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RÉSUMÉ
Les performances réelles d'une installation sont mesurées lors de sa réception et cela permet de suivre l'évolution de cette installation dans le temps. Cet article explique comment mesurer les performances et quels sont les facteurs responsables de leur dégradation. Les phases d'exploitation particulières, telles que le démarrage et l'attente à chaud, sont aussi présentées. Et une exemple concret d'installation vient compléter la présentation.
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Jean-Marie MONTEIL : Ingénieur de l’école EDF-GDF - Ingénieur DPE – grade de Mastère - Ingénieur au service études et projets thermiques et nucléaires
INTRODUCTION
La phase de réception d’une installation constitue une étape importante de la vie d’une centrale. Les performances réelles sont mesurées et comparées aux engagements contractuels des constructeurs. Les performances des appareils sont relevées et serviront, durant toute la vie de la centrale, de valeurs repères pour identifier les dérives de fonctionnement liées au vieillissement ou à des réglages inadaptés. La surveillance des performances globales de l’installation s’effectuent également en différentiel avec les valeurs issues de la mise en service industrielle.
Les performances des turbines à combustion se dégradent dans le temps, les moyens pour minimiser ces dégradations existent et sont évoqués dans cet article. Les conditions d’exploitation (démarrages, prises de charges rapides et arrêt d’urgence) contraignent ces turbines au point que les constructeurs calculent les opérations de maintenance selon des algorithmes qui intègrent ces transitoires de fonctionnement.
Des phases d’exploitation (démarrage, attente à chaud) différentes du fonctionnement à régime nominal sont détaillées pour en montrer l’enchaînement. Deux exemples, basés sur des architectures différentes, sont exposés afin de mesurer les répercussions de choix de conception sur l’exploitation de telles centrales.
Enfin, un exemple d’installation est fourni pour illustrer tous ces propos.
L’étude complète du sujet comprend les articles :
-
« Centrale à cycle combiné. Théorie, performances, modularité » ;
-
« Centrale à cycle combiné. Composants potentiels » ;
-
« Centrale à cycle combiné. Fonctionnement, exploitation, exemple » (le présent article).
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Phases d’exploitation
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3. Maintenance programmée
Les opérations de maintenance sur toute installation industrielle peuvent être classées en deux catégories :
-
la maintenance palliative (réparation répondant strictement à une avarie) ;
-
la maintenance préventive (réparation réalisée avant une avarie et programmée suivant une méthode d’évaluation de dégradation de la pièce fragilisée).
Ce paragraphe explique les raisons de l’application de méthodes sophistiquées pour déterminer les opérations de maintenance préventive sur les centrales à cycle combiné, mais principalement sur les turbines à combustion.
Les turbines à combustion installées seules ou dans des centrales à cycle combiné sont destinées à assumer une production d’énergie de pointe ou de semi-base, voir de secours du réseau électrique. À ce titre, ces installations doivent être opérationnelles rapidement, ce qui engendre des contraintes thermomécaniques élevées sur les machines. Le nombre de démarrages et d’arrêts rapides est limité dans la durée de vie d’une turbine à combustion. Chaque sollicitation est comptabilisée, ainsi que les heures de fonctionnement à pleine charge ou charges partielles, le type de combustible, la qualité de l’air. Les progrès effectués sur les matériaux ont permis d’accroître les performances des turbines à combustion, en admettant des températures de flamme et des gaz en entrée de la turbine de plus en plus élevées. Cela comporte un revers lié aux risques de corrosion, d’oxydation et de fluage des matériaux. L’acquisition des paramètres de fonctionnement précédemment cités est impérative pour déclencher les opérations de maintenance préventive des turbines à combustion. La maintenance préventive des autres composants des centrales à cycle combiné est déterminée par rapport à la plus contraignante : celle de la turbine à combustion.
3.1 Principe des algorithmes
Les constructeurs de turbines à combustion ont inclus l’acquisition de paramètres importants dans le contrôle commande afin de quantifier les sollicitations que supportent les machines. Le traitement des données est réalisé suivant des algorithmes de calcul propres à chaque constructeur et à chaque type de machine. Le résultat est un nombre...
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