d'une valeur de référence pour la variable du système soumise à une régulation de finalité prédéter-30 minée. La boucle alimentée par réaction peut appliquer sa. représenta tion d'écart comme demande d'admission pour la boucle à action positive, mais la boucle alimentée par réaction est de préférence agencée en cascade à un autre point de jonction avec la boucle de régulation à action positive pour corriger les écarts habituellement 35 mineurs dans des déterminations positives effectuées à partir d'une demande d'admission de référence. La jonction de boucles en cascade assure une modification positive par multiplication avec une limitation réduite de la largeur de bande du système de régulation et, par conséquent, une conduite avec un gain plus élevé, un positionnement U0 des valves d'admission de vapeur plus rapide et line réponse 12220 9 2006555 •plus rapide également d'actîvation. de la turbine au moyen de vapeur. L'invention ressortira clairement de la description détaillée d'une forme d'exécution préférée donnée ci-après, à ti- : 5 tre d'exemple, avec référence aux dessins annexés dans lesquels : la Fig. 1 est un schéma d'une centrale électrique comprenant une grosse turbine à vapeur et une chaudière du type à réservoir de vapeur brûlant du combustible fossile ainsi que certains détecteurs et dispositifs de commande qui peuvent tous être 10 mis en oeuvre conformément à la présente invention; la Fig. 2 est une vue schématique d'un système régulateur à calculateur numérique programmé pouvant agir sur-la turbine à vapeur et sur ses dispositifs associés 'représentés à la Fig. 1, conformément à la présente invention; 15 la Fig. 3 est un schéma synoptique logique de régula tion utilisé dans line partie d'un système programmeur qui fait fonctionner le système de calcul de la Fig. 2 conformément à l'invention, et les Fig. 4 et 5 montrent certaines parties du schéma 20 synoptique logique de la Fig. 3,de manière plus détaillée. Comme indiqué à la Fig. 1, une turbine 10 est munie d'un arbre de sortie 14 qui entraîne un gros alternateur classique 16 pour produire du courant triphasé (ou autre),mesuré à l'aide d'un détecteur de courant 18. L'alternateur lo est, par exemple, con-25 necté (non représenté) par un ou plusieurs disjoncteurs (non représentés) par phase à un grand réseau électrique et, lorsqu'il est ainsi connecté, il force le turbo-alternateur à fonctionner à une vitesse synchrone dans des conditions de régime permanent. Dans des conditions de variations transitoires de la charge élec-30 trique, la fréquence du système peut être affectée et des variations de vitesse correspondantes du turbo-alternateur se produisent. A l'état synchronisé, l'apport de courant électrique de l'alternateur 16 au réseau est normalement déterminé par le débit de la vapeur qui, dans ce cas-ci, est introduite dans la turbine 10 35 à une pression d'admission ou d'alimentation en substance constante. La turbine 10 est ici du type à plusieurs étages et à écoulement axial et comprend une section à haute pression 20, une section à pression intermédiaire 22 et une section à 40 basse pression 24. Chacune de ces sections de la turbine peut corn- 12220 2006555 10' * ' prendre plusieurs étages de détente constitués par des aubages fixes et m rotor à ailettes correspondant relié à l'arbre 14» ^Dans d'autres applications, des turbines mises en oeuvre conformément à l'invention peuvent présenter d'autres formes avec plus 5 ou moins de sections reliées en tandem à un arbre ou couplées de . façoncompound à plusieurs arbres» La vapeur, à la pression d'admission constante, servant à entraîner la turbine 10,est produite par un système générateur de vapeur 26 qui comprend une chaudière classique du type à 10 réservoir de vapeur brûlant un combustible fossile, tel que du charbon pulvérisé ou du gaz naturel. D'un point de vue général, 'la présente invention peut également être appliquée aux "turbines à vapeur associées à d'autres types de systèmes générateurs de vapeur, tels que les réacteurs nucléaires et les chaudières à un 15' seul passage. La turbine 10, dans ce cas, est du type à extrémité antérieure à plusieurs entrées et de la vapeur ést, par conséquent dirigée vers la boîte à vapeur de la turbine (non représentée de manière spécifique) par quatre valves d'étranglement TV1 à TV4. En 20 général, les turbines du type à plusieurs . entrées ainsi que d'autres turbines du type à extrémité antérieure, telles que les turbines à une seule extrémité ou les turbines à barre d'.extrémi-té mobile comprennent des nombres de valves d'admission différents et/ou des agencements de valves différents également. 25 La vapeur passe de la boîte de vapeur d'admission dans le premier étage de détente de la section à haute pression par huit valves de régulation d'admission GV1 à GV8 qui fournissent de la vapeur à des entrées réparties en arc de cercle autour de l'enveloppe a haute pression de la turbine pour constituer un 30 système de valves de régulation type pour de grosses turbines brûlant du combustible fossile. Les turbines nucléaires peuvent par ailleurs n'utiliser que quatre valves de régulation. Pendant la mise en route, les valves de régulation GV1 à GVB sont toutes grandes ouvertes et le réglage du débit de la 35 vapeur est assuré par l'action des valves d'étranglement de l'arc entier.En" un point déterminé du processus de mise en route, on passe de la régulation par l'arc entier ou par les valves d'étranglement à une régulation par arc partiel par les valves de régulation en raison des pertes d'énergie des valves A0 à} étranglement et/ou de la capacité de régulation des valves 69 12220 2006555 i il d'étranglement. Au moment du transfert, les valves d'étranglement TV1 à TV4 sont grandes ouvertes et les valves de régulation GVI à GV8 sont actionnées individuellement dans un ordre prédéterminé qui est habituellement calculé de manière à imposer un équilibre 5 thermique sur le rotor et à réduire les contraintes auxquelles 1 les ailettes du rotor sont soumises tout en produisant la vitesse désirée de la turbine et/ou le niveau de charge voulu. Par exemple, dans un mode de régulation par valves de régulation, les valves de régulation GV5 à 8 peuvent %tre Initialement fermées ■10 tandis que les valves de régulation GV1 à GV4 sont actionnées ensemble de temps à autre pour déterminer les positions produisant les débits de vapeur correspondants désirés. Lorsque les valves de régulation GV1 à GV4 ont atteint l'extrémité'de leur gamme de réglage, c'est-à-dire qu'elles sont complètement ouvertes, ou un 15 point déterminé avant leur position grande ouverte, les valves de régulation restantes GV5 à GV8 sont mises en oeuvre successivement dans un ordre numérique pour produire une régulation du débit de la vapeur ininterrompue à des débits de vapeur plus élevés. Cette séquence de conduite par valves régulatrices est basée sur la sup-' 20 position que les admissions réglées par valves régulatrices sont réparties en arc de cercle autour des 360° de la périphérie de l'enveloppe à haute pression de la turbine et elles sont numérotées consécutivement autour de cette périphérie de sorte que les entrées correspondant aux valves de régulation GVI à GV8 sont 25 adjacentes l'une à l'autre dans l'arc de cercle. Le mode de mise en route préféré de la turbine consiste à (l) élever la vitesse de la turbine à partir de la vitesse du mécanisme de rotation qui est d'environ 2 tours/minute jusqu'à environ 80# de la vitesse synchrone sous la commande des valves 30 d'étranglement, puis (2) transférer la régulation aux valves régu.^ latri.ces et élever la vitesse de la turbine jusqu'à sa valeur synchrone, fermer le ou les disjoncteurs du réseau électrique et satisfaire la demande de charge. Pour arrêter la turbine, on répète ces diverses opérations mais dans l'ordre inverse. D'autres techniques 35 de transfert peuvent être utilisées, mais il est peu probable que le transfert s'effectue sous une charge supérieure à de la charge nominale en raison de considérations d'efficacité du réglage de l'admission. Lorsque la vapeur est passée du premier étage à action 4-0 au dernier étage à réaction de la section à haute pression de la 12220 2006555 12 t * i turbine, elle passe dans un système rechaufféur 28 qui est associé à la chaudière 26. En pratique, le système réchauffeur 28 comprend, par exemple, deux réchauffeurs raccordés en parallèle et raccordés à la chaudière "26 en relation de transmission de chaleur, 5.comme Indiqué par la référence- 29, et associé aux côtés opposés de l'enveloppe de la turbine. Lorsque le niveau de l'enthalpie a été augmenté, la vapeur réchauffée passe du système réchauffëur 28 par la section à pression intermédiaire 22 de la turbine et la section basse 10 pression 24 de cette turbine. A partir de cette section, la vapeur viciée est évacuée vers un condenseur 32 d'où l'eau est renvoyée (non indiqué ) à la chaudière 26. Pour régir le débit de la vapeur de réchauffage, un dispositif d'arrêt SV comprenant une ou plusieurs valves de retenue . 15 est normalement ouvert et n'est fermé que pour empêcher tout reflux de la vapeur ou pour protéger l'installation contre un sur?- ' régime de la turbine. Un dispositif d'interception IV comprenant plusieurs valves (dont une seulement est indiquée) est également prévu dans le trajet de circulation de la vapeur de réchauffage 20 et, dans ce cas-ci, ce dispositif est normalement ouvert et agit sur une gamme de positionnement servant à assurer le réglage de la réduction du débit de la vapeur de réchauffage nécessaire dans des conditions de surrégime de la turbine. Le système servant à protéger la.turbine contre les surrégimes est décrit plus en détail dans 25 une demande de brevet américain Birnhaum, Braytenbah et Richardson. Dans le système générateur de vapeur à chaudière du type à réservoir de vapeur transversal brûlant du combustible fossile, le système de régulation de la chaudière régit le fonctionnement de la chaudière de telle sorte que la pression d'admission de 30 la vapeur soit maintenue en substance constante. Dans ce mémoire on supposera, par conséquent, comme indiqué plus haut, que la pression d'admission est une variable réglée de l'extérieur sur laquelle la conduite de la turbine peut être basée. Un détecteur de pression d'admission 38 de construction classique mesure la 35 pression d'admission pour maintenir une pression d'admission sensiblement constante et, si on le désire, en vue de supplanter le système protecteur du calculateur programmé, la régulation de la turbine peut agir sur la pression d'admission et/ou sur la vitesse et/ou sur la charge si- cette pression d'adminision tombe en 40 dehors des limites de protection prédéterminées de la turbine 12220 2006555 13 • contre la condensation et des normes de sécurité. En général, la puissance de régime permanent ou la charge produite -par une turbine à vapeur alimentée de vapeur à une température d'admission sensiblement constante est déterminée de la 5 manière suivante : Equation (1) p i puissance ou charge = Kp — = KpSp où = pression d'action Rans le premier étage Pq = pression d'admission 10 Kp = constante de proportionnalité Sp = débit de vapeur Kp = constante de proportionnalité. Lorsque la pression d'admission est maintenue en sub-15 stance constante par une régulation externe comme.c'est le cas ici la charge de la turbine est proportionnelle à la pression P^ dans le premier étage. Le rapport Pj_/PQ peut être utilisé à des fins de régulation, par exemple pour obtenir une meilleure régulation anticipative de P^ (c'est-à-dire la charge de la turbine) à mesure 20 que la pression d'admission Pq réglée par la chaudière varie dans les limites de confinement fixées par les normes de protection. Ce pendant, il est préférable, dans ce cas-ci, que la pression P^ soit utilisée comme signal de réaction au cours d'une régulation agissant sur la charge, comme .décrit plus en détail plus loin, et 25 un détecteur de pression classique'40 est utilisé pour détermi-. ner la pression P^ pour la régulation à laquelle elle est destinée. Dans son domaine d'application le plus large, l'invention peut également être appliquée aux réacteurs nucléaires et à d'autres domaines utilisant des systèmes générateurs de va= 30 peur qui produisent de la vapeur sans exiger une régulation relativement précise par le générateur de vapeur de la constance de la pression d'alimentation de la turbine. Dans ces cas, le processus de régulation et de conduite de la turbine est adapté de manière spécifique au type d'installation et de turbine utilisé. 35 Dans le cas d'une alimentation'à pression d'admission non réglée, la conduite de la turbine peut être effectuée en accordant une priorité principale à la régulation de la pression d'admission ou au confinenent et une priorité secondaire à la régulation de la charge et/ou de la vitesse de la turbine. 40 Des activateurs hydrauliques respectifs indiqués par la 12220 2006555 u' m «... référence 42 sont prévus pour les quatre valves d'admission 171 à -TV4. De même, des activateurs hydrauliques respectifs indiqués par la référence 4-4 sont prévus pojir les huit valves de régulation 5 GV1 à GV8. Des activateurs hydrauliques indiqués par les référen-ces 46 et 48 sont également prévus pour les valves d'arrêt de réchauffage et d'interaction SV et IV. Une alimentation de fluide à haute pression mise en séquence et contrôlée par calculateur débite le fluide de commande servant à faire fonctionner les activa-10 teurs des valves ÎV1 à TV4, GV1 à GV8, SV et IV. Un circuit d'huile lubrifiante supervisé par calculateur (non représenté) est prévu séparément pour lubrifier l'installation à turbine. Les activateurs respectifs 42, 44> 46 et 48 sont de construction classique et les activateurs 42 et 44 et, dans 1$ ce cas-ci, les activateurs 48 des valves d'interception sont actionnés par des dispositifs positionneurs de stabilisation correspondants indiqués par les références 50, 52 et 56. Les dispositifs positionneurs comprennent chacun un régulateur analogique classique (non représenté) qui entraîne une servovalve 20 d'activateur connue appropriée (non représentée ) de la manière bien connue. Les activateurs 46 des valves d'arrêt de réchauffage sont commandés à la main ou par calculateur de manière à être ouverts à moins que le fonctionnement d'un système-de déclenchement classique ou d'un autre dispositif provo-25 que leur fermeture afin d'arrêter la circulation de la vapeur dans le circuit de réchauffage. Comme la puissance de la turbine est proportionnelle au débit de la vapeur dans l'état réglé supposé dans lequel la pression d'admission de la vapeur est en substan-30 ce constante, la position des valves d'admission de vapeur est réglée de manière à agir sur le débit de la vapeur eh tant que' variable intermédiaire et sur la vitesse et/ou la charge de la turbine en tant que variable(s) de finalité. Le fonctionnement de l'activateur détermine le positionnement 35 des valves d'admission de vapeur et des détecteurs de positionnement de valve correspondants PDT1 à PDT4, PDG1 -PDG8 et PD1 sont prévus pour émettre des signaux de réaction de position de valve correspondants afin de produire des signaux d'écart de position destinés à être appliqués aux disposi-40 tifs positionneurs correspondants 50, 52 et 56.' Un ou plusieurs dé 12220 2006555 15 tecteurs de contact CSS fournissent des données d'état pour le dispositif à valves d'arrêt SV. Les détecteurs de position sont présents sous une forme classique appropriée, par exemple, ils peuvent utiliser le fonctionnement d'un transformateur diffé-.5 rentiel variable linéaire pour produire des signaux de réaction de position négatifs destinés à être additionnés algébriquement aux signaux de consigne correspondants S? pour produire les signaux d'écart de position d'entrée. La mise en oeuvre du dispositif à valves d'interception IV avec régulation de position ne doit être 10 effectuée que lorsque le débit de la vapeur de réchauffage doit être réduit. L'activateur hydraulique-positionneur détecteur de position de valve combiné ainsi que d'autres dispositifs (non représentés) forment une boucle de positionnement 15 de valve analogique hydraulique-électrique locale pour chaque valve d'admission ou de régulation de vapeur. Les valeurs de consigne de position SP sont déterminées par calculateur et sont transmises périodiquement aux boucles de régulation locale et anticipée. Une description générale plus complète des systèmes de 20 positionnement de valves électrohydrauliques et d'alimentation de fluide hydraulique pour actionner des valves est donnée dans l'article de Birnbaum et Hoyes précité. Dans le cas présent, il est préférable de recourir à une régulation de position électrohydraulique analogique par une 25 boucle de régulation locale,principalement en raison des effets - combinés de la vitesse de travail du calculateur de régulation et de l'économie du hardware du calculateur, c'est-à-dire que le coût de dispositifs de régulation analogiques d'appoint manuels est inférieur à celui de la capacité supplémentaire nécessaire pour le 30 calculateur aux vitesses de travail utilisées, pour des applications particulières ainsi développées. Toutefois, on s'attend à bref délai à ce que les calculateurs deviennent capables d'effectuer une régulation d'appoint économique et rapide et la régulation directe par calculateur numérique des dispositifs 35 d'actionnement de valves hydrauliques sera alors préférable à la régulation numérique des dispositifs de régulation analogiqueslocaux décrits plus haut. Un détecteur de vitesse 58 est prévu pour déterminer la vitesse de l'arbre de la turbine en vue de régler cette vi-4,0 tesse et de régler la participation de fréquence. Le détecteur 69 12220 16" 2006555 de vitesse 58 peut, par exemple, avoir la forme d'un capteur à reluctance (non représenté) couplé magnétiquement à une roue à encoches (non représentée) sur l'arbre 14 du turbo-alternateur. Des signaux analogiques et/ou puisés produits par le détecteur de 5 vitesse 58, le détecteur de puissance 18 et les détecteurs de pression 38 et 40, lesvdétecteurs de position de valve PDT1-PDT4, PDG1-PDG8 et PDI, le ou les contacts d'état CSS et d'autres détecteurs (non représentés) ainsi que des contacts d'état (non représentés également) sont utilisés dans la conduite de la tur-.10 bine 10 par calculateur programmé à diverses fins,telles que le réglage du rendement de la turbine sur une base de temps réelle continue et le contrôle, la mise en séquencê, la supervision, le déclenchement de l'alarme, l'affichage et l'enregistrement. Comme indiqué à la Fig. 2, un système de régulation par 15 calculateur numérique à programme 60 est prévu pour faire fonctionner la turbine 10 avec des caractéristiques de rendement a'mé- . liorées. Il peut comprendre un hardware classiquè qui a la forme d'une unité centrale de traitement des informations et d'un équipement intermédiaire d'entrée-sortie associé, vendu, par exemple, 20 par la Société Westinghouse Electric Corporation sous le nom de Prodac 50 (P50). Dans d'autres cas, par exemple lorsque la turbine 10 ainsi que d'autres unités ou appareils de l'installation, tels que le générateur de vapeur 26,sont tous soumis à l'action du calculateur, on peut utiliser un système de calcul plus important, 25 par exemple celui vendu par la Société Westinghouse Electric - -• Corporation, sous le nom de Prodac 250j on peut également utiliser des calculateurs séparés, tels que des calculateurs P50 pour les éléments de l'installation réglés séparément. Dans ce dernier cas, on réalise une interaction du processus de régulation en reliant les 30 calculateurs les uns aux autres par des liaisons de transmission de données et/ou d'autres moyens. En général, le P250 utilise une mémoire à noyau magnétique intérieur de 16.000 mots (16 bits plus parité) avec un temps de cyclage de 900 nanosecondes, une mémoire à noyau magnétique ex-35 térieur de 12.000 mots ou plus (l6 bits plus parité) avec un temps de cyclage de 1,1 microsecondeet une mémoire à disques à accès direct constituée par une masse de 375.000 mots ou plus (l6 bits plus parité). Le P50 utilise, par exemple, une mémoire à noyau magnétique intérieur de 12.000 mots (14 bits) avec un temps de cy-40 clage de 4>5 microsecondes. 12220 2006555 17 ■ L'équipement intermédiaire pour l'unité centrale 62 du calculateur comprend un système d'entrée 64 à fermeture de contacts classique qui explore des contacts ou d'autres signaux semblables représentant les états des divers appareils et équipements 5 de l'installation. Ces contacts comprennent le ou les contacts CS8 des valves d'arrêt et sont indiqués autrement de manière générale par la référence 66. Les'contacts d'état peuvent être des contacts de relais à mercure (non représentés) ' qui sont actionnés par des circuits d'excitation (non représentés) susceptibles de détecter 10 les états prédéterminés associés aux divers dispositifs de l'installation. Les données des contacts d'état sont utilisées pour faire fonctionner des dispositifs logiques de liaison, pour mettre en oeuvre des programmes de régulation ôu autres, pour faire fonctionner le système de protection et d'alarme, pour réaliser 15 un contrôle programmé ainsi qu'un enregistrement et un enregistrement sur demande, pour faire fonctionner un dispositif de supervision manuel 63 commandé par calculateur, etc. Le système d'entrée à fermeture de contacts64 reçoit également des signaux de référence de charge numériques, comme in-20 diqué par la référence 70. La référence de charge 70 peut être réglée à la tfain ou peut être fournie automatiquement, par exemple par un calculateur d'expédition économique (non représenté). Dans le mode de régulation de la charge, la référence de charge 70 détermine le niveau de production de mégawatts désiré et le système 25 de régulation à calculateur 60 fait fonctionner la turbine 10 pour . satisfaire la demande de puissance présentée. La transmission intermédiaire des signaux d'entrée est également assurée par un système d'entrée analogique 72 qui reçoit des signaux analogiques de l'installation 12 à une vitesse prédé-30 terminée, par exemple, 15 points par seconde pour chaque entrée de canal analogique et qui convertit les signaux en valeurs numériques en vue de les introduire dans le calculateur. Les signaux analogiques sont produits par le détecteur 40 sensible à la pression de la vapeur, le détecteur de puissance 18, les détecteurs de posi-35 tion de valve PDI, PDT1-PB24 et PDG1-PDG8 et divers détecteurs ana-logioues 74, tels que le détecteur de la pression d'admission 38 (non représenté à la Fig. 2) divers détectèurs de débit de vapeur, divers détecteurs de température de.vapeur, des détecteurs de température agissant sur divers appareils, des détecteurs sen-40 sibles à la pression et à la température de l'hydrogène de refroi 12220 2006555 18 • dissement. de l'alternateur, etc. Un système d'entrée à impulsions classique 76 introduit dans le calculateur des signaux de détecteur de type puisé, par exemple, les signaux produits par le détecteur de vitesse 58. Les contreparties dans le calculateur des 5 signaux d'entrée analogiques et puisés sont utilisées pour régir l'exécution du programme de régulation, le fonctionnement du système de protection et d'alarme, l'enregistrement programmé et sur demande, etc. Des dispositifs d'entrée et de sortie d'informations 10 assurent l'introduction et la sortie dans le calculateur d'informations codées et non codées. Ces dispositifs comprennent un système de lecture et d'impression de bande classique 78 qui est utilisé à diverses fins comprenant, par exemple, l'introduction du programme dans la mémoire à tores de l'unité centrale de traitement 15 des informations. Un téléscripteur classique 80 est également prévu et est utilisé à des fins comprenant, par exemple, l'impression des enregistrements, comme indiqué par la référence 82. Un système d'interruption classique 84 est pourvu d'un hardware approprié et d'un circuit servant à commander le transfert 20 d'entrée et de sortie des informations entre l'unité de traitement centrale 62 du calculateur et l'équipement d'entrée et de sortie plus lent. Un signal d'interruption est donc appliqué à l'unité centrale 62 lorsqu'un signal d'entrée est prêt à être introduit ou lorsqu'un transfert de sortie a été achevé. En géné-25 ral, l'unité centrale 62 agit sur des interrupteurs selon un pro- • • gramme directeur classique. Dans certains cas, des interrupteurs particuliers sont reconnus et actionnés sans les limitations de priorité du programme directeur. Le traitement intermédiaire de sortie est assuré pour le 30 calculateur par un système de sortie à fermeture de contacts classique 86 qui fonctionne conjointement avec un système de sortie analogique classique 88 et avec un système de sortie positionneur de valve 90. Une commande manuelle 92 est couplée au système de sortie positionneur de valve et peut être actionnée avec celui-ci 35 pour assurer une régulation manuelle de la turbine pendant la mise au repos du calculateur et pendant d'autres périodes de temps désirées. Le système de sortie positionneur de valve 90 et la commande manuelle 92 sont de préférence utilisés sous une forme dé-, crite de manière spécifique dans une demande de brevet américain 40 de Giras et Bai-ns. . 12220 2006555 19- Certains signaux de sortie numériques du calculateur sont utilisés directement pour effectuer des opérations de régulation commandées par contacts et déterminées par programme sur des appareils comprenant les-circuits de lubrification et de fluide 5 d'actionnèrent de valve à haute pression, comme indiqué par la référence 87, les dispositifs d'alarme 94, tels que des timbres et des dispositifs visualiseurs, et des dispositifs et systèmes auxiliaires 96 prédéterminés de l'installation, par exemple, le circuit d'hydrogène servant à refroidir les alternateurs. Les informations 10 de sortie numériques du calculateur sont appliquées de manière analogue directement au système à téléscripteur et à imprimante 80 ainsi qu'aux dispositifs d'affichage ou de visualisation 98. D'autres signaux de sortie numériques du calculateur sont d'abord transformés en signaux analogiques par l'action du 15 système de sortie analogique 88 et du système de sortie position-• neur de valve 90. Les signaux analogiques sont ensuite appliqués aux dispositifs et systèmes auxiliaires 96, aux circuits de fluide et de lubrification 87 et aux positionneurs de valves 50, 52 et 56 pour effectuer des opérations de commande déterminées par le pro-20 gramme. Les signaux correspondants appliqués aux positionneurs 50, 52 et 56 des valves d'admission de vapeur sont les signaux de consigne de position de valve SP auxquels on s'est .précédemment référé. Le calcul de la valeur de consigne de position pour les positionneurs 56 .des valves d'interception n'est requis que 25 lorsque les valves d'interception IV doivent être dégagées de - leur position grande ouverte en vue de régler le débit de retour de la vapeur de réchauffage. Un système programmeur de régulation de turbine à vapeur est utilisé pour faire fonctionner le système de calcul 60. 30 Ce système comprend des programmes de commande et des programmes auxiliaires ainsi que certains programmes d'organisation classiques qui ont trait à la régulation interne du fonctionnement du système de calcul lui-même. Ces programmes conmrennent : * \ (l) Le programme directeur de priorité -35 Régit l'utilisation des circuits de l'unité de traitement. En général, il est basé sur une classification de priorité de tous les programmes de commande et d'organisation et de certaines des diverses interruptions. Le programme le plus exigeant, c'est-à-dire le programme d'interruption,est déterminé et est mis en 40 oeuvre au moment où une variation doit être apportée aux instruc 2006555 20' tions programmées en cours d'exécution. Certains programmes d'interruption s'effectuent en dehors des priorités indiquées plus haut, en particulier lorsqu'une protection de sécurité et/ou une protection des appareils onéreux sont utilisées. 5 (2) Balayage analogique - Exécution périodique pour l'introduction de signaux d'entrée analogiqixes prédéterminés qui ont été convertis par le système d'entrée analogique 72 et mémorisés dans le registre tampon du système d'entrée analogique. 10 (3) Balayage de contacts d'état - Exécution périodique pour l'introduction de signaux d'entrée de contacts d'état. (4) Programme d'entrée du programmeur -Exécution sur demande pour permettre à l'opérateur d'in-15 duire des informations dans la mémoire du calculateur. (5) Programme de diagnostic - Exécuté lors d'une interruption due à un mauvais fonctionnement du calculateur . Les programmes de commande du système programmeur ainsi 20 que les programmes associés comprennent : (1) Enregistrement de données - Exécution périodique ou sur demande pour imprimer des événements prédéterminés ainsi que certaines valeurs de paramètres. (2) Alarme - 25 Exécution périodique et.d'interruption de processus pour • actionner les dispositif d'alarme 94 ainsi que d'autres dispositifs du système et pour superviser et/ou mettre au repos les programmes déterminant les positions des valves ainsi que d'autres programmes de commande. 30 (3) Affichage ou visualisation - Exécution périodique et sur demande en vue d'un affichage visuel (alphanumérique ou graphique) de certaines valeurs et/ou tendances de paramètres prédéterminés. (4) Programme des valves HP - 35 Exécution périodique pour une régulation de supervision. (5) Programme du circuit de lubrification - Exécution périodique en vue d'une régulation de supervision. (6) Programmes, des dispositifs et systèmes auxiliaires -40 Exécution périodique en vue d'une régulation de supervi- 69 12220 12220 2006555 21" sion. (7) Programme de positionnement des valves - d'admission et de régulation de vapeur - Exécution périodique à des fins de régulation. 5 (8) Programme de positionnement des valves d'intercep tion - Exécution périodique après et pendant une demande d'alarme due à un surrégime. (9) Programme des valves d'arrêt -10 Enregistre le fonctionnement des valves d'arrêt et, si on le désire, peut être utilisé pour faire fonctionner ou déclencher les valves d'arrêt dans des conditions prédéterminées» L'invention concerne principalement le fonctionnement du programme de positionnement des valves d'admission et de régulation 15 de vapeur et toute description spécifique du système de programmation donnée ci-après y sera par conséquent limitée. On se référera • aux Fig. 3 à 5 dans lesquelles des schémas synoptiques comprenant certains algorithmes sont représentés à titre d'illustration du contenu logique de base du programme de positionnement des valves d'admis-20 sion et de régulation de la vapeur. Les programmes réels introduits dans le système de calculateur 60 sont codés en langage machine à partir de schémas synoptiques plus détaillés qui.sont à leur tour • dérivés des schémas synoptiques représentés. Avant la mise en route, la turbine 10 est entraînée par 25 un moteur à la vitesse du mécanisme de rotation correspondant ■ environ à 2 tours/minute pour réduire au minimum le "couple d'arrachement" et pour maintenir la rectitude de l'arbre. Pour faire démarrer la turbine 10, on envoie un signal de démarrage au calculateur o2 à l'aide de la commande manuelle 68. Le système pro-30 grammeur permst la mise en route si les facteurs logiques de liaison prédétermines sont satisfaisants, par exemple si le système générateur de vapeur fonctionne normalement, si la pression d'admission de la vapeur est à la valeur requise, si les disjoncteurs de puissance sont ouverts, si les valves de vapeur de la turbine 35 sont dans leurs positions de démarrage, si 3e circuit de fluide à haute pression fonctionne normalement, etc. Après la période de mise en route, le programme de positionnement des valves d'admission et de régulation de vapeur représents par la référence 98 à la Fig. 3 est exécuté périodi-40 queaent, par exemple toutes les secondes, pour produire.des si 12220 22 gnaux de positionnement des valves visant à amener d'abord la turbine à sa vitesse synchrone, puis à régir la charge de la turbine. Comme indiqué par le bloc 100, on commence par déterminer l'écart de vitesse de la turbine par réaction A S en faisant la 5 différence entre une vitesse de référence et la vitesse réelle Wg de la turbine. Dans c-e cas-ci, la vitesse de référence w-^ est déterminée à partir d'une courbe de démarrage (ou de mise au repos) mémorisée dans le calculateur, cette courbe représentant la vitesse de la turbine par rapport au temps, et elle assure appro- • 10 ximativesent la variation de la vitesse de la turbine entre des limites dynamiques prédéterminées. La référence de vitesse peut être déterminée et utilisée comme la seule caractérisation de confinement dynamique pendant la mise en route ou la mise à l'arrêt comme dans des dispositifs de régulation analogiques classiques. 15 Cependant, il est préférable d'utiliser une caractérisation dynamique de mise en route et de mise à l'arrêt prolongée et plus effi- ■ cace, comme décrit plus en détail plus loin. Dans l'application suivant l'invention, une régulation de vitesse de la turbine à large gamine avec une ..décroissance de la 20 charge pendant la mise en route et la mise à l'arrêt de la turbine, implique l'utilisation d'une boucle de régulation à réaction. Ainsi comme indiqué dans le bloc 102, on détermine la correction de vitesse de la turbine dg à partir du produit de l'écart de vitesse As et d'un gain de boucle prédéterminé g correspondant à.la ré-25 gulation de vitesse désirée pour le système. La régulation de vi-. tesse g peut, par exemple, être de c'est-à-dire que 3% de surrégime à pleine charge provoquent une fermeture complète des valves d'admission de vapeur de la turbine. La forme numérique de la correction de vitesse dg se présente donc comme un pourcentage 30 pour faciliter le calibrage par multiplication dans la boucle de régulation de charge de la turbine décrite plus loin. £n fait, le gain g impose une caractérisation dynamique sur la boucle de régulation de la vitesse de la turbine opérant par réaction. Lorsque _ le s.ystème de régulation à calculateur 60 se 35 trouve dans le mode de mise en route, le bloc programme 104- dirige l'exécution du programme vers le bloc 106 qui détermine la demande de positionnement des valves d'admission de vapeur Dg correspondant à la vitesse totale selon des caractéristiques statiques et dynamiques programmées. Gomme indiqué plus spécifiquement à la 4-0 Fig. 5, la demande de positionnement de valve Dgfij correspondant à 12220 2006555 23 une variation de vitesse maximum admissible est de préférence déterminée en premier lieu pour empêcher la régulation du débit de la vapeur dans la turbine de provoquer une variation de débit excessivement rapide ou une variation d'enthalpie de la vapeur 5 d'admission excessive également ce qui pourrait amener la turbine 10 à dépasser des limites dynamiques prédéterminées basées sur la résistance à la fatigue sous l'effet des contraintes thermiques, la charge centrifuge et/ou d'autres considérations. La demande de positionnement de valve Dg,j correspondant à la vitesse maximum de 10 la turbine agit èn fait comme limite sur l'allure de variation de la vitesse de la turbine et comme telle,elle est appliquée'sous la forme d'une lis!te de confinement dynamique comme^indiqué dans le bloc 110, de la demande Dg(n) déterminée à ce moment-ci-selon une fonction appropriée fZ~âs ^-7 caractérise statiquement la demande Dg 15 totale en fonction de la correction de vitesse dg. En imposant une limite à l'allure de la variation de la vitesse de la turbine, la • demande de confinement Dg,, agit effectivement comme réglage de réaction sur la référence de vitesse qui implique une valeur de confi-, nement dynamique positive, mais seulement approximative. 20 Si la demande admise Dg^ est une valeur-numérique va riable et si la demande totale Dg(n) est supérieure ou égale à la demande permise Dg._j, la caractérisation dynamique peut rendre Dg égal à Dgjj, comme indiqué par la référence 112. Si Dg(n) est inférieur à DSM et que la régulation d'optimalisation maximum de la 25 turbine n'est pas appliquée par le bloc 114, Dg est accepté comme étant égal à la présente détermination fZ~âg(n)_7 comme indiqué par le bloc 116. Cependant, Dg^ ne doit pas être une quantité numérique variable et, dans ce cas-ci,elle permet de préférence une variation progressive de ou supprime cette variation lorsque le 30 confinement de variation de vitesse doit être imposé. Le déplacement de la valve d'admission de vapeur est alors déterminé par un écart de vitesse basé sur une vitesse de référence fixe jusqu'à ce que le confinement soit supprimé»En fait, l'égalité de D et de Dg dans le bloc 112 signifie que Dg est égal à fZT^g(n)_/^ la ré--35 férence étant maintenue constante. La description -détaillée du dispositif logique de caractérisation dynamique que l'on peut utiliser dans le bloc de demande de vitesse maximum de la turbine 103 n'est pas nécessaire pour la description de la présente invention. On se référera à une 40 demande de brevet américain au nom de Berry qui décrit un système 69 12220 2006555 24" régulateur d'accélération et de mise en charge de turbine établissant une valeur de confinement de vitesse de turbine optimalisée du type préféré pour la mise en pratique de l'invention. Parmi les autres moyens servant à imposer une valeur de confine-5 ment dynamique' sur l'allure de la variation de vitesse de la turbine, il est peu souhaitable d-'imposer une limite à. la vitesse à là-quelle des demandes de positionnement des valves de vapeur déterminées par le calculateur sont exécutées pour satisfaire la demande de la variable.de régulation de finalité, c'est-à-dire la 10 vitesse de la turbine dans ce cas-ci . Ainsi, au lieu de limiter le niveau de la demande de positionnement des valves Dg,on peut limiter le gain de la boucle de régulation de position en limitant directement l'allure à laquelle les valves d'admission de vapeur sont actionnée s.Dans las deux cas, une limite est imposée sur 15 l'allure à laquelle l'enttialpie de la vapeur d'admission ou le débit de la vapeur et ensuite la température de la vapeur dans la chambre à action peuvent varier. Comme l'allure à laquelle la température de la vapeur varie dans la chambre doit habituellement être limitée, elle est efficace, lorsqu'elle est ainsi limitée, 20 pour déterminer l'allure à laquelle varie la vitesse limite. Dans le cas général et lorsque Dg(n) n'est pas limité par Dg^, Dg. peut être égal à une variable de demande variant avec le temps Dgg déterminée à partir d'un modèle thermodynamique de turbine optimalisé , comme indiqué par le bloc ll'f, lorsque le bloc 25 113 l'exige, c'est-à-dire une caractérisation dynamique qui dé-■ termine finalement la demande de vitesse ûQS de la turbine en fonction du temps d'une manière assurant la réponse de .la turbine la plus rapide possible à une activation par de la vapeur par rapport au niveau de demande requis correspondant à f/~d0(n)_7 dans les limites de 30 confinement maximum de la demande de vitesse.La réponse de positiomement transitoire des valves d'admission de la turbine peut donc exiger un dépassement de la position requise des valves d'admission de vapeur suivi d'un retour vers la position correcte correspondant à un régime permanent afin d'atteindre la réponse la plus rapide 35 possible de la turbine à la correction de vitesse. Ce dépassement de réglage excède la petite marge de sécurité qui est de préférence prévue dans une réponse de positionnement de valve rapide à une valeur de consigne de position modifiée. Lorsque le bloc ll'+ est utilisé, il impose en fait des suppléments réglés de gain à . VO la boucle de réaction de vitesse pour développer des signaux de &9 12220 25 2006555 sortie de position de valve optimalisés pour le calculateur. Dans 1s présent cas, une régulation d'optimalisation complète n'est, en général, pas nécessaire lors des opérations de mise en route et de mise à l'arrêt de la turbine parce que, pendant la ma-5 jeure partie de sa vie utile, la turbine de centrais électrique. tourne à une vitesse synchrone et on n'obtient normalement qu'une faible amélioration ou pas d'amélioration du tout par suite du fait que la demande totale Dg(n) est presque toujours égale ou supérieure à la valeur de confinement dynamique Dg^ pendant la ni se en route et la 10 mise au repos, c'est-à-dire que,dans le cas préféré, la variation progressive est fréquemment enclenchée et déclenchée et une opé-. ration dynamique en substance optimum est ainsi réalisée en particulier si on utilise le régulateur Berry référencé. Le bloc de question 113 et le bloc d'optimalisation ll'+ sont, par conséquent, 15 supprimés du programme de positionnement 98 des valves d'admission et de régulation de vapeur ou bien le bloc 11^ est traité comme pou-' vant être éventuellement utilisé lors d'un développement approprié d'un programme à la requête de l'utilisateur. Dans d'autres applications de régulation de turbine dans 20 lesquelles, par exemple la vitesse est réglée en continu comme une variable de finalité de l'installation de turbine, la régulation' d'optimalisation entièrement dynamique de la vite'sse de la turbine peut être souhaitable et préférable. C'est donc principalement -en rapport avec ces nouvelles applications que l'optimalisation entiè-25 remenfcdynamique est décrite avec référence au système de régulation 60 d'une grosse turbine de centrale électrique. Dans ces divers cas, l'écart variable qui a fait l'objet d'une régulation de finalité, tel que l'écart de vite.sse £ S peut être attaqué de mapière positive par un modèle qui procure des caractéristiques statiques et d'optimalisa-30 tion dynamiques semblables à celles décrites plus loin avec référence à la régulation de la charge de la turbins 10 soumise à un confinement constitué par une derande maximum imposée sur la variable réglée. Dans des applications à turbine compcund, il est à remarquer que la conception mécanique du système est normalement telle 35 que la régulation de la vitesse de l'arbre primaire de la turbine provoque nécessairement l'obtention de la vitesse appropriée pour ■le ou les autres arbres. Lorsque la demande de positionnement de valve totale Dg déterminant la vitesse de la turbine est égale à f/~dU(n) 7, avec «- a — ' ' h-0 ou sans confinement progressif, on effectue une détermina- 69 12220 2006555 26 " • tion pour savoir s'il faut effectuer un transfert entre les modes de régulation des valves d'admission de vapeur à arc complet et à arc partiel, comme indiqué par le bloc 118 de la Fig. 3- Dans le mode de régulation de mise en route, le transfert est de préfé- ■ 5 rence effectué des valves d'admission aux valves de régulation au moment où le signal du détecteur de vitesse de la turbine indique que la vitesse de l'arbre est égale à 8o£ de la valeur synchrone qui, dans ce cas-ci, est de 2880 tours/minute. Lors de la mise à 1'arrêt, un transfert est, en général, effectué des valves de régula-10 tion aux valves d'admission à mesure que la turbine ralentit en passant par le niveau de vitesse de 80$'. Avant de procéder au transfert entre les modes de régulation des valves pendant la mise en route, on détermine la demande de positionnement DTV pour chaque valve d'admission dans le bloc 15 119 à partir de la demande totale Dg selon une caractéristique statique pour cette valve qui définit son niveau de demande de positionnement en fonction du niveau total de la demande de positionnement de valves Dg de la façon suivante : Equation (2) 20 DTV(x) = f(x) (Ds) où x = 1 ... V. Dans le cas des valves d'admission TV1- h TVV, les quatre caractérisations statiques pour les valves sont mises en relation de manière que la valeur de la demande totale Dg soit toujours 2? égale à la somme des demandes séparées des valves d'admission,' c'est-à-dire DTV1 plus DTV2 plus DTV3 plus DTV'-f. Les caractéristiques des niveaux des demandes peuvent, par exemple, être de simples fonctions rectilignes grâce auxquelles la demande totale Dg peut toujours être satisfaite r>ar quatre valeurs de demande de position-3C nement de valve d®s.dn4ssion égales» Après avoir déterminé la demande de positionnement pour les valves-d'admission TV1 à TV4, on calcule le gain pour le dispositif positionneur de valve d'admission correspondant 50 si la boucle de régulation est cor/inutée sur la régulation du gain de boucle de 3? positionnement, ce qui est déterminé par le bloc 120. Ainsi, si la réponse désirée par rapport à un écart de Tiosition est celle qui se-conforme à une marge de sécurité de 10$ pour la position des valves, comme décrit plus haut, cette réponse ne peut être obtenue de façon régulière que si le gain dë la boucle analogique'locale de positionne nsment des valves de vapeur est modifié selon l'importance de 12220 2006555 27 l'écart da position de valve. Cela étant, l'écart de position de chaque valve d'admission TV1 à TV*f est déterminé de la façon suivante : Equation (3) 5 TPE(X) = TSP(x) + DTV(x) - PDT(x) où TP3 = écart de position des valves d'admission TSP = position de consigne actuelle pour la valve d'admission DTV = variation de la position de consigne de la valve d'admission 10 PDT = position détectée réelle de la valve d'admission x' = 1 ... A partir de l'écart de position, on détermine à nouveau le gain de la boucle de positionnement pour chaque valve d'admission de la façon suivante : 1? Equation (V) Gp(x) = f/~TPE(x)_7 où Gp = gain de la boucle de positionnement x = 1 ... '+. Dans le cas le plus simple, f/fTPSCx)^ est une constante 20 pour chaque boucle de positionnement des valves d'admission c'est-à-dire qu'aucune régulation du gain de boucle de positionnement n'est prévue. Dans d'autres cas, deux ou trois valeurs de gain peuvent être utilisées dans chaque boucle de positionnement de valve suivant des gammes différentes d'écart de position TP3. Dans l'ap-25 plication la plus évoluée, une large variation de gain est assurée sous la forme d'une fonction linéaire ou non linéaire de l'écart de position TPS. La régulation du gain pour déterminer un positionnement plus rapide des valves doit évidemment être compatible avec toute régulation de gain de boucle de positionnement imposée pour 30 un confinement dynamique de l'allure de la variation de vitesse dans le cas où cette dernière régulation de gain est utilisée. Il est préférable, dans le cas présent, de ne pas utiliser de régulation de gain dans le mode de régulation de mise en route de la turbine car la variation de l'écart de position pen-35 dant la mise en route n'est pas suffisamment grande pour exiger une variation du gain de boucle de positionnement des valves afin d'atteindre une réponse de positionnement de valve désirée. Les valeurs de consigne de position de sortie numérique du calculateur sont donc déterminées à partir des niveaux des demandes de VO positionnement des diverses valves, comrre indiqué par le bloc 122. 12220 2006555 28 ' Ces valeurs sont modifiées par le système de sortie de positionnement de valve 90 pour produira les signaux de consigne SP pour les valves d'admission TVl-TV1*. Lorsque le gain de la boucle de positionnement de valve est déterminé, les gains Gp pour les quatre 5 valves d'admission TV1 à TV1* sont également transformés par le bloc 122 et exécutés par l'intermédiaire du système de sortie de positionnement de valve 90 au moyen dfune variation de résistance d'un amplificateur ou d'autres moyens appropriés dans les quatre--dispositifs de positionnement 50 des.valves d'admission. 10 Lorsque le débit de vapeur croissant dans les valves d'admission amène la turbine 10 à atteindre 80$ de sa vitesse, le transfert de mode des valves est amorcé par .le bloc 118 et le bloc 12'+ calcule alors les variations requises dans les positions des valves d'admission et de régulation pour continuer à faire accélé-15 rer la turbine 10 progressivement jusqu'à la vitesse de 100$ sous la commande des valves de régulation. Après avoir calculé les variations des valves de transfert, on calcule la demande de position pour chaque valve d'admission et chaque valve de régulation en additionnant les variations de transfert aux demandes d'écart de vi-20 tesse qui sont déterminées comme décrit plus haut. Des caractéristiques statiques appropriées servant à mettre en corrélation les valves d'admission et de régulation sont utilisées pour calculer les variations de position des valves pour le transfert de mode. Les demandes de positionnement de vàlve nettes 25 'sont déterminées de la façon suivante: Equation (5) TTD(x) = DTV(x) + TV (x) où TTD = demande de transfert des valves d'admission x = 1 • # • 30 Equation (6) GTD(x) = DGV(x) + GV(x) où GTD = demande de transfert des valves de régulation x = 1 ... 3 En général, les valves d'admission TV1 à TV*+ passent en 35 position grande ouverte et toutes les valves de régulation GV1 à GV8 ou certaines d'entre elles sont actionnées à partir de leur position ouverte selon le mode utilisant un arc partiel d'une manière séquentielle semblable à celle décrite plus- haut. Des caractéristiques statiques sont prévues pour chaque valve de régulation par *f0 le bloc 119 de la façon suivante : 12220 29 2006555 Equation (7) DSVCx) = f(x) (Dg) où x = 1 ... 8. Sous la commande des valves de régulation, le bloc de 5 sortie numérique 122 et, si on le désire, le bloc de gain 120 fonctionnent comme décrit plus haut pour produire une régulation de position analogique de sortie et, si on,le désire, une régulation de gain désirée pour les valves régulatric-es GV1 à GV8. Lorsqu'on utilise la régulation de gain pour les boucles de positionnement 10 des valves régulatrices, on la détermine de la façon suivante s Equation (8) Gp(x) = f(x) Z""GPE(x)_7 - où x = 1 ... 8 Equation (9) 15 GPE(x) = GSP(x) + DGV(x) - PDG(x) où GPE = écart de position des valves régulatrices GSP = position de consigne présente pour la valve régulatrice DGV = variation de la valeur de consigne pour la valve régulatrice 20 PDG = position détectée réelle pour la valve régulatrice x = 1 ... 8 Si les valves sont positionnées par commande numérique directe par l'intermédiaire du calculateur du système de régulation au lieu d'être soumises à une régulation de boucle de positionnementana-25 logique locale supervisée par calculateur,le gain de la boucle de positionnement à calculateur opérant par réaction peut être réglé d'une manière semblable à celle décrite plus haut pour la régulation du gain de la boucle de positionnement analogique locale. Lorsque la turbine 10 est synchronisée et que les dis-30 joncteurs du réseau pour l'alternateur 16 sont fermés,1e système de régulation à calculateur 60 pour là turbine passe dû mode de régulation de la vitesse de mise en route au mode de régulation de la charge. Le bloc lO'-f dirige par la suite l'exécution du programme vers la première opération de régulation de la charge, de préférence 35 vers le bloc 126 qui actionne la boucle de régulation de charge pour déterminer une valeur d'ajustage de la charge électrique dg compensée pour la vitesse, destinée à être appliquée à la charge de référence 7G ou D^. On calcule la valeur d'ajustage en multipliant la différence entre la charge électrique KviT indiquée par le • ^0 détecteur de puissance et la charge de référence D^ en regard d'un. 12220 2006555 30 * valeur de compensation de la vitesse qui est égale à l'écart de la vitesse de régulation de la chargeas (c'est-à-dire la différence entre la vitesse réelle et la vitesse synchrone) multipliée •par une constante de proportionnalité K^. L'écart de charge élec-5 trique assure une correction de charge lenta ou progressive dans une boucle de calibrage extérieure et c'est à la suite de la lenteur de la correction de charge électrique que cette correction n'est utilisée que comme boucle de calibrage par réaction à long terme. . ' 10 Si l'écart de vitesseA'S de la turbine est suffisamment faible, comme déterminé dans le bloc 128, la demande de charge calibrée en charge électrique est déterminée avec une remise à zéro dans le bloc 130 à partir du produit de la charge de référence DL et de l'intégrale de temps de la valeur d'ajustage dQ qui est cal-15 culée sous la forme d'un pourcentage, c'est-à-dire qu'à 100$ ne correspond aucun ajustage. Lorsque l'écart de vitôsse As dépasse une valeur prédéterminée, le calibrage de la charge électrique est supprimé et Dq est réglé de façon à être égal à D^, comme indiqué par le bloc 132 afin de permettre au système de régulation d'agir .20 principalement sur la correction de vitesse. L'utilisation de la valeur de compensation de la vitesse Kr As pour déterminer le facteur d0 compense là confection de mégawatts rendue inutile par la correction de vitesse projetée. Il empêche donc l'intégrale de dQ de disparaître dans le bloc 130 ce 25 qui pourrait autrement arriver lors d'un rejet de charge partiel. Au cours de l'opération de régulation de la charge de . la turbine suivante du programme, la boucle de régulation de la vitesse de la turbine forme de préférence une cascade de calibrage avec la boucle de régulation de charge du bloc 13'+ qui détermine la 30 demande déchargé à vitesse calibrée D^(n). Cette opération détermine la participation de fréquence de 1'installation,en particulier pendant les périodes transitoires suivant les variations de charge relativement importantes. La correction de vitesse dg est déterminée à partir de l'écart de vitesse de régulation de la char-35 et elle est multipliée par une constante Kg pour procurer un pourcantage de calibrage, c'est-à-dire que 100fo correspondent à une ' correction de calibrage nulle. Le. charge déterminée D0 est alors multipliée par le calibrateur K-^.dg pour procurer la demande de charge calibrée au point de vue charge électrique et au point de r0 vue. vitesse D7 (n). La mise en cascade pour le calibrage du raulti- 69 12220 2006555 31 plicateur lies boucles de "réglage de vitesse et de mégawatts avec la boucle de régulation de la charge de la turbine principale procure certrins avantages de travail, comme décrit plus en détail plus loin. 5 La demande de positionnement des valves de vapeur correspon dant à la charge totale est alors déterminée à partir de caractéristiques statiques dynamiques dans le bloc 136 de la Fig. 3 et, comme indiqué de façon plus spécifique a la Fig. Une variation de la demande de charge maximum D^ est de préférence d'abord dé-10 terminée, comme indiqué par le bloc 138, de manière à imposer une limite à la vitesse de mise en charge de la turbine en limitant la vitesse de variation du débit de la vapeur .Le confinement- dynamique maximum de la mise en .charge peut simplement être déterminé par mémorisation sous la forme d'une valeur linéaire fixe qui im-15 pose une contrainte conservatrice à la vitesse de variation de la charge, mais la mise en charge maximum D^, est de préférence déterminée avec un facteur d'optimalisation appréciable d'une manière semblable à ceIls décrite dans la demande de brevet américain Berry. Pour imposer une limite à la vitesse de variation de la charge .20 de la turbine, ls demande de confinement Djj agit effectivement "comme confinement dynamique opérant par réaction sur la boucle de régulation de la charge qui, comme décrit plus loin, est une boucle de régulation à action positive. Après avoir déterminé le confinement de la mise en -25 charge de la turbine, on compare la demande de charge calibrée Dpt(n) à D^, comme indiqué par le bloc 140 et on rend égal à Djyi,comme indiqué par le bloc 141, si D^ est égal ou inférieur à DR(n). Si Dm est supérieur à DR(n), DR est rendu égal à D-(n) dans le bloc 142 lorsque la régulation d'optimalisation cciaplète est sup-30 primée par le bloc I44,ce qui est préférable dans le cas présent. De la même manière que le confinement dynamique de vitesse , le confinement dynamique de charge peut également être amélioré par:d'autres'moyens, par exemple, par une régula-, tion du gain de boucle de positionnement au lieu d^une limitation 35 agissant sur le niveau de demande de positionnement de valve DR. Dans ce dernier cas, l'opération de remise à zéro du ' dispositif d'ajustage par réaction de la charge décrite plus loin est défavorablement affectée. Pour cette raison et pour d'autres encore, il est préférable d'utiliser la programmation de confine-40 ment de charge de la Fig. 4. 12220 2006555 32 • Si on le désire, le bloc 144 peut diriger la logique du programme vers le bloc 146 où une régulation d'optimalisation de la charge totale de la turbine est introduite d'une manière • semblable à celle examinée avec référence à la régulation d'opti-5 malisation complète du régime de la turbine dans le mode de mise en route. Normalement, l'utilisation d'une régulation dynamique de confinement de la charge semblable à celle de la demande de brevet américain Berry précitée provoque une opération dynamique en substance optimum aussi longtemps que les variations de référence de 10 la charge de la turbine provoquent des demandes de charge dépassant la charge dynamique de confinement. Dans les limites de confinement de la charge de la turbine, une régulation d'optimalisation complète utilise un modèle de mise en charge thermodynamique correspondant à la turbine soumise à la régulation pour déterminer la 15 demande de charge D0R en fonction du temps, d'une manière assurant la réponse la plus rapide possible de la turbine au niveau de la demande de charge requise DR(n). La régulation de positionnement de valve transitoire réalisée à 1 'aide de ce modèle ainsi que celle réalisée à l'aide 20 idu modèle d'optimalisation de régime considéré plus haut sont facilitées par des positions de valve futures corrigeant un régime permanent, déterminées à partir de la ou des caractéristiques .de valves statiques dans le bloc 148 que l'on examinera brièvement ci-après de manière plus détaillée. Comme dans 25 le cas d'une régulation de mise en route, la régulation d'optimalisation complète de la mise en charge de la turbine peut provoquer un actionnement excessif des valves d'admission de vapeur suivi d'un-retour des valves vers leur position de régime perma-n ent. Cet actionnement excessif dépasse également la courte marge 30 de sécurité que l'on préfère utiliser pour assurer une réponse de positionnement rapide des valves. Une régulation d'optimalisation complète de la turbine n'est normalement pas requise et n'est de préférence pas utilisée dans la présente invention parce que (1) de nombreuses variations 35 de charge de la turbine impliquent une mise en charge maximum de la turbine et (2) l'amélioration obtenue pour des mises en charge réduites est relativement faible si l'on se base sur d'autres délais utilisés dans les grandes installations productrices d'électricité. Par exemple, on-obtient presque immédiatement un tiers 40 d'une augmentation échelonnée de la demande de charge de la tur 12220 33* 2006555 bine par la réponse de la section à haute pression au positionnement des valves de régulation. Les deux tiers restants de l'accroissement de charge doivent être produits par les sections à pression intermédiaire et à basse pression, environ en 15 secondes*, 5 sans nouvelle intervention des valves de régulationparce qu'une telle intervention provoquerait un actionnement excessif des valves de régulation suivi inévitablement d^un retour à la position de consigne correcte de régime permanent. Cependant, dans d'autres applications de l'invention, la régulation d'optimalisation 10 dynamique complète de la charge de la turbine peut être souhaitable et préférable, comme dans le cas de la régulation d'optimalisation dynamique de la vitesse de la turbine. Lorsque la demande de charge totale-I^a été déterminée, il faut la caractériser ensuite de manière statique et la rendre 15 égale à line valeur Dç dans le bloc 148 pour compenser les caractéristiques débit-position de valve non linéaires. La caractérisation dans le bloc 148 détermine la demande totale de positionnement des valves d'admission de vapeur en fonction de la demande de charge % de sorte que les variations du débit de la vapeur 20 sont proportionnelles aux variations de %* Cette caractérisation détermine la position finale que les valves d'admission de vapeur doivent occuper pour satisfaire la demande de charge D^,que soit égal à Dqr ou à DR(n) ou à D^. Les régulateurs de position analogiques déterminent alors la position des valves et font fonc-25 tionner la boucle de régulation de charge par action positive. Tout écart de position des valves d'admission de vapeur résultant d'une caractérisation légèrement erronée est corrigé par un repositionnement ou une remise à zéro de la charge par réaction comme décrit plus loin. Comme mentionné plus haut, certaines appli-30 cations de régulation de turbine agissant sur le régime de la turbine ou sur une autre variable comme variable ie régulation de finalité peuvent également fonctionner avec une régulation dp position de valve positive. Pour déterminer la caractérisation de la régulation 35 statique de la turbine 148, on peut utiliser le système de régulation à. calculateur (D pendant l'installation de la centrale 10.et pendant sa mise en routo afin de faire fonctionner la turbine 10 à sa vitesse synchrone et la charge de régime permanent réelle de la turbine est mesurée de façon empirique à chacune des valeurs 40 de charge de référence en mégawatts successivement .plus élevées Dp. 12220 34" 2006555 Le raanque de linéarité de la relation débit-position des valves d'admission de vapeur rend la courbe obtenue non linéaire. Ainsi, la fonction de transfert utilisée dans le bloc 143 pour déterminer une caractérisation statique linéaire de la demande de posi-r 5 tion des valves par rapport à la charge en mégawatts D^ ést rendue égale à l'inverse de la courbe déterminée. Grâce à la capacité du calculateur numérique, la caractérisation statique peut donc être rendue très précise. De plus, la caractérisation statique peut être modifiée automatiquement ou sous la commande du préposé tout 10 en conservant la facilité de la mise à jour du software. Lorsque la variable finalement soumise à régulation est une quantité autre que la charge de la turbine dans d'autres applications de turbine, on peut déterminer des caractérisations statiques directes avec une égale précision et une égale souplesse et facile- . 15 ment les tenir à jour. Lorsqu'une régulation d'optimalisation dynamique complète de la charge de la turbine n'est pas effectuée par le bloc 146, la caractérisation du bloc 143 peut, si on le désire, comprendre, en outre, une action dynamique visant à accélérer l'ac-20 tivation de la turbine par la vapeur si DR est égal à DR(n) et l'action dynamique est maintenue entre les limites de confinement dynamiques Imposées par D^. Une action dynamique.générale sea--hlable peut être imposée, si -on le désire, dans des conditions semblables dans le bloc 116 de la Fig. 5 dans les modes de con-25 duite de mise en route et de mise à l'arrêt, de la turbine pour atteindre une réponse plus rapide entre des limites de confinement dynamiques. ' Après avoir détermine la demande de positionnement totale des valves d'admission de vapeur pour la charge caractérisée, 30 on détermine ensuite dans le bloc 150 si la régulation de charge s'effectue à l'aide d'une boucla de réaction positive complètement ouverte, c'est-à-dire si la régulation s'effectue selon le mode de décroissance de la charge. Le mode de décroissance de la charge est utilisé dans un mode de régulation prévu pour la mise 35 en route et la mise au repos de la turbine ainsi que pendant des périodes présélectionnées du mode de conduite agissant par régulation de la chargé. Normalement, l'installation de turbine fonctionne avec un calibrage de la charge par réaction et le mode de décroissance 40 de la charge n'est donc normalement pas utilisé. Le calibrage de 69 12220 2006555 35' la charge par réaction est de préférence assuré par une houcle de calibrage à repositionnement qui produit un écart de charge de la turbine à partir de la représentation détectée de la charge. Comme la pression d'action dans la section à haute pression de la tur-5 bine est le facteur démonstratif le plus rapide de la caarge, la sortie du détecteur de la pression régnant dans la chambre à action est préférable pour la boucle de calibrage à reaise à zéro de la charge et elle est d'abord multipliée- par une constante de proportionnalité puis comparée à la demande de charge D^ de la tur-10 bine comme indique par le bloc 152. L'écart de pression AP est ensuite intégré dans le temps et appliqué sous la forme d'un ca-librateur multiplicateur de pourcentage à la .demande de charge totale de la turbine Dç caractérisée de manière statique. Le résultat est rendu égal à DpC, qui est la demande finale de positionnement 15 totale des valves d'admission de vapeur calibrée au point de vue pression et caractérisée comme indiqué dans le bloc 154. La correction de pression assure un repositionnement ou une remise à zéro du niveau de charge de la turbine à régime permanent et. ajuste l'installation en vue d'un fonctionnement précis .malgré 20 que de faible écarts positifs, puissent se développer. Si la régulation de charge s'effectue selon un mode de décroissance, P est égal à 1, comme indiqué par le bloc 156 et aucune correction de pression n'est appliquée. Dans certains cas, il peut être souhaitable de prévoir une action proportionnelle 25 dans la détermination de DpQ pour assurer une réponse plus rapide à la pression bien que cette action ne soit normalement - pas spécialement nécessaire ni préférable dans le genre d'applications de l'invention, car un ajustage de charge relativement lent assure un fonctionnement très souhaitable de l'installation. 30 Comme déterminé dans le bloc 158, une caractérisation statique directe ou positive peut être tenue à jour en continu si on le désire. Avec une tenue à jour en continu, un certain niveau de persistance dans l'écart de positionnement de valve positif de régime permanent est prédéterminé comme exigeant une correction 35 de mise à jour de la caractérisation statique du bloc 148. Le bloc 160 examine ensuite une courbe pondérée appropriée de l'écart de pression de régime permanent en fonction du niveau de fonctionnement et corrige de façon correspondante la courbe de caractérisation statique mémorisée du bloc 143. La correction de tenue 40 à jour continue compense ainsi les écarts positifs même si la cause 9 12220 2006555 3 6 * de l'écart est autre qu'un écart dans les caractéristiques statiques débit-position des valves. Si aucune tenue à jour continue n'est utilisée, le bloc 158 dirige toujours un courant d'information logique vers le bloc 154- ou les blocs 158 et ]6o sont sup--5 privés et le courant logique passe directement du bloc 152 au bloc 154. Dans le mode de conduite de la turbine par régulation de la charge, la question de transfert de mode dans le bloc 118 est toujours résolue par la négative car la turbine 10 est déjà sou-10 mise à une régulation à arc partiel agissant sur les valves de régulation. La demande de positionnement est déterminée pour chaque valve de régulation de la vapeur dans le bloc 119 d'une manière semblable à celle décrite pour l'équation (7) avec référence au .mode de régulation de mise en route. Dans ce cas-ci, les équations 15 suivantes déterminent les demandes de positionnement des diverses valves de régulation : • Equation (10) DGV(x) = f(x)(Dc) si mode de décroissance de la charge où x = 1 ... 8 20 Equation (il) DGV(x) = f(x)(DpC) si Pas à® décroissance de la charge où x = 1 ... 8. Si on le désire, le réglage du gain de la boucle de régulation de la position des valves régulatrices peut être effectué 25 dans le bloc 121 dans le mode de régulation de la charge d'une-manière semblable à l'équation (8) du mode de régulation de mise en route de la façon suivante : Equation (12) Vx) = f(x)^G?E(x)-7 30 où x = 1... 8. Il est préférable que le gain de la boucle de régulation de la position des valves régulatrices soit réglé dans le mode de conduite agissant sur la charge, car l'écart de position GPE peut varier relativement largement. De cette façon, on améliore la vitesse 35 de positionnement des valves d'admission de vapeur et on accélère l'activation de la turbine par la vapeur. Si on n'utilise pas de régulation de gain dans le mode de conduite par régulation de la charge, le courant logique passe directement du bloc de détermination du gain 120 au bloc de sortie numérique 122, en dérivation sur 40 le bloc de calcul du gain 121» Le bloc de sortie numérique 122 69 12220 37" 2006555 fonctionne en substance comme dans le mode de régulation de mise en route pour déterminer les valeurs de consigne des positions de sortie numériques pour les valves de régulation et pour les valeurs du gain de la boucle de sortie numérique des valves de rsgu-5 lation, lorsque cela est possible. Le mode de conduite par régulation de régime en vue " de la mise au repos de la turbine est semblable au mode de mise en route, mais le fonctionnement est inversé. Par exemple^, le transfert du mode des valves va des valves de régulation aux valves 10 d'étranglement et des confinements dynamiques limitent la . ' décélération de la turbine. En résumé, un système de conduite d'une turbine à vapeur détermine une valeur de demande d'une variable -de finalité soumise à une régulation et une caractérisation statique prédéterminée est 15 utilisée pour déterminer la demande de positionnement des valves d*ad-mission de vapeur requise pour satisfaire de façon permanente la demande de la variable soumise à régulation. Les valves d'admission de vapeur sont positionnées selon la régulation de positioruieEënt déterminée. Comme la variation correctrice des positions des val-20 ves est connue avant qu'elle soit achevée, on peut obtenir une dynamique de positionnement des valves d'admission de vapeur plus rapide, plus efficace et optimale' ce qui améliore là dynamique d'activation de la'turbine par la vapeur et«,ce grâce à la capacité de réglage du gain de la boucle de positionnement 2? des valves d'admission de vapeur. En général, la nature du système actionnant les valves d'admission de vapeur permet d'obtenir une meilleure vitesse de fonctionnement de la boucle de régulation d'î la turbine à vapeur parce qu'on peut recourir à une conduite par boucle ouverte avec un calibrage démultiplicateur par 30 réaction. La capacité d'optimalisation dynamique de la turbine est améliorée par la connaissance préalable du positionnement des valves parce que la régulation transitoire de la position des valves est mieux établie pour une dynamique d'activation optimale ou davantage optimale de la turbine par la vapeur lorsque la posi-35 tion des valves corrigeant le régime permanent est connue. Dans les centrales électriques, une meilleure dynamique de conduite des turbines améliore la régulation de la production de courant électrique. Dans la centrale électrique 12, la variable de finalité 40 soumise à régulation pour le système de régulation' de turbine 60 69 12220 2006555 38" est la charge électrique produite pendant le mode de conduite agissant sur la charge. Pour régler la charge, une demande de référence de charge est appliquée dans la boucle de régulation de charge positive de la turbine qui comprend le système de calcul et son systè 5 me programmeur ainsi que le programme de positionnement, des valves de régulation et d'admission de vapeur, les boucles de régulation de positionnement locales des valves et les valves de régulation de la valeur. Dans une application générale.de l'invention, la variable de l'installation ou de la turbine réglée positivement peut 10 être un ou plusieufs autres paramètres, par exemple, le régime de la turbine et la demande pour la variable peut être une demande d'écart ou une demande de référence. Le régime de la turbine est la variable de finalité réglée dans le présent cas par le système de régulation 60 à calculs lateur programmé pendant le mode de conduite agissant sur le régime. Cette régulation, dans sa forme préférée, est basée sur une conduite par boucle de réaction fermée, mais elle peut être modifiée en vue d'une conduite positive, si on le désire. Lors de la régulation de la charge de l'installation et 20 de la turbine, une boucle de repositionnement de la charge comprend également le système programmeur du calculateur et utilise une réaction de la pression d'action pour produire une correction de régime permanent de la demande de référence de charge par un calibrage de multiplicateur en cascade. Le calibrage de multiplica-25 teur en mégawatts avec une compensation de régime est également ' effectué par cascade dans la boucle de régulation de charge positive. Comme le gain net de la boucle de charge tombe à mesure que 15écart de charge diminue en raison des jonctions de calibrage de multiplication, un gain de boucle de charge non calibrée accru 30 est rendu possible entre les limitations de largeur de bande imposées par les exigences de suppression des bruits. Cela étant, on obtient une réponse plus rapide et, en général, meilleure de la turbine à une activation par la vapeur ainsi qu'une conduite de la'.'centrale meilleure et économique pour la turbine 10 et 3'> l'installation 12 par le calibrage du multiplicateur de la boucle de réaction dar.s la boucle de régulation de charge positive et, pour les turbines à vapeur en général, par le calibrage du multiplicateur de la boucle de réaction dans une boucle de régulation positive concernant d'autres variables de finalité du système 40 soumises à régulation. La turbine 10 et son dispositif - de régula- 69 12220 006555 39 " tion utilisent une régulation de positionnement locale analogique des valves d'admission de vapeur, mais uns régulation de positionnement numérique directe peut également être utilisée et, dans ce cas, un calibrage de la position de réaction du multiplicateur 5 peut avantageusement être prévu. - La boucle de régulation de régime pour la turbine 10 comprend également le système de calcul et le système programmeur du calculateur ainsi que le détecteur de "régime 58 et les boucles de régulation de position locales des valves ainsi que les valves 10 d'admission de vapeur. Pendant la régulation de la charge, la boucle de réaction de régime améliore la régulation de la participation de fréquence de l'installation car elle s-ert de calibreur de multiplicateur en cascade de la boucle de demande de référence de charge, ce qui provoque une amélioration du gain de la boucle 15 de charge et une accélération de la réponse. Une régulation de régime ample de la turbine est obtenue avec une meilleure réponse dans les modes de conduite de mise en route et de mise au repos parce que la boucle de régulation de régime par réaction fonctionne séparément de la boucle de régulation de charge, c'est-à-dire 20 sans travailler en cascade avec la boucle de régulation de charge à gain limité comme c'est habituellement le cas pour la boucle de régulation de charge fermée analogique classique .par réaction de pression. Dans les modes de conduite de la turbine 10 agissant sur 25 le régime et sur la charge, la caractérisation dynamique comprend un confinement de limitation des variations de régime ou de la charge qui est imposé à la boucle de régulation de régime ou la boucle de régulation de charge. La capacité du calculateur permet ou facilite la conduite dynamique confinée dè la turbine 30 10 . avec line meilleure- activation de la turbine par la vapeur et une meilleure réponse de l'installation pour la production de courant, tout en conservant la possibilité d'optimaliser ou de presque optimaliser la conduite dynamique confinée. La capacité du calculateur améliore la régulation dynamique des turbines à va-35 peur en général, en améliorant la régulation dynamique confinée et en facilitant l'application de la régulation d'optimalisation dynamique complète. La régulation par calculateur permet également d'utiliser manière économique une caractérisation statique plus précise de la 40 relation débit-position des valves et ainsi vin positionnement des 12220 40 2006555 valves d'admission de vapeur plus précis et plus efficace ainsi qu'une meilleure réponse d'activation de la turbine par la vapeur et de production de courant par la centrale. La tenue à jour automatique ou par l'opérateur des caractérisations statiques des 5 valves et de toutes les caractérisations dynamiques fixes de la boucle de régulation, paj? exemple une vitesse fixe de remise à zéro ou de repositionnement, est avantageusement assurée de manière à procurer la souplesse nécessaire pour.maintenir la précision de conduite lorsque l'utilisation de la turbine ainsi que d'autres 10 facteurs modifient les relations initiales. Le calibrage d'un multiplicateur économique dans la boucle de régulation de la manière décrite plus haut est également facilité par la régulation avec calculateur. La souplesse du software associée à la régulation par 15 calculateur assure efficacement une caractérisation statique précise des valves d'admission de vapeur avec des économies de capitaux dans diverses applications de turbine. La souplesse du software du calculateur assure également un meilleur choix et un choix plus libre de la caractérisation dynamique de 20 la régulation avec des économies de capitaux appréciables. En général, la régulation par calculateur permet également de réaliser des systèmes de régulation de turbine en réduisant les frais de hardware par suite des liaisons réduites et dës exigences de supervision et de hardware semblables réduites égale-25 ment. La régulation par calculateur permet, en outre, de rendre la conduite de la turbine plus compliquée et ce de façon économique, c'est-à-dire qu'on peut faire progresser largement la technique d'utilisation des turbines en augmentant la capacité de réponse de la turbine, sa capacité d'intégration et d'autres facteurs. L'in-30 vention, à la suite des avantages économiques et des avantages de rendement qu'elle procure, augmente sensiblement les possibilités de vente des turbines à vapeur et de leur système de régulation. 2006555 41' H E V S H D I C A I I 0 H S . 1.- Système pour la conduite d'une turbine à vapeur comprenant des valves d'admission de vapeur servant à déterminer le débit de la vapeur passant par au moins une section de la turbine,- 5 caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif servant à déterminer, suivant une caractérisation prédéterminée, une dsnande de positionnement des valves d'admission de vapeur requise pour satisfaire une demande d'entrée concernant au moins une variable de travail prédéterminée soumise à une régulation de finalité par l'action des valves, 10 et vin dispositif pour régler les valves d'admission de vapeur selon la demande de positionnement prédéterminée des valves. 2.- Système suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la caractérisation prédéterminée présente des caractéristiques statiques et dynamiques. 15 3.- Système suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour représenter la demande d'en- * trée pour la variable prédéterminée soumise à une régulation de finalité, le dispositif servant à déterminer la demande de positionnement des valves d'admission de vapeur agissant en réponse aux 20 moyens de représentation, des moyens sont prévus pour déterminer, selon une autre caractérisation prédéterminée, une représentation dépendant de l'écart existant entre la valeur réelle et la valeur demandée de la variable soumise à une régulation de finalité, et des moyens sont prévus pour corriger la demande de positionnement 25 des valves d'admission de vapeur de la représentation de l'écart, les moyens de réglage des valves répondant à la demande de positionnement des valves d'admission de vapeur modifiée dans le sens d'une correction. 4.- Système suivant la revendication 3, caractérisé en 30 ce que le dispositif modificateur applique la représentation de l'écart sous la forme d'un calibreur de multiplicateur de la demande de positionnement des valves d'admission de vapeur. 5.- Système suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens représentant la demande d'entrée comprenent des 35 moyens servant à déterminer une représentation de l'écart d'une autre variable de travail prédéterminée, des moyens étant prévus pour appliquer cette dernière représentation d'écart sous la forme d'un calibreur de multiplicateur de la demande d'entrée et le dispositif de détermination de la demande de positionnement des valves 40 d'admission de \rapeur ainsi que le dispositif déterminant.l'écart 69 12220 12220 42' 2006555 de la demande d'entrée sont tous deux sensibles à la demande d'entrée calibrée. 6.- Système suivant, la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif représentant la demande d'entrée comprend, en 5' outre, un dispositif servant à déterminer une demande d'entrée modifiée à partir de la demande calibrée selon une caractérisation dynamique prédéterminée, le dispositif servant à déterminer la demande de positionnement-des valves d'admission de vapeur répond à la demande d' entrée calibrée modifiée de manière dynamique et le 10 dispositif servant à déterminer l'écart de la demande d'entrée répond à une forme présélectionnée parmi les deux formes représentant la demande d'entrée» 7.- Système suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le dispositif de régulation des valves . 15 comprend au moins un régulateur de positionnement électrohydraulique local à boucle fermée et le dispositif de détermination comprend un système de calculateur numérique à programme procurant une régulation de la valeur de consigne de position pour le régulateur de position électrohydr&ulique. 20 8S- Système suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la caractérisation de la demande de position des valves d'admission de vapeur est une caractérisation statique représentant la demande de position des valves d'admission de vapeur en relation avec la demande de la variable de fi-25 nalité soumise à régulation, des moyens sont prévus pour représenter la demande d'entrée pour la variable de finalité prédéterminée soumise à régulation, le dispositif qui représente la demande d'entrée comprend un dispositif servant à déterminer une demande d'entrée modifiée à partir de la demande d'entrée et en fonction d'une 30 caractérisation dynamique prédéterminée, et le dispositif servant à déterminer la demande de positionnement des valves d'admission de vapeur répond à la demande d'entrée caractériséede façon dynamique. 9.- Système suivant la revendication 8, caractérisé en 35 ce que la caractérisation dynamique détermine un confinement de limitation maximum de la vitesse de variation de la variable de finalité soumise à régulation. 10.- Système suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le dispositif de détermination. 40 comprend un système à calculateur numérique, un système program- 12220 43 2006555 meur pour faire fonctionner le système à calculateur, le système programmeur comprenant un programme «le positionnement aes valves déterminant la demande de positionnement des valves d'admission de vapeur à partir d'une caractérisaLion statique représentant la de-5 mande de positionnement des valves en fonction de la demande de la variable de finalité soumise.à régulation. 11.- Système suivant la revendication 10, caractérisé en ce que le dispositif servant à déterminer le débit dé la vapeur comprend plusieurs valves d'admission de vapeur, la demande de po-10 sitionnement déterminée des valves d'admission de vapeur est une valeur de demande totale et le programme de régulation détermine, en outre, les demandes de positionnement correspondantes pour l£s vaïrœ d'admission de vapeur distinctes à partir de "le demande totale sur la base de caractérisations statiques de diverses valves d'ad-15 mission de vapeur représentant une demande de positionnement individuelle des valves d'adirdssion de vapeur par rapport à une demande de positionnement totale des valves d'admission de vapeur. 12.- Système suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le dispositif de détermina-20 tion est inclus dans une première boucle de régulation pour la variable de finalité soumise à régulation, des moyens sont prévus dans une autre boucle de régulation pour effectuer une détermination correctrice basée sur un écart de réaction dans une variable t* de travail prédéterminée, et des moyens sont prévus pour appliquer 25 la détermination correctrice sous la forme d'un calibreur de multiplicateur de la première boucle de régulation à une jonction de calibrage prédéterminée de la première et de l'autre boucle de régulation, et le dispositif applicateur ainsi que le dispositif déterminant la correction en plus du dispositif de détermination 30 constituât un système à calculateur numérique programmé. 13.- Système suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le dispositif régulateur des valves d'admission de vapeur comprend au moins un système de positionnement à boucle fermée comportant un gain réglable et 35 un dispositif pour régler le gain de la boucle de positionnement selon la demande de positionnement des valves d'admission de vapeur. 14.- Système suivant la revendication 13, caractérisé en ce que le dispositif servant à déterminer la demande de position— 40 nement des valves d'admission de vapeur et le dispositif de ré 12220 2006555 44" glage du gain constituent un système de calculateur numérique programmé. 15.- Système suivant la revendication 14, caractérisé en ce que le système de positionnement à boucle fermée est 5 un régulateur de position électrohydraulique local, le système de calculateur numérique programmé assurant une régulation du gain de boucle et une régulation de la valeur de consigne de position pour le régulateur de positionnement électrohydraulique. 16.- Système suivant l'une .quelconque des revendica-10 tions 7 et 9 à 11/ caractérisé en ce que la caractérisation statique prédéterminée pour le calculateur numérique à programme est déterminée de manière empirique en faisant fonctionner la tur bine à vapeur après son Installation à divers niveaux variables soumis à une régulation de finalité. 15 17.- Système pour la conduite d'une turbine à vapeur,en substance comme décrit avec référence aux dessins annexés.