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En anglais
Auteur(s)
-
Henri-Pierre RAMELLA : Ingénieur, EDF
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Lire l’articleINTRODUCTION
La turbine à vapeur est un des matériels stratégiques des installations de production d’énergie électrique. Son indisponibilité entraîne la perte de la production d’énergie, contrairement à d’autres matériels (pompes alimentaires, pompes de circulation assistée, ventilateurs...) dont la redondance permet de poursuivre l’exploitation des installations soit à pleine charge, soit éventuellement à charge partielle.
Par ailleurs, la turbine peut être le siège d’incidents graves, qualifiés d’accidents majeurs, caractérisés par la destruction de la machine, voire l’émission de projectiles des parties tournantes. Ces accidents, heureusement rares, présentent des risques notables pour la sécurité des personnes et l’intégrité des installations.
La maintenance des turbines à vapeur revêt un caractère important qui vise les deux objectifs suivants :
-
la prévention des accidents majeurs. Il s’agit d’assurer la sécurité des personnes et des biens en prenant les dispositions pour éviter l’émission de projectiles par les rotors ;
-
la limitation des indisponibilités fortuites et de leurs conséquences économiques.
Plus généralement, cette préoccupation d’éviter l’accident majeur est également prise en compte dans la conduite des groupes turboalternateurs par la mise en oeuvre de moyens de surveillance et la réalisation d’essais périodiques des systèmes de sécurité.
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1. Objectifs de la maintenance
1.1 Prévention des accidents majeurs
L’énergie emmagasinée dans les rotors est à l’origine des conséquences potentiellement graves des accidents majeurs de turbines de grande puissance figure ). Les précautions prises au stade de la conception, de la fabrication, de la conduite et de la maintenance des turbines visent à maintenir la probabilité d’apparition d’un accident majeur à un niveau très faible (environ 10-4 par tranche et par an). Cependant, des destructions partielles ou totales de groupes turboalternateurs se produisent parfois sur le parc mondial.
Les accidents majeurs peuvent résulter de différentes causes.
-
Éclatement brutal en survitesse de l’arbre d’un rotor sain : ce mode de ruine est engendré, lors de l’emballement du groupe turboalternateur, par les efforts centrifuges supérieurs à la limite de résistance du matériau.
-
Fissuration transverse à l’axe d’un rotor sous l’effet de la fatigue par flexion rotative.
-
Rupture brutale de l’arbre d’un rotor en survitesse ou à vitesse nominale. Ce mode de ruine, qui intervient à une vitesse inférieure à la survitesse d’éclatement du rotor sain, a pour origine la présence de défauts qui se développent :
-
sous l’action de la fatigue (en particulier lors des cycles démarrage- arrêt) ;
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sous l’effet de fatigue-fretting, fatigue-corrosion ;
-
sous l’effet de la corrosion sous contrainte ;
-
sous l’effet du fluage pour les rotors « haute température ».
-
Dans le cas de turbines ayant accumulé un grand nombre d’heures de fonctionnement, la nocivité de certains de ces phénomènes est accrue par l’augmentation de la température de transition avec le vieillissement du matériau en température qui conduit à des tailles de défauts critiques inférieures.
Afin d’éviter l’apparition d’accidents majeurs, l’exploitant cherche à limiter les risques d’emballement de la ligne d’arbres et à maîtriser le développement des défauts pouvant affecter l’intégrité des rotors. Il doit porter son attention en priorité sur :
-
l’état et le fonctionnement des organes d’admission vapeur (§ ...
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