Brevet FR2462552A1 — publié le 19810213

Les régulateurs de vitesse traditionnels assurent normalement le contrôle de la vitesse de rotation de la machine dans une plage de valeurs limitée autour de la valeur de régime nominal de fonctionnement. Durant la phase de démarrage, surtout pour les moteurs hydrauliques, le régulateur agit en opérant une simple commande directe de l'ouverture des organes d'admission du fluide moteur en vue de permettre la mise en marche de l'unité et d'augmenter ensuite la vitesse de rotation jusqu'a une valeur proche de celle du régime. Successivement, les circuits sensibles à la vitesse commandés en fonction de la régulation de la vitesse même dans une boucle de fermeture agissent sur l'organe d'admission. On ne connait aucun système de contrôle de la vitesse même durant la phase de démarrage, en particulier pour les moteurs thermiques ; de tels con- trôles sont effectués normalement par référence à la vitesse variable suivant un programme prédéterminé. Le dispositif objet de la présente invention permet de réaliser de fa çon originale les fonctions suivantes - contrôle de la vitesse d'ouverture des organes d'obturation juqu'a la valeur qui détermine le démarrage du groupe indépendamment des conditions externes variables, comme par exemple le moment de frottement. - après le démarrage, passage automatique sur une courbe de vitesse à accélération contrôlée avec ajustement automatique du moment moteur aux conditions instantanées durant toute la phase transitoire de montée de la vitesse de rotation jusqu'à atteinte de la valeur nominale de cette dernière. - dans le cas ou le moteur actionne d'abord directement un générateur électrique du type synchrone, dans le cas ou celui-ci est synchronisé avec la fréquence du circuit électrique monté en parallèle, le dispositif doit réaliser automatiquement le passage direct à la phase de synchronisation avec le circuit, comme dernière phase du processus de démarrage. La présente invention, pour atteindre ce but, et d'autres qui apparaitront dans la suite de la description, concerne la réalisation d'un dispositif de démarrage à associer aux régulateurs de vitesse pour turbomoteurs, caractérisé par le fait qu'il comprend un circuit a boucle de fermeture pour assurer le contrôle de l'accéléraion durant toute la phase de montée de la vitesse de rotation, ayant comme niveau d'accélération le niveau maximum qui ouvre un circuit ayant en entrée le signal d'erreur entre la vitesse actuelle du groupe et une référence représentant la vitesse à atteindre, de façon que, quand cette erreur devient inférieure au niveau sus indiqué, le contrôle de l'accélération s'ajoute automatiquement au contrôle de vitesse nécessaire pour la régulation de la vitesse à une valeur prédéterminée. Pour mieux comprendre le but et les caractéristiques de l'invention, il va être decrit ci-apres une forme de réalisation, à titre d'exemple non limitatif, en faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels - la Fig. 1 montre un schéma d'ensemble du dispositif suivant l'invention, - la Fig. 2 explicite les principaux composants du schéma de la Fig. 1, - la Fig. 3 montre un schéma d'ensemble d'une variante de la Fig. 1. La description ci-après se réfère au mode de fonctionnement du dispositif de la fig. 1 ou est illustré sous la forme d'un schéma ensemble l'équivalent en circuit électronique sans aucune limitation sur les modes de réalisation du circuit électronique qui pourraient être de n'importe quels types sans sortir du cadre de la presente invention La fig. 2 montre a titre d'exemple non limitatif le schéma fonctionnel d'une telle possibilité de réalisation. Durant la phase initiale d'ouverture avant le démarrage, l'ouverture augmente de façon a suivre un gradient prédéterminé contrôlé dans la boucle de fermeture, opposé dans le sommateur algébrique 7 au signal électrique, entrant suivant la borne 3, représentatif de la valeur d'ouverture des organes d.'obtu- ration de la machine, dérivé par le circuit de derivation 5, et avec une prise 6 de référence. Le signal d'équilibre ainsi obtenu, vient agir après passage dans le sommateur 8 comme entrée du circuit intégrateur 9 qui sort du dispositif. Le signal de sortie de cet intégrateur arrive a la borne 4, est envoyé comme signal de référence au système de servocommande qui détermine, de façon proportionnelle a ce signal, l'ouverture des organes d'obturation de la machine. A la borne i du dispositif est délivre le signal électrique f provenant d'un circuit de mesure de la vitesse du groupe ayant la plage linéaire de la vitesse ou, a la fin, une vitesse supérieure a celle du régime. Au moment du démarrage, le dispositif 10 qui relève le démarrage même, traverse un contact il (ou un interrupteur statique équivalent) exclut le circuit de contrôle de l'ouverture précédemment indiqué et introduit le circuit de contrôle d'accélération sur l'entrée de l'intégrateur final 9 du circuit. Le contrôle d'accélération est réalisé en circuit fermé au travers du circuit de dérivation 12. La référence d'accélération est donnée par le niveau de saturation du circuit 15 ayant en entrée, au travers du dispositif de tarage 17, le signal d'erreur mesuré par le sommateur algébrique 14 entre le signal fG représentatif de la vitesse de rotation du groupe et le signal f2 entrant par la borne 2 dans la partie sans synchronisation automatique avec une valeur fixe correspondant a la vitesse nominale de montée. Le niveau maximum d'erreur, utilisé comme référence pour l'accélération, peut être obtenu aussi de diverses manières, par exemple, au moyen d'un circuit sélecteur a valeur minimum, sans sortir du cadre de 1' invention. Le niveau de saturation peut être modifié par le commutateur de tarage 16 qui permet ainsi de modifier la valeur de l'accélération durant toute la phase de montée de la vitesse et ensuite le temps nécessaire pour atteindre la vitesse de régime. La régulation comprend aussi, avec le dispositif 18 qui commande le tarage 19, une action proportionnelle au coefficient K2. L'intégration des coefficients K1 K2 nécessaire pour la régulation de la vitesse autour de la valeur de régime se réalise automatiquement quand le groupe atteint la vitesse = f2 - a/K1 où f est le signal proportionnel à la vitesse de rotation du groupe, G f est le signal de référence appliqué à la borne 2, 2 a estlesignal proportionnel à l'accélération prédéterminée pour le groupe. On détermine alors une diminution de l'accélération tandis que la vitesse vient contrôler le dispositif de façon à prendre la valeur correspondant à la référence f2. Comme précisé, la référence f2 peut avoir une valeur fixe correspondant à la valeur du régime ; en alternative, suite a la synchronisation automatique, ce signal peut être élaboré directement avec un fréquencemètre associé à la fréquence du réseau. Dans ce dernier cas, la vitesse du groupe est amenée di rectement à la valeur de synchronisme. Le dispositif 20, toujours dans ce cas, permet de pré-fixer une valeur de correspondance entre la fréquence du groupe et celle du réseau, qui favorise l'opération de mise en parallèle. Le signal de référence 20 peut être appliqué au sommateur 13 (comme indi qué sur la figure) ou indifféremment au sommateur 14. Au dispositif peuvent être adjointes quelques fonctions additionnelles comme illustré à la Fig. 3 sans sortir du cadre de l'invention. Le circuit 22, sensible à l'erreur entre la vitesse actuelle du groupe et la vitesse prédéterminée du régime, permet de relever la fin de la phase de démarrage et d'envoyer l'information à l'extérieur par la borne 23. La borne 24 peut envoyer dans le dispositif un signal de commande qui change le coefficient K1, si, pendant une période prolongée de fonctionnement en marche à vide, il apparait une réduction du gain de la boucle pour la régulation de vitesse autour de la valeur de régime. Enfin, le circuit 21 permet d'ajouter un signal additionnel en ouverture pour favoriser le démarrage de la turbomachine entraînant directement ou par voie électrique une unité de pompage. Le dispositif peut être associé à tout circuit additionnel, y compris le circuit de contrôle de la vitesse d'ouverture avant le démarrage , sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1) Dispositif de contrôle de démarrage par adjonction d'une régulation de vitesse pour turbomoteur caractérisé par le fait qu'il comprend un circuit a boucle de fermeture pour assurer le contrôle de 1 'accélération durant toute la phase de montée de la vitesse de rotation, ayant comme référence d'accélération le niveau maximum qui sort d'un circuit ayant en entrée le signal d'erreur entre la valeur de la vitesse actuelle du groupe à contrôler et une valeur de référence représentant la vitesse a atteindre, de façon que, quand cette erreur devient inférieure au niveau indiqué, au contrôle de l'accélération s'ajoute automatiquement un contrôle de la vitesse nécessaire pour la régulation de la vitesse à une valeur prédéterminée. 2) Dispositif de contrôle suivant la revendication l, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un circuit de contrôle de la vitesse d'ouverture des organes d'obturation de la position de complète fermeture jusqu'à l'ouverture qui détermine le démarrage du groupe contrôlé. 3) Dispositif de contrôle suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la référence de la vitesse a atteindre, au lieu d'être fixe, est donnée par un signal représentant la fréquence du reseau, de sorte que, après la phase de démarrage et d'accélération, ainsi que la phase de synchronisation automatique à la fréquence du réseau, le générateur électrique entraluant le turbomoteur doit être associé en parallèle. 4) Dispositif de contrôle suivant les revendications 1, 2 et 3, caractérisé par le fait qu'il comprend en' parallèle au circuit proportionnel un cix- cuit additionnel afin de favoriser le démarrage du turbomoteur entraînant directement ou par voie électrique une unite de pompage.