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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 :
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« Centrale à cycle combiné. Théorie, performances, modularité » ;
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« Centrale à cycle combiné. Composants potentiels » ;
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« Centrale à cycle combiné. Fonctionnement, exploitation, exemple » (le présent article).
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Exemple d’installation 2-2-1 3P RS multiple shaft
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4. Phases d’exploitation
4.1 Démarrage
Selon que la centrale à cycle combiné est équipée ou non d’un système de bipasse des fumées, la séquence de démarrage est différente, cependant la préparation des matériels obéit à une logique commune.
Si la turbine à combustion est un matériel étudié pour atteindre ses caractéristiques nominales (température, vitesse, puissance) en des temps très courts (< 30 min), il n’en est pas de même des chaudières de récupération de la turbine à vapeur et de la source froide. Le cycle eau-vapeur doit obligatoirement satisfaire à un conditionnement thermique des tuyauteries, vannes, échangeurs et turbine, qui ne peut s’opérer qu’en présence de vapeur. Outre la phase de conditionnement thermique, il existe des étapes nécessaires à la préparation des matériels afin qu’ils assurent leur fonction lorsqu’ils seront requis.
c’est le cas :
-
de la source froide, où le vide doit être créé grâce à des pompes ou éjecteurs à vide ;
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des circuits d’étanchéité de la turbine à vapeur.
Ces opérations peuvent néanmoins démarrer lorsque la chaudière est en mesure de produire de la vapeur avec une pression minimale.
Ces préparations peuvent se dérouler en temps masqué par rapport à des étapes plus chronophages (montée en vitesse, température et puissance de la turbine à vapeur). Les gradients de montée en température les plus contraignants sont fixés par les structures métalliques épaisses. Les constructeurs imposent non seulement ces gradients, mais également leur nombre maximal autorisé durant la vie du matériel.
Les deux paragraphes suivants illustrent les conséquences d’une option technique structurante pour la centrale, comme la présence ou non d’un bipasse de fumées, sur les opérations de démarrage à froid d’installations de type multiple shaft. D’autres comparaisons pourraient être choisis, comme les conséquences de l’option single shaft par rapport à une centrale multiple shaft. Les choix techniques ne doivent pas être uniquement dictés par des considérations de réduction des coûts de premier investissement, ils doivent également intégrer les aspects de facilité...
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