Symphony PlusS+ Turbine

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Depuis plusieurs décennies, ABB, l’un des leaders mondiaux dans le domaine des systèmes de contrôle commande des turbines à vapeur, propose à ses clients des solutions compétitives et technologiquement avancées, s’adressant tant à la modernisation des installations existantes qu’aux nouveaux sites. Avec Symphony™ Plus, cette expérience s’exprime à travers S+ Turbine pour hisser de nouveau la gamme de systèmes de contrôle de turbine ABB à un niveau hors du commun en termes de fonctionnalités et de performances.

S+ Turbine est une solution complète entièrement intégrée, principalement destinée à l’automation des turbines de types, dimensions et versions les plus variables. Elle fait appel aux processeurs les plus puissants de l’industrie, ainsi qu’à des algorithmes numériques éprouvés et des solutions haut de gamme dédiées à la protection des turbines, au positionnement des vannes, à la synchronisation des alternateurs, au contrôle de l’état et à la mise à niveau des éléments mécaniques-hydrauliques.

Compatible quels que soient le type, les dimensions et le fabricant des turbines La technologie S+ Turbine a été mise au point pour observer les exigences les plus strictes applicables aux machines tournantes de tous types : turbines à vapeur des producteurs d’électricité, turbines à gaz, turbines industrielles, turbines hydroélectriques, pompes d’alimentation des chaudières, soufflantes, détendeurs de gaz et compresseurs.

Symphony PlusS+ Turbine

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Les fonctions spécifi ques intégrées aux composants de S+ Turbine refl ètent directement les connaissances et le savoir-faire diversifi és et approfondis d’ABB dans le domaine de l’automation des turbines issues des plus grands fabricants du monde entier. S+ Turbine est conçue pour convenir aux turbines de toutes capacités, de quelques kilowatts à plus de 1 000 MW.

Infrastructure de Symphony PlusSymphony Plus désigne la nouvelle génération de systèmes de contrôle commande testés en conditions réelles appartenant à la famille Symphony, dont plus de 6 000 unités ont déjà été installées dans le monde. S+ Turbine est un élément clé de cette famille, qui propose une intégration renforcée à S+ Engineering, S+ Operations et S+ Control. Ces environnements fournissent les bibliothèques, faces avant de conduite, symboles, codes fonctionnels, interfaces et graphiques nécessaires à la conception, la configuration et l’exploitation de l’ensemble du système de commande des turbines, notamment les Modules spéciaux S+ Turbine. Les utilisateurs pourront donc se passer de tout autre outil, interface ou formation supplémentaire. Par ailleurs, l’intégration renforcée de l’infrastructure de Symphony Plus permet d’éviter la configuration ou l’étalonnage local des appareils du système de contrôle commande des turbines.

Un niveau de capacités et de performances inégaléS+ Turbine offre tous les avantages de la plate-forme DCS Symphony Plus : sa flexibilité, son évolutivité, sa puissance d’UC et sa vitesse de communication n’ont tout simplement aucun équivalent. C’est cette infrastructure très performante qui, alliée aux Modules spéciaux S+ Turbine, constitue le système régulateur. Il en résulte un contrôle de charge et de vitesse accru, garantissant des temps de réponse en boucle fermée (mesurés entre l’entrée de vitesse et la sortie asservie) inférieurs à 20 millisecondes.

Une protection maximale pour les turbinesS+ Turbine est le seul système de contrôle de turbines DCS à proposer un véritable module de protection des turbines (TP800) qui, en plus d’offrir une protection contre la survitesse, assure des fonctions de protection secondaires : déséquilibre de charge de puissance, anticipation de chute de charge, protection contre l’accélération et anticipation de débrayage. Les autres fournisseurs DCS incorporent ces fonctions de protection dans leurs contrôleurs principaux, sacrifiant du même coup fiabilité et temps de réponse.La fonctionnalité de protection contre la survitesse comporte une redondance avec principe de vote 2 sur 3, un temps de réponse rapide (protection OSP < 8 ms), une testabilité en ligne et une certification SIL 3 par le TÜV.Pour optimiser la solution de protection des turbines à haute intégrité, il est possible de compléter S+ Turbine en optant pour un module de déclenchement hydraulique SIL-3 ABB, ou encore un dispositif de pointe à sécurité intrinsèque et principe de vote 2 sur 3, conçu dans le strict respect de la norme CEI 61508.

Temps de réponse du régulateur

TP800 S+ Control VP800

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Le positionneur de vannes le plus compétent de toute l’industrieS+ Turbine comprend un positionneur de vannes rapide (VP800) capable de s’interfacer avec tous les grands types de servo-vannes, convertisseurs I/H et appareils de recopie de position. Son algorithme de contrôle, qui garantit des temps de réponse inférieurs à 3 ms, est complété par de nombreuses fonctions avancées : étalonnage automatique, contrôle intégré des vannes, redondance des E/S, redondance des modules, courbes intégrées des vannes et contrôle de boucle en cascade.

Synchronisation automatique intégrée des alternateursS+ Turbine est équipé d’un module de synchronisation entièrement intégré (AS800) pouvant fermer automatiquement le disjoncteur des alternateurs en ajustant précisément la fréquence, la tension et la phase. L’AS800 peut être configuré et utilisé dans l’environnement Symphony Plus standard sans aucun autre outil ni interface.

Des algorithmes logiciels de contrôle des turbines éprouvésS+ Turbine comprend un vaste ensemble d’algorithmes logiciels pour turbines, assurant le contrôle en boucle fermée (régulateur), le contrôle en boucle ouverte (auxiliaires) et la protection des turbines. Certains de ces algorithmes sont mis en œuvre dans le contrôleur du système, les autres dans les Modules spéciaux S+ Turbine. Le groupe de fonctions hautement efficaces et intégrées qui en résulte est entièrement configurable avec S+ Engineering et basé sur des concepts testés en conditions réelles (plus de 1 000 turbines dans le monde entier, plus de 30 équipementiers différents).

Démarrage automatiqueEn s’appuyant sur un contrôleur de stess du rotor et une séquence de démarrage automatique plutôt que sur les commandes de base du régulateur, S+ Turbine procure à tout moment des cycles de démarrage et d’arrêt optimaux conformes aux recommandations des équipementiers d’origine. Une gamme étendue de niveaux d’automation permet d’impliquer l’opérateur à différents degrés. L’application analysant les contraintes du rotor calcule et contrôle le niveau de contrainte pour initier des actions de limitation de charge ou de vitesse, selon le cas. Les fonctions principales sont les suivantes : – Calcul de réglage et de la plage de température de vapeur

à resurchauffer – Calcul de la température du rotor et évaluation des

contraintes auxquelles il est exposé (HP et IP) – Évaluation de la contrainte admissible en fonction des

différents temps de cycle maximaux – Évaluation de la vitesse maximale admissible et des

gradients de charge pendant les transitoires – Calcul des coûts de la durée de vie thermique du rotor

(mensuels, annuels et totaux)

Dispositifs auxiliaires des turbinesS+ Turbine utilise une grande variété de matrices logiques pour s’interfacer avec les démarreurs de moteurs et les électrovannes des circuits électriques. Ces matrices ont été mises au point en tenant compte de nombreux paramètres des circuits : sorties surveillées, sorties marche-arrêt momentanées, sorties à sécurité intrinsèque, contacts protégés, vannes d’ouverture-fermeture, vannes à positions intermédiaires, et bien d’autres éléments encore.

Symphony PlusS+ Turbine

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Services d’installationL’offre de S+ Turbine est complétée d’un ensemble complet de multiples options de services d’installation et de démarrage. Fort de partenariats conclus avec des entreprises reconnues dans l’industrie, mais aussi des relations nouées avec de nombreux grands cabinets d’ingénierie architecturale (IA), ABB assure avec succès la supervision des activités sur le terrain ainsi que le support technique des clients et y compris ressources humaines des tierces parties, assure l’installation et la mise en service clés en mains, et fournit de nombreux autres services in situ tels que les audits de systèmes, les analyses de vibration et les services de formation et de maintenance.

R&D S+ TurbineOutre les prestations de recherche et développement (R&D) d’entreprise, notre division s’est engagée dans le développement et l’optimisation de produits et solutions spécifiques au domaine d’automation des turbines Symphony Plus, en particulier : – Modules intelligents dédiés à la protection des turbines,

positionnement des vannes, synchronisation automatique et contrôle d’état

– Optimisation de la solution globale de commande des turbines, garantissant des temps de réponse courts et un contrôle précis

– Algorithmes décrivant les contraintes du rotor – Bibliothèques de logique de contrôle dépendant des turbines – Composants mécaniques et hydrauliques de contrôle et de

protection des turbines

Ces produits et solutions font l’objet d’une amélioration constante de la part d’ABB afin d’exploiter les derniers concepts et technologies disponibles en matière de contrôle des procédés.

Contrôle d’étatS+ Turbine se caractérise par une unité MCM800 destinée au contrôle d’état, un module à quatre voies confi gurables indépendamment les unes des autres, et une connectivité étendue via Modbus, PROFIBUS etOPC. Analyst™ d’ABB est une application logicielle d’analyse graphique fournissant les graphiques détaillés à partir desquels est apprécié l’état des machines tournantes. La combinaison d’un matériel puissant et d’un logiciel intelligent aux fi ns de collecte et d’analyse des données historiques et des données de forme d’ondes utilisées pour l’évaluation permet à l’utilisateur d’exercer une surveillance continue sur les actifs critiques et de soutenir les programmes de maintenance proactive.

Capacités mécaniques-hydrauliquesSoucieux de compléter S+ Turbine, ABB commercialise une gamme diversifi ée de composants hydrauliques satisfaisant aux besoins très variés induits par la modernisation des systèmes à commande mécanique-hydraulique (CHM) et la mise à niveau des systèmes à commande électro-hydraulique (CEH), et ce quelle que soit l’origine des turbines. Parmi ces composants hydrauliques, fi gurent les actionneurs fi naux, actionneurs de vannes pilotes, électrovannes de déclenchement circuit l’huile, électrovannes de déclenchement, états d’accumulateurs-réservoirs et unités hydrauliques.En dehors de ces éléments, ABB propose également des capacités de conception favorisant la modernisation complète des dispositifs CEH. Nos services vont de la conception et du montage de composants personnalisés, de l’installation de sondes et de capteurs de vitesse, jusqu’à l’ingénierie d’installation et la désinstallation de systèmes, en passant par la mise en place de tuyauteries de circuit d’huile.

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Les Modules spéciaux S+ Turbine (TP800, VP800, AS800 et MCM800) apportent des solutions dans les domaines de la protection des turbines, du positionnement des vannes, de la synchronisation automatique des alternateurs et du contrôle d’état. Ces fonctions ne peuvent pas être assurées par des modules d’E/S DCS standard, pour les raisons suivantes : – Interfaces E/S non standard spécifiques aux turbines

(servo-vannes, capteurs de vitesse, transformateurs de potentiel pour alternateurs (TP), etc.)

– Exigences rigoureuses pour le temps de réponse (dispositifs dépendant des besoins)

– Obligations de fi abilité (indépendance du contrôleur principal requise)

L’existence de ces modules spéciaux rend possible l’élaboration d’une solution intégrant l’ensemble des aspects de l’automation des turbines et reposant sur un fournisseur unique. Basés sur une technologie éprouvée, les modules contrôlent les turbines à vapeur, à gaz et hydroélectriques dans plus de 15 pays différents et ont été testés et acceptés par plusieurs grands fabricants internationaux de turbines avant d’être inclus dans leur offre standard.

La combinaison de S+ Control, TP800, VP800, AS800 et MCM800 délivre un système de contrôle de turbines puissant. Dans sa confi guration habituelle, le système utilise trois TP800, un AS800, autant de VP800 que de vannes modulatrices dans la turbine, et autant de MCM800 que nécessaire pour répondre à l’ensemble des critères du contrôle d’état.

Des configurations d’installation flexibles – Montage sur rail DIN – Alimentations 24 VCC standards – Installation d’armoires existantes dans le cadre

d’opérations de modernisation – Montage à distance permettant d’éviter le câblage pour les

nouvelles installations

Interface de communication PROFIBUSLes modules S+ Turbine sont entièrement intégrés grâce à une interface PROFIBUS DP rapide et adaptée. Ses caractéristiques principales sont les suivantes : – Standard de communication DP/V1 – Débit maximal 12 MBd – Conformité à la spécification esclave PROFIBUS PNO

redondance du système (maître)Redondance à la volée (lignes)

– 2 interfaces matérielles esclave PROFIBUS indépendantes dans chaque module

L’interface PROFIBUS sert à échanger des paramètres, des commandes et des variables de processus avec le contrôleur principal, et permet du même coup d’éviter le réglage local des cavaliers et des commutateurs.

Les quatre modules spéciaux pour turbines embarquent des processeurs exécutant leurs fonctions spécifi ques, et fonctionnent indépendamment du contrôleur principal pendant qu’ils échangent des données avec lui via PROFIBUS.

Composants TP800, VP800 et AS800Les modules spéciaux S+ Turbine possèdent trois composants fondamentaux : – Un module processeur commun (CPM810), chargé

de l’exécution des algorithmes logiciels et de la communication PROFIBUS

– Un module analogique (TPM810, VPM810 ou ASM810), chargé du conditionnement et de la numérisation des signaux d’E/S de réseau

– Une unité de base terminale (TBU810), renfermant le CPM810 et le module analogique, ainsi que les terminaisons des E/S de réseau et des connexions PROFIBUS

Il est à noter que les composants CPM810 et TBU810 sont communs aux trois produits. Les modules analogiques (TPM810, VPM810 et ASM810) sont en revanche uniques et définissent la fonctionnalité du produit (protection, positionnement des vannes ou synchronisation automatique).

Composants MCM800Le MCM800 comprend deux composants uniques : – L’unité de base terminale (TBU850), qui contient les bornes

d’alimentation, de connexions réseau et de communication – Le Module processeur (MPM810), qui s’enfi che dans le

TBU850, exécute les fonctions sélectionnées sur le système MCM800 et communique avec le système de contrôle via PROFIBUS DP ou Modbus RTU

Symphony PlusS+ Turbine Modules spéciaux

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ASM810

AS800SIM810 TP800 VP800 ROM810

TPM810 VPM810

CPM810

TBU810

Il est possible d’ajouter d’autres modules communs aux produits TP800, VP800 ou AS800, afin d’étendre leur capacité de la manière suivante :

Module d’interface série (SIM810)Le Module d’interface série (SIM810) permet de mettre à niveau le microprogramme des trois modules spéciaux de turbines. Il peut également servir à configurer les paramètres lorsque les modules fonctionnent en mode autonome, en l’absence de connexion PROFIBUS.

Module de sortie de relais (ROM810)Le Module de sortie de relais (ROM810) est une unité séparée comportant deux relais électromécaniques, compatibles avec les trois modules spéciaux de turbines grâce à une connexion enfichable directe. Le ROM810 assure une capacité de sortie de relais haute intensité pour TP800, VP800 et AS800, idéale pour supporter les charges inductives, notamment celles des solénoïdes. – 2 relais pour ROM810 – 2 contacts type C par relais – 5A @ 120 VCA nominal – 3A @ 150 VCC nominal – Dispositif intégré des ruptures de tension inductive – Recopie de position bobine de relais – Surveillance d’alimentation – Connecteurs pour applications 2 sur 3

Modules d’E/S déportés (EIM810)Le Module d’E/S déporté (EIM810 pour VP800 et AS800, EIM810t pour TP800) complète la capacité d’E/S prédéfinie pour les modules spéciaux de turbines. Sa présence n’est requise que dans les applications affichant des contraintes strictes pour les signaux d’E/S câblés, par exemple dans le cas d’un interfaçage avec les panneaux locaux mettant en jeu des appareils de mesure et des commutateurs. Ce produit est également idéal pour les applications autonomes.

Capacité de fonctionnement autonomeBien que ces modules aient été conçus pour être étroitement intégrés à Symphony Plus, ils peuvent également fonctionner en mode autonome, indépendamment d’un contrôleur maître, ce qui est parfois utile pour la synchronisation automatique et le positionnement des vannes, voire quelquefois nécessaire pour la protection des turbines.

Outils électriques d’automation des turbinesEn mode autonome, les modules spéciaux de turbine doivent être configurés en utilisant la connexion série d’un ordinateur standard, via le module SIM810. Pour faciliter la tâche, ABB a développé une application PC appelée Outils électriques d’automation des turbines, servant à configurer et à surveiller facilement et efficacement le fonctionnement des modules spéciaux pour turbines.

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Le positionneur de vannes VP800 dote le système Symphony Plus, ainsi que tout autre système de contrôle comportant une interface PROFIBUS, d’une capacité de contrôle des vannes de turbines. Il est destiné à moduler les actionneurs hydrauliques grâce à des servo-vannes ou des convertisseurs électro-hydrauliques (I/H). L’application type consiste à piloter des servos intégrant une bobine double avec des transformateurs différentiels simples ou variables linéaires (LVDT) redondants. Le VP800 assure un contrôle en boucle fermée basé sur la demande de position du contrôleur maître et la rétroaction de position des LVDT. Les paramètres proportionnels et intégrés déterminent la vitesse de déplacement et les caractéristiques de stabilisation de la boucle de contrôle. Parmi les applications les plus courantes du VP800 fi gurent le positionnement des vannes d’entrée des turbines à vapeur, à gaz et hydroélectriques.

Interface PROFIBUS intégrée – Communication non-exclusive pour l’intégration d’une

architecture ouverte réelle – Redondance du maître et des lignes de communication

Calibrage automatiquePour que le VP800 positionne la vanne correctement, la plage de tension du ou des recopies de position doit être étalonnée. Les paramètres correspondants sont déterminés à l’aide de la fonction d’étalonnage automatique intégrée au VP800, ce qui évite d’effectuer un réglage local des commutateurs et des cavaliers. Le processus d’étalonnage est contrôlé par S+ Operations du début jusqu’à la fin.

Sélection automatique du gain de démodulationLe gain de démodulation à appliquer au ou aux signaux par le ou les appareils de recopies de position peut également être calculé par le module VP800 : il en résulte des économies de temps au moment de l’installation et du démarrage du module.

Mode convertisseur I/HIl pilote les dispositifs de positionnement linéaires (convertisseurs I/H) par une conversion linéaire directe du signal de demande en sortie de tension à l’aide d’un schéma de contrôle en boucle fermée.

Mode LVDT doubleCe mode concerne les applications mettant en jeu deux éléments de contrôle sans liaison mécanique mis en cascade (cas fréquent de plusieurs configurations de servo-vannes pilotes asservies pour pompes d’alimentation de chaudières et turbines hydroélectriques). La boucle de contrôle PI en cascade caractérisant ce mode utilise alors deux recopies de position (pour la position de la vanne courante et de la vanne pilote) pour former un système de contrôle en boucle fermée.

Mode manuelIl permet à l’opérateur de contrôler directement l’actionneur hydraulique en cas de panne de communication du contrôleur maître. L’opérateur peut envoyer au VP800 des commandes câblées plus ou moins.

Courbe de vanne intégréeElle assure la mise en œuvre automatique de la fonction de conversion permettant de transformer la demande de débit en demande de position de vanne pour obtenir des variations linéaires du débit d’eau, de gaz ou de vapeur.

Symphony PlusS+ Turbine Positionneur de vannes VP800

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Essais de vannes intégrésCes essais automatiques (à la demande du contrôleur maître) garantissent le bon fonctionnement des composants électroniques et hydrauliques. Les algorithmes d’essais sont suffisamment flexibles pour tenir compte des différents essais appliqués à chaque type de turbine quel que soit le fabricant. Lorsque l’essai est lancé, le VP800 déplace la vanne vers une position cible sélectionnée à une vitesse sélectionnée. Si une électrovanne de décharge rapide est raccordée à la vanne, elle peut être activée au niveau d’une position sélectionnée.

Capacité de redondanceElle garantit un service continu en cas de panne de module ou de connexion d’E/S. Cette fonctionnalité est assurée par deux modules VP800 fonctionnant ensemble côte à côte. L’un des VP800 contrôlera la vanne, l’autre restant en mode d’attente pour en prendre le relais en cas de défaillance du positionneur actif. Les deux VP800 redondants sont raccordés et échangent des informations par l’intermédiaire des connecteurs du TBU810.

Le VP800 dispose de relais internes servant à établir ou rompre les connexions aux bornes d’E/S en local du TBU810. Lorsqu’un VP800 contrôle la vanne, les relaisde toutes les E/S activées se ferment. A l’inverse, si un VP800 fonctionne en mode attente, les relais de toutes les E/S s’ouvrent. Cette fonction permet de raccorder simultanément les mêmes E/S locales aux bornes correspondantes des deux VP800, ce qui constitue un haut niveau de disponibilité du système.

Détection des erreurs d’E/SLe VP800 contrôle les signaux de sortie des servo-pilotes et les signaux des appareils de recopie de position afin de détecter les défaillances de ces connexions. Le VP800 détecte les types de défaillances suivants : – Un circuit défaillant sur le VP800 – Un transducteur défaillant – Un état ouvert d’entrée ou de sortie – Un état de court-circuit d’entrée ou de sortie.

Entrées2 entrées de recopie de position – CA LVDT, CCC LVDT, CA LVRT, ou dispositif 4-20 mA – Simples, redondantes ou doubles

2 entrées numériques (24/48 VCC) – Ouverture/fermeture d’interrupteur de fin de course ; ou – Plus/moins manuel d’urgence

SortiesSortie servo-bobine double – Sorties linéaires ou intégrale – 200 mA maximum

4 sorties de relais – Électrovanne de décharge rapide – Électrovanne de déclenchement – Indicateur mode manuel – Défini par l’utilisateur

Matériel VP800 – 1 module processeur commun CPM810 – 1 module positionneur de vannes VPM810 – 1 unité de base terminale TBU810 – x module de sortie de relais ROM810 – x module d’E/S d’extension EIM810

Le VP800 peut s’interfacer avec un ou plusieurs modules de sortie de relais (ROM810) en fonction des exigences de chaque application spécifique.

Il peut également recourir au module d’E/S d’extension (EIM810) pour augmenter la capacité d’E/S câblées.

10 Symphony Plus

La configuration, opérée par l’intermédiaire de l’interface PROFIBUS, comprend : – Configuration des entrées réseau – Sélection des fonctions de protection – Réglage des points de consigne de protection – Programmation de sortie de relais – Sélection de la sortie excitée/désexcitée

Détection de vitesseChaque module TP800 accepte deux signaux de vitesse issus de capteurs actifs ou passifs. Le premier canal est une entrée destinée aux fonctions de protection, le second est configurable par l’utilisateur (protection ou intercommunication). Les canaux de vitesse présentent les spécifications suivantes : – 0-120 VCA, fréquence : 0-12 000 Hz – Niveau d’entrée de seuil 50 mV PP (réglable) – Précision : 0,1 Hz (précision de fréquence de l’alternateur :

1,6 mHz avec roue à 60 dents)

Le TP800 calcule deux vitesses par entrée : – La vitesse précise au cours du cycle complet (utile pour la

communication avec le contrôleur maître dans le cadre du contrôle de la vitesse en boucle fermée)

– La vitesse interne instantanée (sert localement dans le TP800 pour l’exécution des fonctions de protection)

Réponse rapideLe fonctionnement autonome du contrôleur maître est le gage d’une fiabilité élevée et d’une réponse très rapide. La détection de la survitesse et le déclenchement qui s’ensuit s’effectuent en moins de 8 ms.

Tests de survitesse automatiqueLe TP800 peut exécuter automatiquement un test de survitesse en ligne par injection interne du signal de montée en fréquence dans les canaux de vitesse. Le test vérifie le bon fonctionnement du logiciel, du matériel et des composants hydrauliques du circuit de déclenchement.

Le module TP800 dote le système Symphony Plus, ainsi que tout autre système de contrôle comportant une interface PROFIBUS, d’une capacité de protection des turbines. Il procure un ensemble complet de fonctions destinées à répondre aux exigences de protection de la plupart des fabricants et types de turbines : – Protection contre la survitesse – Arrêt déclenché par la survitesse – Protection contre les accélérations – Anticipation de déclenchement – Anticipation de chute de charge – Déséquilibre de charge électrique (trois types différents)

Le TP800 permet la mise en œuvre de tous les schémas de protection courants (1 de 2, 2 de 3, etc.).

Interface PROFIBUS intégrée – Communication non-exclusive pour l’intégration d’une

architecture ouverte réelle – Redondance du maître et des lignes de communication

FlexibilitéL’existence de paramètres configurables autorise l’adaptation des fonctions du TP800 aux caractéristiques physiques et fonctionnelles spécifiques à chaque application.

Symphony PlusS+ Turbine Protection des turbines TP800

Symphony Plus 11

ROM810 ROM810 ROM810

ROM830

TP800 Module #1 TP800 Module #2 TP800 Module #3

Output to Solenoid

Output to Solenoid

Souplesse des configurations de redondanceLe module TP800 supporte plusieurs configurations de redondance, la plus répandue utilisant trois modules TP800 en configuration 2 sur 3, le vote étant effectué par voie électronique ou hydraulique. – Vote hydraulique : il se caractérise par trois systèmes

TP800 réellement indépendants possédant leur propre groupe de modules ROM810 pilotant chacun une électrovanne dans une rampe de distribution hydraulique

– Vote électronique : les sorties de relais des modules ROM810 servent d’entrée au ROM830 (module à principe de vote 2 sur 3), où le vote 2 sur 3 s’effectue électroniquement. Cet agencement facilite l’interface avec des éléments isolés (électrovannes de déclenchement du maître de la turbine, vanne d’admission avec électrovanne à fermeture rapide, etc.)

Certification SIL 3 du TÜV de RhénanieLa sécurité fonctionnelle de déclenchement du module TP800 en cas de survitesse est certifiée SIL 3 dans les cas suivants : – Configuration de redondance 2 sur 3 – Alimentations indépendantes (une par TP800) – Désactivation pour configurer le déclenchement – Activation périodique de l’essai de survitesse interne

Mode autonome avancéLa fonctionnalité autonome avancée du module TP800 garantit la conformité aux normes (telles qu’API 670) imposant cette exigence pour les systèmes électroniques de protection primaire contre la survitesse (turbines sans déclencheur mécanique). Les caractéristiques principales du mode autonome sont les suivantes : – Configuration par connexion série depuis un ordinateur

exploitant les Outils électriques d’automation des turbines – Essais temporisés internes de survitesse – La communication poste à poste entre les TP800 peut

être établie grâce aux modules SIM810 pour coordonner l’exécution des essais de survitesse internes

– Des modules EIM810 peuvent être ajoutés au TP800 pour augmenter la capacité d’E/S câblées

EntréesLes entrées de champ requises varient d’une application à l’autre selon les fonctions de protection activées. La capacité d’entrée du TP800 se présente comme suit :2 entrées de vitesse – Capteurs actifs ou passifs – Applications à deux lignes d’arbres

2 entrées numériques (24/48/125 VCC et 120 VCA) – Disjoncteur d’alternateur – Réenclenchement turbine

3 entrées numériques (24/48 VCC) – Fonctions de déclenchement diverses

2 entrées analogiques (4-20mA ou 1-5 V) – Alternateur, mégawatts – Pression de vapeur intermédiaire 1 entrée CA (0-5 A) – Courant de phase alternateur (avec PCM810).

SortiesLe TP800 offre six sorties de pilotes de relais indépendantes. Une matrice configurable établit la relation entre les fonctions de protection et les commandes de relais. De plus, chaque commande de relais peut piloter un ou plusieurs relais dans le ROM810.

Equipement TP800 – 1 module de processeur commun CPM810 – 1 module de positionneur de turbines VPM810 – 1 unité de base terminale TBU810 – x module de sortie de relais ROM810 – x module E/S d’extension EIM810t (version spécifi que TP800)

Le nombre de ROM810 variera en fonction de chaque application. L’EIM810t n’est nécessaire que si des E/S câblées supplémentaires sont nécessaires (p. ex., applications autonomes).

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Le module AS800 transmet des signaux de sortie numériques au module relais ROM810 pour contrôler la tension et la fréquence des bus : pour cela, il envoie des impulsions positive ou négative au régulateur de tension et au régulateur de vitesse des turbines, mais également au contrôleur via PROFIBUS (ce qui permet un interfaçage souple). Une autre sortie numérique est utilisée pour la fonction de contrôle indépendant, la sortie de relais finale déclenchant pour sa part la fermeture du disjoncteur.

Plusieurs entrées numériques indiquent l‘état du disjoncteur, celui du contrôle indépendant, et les systèmes permissifs câblés.Le module AS800 présente les fonctionnalités suivantes : – Mode ligne et génératrice – Mode poste à poste – Capacité de fermeture de bus mort – Contrôle d’adéquation de tension – Contrôle d’adéquation de fréquence – Contrôle indépendant

Mode ligne et génératriceLa synchronisation ligne/génératrice repose sur l‘hypothèse selon laquelle la ligne correspond au Bus A et la génératrice au Bus B. Le module AS800 va alors tenter d‘adapter la tension et la fréquence en augmentant ou en abaissant les variables de l’alternateur. La fermeture du disjoncteur ne sera autorisée que si l’alternateur fonctionne plus rapidement que la ligne, ce afin d‘éviter son fonctionnement en moteur.

Mode poste à posteLa synchronisation poste à poste est similaire à la synchronisation ligne/génératrice, à la différence près que les Bus A et B sont pratiquement équivalents (applications pour postes extérieurs). Les deux bus peuvent donc avoir une valeur de fréquence élevée (dans les limites de la plage d‘insensibilité). Le module AS800 servira dans ce cas d‘unité passive en recherchant une combinaison de tension et de fréquence sans augmenter ni abaisser les variables.

Capacité de bus mortL’AS800 a la possibilité d‘identifier les situations de bus mort et, après activation externe (entrée d‘activation de bus mort), de procéder à la fermeture du disjoncteur.

Vérification de la synchronisationL’AS800 intègre un circuit de synchronisation indépendant contrôlant le circuit primaire. Lorsque la tension, la fréquence et la phase atteignent la valeur souhaitée, le module ne ferme le disjoncteur qu‘à partir du moment où les circuits de synchronisation primaires et secondaires concordent.

Le synchroniseur automatique AS800 dote le système Symphony Plus ainsi que tout autre système de contrôle comportant une interface PROFIBUS d’une capacité de fermeture par disjoncteur automatique. Il peut servir à assurer la synchronisation entre l’alternateur et le réseau, ainsi que la synchronisation des bus poste-à-poste dans les applications mettant en jeu des postes extérieurs.

L‘AS800 synchronise deux bus, A et B, en comparant la tension, la fréquence et le déphasage entre les bus. Le module est configuré en définissant des paramètres d’un contrôleur principal ou via une interface PC en mode de fonctionnement autonome.

Avant d‘activer le disjoncteur, le module AS800 vérifie la qualité de tous les signaux et la plage admissible des points de consigne spécifiques. Une fonction de vérification de synchronisation indépendante est par ailleurs incorporée pour prévenir toute fermeture intempestive du dispositif. Les entrées analogiques proviennent généralement de transformateurs de tension (TP) qui abaissent la tension. Le module lit la valeur moyenne quadratique (RMS) de la tension et de la fréquence sur les TP, et compare le déphasage entre les deux bus.

Symphony PlusS+ Turbine Auto-synchroniseur AS800

Symphony Plus 13

Mode autonomeLe module AS800 peut fonctionner de concert avec un contrôleur maître via la communication PROFIBUS, ou indépendamment avec des entrées numériques câblées et le port série d‘un PC standard. Dans la situation idéale, le PC fait fonctionner les Outils électriques d‘automation des turbines pour faciliter la configuration du module AS800.

Interface PROFIBUS intégrée – Communication non-exclusive pour l’intégration d’une

architecture ouverte réelle – Redondance du maître et des lignes de communication

EntréesLes entrées réseau d’AS800 comprennent deux signaux de tension CA (bus à synchroniser) et huit entrées numériques destinées aux recopie de positions du procédé et à l’interface en mode autonome.2 entrées CA (120 VCA 50/60 Hz) – Ligne/génératrice – Bus A/bus B (applications pour postes extérieurs)

2 entrées numériques (24/48/125 VCC, 120 VCA) – Disjoncteur d’alternateur – Activation bus mort

6 entrées numériques (24/48 VCC) – Rétroaction d’état du disjoncteur – Rétroaction de relais indépendant – 4 entrées permissives en mode autonome

SortiesSix sorties servent à piloter les relais externes (ROM810) utilisés pour le contrôle de régulation de tension, celui de la fréquence et celui du disjoncteur de l’alternateur. Les deux relais de contrôle de disjoncteur, principal et Indicheck, peuvent être montés en série.

Matériel AS800 – 1 module processeur commun CPM810 – 1 module de synchronisation automatique ASM810 – 1 unité de base terminale TBU810 – x module de sortie de relais ROM810 – x module d’E/S EIM810

L’AS800 peut s’interfacer avec un ou plusieurs modules de sortie de relais (ROM810) en fonction des exigences de chaque application.

Il peut également recourir au module d’E/S étendu (EIM810) pour augmenter la capacité d’E/S câblées, ce qui convient notamment aux applications en mode autonome.

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Symphony PlusS+ Turbine Contrôle d‘état

Symphony Plus propose une solution de contrôle d’état entièrement intégrée comprenant deux éléments : le module matériel “tout en un” MCM800, facilement programmable quelle que soit la fonction de surveillance des turbines et des vibrations, et Analyst, un logiciel d’analyse graphique piloté par l’utilisateur et facilitant la création de graphiques spéciaux permettant d’évaluer l’état de marche des machines tournantes.

FonctionnalitéLe module MCM800 fournit un ensemble complet de fonctions répondant à l’ensemble des besoins des machines tournantes et permettant la mise en œuvre de programmes de protection et de contrôle communs. – Vibrations – Excentricité – Position du rotor (poussée) – Dilatation différentielle (relative) – Dilatation (absolue)

Un module universelCompétitif : le principe du module qui fait tout : – Assure le contrôle en ligne des équipements critiques – Assure une protection et un contrôle continus – Permet d’éviter l’utilisation d’un matériel de communication

indépendant – Simplifie la courbe d’apprentissage du matériel – Limite le nombre d’éléments du matériel grâce à la

combinaison des fonctions – Réduit l’inventaire de pièces détachées

Le module MCM800 protège les actifs et garantit la sécurité du personnel tout en optimisant l’exploitation des installations et en réduisant les coûts du cycle de vie.

FlexibilitéLe MCM800 s’interface avec de nombreuses autres applications : – Intégration à un système DCS ou fonctionnement

autonome – Possibilité d’installation centralisée ou à distance – Interface de configuration via PROFIBUS ou Ethernet avec

les outils fournis

EvolutivitéLa conception du MCM800 repose sur une architecture “tout en un” configurable pour les systèmes de toutes dimensions. Il est possible d’ajouter des modules à tout moment aux systèmes existants moyennant le coût du ou des modules supplémentaires.

Le MCM800 peut être installé en tant que système personnalisé complet ou acheté en configuration fixe, prêt à l’emploi, capable de fonctionner en mode autonome. La configuration autonome se prête à un montage sur le terrain, à proximité des machines, afin de réduire le câblage.

Une capacité de diagnostic des machines complète et de haut niveauEn dehors de ses fonctionnalités de protection et de contrôle, le module MCM800 collecte des informations utiles sur les actifs tournants de l’usine et les exploite pour évaluer leur état mais aussi pour préserver la sécurité du personnel.

Les informations relatives à l’évaluation de l’état se présentent sous deux formes : des fichiers de formesd’onde, et des valeurs statiques incrémentales, telles que les mesures de l’amplitude et de la position. Les fichiers de formes d’onde sont stockés dans la base de données d’un serveur, les valeurs statiques, dans un fichier d’historique. A l’instar d’autres variables de processus sélectionnées, les valeurs stockées servent à l’évaluation des machines. Le serveur de données ABB dédié utilise un historique intégré capable de partager des informations avec un système d’archivage de données indépendant de l’installation. Enfi n, les outils complets ouvrant la voie au diagnostic des machines permettent d’évaluer les données statiques et de limiter le nombre de fi chiers de formes d’onde.

Symphony Plus 15

Communication ouverte à haute vitesseRapide, standard et fiable, le module MCM800 comporte des interfaces PROFIBUS et Ethernet redondantes utilisant le protocole TCP/IP et Modbus.

Capacité d‘analyse graphiqueAnalyst™, l’application logicielle d’analyse graphique, génère des graphiques détaillés permettant d’apprécier l’état des machines tournantes analysées. L’application repose sur plusieurs types de graphiques pour présenter les données vibratoires historiques et les paramètres sélectionnés. L’expert en vibrations sera alors en mesure d’identifier rapidement les régimes et tendances de fond, et de déceler tout problème ou changement affectant l’état du parc de machines tournantes. Des remèdes sont alors envisageables sans altérer le fonctionnement des appareils.

Les produits MCM800 fournissent des données pour tracer les graphiques suivants (uniquement disponibles si Analyst est utilisé) :

Pourquoi le contrôle d’état?Il permet d’éviter des pannes imprévues et coûteuses et de connaître l’état de votre équipement : – Il protège et gère les actifs précieux – Il prend en charge les programmes de maintenance prédictive – Il optimise la production et l’exploitation de l’installation – Il réduit les temps d’immobilisation

Types de machines et de matériels tournants – Alternateurs de turbines à gaz et à vapeur – Pompes d’alimentation – Ventilateurs et pompes – Moteurs et réducteurs – Compresseurs

Industries desservies – Production d’énergie – Pétrole et gaz – Pâte à papier et papeterie – Métaux et mines – Eau potable et eaux usées

Pourquoi utiliser l’excellence d’ingénierie d’ABB? – Une société disposant de solutions complètes et d’une

implantation mondialisée – Des capacités d’innovation technologique sous-tendues

par un esprit pionnier – Des experts de l’industrie détenant une base de connais-

sances étendue – Des services et une assistance à la gestion du cycle de vie

extrêmement fiables

Variables process Données de haute précision sur la forme d’onde

Graphique X-Y Forme d’onde temporelle

Graphique de Bode Orbite directe

Graphique polaire Forme d’onde directe

Graphique polaire + des tendances Spectre (complet)

Graphique avec orbite filtrée Cascade (complète)

Graphique axe de l’arbre

ABB Inc.Power Generation Wickliffe, Ohio, Etats-UnisTéléphone : +1 440 585 3087Adresse électronique : powergeneration@us.abb.com

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