FR2840955A1

FR2840955A1 - Systeme de commande de turbine a gaz

Info

Publication number: FR2840955A1
Application number: FR0306017A
Authority: FR
Inventors: Kaiichirou Hirayama; Tadashi Kobayashi; Tomoo Katauri; Yasuhiko Ootsuki; Takashi Mizuno
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-05-20
Filing date: 2003-05-20
Publication date: 2003-12-19
Anticipated expiration: 2023-05-20
Also published as: US7076940B2; US20050204745A1; DE10322703B4; US20060201132A1; CN1460786A; US7117662B2; CN1904327A; JP2004027848A; CN1904326A; FR2840955B1; CN1280533C; CN100427738C; CN100427737C; JP3684208B2; US20040055273A1; DE10322703A1; US6945030B2

Abstract

L'invention concerne la commande de turbines à gaz.Elle se rapporte à un système de commande d'une unité de turbine à gaz comprenant un compresseur (2) ayant des ailettes (1), un organe (4) de combustion, une turbine à gaz (7), et une génératrice électrique (9). Le système de commande de turbine à gaz comprend un dispositif (101) de réglage d'ailettes (1), une vanne (5) de réglage de combustible, un dispositif (16) de réglage de charge-vitesse, un dispositif de réglage de température des gaz de combustion, et un capteur d'anomalie de fréquence du système, le dispositif de réglage de température comprenant un dispositif d'inhibition commandé par le capteur d'anomalie qui rend inopérant le dispositif de réglage de température de gaz.Application aux centrales à turbines à gaz.

Description

La présente invention concerne un système de commande de turbine à gaz qui permet d'éviter l'instabilité de fonctionnement d'une turbine à gaz qui se produit lorsque la fréquence du système augmente ou diminue sur une courte période depuis une fréquence normale de fonctionnement, à la suite de la déconnexion d'une charge, d'un arrêt d'urgence d'une génératrice et autres, et qui permet d'éviter un fonctionnement instable ainsi qu'un arrêt, qui est le pire des événements, de la turbine à gaz constituant la source motrice principale d'une génératrice d'énergie thermique, et contribue ainsi à la stabilisation de la fréquence du circuit d'alimentation électrique pendant une période transitoire.

Dans les centrales à turbine à gaz, le combustible et l'air comprimé sont transmis à un organe de combustion et le gaz de combustion produit dans cet organe est transmis à une turbine à gaz afin que celle-ci fonctionne. La figure 36 est une vue schématique d'une telle centrale à turbine à gaz.

Une unité de turbine à gaz désignée de façon générale par la référence 100 sur la figure 36 est composée d'un compresseur 2, d'un organe de combustion 4 et d'une turbine 7. De l'air introduit dans le compresseur pneumatique 2 par des ailettes ou aubes 1 de guidage d'entrée est comprimé dans le compresseur 2 sous forme d'air à haute pression qui est transmis par un passage 3 d'air à l'organe 4 de combustion et utilisé comme air de combustion du combustible.

D'autre part, le combustible est transmis par une vanne 5 de commande de combustible à un brûleur 6 incorporé à l'organe 4 de combustion et est brûlé en produisant un gaz de combustion à température et pression élevées. Les gaz de combustion s'écoulent dans la turbine 7 pour faire tourner l' arbre 8 de celle-ci qui entraîne une génératrice 9 destinée à produire de l'énergie électrique. Les gaz d'échappement de la turbine 7 s'écoulent directement dans une cheminée ou, dans le cas d'une centrale à cycle combiné, dans une cheminée après utilisation comme source de chaleur dans une chaudière de récupération des chaleurs perdues des gaz d'échappement.

Un dispositif 10 de réglage de turbine à gaz est destiné à commander l'unité 100 à turbine à gaz. Ce dispositif de réglage 10 transmet un signal de réglage de combustible FREF à la vanne 5 de réglage de combustible pour que le débit de celui-ci soit ajusté en fonction d'une vitesse N de la turbine à gaz dérivée d'un capteur 12 de vitesse de turbine à gaz adjacent à une couronne dentée 11 placée à la partie d'extrémité de l'arbre 8, d'une pression pneumatique d'entrée du compresseur PX1 dérivée d'un capteur 103 de pression d'air à l'entrée qui est adjacent à la partie d'entrée du compresseur 2, d'une pression d'air de sortie de compresseur PX2 dérivée d'un capteur 13 de pression d'air de sortie placé à la partie de sortie du compresseur pneumatique 2, d'une température TX4 de gaz d'échappement dérivée d'un capteur 14 de température de gaz d'échappement placé à la partie de sortie de la turbine à gaz 7, et d'un signal de sortie MW de la génératrice dérivé d'un capteur 15 de sortie de génératrice.

La figure 37 est un diagramme synoptique du dispositif 10 de réglage de turbine à gaz. Ce dispositif 10 comporte une section 16 de réglage de charge-vitesse qui règle la vitesse de l'unité 100 à turbine à gaz et la charge de la génératrice 9 raccordée à l'unité 100, une section 18 de réglage de température de gaz de combustion qui règle la température des gaz de combustion dans l'unité 100 afin qu'elle soit inférieure ou égale à une valeur limite supérieure prédéterminée, et une unité 17 de sélection de signal de réglage de combustible qui reçoit à la fois un signal FN de réglage de charge-vitesse de la section 16 de réglage de charge-vitesse et un signal FT de réglage de température des gaz d'échappement de la section 18 de réglage de température de gaz d'échappement et sélectionne le plus petit des deux signaux reçus pour le transmettre comme signal de réglage de combustible. La section 18 de réglage de température de gaz de combustion représentée sur la figure 37 ne règle pas la température des gaz de combustion directement mais règle indirectement cette température par détection de la température TX4 des gaz d'échappement de la turbine 7.

L'unité 100 à turbine à gaz est mise en fonctionnement par augmentation de sa vitesse de rotation à une vitesse nominale avec ajustement du débit de combustible par une unité non représentée de réglage de démarrage. Lors du démarrage de la turbine, le débit du combustible est faible si bien que la température des gaz de combustion est faible, et le signal FN de réglage de charge-vitesse provenant de la section 16 de réglage de charge-vitesse est inférieur au signal FT de réglage de la température des gaz d'échappement provenant de la section 18 de réglage. En conséquence, le signal FN de réglage de charge-vitesse est sélectionné dans l'unité 17 de sélection du signal de réglage de combustible sous forme d'un signal FREF de sélection de combustible. En conséquence, la turbine à gaz, dont la vitesse a augmenté à la vitesse nominale de rotation sous la commande de l'unité de commande de démarrage, est maintenue à la vitesse nominale de rotation par la section 16 de réglage de chargevitesse.

La section 16 de réglage de charge-vitesse maintient l'unité 100 à turbine à gaz à la vitesse nominale de rotation lorsque la génératrice 9 n'est pas sous charge alors que, lorsque la génératrice 9 est raccordée au circuit électrique, la section 16 effectue un réglage tel que la génératrice 9 transmet une valeur de consigne à une unité 24 de réglage de consigne de charge. Une vitesse nominale de rotation est établie comme vitesse initiale de consigne dans une unité 19 de consigne de vitesse de la section 16 de réglage de charge-vitesse, et un écart NE de vitesse par rapport à la vitesse de rotation N de l'unité 100 à turbine à gaz est calculé dans un organe 20 de soustraction. Un calcul proportionnel de l'écart de vitesse NE est réalisé dans une unité de commande proportionnelle 21 et un signal de décalage de vitesse nominale sans charge provenant d'un générateur de signaux 22 est ajouté à la valeur calculée proportionnelle pour la création du signal FN de réglage de charge-vitesse. Le signal de décalage de vitesse nominale sans charge est un signal qui correspond au débit nécessaire

au maintien de l'unité 100 à turbine à gaz et de la génératrice 9 sans charge à la vitesse nominale de rotation.

Lorsque la génératrice 9 est raccordée au système électrique dans les conditions précitées, elle tourne en synchronisme à la fréquence du système et un fonctionnement s'effectue sous charge. Dans ce fonctionnement, un organe 25 de soustraction calcule un écart MWE de sortie de génératrice qui est la différence entre la sortie MW de la génératrice et une valeur de consigne de charge placée dans l' unité 24 de consigne de charge. Lorsque l' écart MWE est négatif, un comparateur 26 ferme un interrupteur 27 alors que, lorsque l'écart MWE est positif, le comparateur 29 ferme un interrupteur 30.

Lorsque l'écart MWE de sortie de la génératrice est négatif, une valeur positive réglée dans un générateur de signaux 28 est transmise à l'unité 19 de consigne de vitesse. Celle-ci a une caractéristique d'intégration et augmente la valeur de consigne de l'unité 19 avec une vitesse de variation qui correspond à cette valeur positive, c'est-à-dire avec changement du signal de réglage de chargevitesse FN afin que l'écart MWE devienne nul. De même, lorsque l'écart MWE à la sortie de la génératrice est positif, la valeur de consigne contenue dans l'unité 19 de consigne est réduite avec une vitesse de variation qui correspond à une valeur négative établie dans un générateur de signaux 31 si bien que le signal de réglage de chargevitesse FN est modifié afin que l'écart MWE devienne nul.

Dans les conditions dans lesquelles la génératrice 9 est raccordée au système électrique et supporte progressivement une charge, l'écart MWE est négatif si bien que le comparateur 26 ferme l'interrupteur 27 et la valeur de consigne de l'unité 19 est accrue avec une vitesse de variation qui correspond à la valeur positive établie dans le générateur de signaux 28, si bien que le signal de sortie MW de la génératrice augmente progressivement. En conséquence, la température TX4 des gaz d'échappement augmente progressivement et le signal FT de réglage de température de

gaz d'échappement provenant de la section 18 de réglage de cette température diminue progressivement.

Lorsque le débit de combustible augmente, la température TX4 des gaz d'échappement augmente, si bien que l'écart TE de cette température diminue progressivement. Lorsque la température TX4 atteint une valeur limite supérieure prédéterminée TXR4, l'écart TE de température des gaz d'échappement devient nul. Lorsque la température TX4 dépasse la valeur limite supérieure prédéterminée TXR4, l'écart TE devient négatif et provoque la création d'une alarme ou d'un déclenchement de l'unité 100 à turbine à gaz. A cause de la réduction du signal FT de réglage de température des gaz d'échappement, la valeur de ce signal FT devient plus faible que la valeur du signal FN de réglage de charge-vitesse. En conséquence, la section 17 de sélection du signal de réglage de combustible remplace le signal FN de réglage de chargevitesse par le signal FT de réglage de température des gaz d'échappement qui devient le signal de réglage de combustible FREF. Ainsi, ce signal FREF règle de débit de combustible afin que la température TX4 des gaz d'échappement de l'unité de turbine 100 corresponde à la valeur limite supérieure prédéterminée TXR4.

La section 18 de réglage de température des gaz d'échappement a un générateur de fonction 32 destiné à calculer une valeur limite supérieure TXR4 qui est déterminée en fonction du rapport de pression du compresseur PX2/PX1. Ainsi, la section 18 de réglage de la température des gaz de combustion exécute une fonction de commande telle que la température TX4 des gaz d'échappement de la turbine 7 devient égale à la valeur limite supérieure prédéterminée TXR4.

Les figures 38,39 et 40 représentent les variations quantitatives d'état de l'unité 100 à turbine à gaz obtenues avec le dispositif 10 de réglage de turbine à gaz représenté sur la figure 37. Comme l'indique la figure 38, le débit de combustible GFX augmente proportionnellement à l'augmentation du signal de sortie MW de la génératrice . Jusqu'à ce que ce signal MW atteigne un temps tl, l'angle des ailettes

1 de guidage d'entrée reste constant sous la commande d'un dispositif de réglage d'ailettes de guidage d'entrée si bien que le débit d'air du compresseur GAX reste constant.

Lorsque le signal de sortie de la génératrice MW augmente du temps tl au temps t3 en passant par le temps t2, l'angle des ailettes 1 de guidage d'entrée augmente progressivement sous la commande du dispositif de réglage d'ailettes de guidage d'entrée de manière que le débit d'air du compresseur GAX augmente comme représenté.

Comme l'indique la figure 39, la température TX3 des gaz de combustion augmente lorsque le signal de sortie de la génératrice MW augmente. Lorsque ce signal MW atteint le temps t2, la température TX3 des gaz de combustion s'élève à la valeur limite supérieure TXR3. La raison pour laquelle le débit d'air du compresseur GAX est maintenu constant jusqu'à ce que le signal de sortie MW de la génératrice atteigne le temps tl est que la température des gaz de combustion TX3 doit augmenter de manière aussi rapide que possible avec l'augmentation du rendement thermique de la turbine à gaz. Même lorsque le signal de sortie MW de la génératrice augmente du point t2 au point t3, la température TX3 des gaz de combustion est maintenue à une valeur inférieure ou égale à la valeur limite supérieure TXR3. Lorsque le signal de sortie de la génératrice MW augmente, la température TX4 des gaz d'échappement augmente aussi et, lorsque le signal MW atteint le temps tl, la température TX4 atteint la valeur limite supérieure TXR4. Même lorsque le signal de sortie MW de la génératrice s'élève du temps tl au temps t2, la température TX4 des gaz d'échappement est maintenue à la valeur limite supérieure TXR4 à cause de l'augmentation du débit d'air du compresseur GAX obtenu par augmentation de l'angle des ailettes 1 de guidage d'entrée et grâce au réglage du combustible effectué par la section 18 de réglage de température des gaz de combustion. Lorsque la température TX3 des gaz de combustion est maintenue constante pendant l'élévation du signal de sortie MW de la génératrice du temps t2 au temps t3, la température TX4 des gaz d'échappement est réduite linéairement comme représenté.

La figure 40 représente les caractéristiques du générateur de fonction 32. Le rapport de compression PX2/PX1 est calculé à partir de la pression d'air d'entrée PX1 du compresseur et de la pression d'air de sortie PX2 du compresseur, et la valeur limite supérieure TXR4 de la température des gaz d'échappement indiquée en trait plein sur la figure est créée en fonction de ce rapport de compression PX2/PX1. Le réglage de la température TX4 des gaz d'échappement a la valeur limite supérieure TXR4 ou audessous par la section 18 de réglage équivaut au maintien de la température TX3 des gaz de combustion à une valeur inférieure ou égale à la valeur limite supérieure prédéterminée TXR3 comme indiqué sur la figure 39. Le trait interrompu de la figure 40 indique une valeur d'émission d'alarme pour la température des gaz d'échappement ou une valeur de déclenchement de l'unité 100 à turbine à gaz.

On décrit maintenant en référence à la figure 41 comment est déterminée la valeur limite supérieure TXR3 des gaz de combustion. Cette figure représente une relation entre la température TX3 des gaz de combustion et la résistance au fluage à long terme d'un matériau utilisé pour les parties du trajet des gaz chauds formant la turbine à gaz.

La température des parties du trajet des gaz chauds augmente et diminue proportionnellement la température des gaz de combustion, et la constante de proportionnalité est indiquée par C sur cette figure. Lorsque la température des gaz de combustion s'élève, la résistance au fluage à long terme du matériau diminue. Pour que les parties à température élevée ne soient pas détériorées, il faut régler la température des gaz de combustion de manière que la résistance au fluage du matériau soit supérieure à une contrainte maximale produite dans les parties du trajet des gaz chauds.

La figure 40 représente un exemple dans lequel la valeur limite supérieure TXR3 est une valeur obtenue dans le cas où la résistance au fluage à long terme correspond à 100 000 h. Cela signifie que, si la valeur correspondante TXR3 est adoptée comme température de limite supérieure des gaz de combustion, les parties du trajet des gaz chauds pour

turbine à gaz peuvent être utilisées pendant 100 000 h sans être remplacées. La valeur limite supérieure TXR4 de la température des gaz d'échappement peut être déterminée d'après la relation entre TXR3, TXR4 et PX2/PX1 comme indiqué sur les figures 38 et 39. Comme indiqué précédemment, les turbines à gaz qui utilisent le dispositif classique de réglage de turbine à gaz fonctionnent dans une plage de températures permises des gaz de combustion dans laquelle les différentes parties du trajet des gaz chauds des turbines à gaz peuvent être utilisées à long terme sans être remplacées.

Le dispositif classique de réglage de turbine à gaz pose le problème qu'on décrit dans la suite. Lorsque des variations de fréquence se produisent dans le circuit électrique, la section 16 de réglage de charge-vitesse fonctionne en grande partie pour rétablir la fréquence du système avec un gain élevé de proportionnalité dans l'unité 21 de commande proportionnelle, si bien qu'il apparaît une grande variation du débit de carburant avec une grande variation résultante de la température TX4 des gaz d'échappement de l'unité 100 à turbine à gaz.

En particulier, dans le cas où une variation de la fréquence du système se produit alors que la turbine à gaz fonctionne avec une température TX4 de gaz d'échappement de turbine voisine de la valeur limite supérieure prédéterminée TXR4, le fonctionnement de la section 16 de réglage de charge-vitesse donne une grande perturbation au réglage de l'air et du combustible de la turbine à gaz et au réglage de la température des gaz de combustion. Par exemple, lorsque la fréquence du système augmente, la vitesse N de la turbine à gaz augmente aussi. La section 16 de réglage de chargevitesse fonctionne donc pour corriger ce phénomène, si bien que le signal FN de réglage de charge-vitesse est réduit depuis la valeur prise immédiatement avant l'augmentation de la fréquence du système. Ceci provoque l'obtention d'un signal FN de réglage de charge-vitesse inférieur au signal FT de réglage de la température des gaz d'échappement si bien que le signal FN est sélectionné dans la section 17 de

sélection de signal de réglage de combustible et le débit de combustible est réduit. En conséquence, le débit du combustible est réduit et la température des gaz d'échappement TX4 de l'unité 100 à turbine à gaz est réduite avec un retard de quelques secondes.

Lorsque la fréquence du système se rétablit rapidement dans cet état, la vitesse N de la turbine à gaz se rétablit rapidement à la vitesse nominale de rotation. Dans ce cas, comme le retard à la détection de la vitesse N de la turbine à gaz a une valeur suffisamment faible pour pouvoir être négligée, le signal FN de réglage de charge-vitesse augmente rapidement. Comme la section 17 de sélection de signal de réglage de combustible sélectionne le signal FN de réglage de charge-vitesse comme un signal FREF de réglage de combustible dans cet état, une variation du signal FN de réglage de charge-vitesse provoque une variation du débit de combustible et en conséquence le débit de combustible augmente rapidement. Ceci est dû au fait qu'il existe un retard à l'augmentation de la température des gaz d'échappement TX4 à la suite de l'augmentation rapide du débit de combustible dû à un retard de quelques minutes à la détection de la température TX4 des gaz d'échappement de l'unité 100 de turbine à gaz en relation avec un retard suffisamment petit pour être négligeable de détection de la vitesse N de la turbine à gaz.

Pour cette raison, une quantité excessive de combustible a été transmise lorsque la température des gaz d'échappement TX4 a atteint la valeur limite supérieure prédéterminée TXR4 à cause de l'augmentation rapide du débit de combustible. A ce moment, la section 17 de sélection du signal de réglage de combustible effectue une commutation du signal FN de réglage de charge-vitesse au signal FT de réglage de température de réglage de gaz d'échappement comme signal de réglage de combustible FREF, afin que le débit de combustible soit réduit. Cependant, comme la quantité en excès de combustible a déjà été transmise, la température TX4 des gaz d'échappement continue à monter.

Pour des raisons concernant un fonctionnement à rendement élevé de la turbine à gaz, l'unité 100 à turbine à gaz fonctionne avec une température des gaz de combustion TX3 maintenue à une valeur aussi élevée que possible, et la valeur limite supérieure TXR4 est donc proche de la valeur d'émission d'alarme ou de la valeur de déclenchement de la turbine à gaz déterminée par la température des gaz de combustion TX4. Dans ces conditions, une augmentation supplémentaire de température provoque parfois une situation indésirable de déclenchement de la turbine à gaz. En outre, lorsque le signal de sortie MW de la génératrice est réglé dans des conditions dans lesquelles la température des gaz d'échappement TX4 de l'unité 100 à turbine à gaz est un peu inférieure à la valeur limite supérieure TXR4 et le signal FN de réglage de charge-vitesse est sélectionné comme signal FREF de réglage de combustible, une chute brutale de la fréquence du système provoque la même situation indésirable déjà décrite car le signal FN de réglage de charge-vitesse augmente rapidement.

Dans un accident qui a provoqué une interruption de service à grande échelle et s'est produit en Malaisie en 1996, un cycle combiné à une génératrice à turbine à gaz ont été déconnectés successivement à la suite du déclenchement qui s'est produit dans une ligne principale de transmission.

Ceci montre que la centrale en fonctionnement dans des conditions de charge élevée devient instable en présence d'une réduction de fréquence du système. Lors du fonctionnement à charge élevée, le débit d'air peut être accru de façon faible seulement à cause de la limite de fonctionnement des ailettes de guidage de l'air d'entrée. En outre, la transmission du combustible ne peut pas être augmentée parce qu'un déclenchement se produit dans la centrale lorsque la température des gaz d'échappement de la turbine à gaz s'élève et dépasse une valeur limite.

Le débit d'air destiné à être transmis est fonction de la vitesse de rotation de la turbine à gaz et, lorsque la fréquence du système diminue, le débit d'air diminue aussi.

En outre, il existe une restriction à l'augmentation de la

transmission de combustible à cause de la limitation précitée de la température des gaz d'échappement de la turbine à gaz. En conséquence, lorsque la fréquence du système diminue, le signal de sortie de la centrale à cycle combiné diminue et provoque une réduction supplémentaire de la fréquence du système conduisant à une interruption de service à grande échelle. Ceci est indiqué dans une thèse intitulée "Dynamic Behavior of Combined Cycle Power Plant during Frequency Drop" (The transactions of the Institute of Electrical Engineers of Japan, vol. 122-B, n' 3. 2002) et dans une thèse intitulée "Dynamic Study of Power System including Combined Cycle Power Plant" (thèse n 6-070,2002, The Institute of Electrical Engineers of Japan).

Dans la situation précédente, la fréquence du système chute lorsque la génératrice fonctionne, en étant connectée en parallèle à un système d'alimentation électrique, et déconnectée ou lorsqu'une charge telle qu'un ensemble à moteur et génératrice d'une centrale à accumulation par pompage ou un moteur d'induction est mis en fonctionnement.

D'autre part, la fréquence du système s'élève lorsque la charge est déconnectée rapidement dans le système. Pendant une variation de fréquence du système à grande échelle dans laquelle un déclenchement d'une centrale à cycle combiné se produit par exemple, la commande est assurée pour la stabilisation de la fréquence du système par déconnexion d'une charge du système ou par ajustement du signal de sortie de la génératrice en fonctionnement. Il est possible dans ce cas de prendre rapidement des mesures de réduction du signal de sortie de la génératrice, mais l'augmentation du signal de sortie de la génératrice nécessite quelques dizaines de secondes suivant les caractéristiques de l'installation parce que la puissance fournie par la chaudière de récupération des chaleurs perdues des gaz d'échappement doit être accrue pour que le signal de sortie de la génératrice augmente. Il faut donc donner à la turbine à gaz des possibilités de fonctionnement continu avec un signal de sortie aussi élevé que possible.

La présente invention a pour objet la mise à disposition d'un système de commande de turbine à gaz qui contribue à la stabilisation de la fréquence du système en cas de variation transitoire ou temporaire de la fréquence du système sans que les parties du trajet des gaz chauds de la turbine à gaz aient une résistance inférieure à la valeur de contrainte maximale des parties du trajet des gaz chauds.

Pour atteindre cet objet, l'invention concerne un système de commande de turbine à gaz destiné à commander une unité de turbine à gaz comprenant un compresseur pneumatique destiné à produire de l'air comprimé, le compresseur ayant des ailettes de guidage d'entrée destinées à ajuster le débit d'air du compresseur, un organe de combustion d'un combustible mélangé à l'air comprimé du compresseur pour la production d'un gaz de combustion, une turbine à gaz qui reçoit les gaz de combustion de l'organe de combustion et qui est entraînée par les gaz de combustion afin que le compresseur soit entraîné, et une génératrice électrique raccordée à un système d'alimentation électrique ; le système de commande de turbine à gaz comprend : un dispositif de réglage d'ailettes de guidage d'entrée qui règle les ailettes de guidage d'entrée pour modifier le débit d'air du compresseur, une vanne de réglage de combustible destinée à changer le débit de combustible transmis à l'organe de combustion, un dispositif de réglage de charge-vitesse comprenant un dispositif de réglage de vitesse et un dispositif de réglage de charge, le dispositif de réglage de charge-vitesse agissant sur la vanne de réglage de combustible pour régler le débit de combustible afin que la turbine à gaz ait une vitesse de rotation qui coïncide avec une valeur de consigne de vitesse, un dispositif de réglage de température des gaz de combustion qui règle le débit de combustible de manière que la température des gaz de combustion ne dépasse pas une valeur de température de consigne, et un capteur d'anomalie de fréquence du système qui assure la détection d'une variation de fréquence du système d'alimentation électrique qui provoque la sortie du système d'alimentation de son fonctionnement normal, le

dispositif de réglage de température des gaz de combustion comprenant un dispositif d'inhibition commandé par le fonctionnement du capteur d'anomalie de fréquence du système de manière qu'il rende inopérant le dispositif de réglage de température de gaz de combustion et que la vanne de réglage de combustible soit commandée par le dispositif de réglage de charge-vitesse pour rétablir une fréquence du système.

La détection de l'anomalie de la fréquence du système peut être réalisée par réception d'un signal extérieur, et l'anomalie de la fréquence du système peut être transmise à une installation à cycle combiné.

Dans le système précité de commande de turbine à gaz, lorsqu'une anomalie de la fréquence du système est détectée, le réglage de la température des gaz de combustion de la turbine à gaz est inhibé ou rendu inopérant si bien que le signal de sortie de la turbine à gaz peut être ajusté afin qu'il contribue au rétablissement de la fréquence du système. Ceci peut être réalisé lorsque le signal de température des gaz de combustion est rendu supérieur au signal de réglage de charge-vitesse d'une amplitude prédéterminée afin que le signal de réglage de charge-vitesse soit sélectionné pour la commande du signal de sortie de la turbine sans influence de la température des gaz de combustion.

Lorsque la fréquence du système est rétablie, l'opération de commande revient à l'opération antérieure à la détection de l'anomalie de fréquence du système, et le réglage de température des gaz de combustion est à nouveau exécuté.

Le dispositif d'inhibition peut comprendre un dispositif destiné à rendre inopérant le dispositif de réglage de la température des gaz de combustion pendant le temps au cours duquel on prévoit le rétablissement de la fréquence du système. Avec cette configuration, la commande revient automatiquement au réglage normal dans lequel le réglage de la température des gaz de combustion est exécuté, après l'écoulement d'un certain temps.

Dans un autre aspect, l'invention concerne un système de commande de turbine à gaz destiné à commander une unité de turbine à gaz comprenant un compresseur pneumatique

destiné à produire de l'air comprimé, le compresseur ayant des ailettes de guidage d'entrée destinées à ajuster le débit d'air du compresseur, un organe de combustion d'un combustible mélangé à l'air comprimé du compresseur pour la production d'un gaz de combustion, une turbine à gaz qui reçoit les gaz de combustion de l'organe de combustion et qui est entraînée par les gaz de combustion afin que le compresseur soit entraîné, et une génératrice électrique raccordée à un système d'alimentation électrique ; le système de commande de turbine à gaz comprend : un dispositif de réglage d'ailettes de guidage d'entrée qui règle les ailettes de guidage d'entrée pour modifier le débit d'air du compresseur, une vanne de réglage de combustible destinée à changer le débit de combustible transmis à l'organe de combustion, un dispositif de réglage de chargevitesse comprenant un dispositif de réglage de vitesse et un dispositif de réglage de charge, le dispositif de réglage de charge-vitesse agissant sur la vanne de réglage de combustible pour régler le débit de combustible afin que la turbine à gaz ait une vitesse de rotation qui coïncide avec une valeur de consigne de vitesse, un dispositif de réglage normal de température de gaz de combustion qui règle le débit de combustible afin que la température des gaz de combustion ne dépasse pas une valeur limite normale de température de gaz de combustion, un dispositif de réglage d'urgence de température de gaz de combustion qui règle le débit de combustible de manière que la température des gaz de combustion ne dépasse pas une valeur limite d'urgence de température de gaz de combustion, un capteur d'anomalie de fréquence du système qui assure la détection d'une variation de fréquence du système d'alimentation électrique qui provoque la sortie du système d'alimentation de son fonctionnement normal, et un dispositif de commutation qui agit à la suite du fonctionnement du capteur d'anomalie de fréquence du système de manière que le dispositif de réglage normal de température de gaz de combustion soit inopérant et que le dispositif de réglage d'urgence de température de gaz de combustion fonctionne, si bien que la puissance de sortie de

la turbine à gaz est réglée de manière que la fréquence du système se stabilise.

Dans cet aspect du système de commande de turbine à gaz, lors de la détection d'une anomalie de la fréquence du système, le réglage est commuté au réglage de température des gaz de combustion d'urgence dans lequel une valeur limite plus élevée de la température des gaz de combustion est utilisée si bien que le signal de sortie de la turbine à gaz peut être accru et la fréquence du système peut alors être stabilisé.

Le dispositif de réglage normal de température de gaz de combustion peut comporter un dispositif destiné à comparer une température détectée de gaz d'échappement de la turbine à une valeur limite normale de température de gaz d'échappement déterminée en fonction du rapport de la pression de l'air à l'entrée du compresseur et de la pression de l'air à la sortie du compresseur afin qu'un signal de réglage du débit de combustible soit transmis et empêche ensuite la température des gaz de combustion de dépasser la valeur limite normale de température de gaz de combustion, et le dispositif de réglage d'urgence de température de gaz de combustion peut comporter un dispositif destiné à comparer la température des gaz d'échappement de la turbine à une valeur limite d'urgence de température de gaz d'échappement déterminée en fonction du rapport de la pression d'air à l'entrée du compresseur et de la pression d'air à la sortie du compresseur, afin qu'un signal de réglage du débit du combustible soit transmis et empêche ensuite le dépassement de la valeur limite d'urgence de la température de gaz de combustion par la température des gaz de combustion.

Dans ce cas, ce n'est pas la température des gaz de combustion détectée directement, mais la température des gaz d'échappement qui est utilisée pour le réglage de la température des gaz de combustion, si bien qu'une fiabilité élevée de la détection de température des gaz de combustion est obtenue à la fois lors des réglages normal et d'urgence de température des gaz de combustion, et la stabilisation de la fréquence du système est ainsi assurée.

Le dispositif de réglage normal de température de gaz de combustion peut comprendre un dispositif de comparaison d'une température détectée de gaz de combustion à une valeur limite normale de température de gaz de combustion afin qu'un signal de réglage du débit de combustible soit transmis et empêche le dépassement de la valeur limite normale de température de gaz de combustion par la température des gaz de combustion, et le dispositif de réglage d'urgence de température des gaz de combustion peut comporter un dispositif destiné à comparer la température des gaz de combustion à une valeur limite d'urgence de température de gaz de combustion afin qu'un signal soit transmis et permette le réglage du débit de carburant d'une manière qui empêche la température des gaz de combustion de dépasser la valeur limite d'urgence de température de gaz de combustion.

Dans ce cas, comme la température des gaz de combustion détectée directement est utilisée pour le réglage de la température des gaz de combustion, une bonne réponse dans l' opération de commande peut être obtenue surtout lors du réglage des gaz de combustion d'urgence qui nécessite une réponse rapide, si bien que la stabilisation de la fréquence du système est assurée.

Le dispositif de réglage normal de température de gaz de combustion peut comporter une unité arithmétique qui reçoit à ses entrées un débit d'air du compresseur, une température d'air de sortie de compresseur et un débit de combustible afin qu'une température de gaz de combustion soit calculée et transmise, le dispositif de réglage normal de température de gaz de combustion peut comporter en outre un dispositif de réglage du débit de combustible transmis à l'organe de combustion pour empêcher la température des gaz de combustion de dépasser une valeur limite normale de température de combustion, et le dispositif de réglage d'urgence de température de gaz de combustion peut comporter une unité arithmétique qui reçoit à ses entrées le débit d'air du compresseur, la température d'air à la sortie du compresseur et le débit de combustible pour le calcul et la transmission de la température des gaz de combustion, le

dispositif de réglage d'urgence de température de gaz de combustion comprenant en outre un dispositif de réglage du débit de combustible destiné à l'organe de combustion afin que la température des gaz de combustion ne puisse pas dépasser une valeur limite d'urgence de température de gaz de combustion.

Dans ce cas, ce n'est pas la température des gaz de combustion mais le débit d'air du compresseur, la température de l'air de sortie du compresseur et le débit de combustible qui sont utilisés pour le calcul d'une valeur représentant la température des gaz de combustion, et une fiabilité élevée de détection de température et une bonne réponse peuvent être obtenues à la fois pour les réglages normal et d'urgence des gaz de combustion, et une stabilisation de la fréquence du système est assurée en un temps court.

Le dispositif de réglage normal de température de gaz de combustion peut avoir la valeur limite normale de température de gaz de combustion qui est une température de gaz de combustion pour laquelle la somme d'un coût de combustible et d'un coût de remplacement des parties travaillant à température élevée a une valeur minimale lorsque la turbine à gaz fonctionne pendant longtemps.

Ainsi, la turbine à gaz peut fonctionner pendant longtemps dans les conditions les plus rentables.

Le dispositif de réglage d'urgence de température de gaz de combustion peut avoir la valeur limite d'urgence de température de gaz de combustion qui est une température choisie par l'une quelconque ou la plus petite des valeurs Ta, Tb, Tc et Td, Ta étant une valeur limite supérieure de gaz de combustion déterminée en fonction de la résistance au fluage à court terme d'un matériau des parties du trajet des gaz chauds utilisées dans la turbine à gaz, Tb étant la valeur limite supérieure de gaz de combustion déterminée d'après une limite élastique autorisée des parties du trajet des gaz chauds, Tc étant une valeur limite supérieure des gaz de combustion correspondant à une valeur de température limite supérieure d'un revêtement réfractaire placé sur les

parties du trajet des gaz chauds, et Td étant une valeur limite supérieure des gaz de combustion déterminée en fonction d'une limite de surpression du compresseur.

Ainsi, la stabilisation de la fréquence du système est assurée sans détérioration des parties à température élevée et avec maintien de la stabilité du fonctionnement du compresseur.

Le dispositif de commutation peut comporter un dispositif destiné à rendre inopérant le dispositif de réglage normal de température des gaz de combustion et à mettre en fonctionnement le dispositif de réglage d'urgence de température des gaz de combustion pendant un temps au cours duquel le rétablissement de la fréquence du système est prévu.

Ainsi, le réglage de température des gaz de combustion prend automatiquement le mode de réglage de température normal des gaz de combustion après que le temps s'est écoulé, et la fréquence du système est rétablie.

Dans un autre aspect, l'invention concerne un système de commande de turbine à gaz destiné à commander une unité de turbine à gaz comprenant un compresseur pneumatique destiné à produire de l'air comprimé, le compresseur ayant des ailettes de guidage d'entrée destinées à ajuster le débit d'air du compresseur, un organe de combustion d'un combustible mélangé à l'air comprimé du compresseur pour la production d'un gaz de combustion, une turbine à gaz qui reçoit les gaz de combustion de l'organe de combustion et qui est entraînée par les gaz de combustion afin que le compresseur soit entraîné, et une génératrice électrique entraînée par l'unité de turbine à gaz et raccordée à un système d'alimentation électrique ; le système de commande comprend : un dispositif de réglage d'ailettes de guidage d'entrée qui règle les ailettes de guidage d'entrée pour modifier le débit d'air du compresseur, d'une manière telle que la température des gaz de combustion ne dépasse pas une valeur limite de température des gaz de combustion, une vanne de réglage de combustible destinée à changer le débit de combustible transmis à l'organe de combustion, un

dispositif de réglage de charge-vitesse comprenant un dispositif de réglage de vitesse et un dispositif de réglage de charge, le dispositif de réglage de charge-vitesse agissant sur la vanne de réglage de combustible pour régler le débit de combustible afin que la turbine à gaz ait une vitesse de rotation qui coïncide avec une valeur de consigne de vitesse, un dispositif de réglage de température des gaz de combustion qui règle le débit de combustible de manière que la température des gaz de combustion ne dépasse pas une valeur limite de température des gaz de combustion, un capteur d'anomalie de fréquence du système qui assure la détection d'une variation de fréquence du système d'alimentation électrique qui provoque la sortie du système d'alimentation de son fonctionnement normal, et un dispositif de commutation qui fonctionne à la suite du fonctionnement du capteur d'anomalie de fréquence du système pour commuter le dispositif de réglage des ailettes de guidage d'entrée du mode de réglage normal des ailettes de guidage d'entrée au mode de réglage d'urgence des ailettes de guidage d'entrée, et le signal de sortie de la turbine à gaz est ensuite réglé afin que la fréquence du système se stabilise.

Dans cet aspect de l'invention, lorsque la fréquence du système varie, le réglage des ailettes de guidage d'entrée est commuté du mode normal au mode d'urgence de réglage d'ailettes de guidage d'entrée, dans lequel le débit d'air est accru, si bien que le signal de sortie de la turbine à gaz augmente et la fréquence du système peut être stabilisée avec réglage de charge-vitesse.

Le dispositif de réglage d'ailettes de guidage d'entrée dans le mode de réglage normal des ailettes de guidage d'entrée peut avoir un angle limite supérieur des ailettes de guidage d'entrée pour lequel la valeur du rendement du compresseur a une valeur maximale, et le dispositif de réglage des ailettes de guidage d'entrée en mode de réglage d'urgence des ailettes de guidage d'entrée a un angle limite supérieur des ailettes de guidage d'entrée pour lequel la valeur du débit d'air du compresseur prend une valeur maximale.

Dans ce cas, lorsque l'anomalie de fréquence du système apparaît, la turbine à gaz peut fonctionner pendant longtemps à l'état le plus rentable avec une puissance de sortie accrue afin que la fréquence normale du système soit rétablie.

Le dispositif de commutation est destiné à commuter le dispositif de réglage d'ailettes de guidage d'entrée du mode de réglage normal au mode de réglage d'urgence des ailettes de guidage d'entrée pendant un temps au cours duquel le rétablissement de la fréquence du système est prévu.

Ainsi, lorsque la fréquence du système est rétablie, le système de commande de turbine à gaz revient automatiquement au fonctionnement normal à l'aide du dispositif de réglage normal des ailettes de guidage d'entrée.

Dans un autre aspect, l'invention concerne un système de commande de turbine à gaz destiné à commander une unité de turbine à gaz comprenant un compresseur pneumatique destiné à produire de l'air comprimé, le compresseur ayant des ailettes de guidage d'entrée destinées à ajuster le débit d'air du compresseur, un organe de combustion d'un combustible mélangé à l'air comprimé du compresseur pour la production d'un gaz de combustion, une turbine à gaz qui reçoit les gaz de combustion de l' organe de combustion et qui est entraînée par les gaz de combustion afin que le compresseur soit entraîné, et une génératrice électrique entraînée par l'unité de turbine à gaz et raccordée à un système d'alimentation électrique ; le système de commande de turbine à gaz comprend : un dispositif de réglage d'ailettes de guidage d'entrée qui règle les ailettes de guidage d'entrée pour modifier le débit d'air du compresseur, une vanne de réglage de combustible destinée à changer le débit de combustible transmis à l'organe de combustion, un dispositif de réglage de charge-vitesse comprenant un dispositif de réglage de vitesse et un dispositif de réglage de charge, le dispositif de réglage de charge-vitesse agissant sur la vanne de réglage de combustible pour régler le débit de combustible afin que la turbine à gaz ait une vitesse de rotation qui coïncide avec une valeur de consigne

de vitesse, un dispositif de réglage de température des gaz de combustion qui règle le débit de combustible de manière que la température des gaz de combustion ne dépasse pas une valeur de température de consigne, un capteur d'anomalie de fréquence du système qui assure la détection d'une variation de fréquence du système d'alimentation électrique qui provoque la sortie du système d'alimentation de son fonctionnement normal, et un dispositif limiteur destiné à limiter la réponse du dispositif de réglage de vitesse du dispositif de réglage de charge-vitesse à la suite du fonctionnement du capteur d'anomalie de fréquence du système pendant un temps au cours duquel le rétablissement de la fréquence du système est prévu.

Dans cet aspect de l'invention, comme le dispositif de réglage de vitesse possède un dispositif limiteur, il est possible de limiter les variations temporaires du débit de gaz de combustion et d'empêcher ainsi une température excessivement élevée ou faible des gaz de combustion et une extinction de la turbine à gaz.

Dans un autre aspect, l'invention concerne un système de commande de turbine à gaz destiné à commander une unité de turbine à gaz comprenant un compresseur pneumatique destiné à produire de l'air comprimé, le compresseur ayant des ailettes de guidage d'entrée destinées à ajuster le débit d'air du compresseur, un organe de combustion d'un combustible mélangé à l'air comprimé du compresseur pour la production d'un gaz de combustion, une turbine à gaz qui reçoit les gaz de combustion de l' organe de combustion et qui est entraînée par les gaz de combustion afin que le compresseur soit entraîné, et une génératrice électrique entraînée par l'unité de turbine à gaz et raccordée à un système d'alimentation électrique ; le système de commande de turbine à gaz comprend : un dispositif de réglage d'ailettes de guidage d'entrée qui règle les ailettes de guidage d'entrée pour modifier le débit d'air du compresseur, une vanne de réglage de combustible destinée à changer le débit de combustible transmis à l'organe de combustion, un dispositif de réglage de charge-vitesse comprenant un

dispositif de réglage de vitesse et un dispositif de réglage de charge, le dispositif de réglage de charge-vitesse agissant sur la vanne de réglage de combustible pour régler le débit de combustible afin que la turbine à gaz ait une vitesse de rotation qui coïncide avec une valeur de consigne de vitesse, un dispositif de réglage de température des gaz de combustion qui règle le débit de combustible de manière que la température des gaz de combustion ne dépasse pas une valeur de température de consigne, un capteur d'anomalie de fréquence du système qui assure la détection d'une variation de fréquence du système d'alimentation électrique qui provoque la sortie du système d'alimentation de son fonctionnement normal, et un dispositif limiteur destiné à changer une constante de réglage destinée à être utilisée pour le réglage du débit de combustible à la suite de l'augmentation de la fréquence du système détecté par le capteur d'anomalie de fréquence du système afin que l'extinction de la turbine soit empêchée.

Dans cet autre aspect de l'invention, lorsque la fréquence du système s'élève à la suite de l'augmentation de la fréquence du système, le dispositif limiteur destiné à modifier une constante de réglage incorporée au dispositif de réglage de charge-vitesse ou au dispositif de réglage de gaz de combustion fonctionne en modifiant la constante de réglage, si bien que l'extinction de la turbine à gaz peut être évitée même en cas de réduction temporaire rapide du débit de combustible.

Le capteur d'anomalie de fréquence du système peut assurer la détection d'une anomalie de fréquence du système par comparaison d'une température des gaz d'échappement de la turbine à gaz et d'une valeur limite de température des gaz d'échappement déterminée d'après la fréquence du système. Dans une variante, le capteur d'anomalie de fréquence du système peut fonctionner pour détecter une anomalie de fréquence du système par comparaison d'une température des gaz de combustion et d'une valeur limite de température des gaz de combustion déterminée d'après la fréquence du système.

Dans le cas précédent, un capteur d' anomalie du système est utilisé d'une manière telle que, lorsque la température des gaz d'échappement ou des gaz de combustion dépasse une valeur limite supérieure des gaz d'échappement ou des gaz de combustion respectivement, le réglage de température des gaz de combustion est rétablie.

Le capteur d'anomalie de fréquence du système peut assurer la détection de l'arrêt de l'anomalie de fréquence du système lorsqu'il détecte au moins une réduction de tension de la génératrice ou une augmentation brutale du courant de la génératrice.

Ainsi, un capteur d'anomalie de fréquence du système qui ne fonctionne pas de façon erronée même dans le cas d'une panne du système d'alimentation est incorporé, car une réduction de tension de la génératrice ou une augmentation brutale du courant de la génératrice est détectée séparément ou en combinaison.

Le capteur d'anomalie de fréquence du système peut fonctionner d'après une endurance (durée de vie sous fatigue) déterminée d'après la fréquence du système et l'une des températures choisies parmi les températures des gaz d'échappement et des gaz de combustion.

Dans ce cas, un capteur d'anomalie de fréquence du système rend inopérant le réglage de température des gaz de combustion lorsque la fréquence du système tombe au-dessous d'une valeur prédéterminée, et le réglage de température des gaz de combustion est réalisé à nouveau pour la protection de la turbine à gaz lorsque l'endurance s'est écoulée.

En outre, le capteur d'anomalie de la fréquence du système peut agir d'après les variations de fréquence du système en dehors d'une plage prédéterminée de fréquences du système et un signal de déconnexion de la génératrice du système d'alimentation électrique.

Ainsi, un capteur fiable d'anomalie de fréquence du système peut être incorporé puisqu'une variation de la fréquence du système et un signal de déconnexion de la génératrice sont pris en compte lors de la détection d'une anomalie de fréquence.

Le capteur d'anomalie de fréquence du système peut agir en fonction de la variation de la fréquence du système en dehors d'une plage prédéterminée de fréquence du système et d'un signal de séparation du système.

Ainsi, un capteur fiable d'anomalie de fréquence du système peut être incorporé puisqu'une variation de la fréquence du système et un signal de séparation du système sont pris en compte lorsqu'une anomalie de fréquence est détectée.

Le capteur d'anomalie de fréquence du système peut agir d'après une variation de la fréquence du système en dehors d'une plage prédéterminée de fréquences du système et d'une variation de la puissance de sortie de la génératrice.

Ainsi, un capteur fiable d'anomalie de fréquence du système peut être incorporé puisqu'une variation de la fréquence du système et une variation du signal de sortie de la génératrice sont prises en compte lors de la détection d'une anomalie du système.

Le capteur d'anomalie de la fréquence du système peut agir d'après une variation de la fréquence du système en dehors d'une plage prédéterminée de fréquences du système, un signal de déconnexion de la génératrice du système d'alimentation électrique, et une variation de la puissance de sortie de la génératrice.

Ainsi, un capteur fiable d'anomalie de fréquence du système peut être incorporé puisqu'une variation de la fréquence du système, une variation du signal de sortie de la génératrice et une variation du signal de sortie de la génératrice sont prises en compte lors de la détection d'une anomalie de fréquence.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une vue schématique du système de commande de turbine à gaz selon l'invention et d'une centrale à turbine à gaz ;

la figure 2 est un diagramme synoptique illustrant un premier mode de réalisation de l'invention ; la figure 3 est un diagramme synoptique illustrant un second mode de réalisation de l'invention ; la figure 4 est un diagramme synoptique illustrant un troisième mode de réalisation de l'invention ; la figure 5 est un graphique indiquant les changements quantitatifs (débit d'air d'un compresseur, etc. ) de l'état d'une unité de turbine à gaz utilisée dans le troisième mode de réalisation de l'invention ; la figure 6 est un graphique représentant des changements quantitatifs (température de gaz de combustion, etc.) de l'état d'une unité de turbine à gaz utilisée dans le troisième mode de réalisation de l'invention ; la figure 7 est un graphique représentant des changements quantitatifs (température de gaz d'échappement, etc.) de l'état de l'unité de turbine à gaz utilisée dans le troisième mode de réalisation de l'invention ; la figure 8 est un diagramme synoptique dans un quatrième mode de réalisation de l'invention ; la figure 9 est un diagramme synoptique dans un cinquième mode de réalisation de l'invention ; la figure 10 est un graphique représentant des changements quantitatifs (débit d'air de compresseur, etc. ) de l'état de l'unité de turbine à gaz utilisée dans les quatrième et cinquième modes de réalisation de l'invention ; la figure 11 est un graphique représentant les changements quantitatifs (température de gaz de combustion, etc.) de l'état d'une unité de turbine à gaz utilisée dans les quatrième et cinquième modes de réalisation de l'invention ; la figure 12 est un diagramme synoptique dans un sixième mode de réalisation de l'invention ; la figure 13 est un graphique indiquant comment déterminer une valeur limite normale dans un septième mode de réalisation de l'invention, le graphique représentant une relation entre la température des gaz de combustion et la résistance au fluage d'un matériau utilisé pour les parties du trajet des gaz chauds constituant la turbine à gaz ;

la figure 14 est un graphique indiquant comment déterminer une valeur limite normale dans le septième mode de réalisation de l'invention, le graphique représentant une relation entre la température des gaz de combustion, le rendement de la turbine à gaz et le coût moyen en combustible au cours d'une année ; la figure 15 est un graphique indiquant comment déterminer une valeur limite normale dans le septième mode de réalisation de l'invention, le graphique indiquant une relation entre la température des gaz de combustion, un coût de remplacement des parties du trajet des gaz chauds et un coût de combustible ; la figure 16 est un graphique expliquant comment déterminer une valeur limite normale dans un huitième mode de réalisation de l'invention, le graphique indiquant une relation entre la température des gaz de combustion et la résistance à court terme d'un matériau utilisé pour les parties du trajet des gaz chauds constituant la turbine à gaz ; la figure 17 est un diagramme synoptique illustrant un neuvième mode de réalisation de l'invention ; la figure 18 est un graphique représentant des changements quantitatifs (débit d'air du compresseur, etc. ) de l'état d'une unité de turbine à gaz utilisée dans le neuvième mode de réalisation de l'invention ; la figure 19 est un graphique représentant des changements quantitatifs (température des gaz de combustion, etc.) de l'état d'une unité de turbine à gaz utilisée dans le neuvième mode de réalisation de l'invention ; la figure 20 est un graphique indiquant comment déterminer un limiteur normal et une valeur la plus grande d'un limiteur d'urgence dans le neuvième mode de réalisation de l'invention ; la figure 21 est un diagramme synoptique d'un dixième mode de réalisation de l'invention ; la figure 22 est un diagramme synoptique d'un onzième mode de réalisation de l'invention ;

la figure 23 est un diagramme synoptique d'un douzième mode de réalisation de l'invention ; la figure 24 est un diagramme synoptique d'un treizième mode de réalisation de l'invention ; la figure 25 est un graphique représentant les caractéristiques d'un générateur de fonction destiné à calculer une valeur de consigne de température des gaz d'échappement correspondant à la fréquence du système, dans le treizième mode de réalisation de l'invention ; la figure 26 est un graphique représentant des variations d'une chute de la fréquence du système au rétablissement de cette fréquence ; la figure 27 est un diagramme synoptique d'un quatorzième mode de réalisation de l'invention ; la figure 28 est un diagramme synoptique d'un quinzième mode de réalisation de l'invention ; la figure 29 est un graphique représentant des caractéristiques d'un générateur de fonction destiné à calculer une endurance (durée de vie sous fatigue) lors du fonctionnement de la turbine à gaz à partir de la fréquence du système et de la température des gaz d'échappement, dans le quinzième mode de réalisation de l'invention ; la figure 30 est un diagramme synoptique dans un seizième mode de réalisation de l'invention ; la figure 31 est un graphique représentant une relation entre le système d'alimentation électrique et une génératrice d'une autre centrale, dans le seizième mode de réalisation de l'invention ; la figure 32 est un diagramme synoptique d'un dixseptième mode de réalisation de l'invention ; la figure 33 est un diagramme illustrant la séparation du système dans un système d'alimentation électrique dans le dix-septième mode de réalisation de l'invention ; la figure 34 est un diagramme synoptique d'un dixhuitième mode de réalisation de l'invention ; la figure 35 est un diagramme synoptique d'un dixneuvième mode de réalisation de l'invention ;

la figure 36 est une vue schématique d'un système de commande de turbine à gaz de la technique antérieure et d'une centrale électrique à turbine à gaz ; la figure 37 est un diagramme synoptique représentant le système de commande de turbine à gaz de la technique antérieure ; la figure 38 est un graphique indiquant des changements quantitatifs (débit d'air du compresseur, etc. ) de l'état d'une unité de turbine à gaz connue ; la figure 39 est un graphique représentant des changements quantitatifs (température des gaz de combustion, etc. ) de l'état d'une unité de turbine à gaz de la technique antérieure ; la figure 40 est un graphique représentant des changements quantitatifs (température des gaz d'échappement, etc.) de l'état d'une unité de turbine à gaz de la technique antérieure ; et la figure 41 est un graphique expliquant comment déterminer une valeur limite supérieure de la température des gaz de combustion de la technique antérieure.

On décrit dans la suite des modes de réalisation de l'invention en référence aux dessins annexés sur lesquels des éléments et parties analogues à ceux de la technique antérieure portent les mêmes références numériques déjà utilisées pour la description de la technique antérieure et leur description est alors omise.

La figure 1 représente un mode de réalisation de système de commande de turbine à gaz selon l'invention. Une unité de turbine à gaz portant la référence générale 100 est composée d'un compresseur pneumatique 2, d'un organe de combustion 4 et d'une turbine 7. L'air est introduit dans le compresseur 2 par des ailettes 1 de guidage d'entrée placées dans la partie d'entrée du compresseur 2 . L'air introduit est comprimé dans le compresseur 2 sous forme d'air à haute pression qui est transmis par un passage d'air 3 à l'organe 4 de combustion et utilisé comme air de combustion du combustible. D'autre part, le combustible est transmis par une vanne 5 de réglage de combustible à un brûleur 6 de

combustible à l'organe 4 de combustion et brûle à l'inté- rieur pour produire des gaz de combustion à température et pression élevées. Le gaz de combustion circule dans la turbine 7 pour entraîner un arbre 8 de la turbine qui entraîne lui-même une génératrice 9 coaxiale à la turbine 7 pour la production d'énergie électrique en sortie.

Les gaz d'échappement de la turbine 7 s' écoulent directement dans une cheminée ou, dans cas d'une centrale à cycle combiné, dans une cheminée après utilisation comme source de chaleur dans une chaudière de récupération des chaleurs perdues des gaz d'échappement. A une première extrémité de l'arbre 8 de la turbine est fixée une couronne dentée 11 utilisée pour détecter la vitesse de rotation de la turbine, et un capteur 12 de vitesse est placé près de la couronne dentée 11. Un dispositif 101 d'entraînement des ailettes de guidage d'entrée est destiné à changer l'angle de ces ailettes 1. Un capteur 102 d'angle est destiné à détecter l'angle des ailettes de guidage d'entrée 1. Dans la partie d'entrée du compresseur 2 sont disposés un capteur 103 de pression d'air d'entrée et un capteur 104 de débit d'air d'entrée. Un capteur 13 de pression de sortie du compresseur et un capteur 105 de température de sortie du compresseur sont placés à la partie de sortie du compresseur 2. La partie de sortie de l'organe 4 de combustion a un capteur 106 de température de gaz de combustion. Un capteur 14 de température de gaz d'échappement est placé dans la partie de sortie de la turbine 7. Un capteur 107 de débit de combustible est placé dans une conduite de transmission de combustible. En outre, un capteur 15 du signal de sortie de la génératrice est destiné à détecter le signal de sortie de la génératrice 9.

Un dispositif 10 de réglage de turbine à gaz est destiné à transmettre un signal FREF de réglage de combustible à la vanne 5 de réglage de combustible pour le réglage du débit de combustible et pour la transmission d'un signal de réglage d'ailettes de guidage d'entrée AREF au dispositif 101 d'entraînement qui ajuste ainsi l'angle des ailettes 1.

Le dispositif 10 de réglage de turbine à gaz transmet les

signaux précités à la suite de la réception d'un signal de vitesse N de turbine à gaz provenant du capteur de vitesse 12, d'un signal d'angle AX d'ailettes de guidage d'entrée dérivé du capteur angulaire 102, d'une pression d'air d'entrée du compresseur PXl dérivée du capteur 103 de pression d'air d'entrée, d'un signal de débit d'air de compresseur GAX dérivé du capteur 104 de débit d'air d'entrée, d'un signal de pression d'air de sortie du compresseur PX2 dérivé du capteur 13 de pression d'air de sortie, d'un signal de température TX3 du gaz de combustion dérivé d'un capteur 106 de température de gaz de combustion, d'un signal de température de gaz d'échappement TX4 dérivé du capteur 14 de température de gaz d'échappement, d'un signal de débit de combustible GFX dérivé du capteur 107 de débit de combustible, et d'un signal de sortie de génératrice MW dérivé du capteur 15 de sortie de génératrice.

La figure 2 est un diagramme synoptique illustrant un premier mode de réalisation de l'invention. Les éléments analogues à ceux du système de commande de turbine à gaz de la technique antérieure représentés sur la figure 37 portent les mêmes références numériques et leur description est omise. Comme dans le cas du système de commande de turbine à gaz de la figure 37, le dispositif 10 comprend une section 16 de réglage de charge-vitesse et une section 18 de réglage de température des gaz de combustion. La section 16 de réglage de charge-vitesse sur la figure 2 est la même que la section 16 de réglage de charge-vitesse de la figure 37. La section 18 de réglage de température de gaz de combustion de la figure 2 est analogue à la section 18 de réglage de température de gaz de combustion de la figure 37 mais a les mêmes éléments que le système de réglage de turbine à gaz de la figure 37 et des éléments supplémentaires décrits dans la suite. Ainsi, le premier mode de réalisation de l'invention possède un générateur de signaux 35 donnant une valeur de consigne SI, un additionneur 36 qui additionne le signal FN de réglage de charge-vitesse à la valeur de consigne SI, un organe 37 de soustraction du signal FT de réglage de température des gaz d'échappement du signal de sortie

(FN + Si) de l'additionneur 36, un commutateur 38 qui sélectionne l'une ou l'autre des sorties de l'organe de soustraction 37 et du signal TE (écart de température de gaz d'échappement) provenant de l'organe 33 de soustraction, et un capteur 39 d'anomalie du système qui détermine le sens de sélection par le commutateur 38.

Sur la figure 2, le commutateur 38 est représenté dans une position dans laquelle le capteur 39 d'anomalie du système détecte une chute de la fréquence du système (fréquence commerciale) et l'interrupteur 38 fonctionne d'une manière telle que le signal de sortie de l'organe de soustraction 37 est transmis à un intégrateur proportionnel 34. Lorsque la fréquence f du système tombe au-dessous d'une fréquence nominale et ce fait est détectée par le capteur 39 d'anomalie du système comme anomalie de fréquence du système, l'intégrateur proportionnel 34 est ajusté, comme indiqué sur la figure 2, de manière que la valeur traitée dans l'intégrateur proportionnel 34 donne au signal de réglage de température de gaz d'échappement FT une valeur qui équivaut à la somme du signal FN de réglage de chargevitesse et de la valeur positive de consigne SI, en d'autres termes qui équivaut au signal de sortie de l'additionneur 36. Cela signifie que le signal FT de réglage de la température des gaz d'échappement est ajusté à une valeur supérieure à celle du signal FN de réglage de charge-vitesse de la valeur de consigne SI.

On suppose que le signal de réglage charge-vitesse FN est inférieur au signal FT de réglage de température de gaz d'échappement et donc l'unité 17 de sélection sélectionne le signal FN de réglage de charge-vitesse comme signal de réglage de combustible FREF. Si la fréquence f du système diminue dans cet état, le signal FN de réglage de chargevitesse et donc le signal FREF de réglage de combustible augmentent lorsque la vitesse N de la turbine à gaz diminue si bien que le débit de combustible augmente parce que la valeur de la fréquence du système f est égale à la valeur de la vitesse N de la turbine à gaz dans l'état dans lequel la génératrice 9 est connectée au système d'alimentation

électrique. En outre, lorsque la vitesse N de la turbine à gaz diminue, le débit d'air de combustion provenant du compresseur 2 diminue, si bien que le signal de sortie MW de la génératrice diminue alors que le rapport (débit de combustible/débit d'air) augmente lorsque la température TX3 des gaz combustion et la température TX4 des gaz d'échappement de la turbine à gaz augmentent.

Lorsque cette situation se produit dans le cas de la technique antérieure illustrée sur la figure 37, le signal FT de température des gaz d'échappement diminue et supprime l'augmentation de température TX4 des gaz d'échappement et la commutation se produit pour l'utilisation du signal FT de température de gaz d'échappement à la place du signal FN de réglage de charge-vitesse comme signal de réglage de combustible FREF. En conséquence, il n'existe pas d'autre augmentation du débit de combustible. Au contraire, dans le cas du premier mode de réalisation de l'invention illustré par la figure 2, le signal FT de réglage de la température des gaz d'échappement est ajusté afin qu'il soit supérieur au signal FN de réglage de charge-vitesse de la valeur de consigne SI, en fonction du signal provenant du capteur 39 d'anomalie du système. En conséquence, le signal FN de réglage de charge-vitesse et donc le signal de réglage de combustible FREF augmentent à la suite de la diminution de la fréquence f du système et de la vitesse N de la turbine à gaz, si bien que le débit de combustible est accru.

Pour cette raison, il est possible d'augmenter la fréquence du système f pour rétablir la fréquence nominale par augmentation du signal de sortie MW de la génératrice.

Le signal FT de réglage de température de gaz d'échappement n'étant pas choisi comme signal FREF indique que le fonctionnement de la section 18 de réglage de température de gaz de combustion est inopérant ou inhibé. Ainsi, un dispositif d'inhibition du fonctionnement de la section 18 de réglage de température de gaz de combustion est incorporé.

Dans le premier mode de réalisation de l'invention, le signal FT de réglage de température des gaz d'échappement est rendu supérieur au signal FN de réglage de charge-

vitesse de la valeur du signal de consigne SI, mais l'invention n'est pas limitée à cette réalisation.

On décrit un second mode de réalisation de l'invention en référence au diagramme synoptique de la figure 3. Les mêmes éléments que dans le premier mode de réalisation sont désignés par les mêmes caractères de référence et leur description est omise. Le second mode de réalisation possède un élément supplémentaire qui est une minuterie 40. Dans cette minuterie 40 est réglé un temps au cours duquel la fréquence du système est prévue comme se rétablissant à une fréquence nominale en fonction des caractéristiques de l'ensemble du système. Lorsque la fréquence du système diminue, le capteur 39 d'anomalie détecte ce fait. Après détection d'anomalie par le capteur 39, la minuterie 40 commence à traiter la période de consigne et sélectionne l'interrupteur 38 à l'emplacement indiqué sur la figure 3.

Après l'écoulement d'un temps de consigne, la minuterie 40 fonctionne pour assurer le rétablissement de la position du commutateur 38, lorsqu'il est prévu que la fréquence du système a été rétablie, si bien que le signal TE est transmis à l'intégrateur proportionnel 34 et le réglage normal de température de gaz de combustion est exécuté. Il faut noter que la fonction de réglage de température de gaz de combustion revient à son état normal pour protéger la turbine à gaz pendant le temps le plus court possible.

La figure 4 représente un troisième mode de réalisation de l'invention. Les éléments identiques à ceux des deux premiers modes de réalisation ne sont pas décrits. Dans le système 10 de commande de turbine à gaz, la section 18 de réglage de température de gaz de combustion comprend un générateur de fonction 32, un générateur de fonction 41, un interrupteur 42, un organe de soustraction 33 et un intégrateur proportionnel 34 comme représenté. La pression PX1 de l'air d'entrée du compresseur et la pression PX2 de l'air de sortie du compresseur sont transmises au générateur de fonction 32 qui transmet la valeur limite normale TXR4a en fonction du rapport PX2/PX1, alors que la pression d'air à l'entrée du compresseur PXl et la pression d'air de sortie

du compresseur PX2 sont transmises au générateur de fonction 41 qui transmet une valeur limite d'urgence TXR4b en fonction du rapport PX2/PX1. Lorsque le capteur 39 d'anomalie du système n'est pas en fonctionnement, l'interrupteur 42 est connecté au générateur de fonction 32 alors que, lorsque le capteur 39 d'anomalie fonctionne, l'interrupteur 42 est connecté au générateur de fonction 41. La minuterie 40 fonctionne pour assurer l'interruption du signal du capteur 39 d'anomalie du système et la connexion de l'interrupteur 42 au générateur de fonction 32 après l'écoulement d'un temps de consigne depuis le fonctionnement du capteur 39 d'anomalie du système. La valeur limite TXR4 provenant du générateur de fonction 32 ou 41 et la température TX4 des gaz d'échappement sont transmises à l'organe de soustraction. L'organe de soustraction 33 transmet l'écart de température TE qui parvient à l'intégrateur proportionnel 34 qui transmet à son tour le signal FT de température des gaz de combustion. Ce signal FT est transmis à l'unité 17 de sélection de signal de réglage de combustible. Il faut noter que l'interrupteur 42 constitue un dispositif de commutation.

Les figures 5, 6 et 7 représentent des changements quantitatifs de l'état de l'unité 100 à turbine à gaz obtenus avec le système de commande de turbine à gaz 10 représenté sur la figure 4. Comme l'indique la figure 5, le débit GFX de carburant augmente lorsque le signal de sortie MW de la génératrice augmente en proportion avec le signal de sortie de la génératrice MW. Tant que le signal de sortie de la génératrice MW n'a pas atteint le temps tl, l'angle des ailettes 1 de guidage d'entrée est maintenu constant par le dispositif d'entraînement 101 des ailettes, si bien que le débit d'air GAX du compresseur est maintenu à une valeur constante. Lorsque le signal de sortie MW de la génératrice augmente du temps tl au temps t3, l'angle des ailettes 1 de guidage d'entrée augmente progressivement sous l'action du dispositif d'entraînement 101. En conséquence, le débit d'air du compresseur GAX augmente comme représenté. Lorsque

le signal de sortie de la génératrice MW augmente, le rapport de pression PX2/PX1 augmente comme représenté.

Sur la figure 6, lorsque le signal de sortie MW de la génératrice augmente, la température TX3 des gaz de combustion augmente et, lorsque le signal de sortie de la génératrice MW atteint le temps t2, la température TX3 des gaz de combustion atteint la valeur limite supérieure TXR3a. La raison pour laquelle le débit d'air du compresseur GAX est maintenu constant jusqu'à ce que le signal de sortie de la génératrice MW atteigne le temps tl est que la température TX3 des gaz de combustion doit être accrue aussi rapidement que possible afin que le rendement de la turbine à gaz soit accru. Même lorsque le signal de sortie MW de la génératrice augmente du temps t2 au temps t3, la température d'air de combustion TX3 est maintenue à une valeur inférieure ou égale à la valeur limite supérieure TXR3a. Lorsque le signal de sortie MW de la génératrice augmente, la température TX4 des gaz d'échappement augmente aussi et, lorsque le signal de sortie de la génératrice MW atteint le temps tl, la température TX4 atteint la valeur limite normale TXR4a. Même si le signal de sortie de la génératrice MW augmente du temps tl au temps t2, la température TX4 des gaz d'échappement est maintenue à une valeur inférieure ou égale à la valeur limite normale TXR4a parce que l'angle des ailettes 1 de guidage d'entrée augmente à l'aide du dispositif 101 d'entraînement d'ailettes pour accroître le débit d'air du compresseur GAX et parce que le réglage du combustible est réalisé par la section 18 de réglage de température de gaz de combustion. Lorsque la température TX3 des gaz de combustion est maintenue constante pendant l' aug- mentation du signal de sortie MW de la génératrice du temps t2 au temps t3, la température TX4 des gaz d'échappement diminue linéairement comme représenté.

La figure 7 représente les caractéristiques des générateurs de fonction 32 et 41. Le générateur de fonction 32 crée la valeur limite normale TXR4a indiquée en trait interrompu en fonction du rapport de pression du compression PX2/PX1. Le réglage de la température TX4 des gaz

d'échappement à une valeur inférieure ou égale à la valeur limite normale TXR4a par l'unité de réglage de température de gaz de combustion équivaut au maintien de la température TX3 du gaz de combustion à une valeur inférieure ou égale à la valeur limite prédéterminée TXR3a comme indiqué sur la figure 6. Le générateur de fonction 41 crée la valeur limite d'urgence TXR4b indiquée en trait interrompu en fonction du rapport de pression du compresseur PX2/PX1. A l'état normal de réglage de température du gaz de combustion, la température du gaz de combustion est limitée à une valeur inférieure ou égale à la valeur limite normale TXR3a à cause de la limitation par la valeur limite TXR4a, si bien que le signal de sortie MW de la génératrice ne peut pas augmenter au-delà du temps t3. Etant donné que, lorsque le capteur 39 d'anomalie du système fonctionne, le commutateur 42 commute vers le côté du générateur de fonction 41 pour mettre le système à l'état de réglage de température de gaz de combustion d'urgence avec la valeur limite d'urgence TXR4b, la température du gaz de combustion peut être accrue à la valeur TXR3b et le signal de sortie de la génératrice MW peut être accru jusqu'au temps t4 si bien qu'il est facile de rétablir la fréquence du système.

Les ailettes 1 de guidage d'entrée utilisées dans ce mode de réalisation sont destinées à prendre un angle maximal lorsque le signal de sortie de la génératrice MW est au temps t3, et les ailettes 1 maintiennent l'angle maximal lorsque le signal de sortie MW augmente du temps t3 au temps t4. En conséquence, le débit d'air GAX du compresseur est maintenu constant pendant l'augmentation de puissance de la génératrice du temps t3 au temps t4 comme indiqué sur la figure 5.

La figure 8 représente un quatrième mode de réalisation de l'invention. Dans le système 10 de commande de turbine à gaz de ce mode de réalisation, la section 18 de réglage de température de gaz combustible a une unité 111 de consigne de température, une autre unité 112 de consigne de température, un commutateur 52, un organe 33 de soustraction et un intégrateur proportionnel 34 associés comme représenté.

L'unité 111 de réglage de température de consigne crée une valeur limite supérieure normale TXR3a et l'unité 112 de consigne de température crée une valeur limite supérieure d'urgence TXR3b. Lorsque le capteur 30 d'anomalie du système ne fonctionne pas, le commutateur 42 commute sur l'unité 111 de consigne de température alors que lorsque le capteur 39 d'anomalie du système est en fonctionnement, le commutateur 42 est commuté à l'unité 112 de consigne de température.

Lorsque le capteur 39 fonctionne, la minuterie 40 commence à fonctionner pendant une période déterminée et, après l'écoulement de cette période, la minuterie 40 interrompt la transmission du signal du capteur 39 et commute le commutateur 42 du côté de l'unité de consigne de température 111. L'organe 33 de soustraction reçoit la valeur limite TXR3 de cette unité 111 ou 112 ainsi que la température des gaz de combustion TX3 et transmet un écart de température TE qui parvient à l'intégrateur proportionnel 34 à partir duquel le signal FT de réglage de température de gaz de combustion est transmis et parvient à l'unité 17 de sélection de signal de réglage de combustible. Dans ce mode de réalisation de l'invention, la température TX3 des gaz de combustion est détectée à la place de la température TX4 des gaz d'échappement pour le réglage du combustible, la réponse de l'opération de commande étant rapide.

La figure 9 représente un cinquième mode de réalisation de l'invention. Dans le système de commande de turbine à gaz 10 de ce mode de réalisation, la section 18 de réglage de température de gaz combustible a une unité 111 de consigne de température, une autre unité 112 de consigne de température, un commutateur 42, un organe 33 de soustraction et un intégrateur proportionnel 34 associés comme représenté.

L'unité 111 de consigne de température crée une valeur limite supérieure normale TXR3a et l'unité 112 de consigne de température crée une valeur limite supérieure d'urgence TXR3b. Lorsque le capteur 39 d'anomalie du système ne fonctionne pas, le commutateur 42 commute vers l'unité de consigne de température 111 alors que, lorsque le capteur 39 fonctionne, le commutateur 42 est réglé du côté de l'unité

de consigne de température 112 . Lorsque le capteur d'anomalie 39 fonctionne, la minuterie 40 commence à fonctionner pendant une période de consigne et, à la fin de cette période, la minuterie 40 interrompt le signal provenant du capteur 39 et commute le commutateur 42 du côté de l'unité de consigne de température 111. Ce qui précède est identique au cas du mode de réalisation de la figure 8. Dans le cinquième mode de réalisation, une unité arithmétique 113 (calculateur) est incorporée. Le débit d'air du compresseur GAX, une température TX2 d'air de sortie du compresseur et un débit de combustible GFX sont transmis à cette unité arithmétique 113. L'unité arithmétique 113 calcule une température TX3 de gaz de combustion à l'aide de la formule suivante :
TX3 = TX2 + Q*GFX/(GAX*Cp) Cp étant la chaleur spécifique de l'air et Q la quantité de chaleur dégagée par le combustible.

L'organe 33 de soustraction reçoit la valeur limite TXR3 de l'unité de consigne 111 ou 112 et la température TX3 de gaz de combustion de l'unité arithmétique 113. L'organe 33 de soustraction transmet un écart de température TE qui est transmis à l'intégrateur proportionnel 34 à partir duquel le signal FT de réglage de température de gaz de combustion est transmis à l'unité 17 de sélection du signal de réglage de combustible. Dans ce cinquième mode de réalisation, comme la température des gaz de combustion n'est pas directement détectée mais est calculée en fonction d'autres valeurs détectées, la fiabilité de détection de la température et la réponse au réglage sont élevées.

Les figures 10 et 11 représentent les changements quantitatifs d'état de l'unité de turbine à gaz 100 obtenus avec l'unité de commande de turbine à gaz 10 représentée sur les figures 8 et 9. Comme l'indique la figure 10, lorsque le signal de sortie MW de la génératrice augmente, le débit de combustible GFX augmente proportionnellement à ce signal MW.

Jusqu'à ce que ce signal MW atteigne le temps tl, l'angle des ailettes 1 est maintenu constant par le dispositif d'entraînement 101 d'ailettes afin que le débit d'air du

compresseur GAX reste constant. Lorsque le signal de sortie MW de la génératrice augmente du temps tl au temps t3, l'angle des ailettes 1 augmente progressivement sous la commande du dispositif d'entraînement 101 des ailettes si bien que le débit d'air du compresseur GAX augmente comme représenté.

Comme l'indique la figure 11, lorsque le signal de sortie MW de la génératrice augmente, la température des gaz de combustion TX3 augmente et, lorsque le signal de sortie MW de la génératrice atteint le temps tl, la température TX3 augmente vers la valeur limite normale TXR3a indiquée en trait interrompu. Même lorsque le signal de sortie MW de la génératrice augmente du temps tl au temps t3, la température TX3 des gaz de combustion est maintenue à une valeur inférieure ou égale à la valeur limite normale TXR3a parce que l'angle des ailettes 1 est augmenté par le dispositif d'entraînement d'ailettes 101 afin que le débit d'air du compresseur GAX augmente et parce que la transmission du combustible est réglée par la section 18 de réglage de température de gaz de combustion. Le générateur de température 111 crée la valeur limite normale TXR3a et le générateur de température 112 crée la valeur limite d'urgence TXR3b. Comme la température TX3 des gaz de combustion est limitée à une valeur inférieure ou égale à la valeur limite normale TXR3a dans le mode de réglage normal de température de combustion, le signal de sortie de la génératrice ne peut pas augmenter au-delà du temps t3. Lorsque le capteur 39 d'anomalie du système fonctionne, le commutateur 42 commute du côté du générateur de température 112 pour passer au mode de réglage d'urgence de température de gaz de combustion, si bien que la valeur limite est changée et mise à la valeur limite d'urgence TXR3b afin que la température des gaz de combustion puisse s'élever jusqu'à la valeur TXR3b. En conséquence, il est possible d'augmenter le signal de sortie de la génératrice jusqu'au temps t4, et la fréquence du système peut ainsi être rétablie facilement.

Les ailettes 1 de guidage d'entrée sont destinées à prendre l' angle maximal lorsque le signal de sortie de la

génératrice MW se trouve au temps t3 avec maintien de l'angle constant pendant l'augmentation du signal de sortie MW du temps t3 au temps t4. Pour cette raison, le débit GAX d'air du compresseur est maintenu constant comme l'indique la figure 10 pendant l'augmentation du signal de sortie MW du temps t3 au temps t4.

La figure 12 représente un sixième mode de réalisation de système de commande de turbine à gaz 10 selon l'invention. Comme représenté, la section 18 de réglage de température de gaz combustible a un générateur de fonction 32, un organe de soustraction 33a, une unité de consigne de température 112, un calculateur 113, un organe de soustraction 33b, un commutateur 42 et un intégrateur proportionnel 34. La pression PX1 d'air d'entrée du compresseur et la pression PX2 d'air de sortie du compresseur sont transmises à ce générateur de fonction 32. Ce générateur 32 transmet la valeur limite normale TXR4a comme fonction du rapport de pression PX2/PX1. La valeur limite normale TXR4a provenant du générateur de fonction 32 et la température des gaz d'échappement TX4 sont transmises à l'organe 33a de soustraction qui transmet l'écart de température TEa. L'unité 112 de consigne de température crée la valeur limite d'urgence TXR3b. Le calculateur 113 calcule la température des gaz de combustion TX3 d'après le débit d'air du compresseur GAX, la température d'air de sortie du compresseur TX2 et le débit de combustible CFX. La valeur limite d'urgence TXR3b provenant de l'unité de consigne de température 112 et la température TX3 des gaz de combustion provenant du calculateur 113 sont transmises à l'organe 33b de soustraction. Cet organe 33b transmet un écart de température TEb.

Lorsque le capteur 39 d'anomalie du système ne fonctionne pas, le commutateur 42 est connecté à l'organe 33a de soustraction alors que, lorsque le capteur 39 fonctionne, le commutateur 42 est connecté à l'organe 33b de soustraction.

La minuterie 40 assure l'interruption du signal provenant du capteur 39 après l'écoulement d'un temps prédéterminé suivant le début du fonctionnement du capteur 39, et la minuterie 40 connecte alors le commutateur 42 du côté de

l'organe de soustraction 33a. L'écart de température TEa de l'organe 33a de soustraction ou l'écart de température TEb de l'organe 33b de soustraction est transmis à l'intégrateur proportionnel 34 qui transmet le signal FT de réglage de température de gaz de combustion qui parvient à l'unité 17 de sélection du signal de réglage de combustible. Dans ce mode de réalisation, une fiabilité élevée de détection de température est obtenue parce que la température des gaz d'échappement est utilisée pour le réglage normal de la température des gaz de combustion, et une sensibilité élevée de commande est obtenue puisque la température des gaz de combustion est utilisée pour le réglage d'urgence de la température des gaz de combustion.

On décrit maintenant comment déterminer la valeur limite normale TXR3 lors du réglage normal de température des gaz de combustion, en référence aux figures 13,14 et 15 qui concernent un septième mode de réalisation de l'invention. La figure 13 représente la relation entre la température TX3 des gaz de combustion et la résistance au fluage d'un matériau utilisé pour les parties du trajet des gaz chauds de la turbine à gaz. Comme la température des parties du trajet des gaz chauds augmente et diminue en proportion de la température des gaz de combustion, une constante de proportionnalité de variation de température est indiquée par la référence C sur la figure. Lorsque la température des gaz de combustion augmente, la résistance au fluage du matériau diminue. Pour que les parties du trajet des gaz chauds ne soient pas détériorées, la température des gaz de combustion doit être limitée afin que la contrainte maximale créée dans les parties du trajet des gaz chauds soit maintenue à une valeur inférieure ou égale à la résistance au fluage du matériau.

Sur la figure 13, la limite supérieure de la température des gaz de combustion est indiquée en trait plein dans le cas où la résistance limite utilisée est une résistance au fluage de 100 000 h, et la limite supérieure de la température des gaz de combustion est indiquée par la courbe en trait mixte à un point dans le cas où la

résistance limite est une résistance au fluage de 10 000 h.

Dans le cas où la résistance limite est une résistance au fluage de 100 000 h, les parties du trajet des gaz chauds sont remplacées après un fonctionnement de la turbine de 100 000 h alors que, dans le cas où la résistance limite est une résistance au fluage de 10 000 h, les parties du trajet des gaz chauds doivent être remplacées après chaque fraction de 10 000 h de fonctionnement de la turbine, si bien que le coût de remplacement des parties du trajet des gaz chauds est accru. La figure 13 représente aussi la température des gaz de combustion et le coût moyen de remplacement des parties du trajet des gaz chauds sur une année.

La figure 14 représente la relation entre la température TX3 des gaz de combustion et le rendement de la turbine à gaz et la relation entre la température TX3 des gaz de combustion et le coût moyen en combustible sur l'année. On note que, lorsque cette température TX3 augmente, le rendement de la turbine augmente comme l'indique la courbe en trait plein si bien que le coût de combustible diminue comme l'indique la courbe en trait mixte à un point. La figure 15 représente la relation entre la température des gaz de combustion TX3 et le coût de remplacement des parties du trajet des gaz chauds (en trait interrompu) et la relation entre la température TX3 des gaz de combustion et le coût en combustible (par la courbe en trait mixte à un point). La valeur limite normale TXR3 est déterminée comme température des gaz de combustion à laquelle la somme du coût de remplacement des parties du trajet des gaz chauds (en trait interrompu) et du coût de combustible (courbe en trait mixte à un point) prend une valeur minimale. Par détermination de la valeur limite de la température des gaz de combustion comme indiqué précédemment, la turbine à gaz peut fonctionner de la manière la plus rentable à long terme.

On décrit maintenant comment déterminer la valeur limite d'urgence TXR3b lors du réglage d'urgence de la température des gaz de combustion, en référence à la figure 16 qui correspond à un huitième mode de réalisation de l'invention. Comme la période au cours de laquelle le

circuit électrique fonctionne à un état anormal est en général courte, la valeur limite d'urgence TXR3b est déterminée en fonction de la résistance à court terme du matériau formant les parties du trajet des gaz chauds de la turbine à gaz et la limite de surpression du compresseur. La figure 16 représente la relation entre la température TX3 des gaz de combustion et la résistance à court terme du matériau formant les parties du trajet des gaz chauds de la turbine à gaz. La résistance au fluage à court terme et le module élastique sont indiqués respectivement en trait plein et en trait mixte à un point pour représenter la résistance à court terme. On note que la résistance à court terme diminue lorsque la température TX3 des gaz de combustion augmente. Pour que les parties du trajet des gaz chauds ne soient pas détériorées, la température des gaz de combustion doit être limitée d'une manière telle que la contrainte maximale produite dans les parties du trajet des gaz chauds est inférieure à la résistance mécanique à court terme. Une valeur limite supérieure déterminée pour la contrainte de fluage à court terme (résistance au fluage de 100 h) est appelée Ta et une valeur limite supérieure déterminée d'après le module d'élasticité est désignée par Tb. Dans de nombreux cas, un revêtement réfractaire est souvent appliqué aux surfaces des parties du trajet des gaz chauds de la turbine à gaz. Si le revêtement réfractaire est chauffé à une température qui dépasse la valeur limite supérieure, il est fritté si bien que non seulement sa fonction réfractaire est détériorée mais aussi le revêtement est retiré des surfaces des parties du trajet des gaz chauds. Une autre valeur limite supérieure Tc est déterminée compte tenu du revêtement réfractaire. Lorsque la température des gaz de combustion augmente, le rapport de pression PX2/PX1 du compresseur change avec l'expression suivante : PX2/PX1 = K*GAX(TX3)1/2 K étant une constante de proportionnalité.

De manière bien connue de la technique, une surpression se produit lorsque le rapport de pression du compresseur augmente excessivement, avec une possibilité de destruction

du compresseur. Ce phénomène doit être évité. Une autre valeur limite supérieure Td est déterminée par prise en considération d'une limite de surpression du compresseur. La valeur limite de température d'urgence TXR3b est déterminée par l'expression suivante :
TXR3b = valeur minimale de (Ta, Tb, Tc, Td) Par détermination de la valeur limite de température d'urgence TXR3b de la manière indiquée, les parties du trajet des gaz chauds peuvent ne jamais poser de problèmes et peuvent éviter la surpression du compresseur, même lorsque la turbine à gaz fonctionne par réglage d'urgence de la température des gaz de combustion.

La figure 17 représente un système de commande de turbine à gaz selon un neuvième mode de réalisation de l'invention. Dans ce mode de réalisation, une section 114 de réglage des ailettes de guidage d'entrée comporte un générateur de fonction 115, un limiteur normal 116, un limiteur d'urgence 117, un organe de soustraction 118, un commutateur 42 et un intégrateur proportionnel 119 qui sont associés comme représenté. Le signal de sortie MW de la génératrice parvient au générateur de fonction 115 qui transmet une valeur AXR de réglage de l'angle des ailettes de guidage d'entrée en fonction de ce signal de sortie MW.

Cette valeur AXR de réglage est transmise au limiteur normal 116 ou d'urgence 117. Le limiteur normal 116 limite la valeur AXR à une valeur limite supérieure AXRa et le limiteur d'urgence 117 limite cette valeur AXR à une valeur limite supérieure AXRb.

Lorsque le capteur d'anomalie du système ne fonctionne pas, le commutateur est connecté du côté du limiteur normal 116 alors que, lorsque le capteur 39 fonctionne, le commutateur 42 est commuté du côté du limiteur 117. La minuterie 40 commence à fonctionner pendant une période de consigne et, après l'écoulement de la période de consigne, elle interrompt le signal du capteur 39 et commute le commutateur 42 du côté du limiteur normal 116. L'organe 118 de soustraction reçoit le signal de la valeur AXR de réglage de l'angle des ailettes provenant du limiteur normal 116 ou d'urgence

117, et l'organe 118 de soustraction soustrait un signal d'écart angulaire AE transmis à l'intégrateur proportionnel 119 qui a son tour transmet le signal AREF de réglage d'angle d'ailettes de guidage d'entrée pour le réglage de l'angle de ces ailettes.

Les figures 18 et 19 représentent les changements quantitatifs d'état de l'unité de turbine à gaz commandée par le système 10 de commande représenté sur la figure 17. Comme l' indique la figure 18, le débit de combustible GFX augmente proportionnellement au signal de sortie MW de la génératrice lorsque ce signal MW augmente. Le débit d'air GAX du compresseur est maintenu constant par maintien de l'angle des ailettes 1 sans changement à l'aide de la section 114 de réglage des ailettes jusqu'à ce que le signal MW de sortie de la génératrice atteigne le point tl. Lorsque ce signal MW augmente du temps tl au temps t3, l'angle des ailettes 1 augmente progressivement sous la commande de la section 114 de réglage des ailettes, et le débit d'air du compresseur GAX est donc accru comme représenté.

Comme l'indique la figure 19, la température TX3 des gaz de combustion augmente lorsque le signal de sortie MW de la génératrice augmente et, lorsque ce signal MW atteint le temps tl, la température TX3 des gaz de combustion s'élève jusqu'à la valeur limite supérieure TXR3. Même lorsque ce signal MW augmente du temps tl au temps t3, la température TX3 des gaz de combustion est maintenue à une valeur inférieure ou égale à la valeur limite supérieure TXR3 car le débit d'air GAX du compresseur augmente du fait du fonctionnement de la section 114 de réglage d'ailettes qui accroît l'angle des ailettes de guidage d'entrée et parce que le réglage du combustible est réalisé par la section 18 de réglage de température des gaz de combustion. En mode de réglage normal des ailettes, l'angle des ailettes 1 de guidage d'entrée est limité à une valeur limite supérieure AXRa par le limiteur normal 116 si bien que le débit d'air du compresseur est limité à une valeur inférieure ou égale à GAXa, et le signal MW de sortie de la génératrice ne peut donc pas augmenter au-delà du temps t3. Lorsque le capteur

39 d'anomalie du système fonctionne, le commutateur 42 est commuté du côté du limiteur d'urgence 117 si bien que le système passe en mode de réglage d'urgence des ailettes dans lequel la valeur limite supérieure de l'angle des ailettes est augmentée de la valeur limite supérieure AXRa à une valeur limite supérieure AXRb. Dans ce mode de réglage, le débit d'air du compresseur peut augmenter à la valeur GAXb indiquée sur la figure 18 si bien que le signal de sortie de la génératrice peut augmenter jusqu'au temps t4 et la fréquence du système peut donc être facilement rétablie.

Dans ce mode de réalisation de l'invention, même si le débit de combustible GFX augmente comme indiqué sur la figure 18 afin que le signal de sortie de la génératrice MW augmente du temps t3 au temps t4, la température des gaz de combustion TX3 est maintenue à une valeur inférieure ou égale à la valeur limite supérieure TXR3 comme indiqué sur la figure 19 parce que le débit d'air GAX du compresseur augmente.

On décrit maintenant comment sont déterminées les valeurs limites supérieures AXRa du limiteur normal 116 et AXRb du limiteur d'urgence 117, en référence à la figure 20 qui représente la relation entre l'angle AX des ailettes de guidage d'entrée et le débit GAX d'air du compresseur et entre l'angle AX de ces ailettes et le rendement du compresseur #c. Selon l'invention, l' angle des ailettes pour lequel le rendement #c du compresseur prend une valeur maximale est déterminé comme valeur limite supérieure AXRa du limiteur normal 116. Grâce à la détermination de cette valeur limite supérieure AXRa, le compresseur peut travailler avec un rendement maximal à l'état normal. En outre, selon l'invention, un angle d'ailettes de guidage d'entrée pour lequel le débit d'air du compresseur GAX à la valeur maximale est rendu égal à la valeur limite supérieure AXRb du limiteur d'urgence 117. La détermination de cette valeur limite supérieure AXRb permet l'augmentation du signal de sortie de la génératrice MW et donc de la puissance de la turbine à gaz par augmentation du débit d'air de compresseur GAX lorsqu'une anomalie de fréquence du système se produit, si

bien que la commande de la turbine à gaz peut être facilement réalisée pour le rétablissement de la fréquence du système.

On décrit maintenant un dixième mode de réalisation de l'invention en référence à la figure 21. Les références utilisées sur la figure 37 qui correspondent à la technique antérieure sont aussi utilisées pour désigner des éléments analogues ou équivalents dont la description est omise. Ce dixième mode de réalisation comporte en outre un limiteur 43 de vitesse de variation et un commutateur 44, ainsi que le capteur 39 d'anomalie du système et la minuterie 40. Lorsque le capteur 39 d'anomalie du système fonctionne, le commutateur 44 est ouvert et le signal FN de réglage de chargevitesse parvient à l'unité 17 de sélection du signal de réglage de combustible par l'intermédiaire du limiteur 43 de vitesse de variation. Lorsque le temps de la minuterie 40 s'est écoulé, correspondant au temps prévu pour le rétablissement de la fréquence du système, le commutateur 44 est fermé et le limiteur de vitesse de variation 43 est mis en dérivation.

La figure 21 indique que le capteur d'anomalie du système 39 fonctionne lorsque la fréquence du système sort d'une plage prédéterminée dans laquelle le système d'alimentation électrique fonctionne normalement. Par exemple, le capteur 39 d'anomalie du système fonctionne lorsque la fréquence du système s'élève au-delà d'une valeur prédéterminée ou lorsque cette fréquence diminue au-dessous d'une valeur prédéterminée. Si la fréquence f du système est donc la vitesse de la turbine à gaz varie, le signal FN de réglage de charge-vitesse change en conséquence d'une valeur proportionnelle au changement de vitesse qui s'est produit.

Ce changement provoque un changement du débit de combustible et un changement du débit d'air de compresseur, si bien que le rapport du débit de combustible au débit d'air de combustion est modifié et provoque un changement de la température des gaz de combustion TX3 et de la température des gaz d'échappement TX4 de la turbine à gaz . Lorsque la fréquence f du système varie de manière décroissante, un

changement du signal FN de réglage de charge-vitesse dans le sens croissant, c'est-à-dire un changement du débit de combustible dans le sens croissant, est limité par le signal FT de réglage de température des gaz d'échappement si bien qu'une commutation se produit pour le réglage du débit de combustible à l'aide du signal FT de réglage de température des gaz d'échappement.

Ainsi, lorsqu'un changement rapide et important du débit de combustible se produit alors que le capteur 39 d'anomalie du système fonctionne, un changement de température des gaz d'échappement se produit avec un retard par rapport au changement de débit de combustible si bien que la température TXK des gaz d'échappement peut dépasser temporairement la valeur d'émission d'une alarme ou la valeur limite pour assurer une protection, et peut éventuellement provoquer un déclenchement de la turbine à gaz. Le limiteur 43 de vitesse de variation est destiné à empêcher cette situation. Le limiteur 43 de vitesse de variation assure la limitation de la vitesse de variation du signal de réglage de débit de combustible FREF, c'est-à-dire de la vitesse de variation du débit de combustible. Au contraire, lorsque la fréquence, f du système augmente, la valeur du rapport du débit de combustible au débit d'air de combustion diminue.

Cela signifie que le débit de combustible diminue. Une réduction rapide du débit de combustible peut provoquer une extinction dans la turbine à gaz. Pour que ce phénomène soit évité, il est efficace de limiter la vitesse de variation du signal de réglage de débit de combustible FREF, c'est-à-dire la vitesse de variation du débit de combustible.

Dans le dixième mode de réalisation de l'invention, il est possible de supprimer des variations excessives du débit de combustible, de la température des gaz de combustion et de la température des gaz d'échappement, si bien que les déclenchements accidents dus à une température excessivement élevée des gaz et une extinction de l'organe de combustion peuvent être évités. En outre, après l'écoulement d'un temps prédéterminé au cours duquel on prévoit que la fréquence du système se rétablit, la minuterie cesse de fonctionner et le

système de commande de turbine à gaz revient au fonctionnement de réglage normal.

La figure 22 représente un onzième mode de réalisation de l'invention. Les références déjà utilisées sur la figure 37 représentant la technique antérieure sont utilisées pour désigner des éléments identiques ou équivalents dont la description est omise. Ce onzième mode de réalisation a en outre un capteur 39 d'anomalie du système qui comporte un générateur de signaux 45 qui donne une valeur prédéterminée S2 de consigne de fréquence du système à un comparateur 46, un commutateur 44 qui ouvre le circuit comme représenté lorsqu'un signal de sortie lui est transmis par le capteur d'anomalie 39 et un limiteur 43 de vitesse de variation.

Lorsqu'un changement de fréquence du système se produit audelà d'une plage prédéterminée dans laquelle le système d'alimentation électrique fonctionne normalement, par exemple lorsque la fréquence du système f devient supérieure à la valeur prédéterminée de consigne de fréquence du système S2 sur la figure 22, le signal FN de réglage de charge-vitesse diminue rapidement à la suite de la détection d'une anomalie de fréquence du système selon la technique antérieure, avec réduction du débit de circulation du combustible, et peut provoquer une extinction de l'organe de combustion.

Dans le onzième mode de réalisation de l'invention représenté sur la figure 22, lorsque le capteur 39 d'anomalie du système fonctionne et transmet un signal de sortie, le commutateur 42 est ouvert si bien que le signal FN de réglage de charge-vitesse est transmis à l'unité 17 de sélection de signal de réglage de combustible par le limiteur de vitesse de variation 43 qui limite la vitesse élevée de variation du débit de combustible pour empêcher une extinction de l'organe de combustion 4. Dans ce cas, la fréquence f du système est élevée, c'est-à-dire que la vitesse N de la turbine à gaz est élevée et que le débit d'air du compresseur augmente alors que le débit de combustible est réglé à la réduction. De cette manière, le rapport du débit de combustible au débit d'air de combustion devient

petit, si bien que la flamme de l'organe de combustion 4 peut être éteinte, par rapport au fonctionnement normal. On note que le limiteur 43 de vitesse de variation empêche efficacement l'extinction dans le cas d'une variation brutale à la transition vers la réduction du débit de combustible. Lorsque la fréquence du système f est rétablie, le commutateur 44 est fermé et le limiteur de vitesse de variation 43 est mis en dérivation si bien que la section 16 de réglage de charge-vitesse revient à son état normal.

On décrit maintenant un douzième mode de réalisation de l'invention en référence à la figure 23. Ce mode de réalisation de la figure 23 diffère de celui de la figure 22 en ce que, dans le premier cas, un limiteur de vitesse de variation 48 et un commutateur 49 sont destinés à exécuter une fonction de limitation du signal de réglage de combustible FREF, contrairement au second cas dans lequel le limiteur de vitesse de variation 43 et le commutateur 44 sont destinés à exécuter une fonction de limitation du signal FN de réglage de charge-vitesse. Il faut noter que la seule différence entre les modes de réalisation des figures 22 et 23 est l'emplacement du limiteur de vitesse de variation et du commutateur. Les onzième et douzième modes de réalisation sont les mêmes en ce qu'ils ont la même fonction de suppression de l'extinction dans l'organe de combustion 4 par réduction des grandes vitesses de variation du débit de combustible.

Le système de réglage de combustible comprend un dispositif de commutation de la constante de réglage. Le dispositif de modification de la constante de réglage du signal de réglage de combustible peut être incorporé à la section de réglage de charge-vitesse ou à une section de réglage de combustible placée en aval.

On décrit un treizième mode de réalisation de l'invention en référence à la figure 24. Comme représenté, un générateur de fonction 73 et un autre générateur de fonction 74 sont incorporés. Ces deux générateurs de fonction 73 et 74 reçoivent la fréquence du système f et sont destinés à transmettre des valeurs respectives de limitation de

température des gaz d'échappement de la turbine à gaz indiquée sur la figure 25. Comme l'indique la figure 24, la fréquence f du système est transmise aux générateurs de fonction 73 et 74 qui contrôlent la température TX4 des gaz d'échappement et créent des valeurs limites respectives de cette température. Cependant, la température TX3 des gaz de combustion peut être utilisée à la place de la température TX4 des gaz d'échappement. Dans ce cas, les valeurs limites de température des gaz de combustion sont déterminées et créées pour le contrôle de la température des gaz de combustion TX3.

On décrit le cas de l'utilisation de la température des gaz d'échappement. Un comparateur 75 assure la comparaison d'une valeur limite de température des gaz d'échappement dans le cas du fonctionnement normal avec une fréquence du système f pour une température TX4 des gaz d'échappement et, lorsqu'il est déterminé que la température TX4 des gaz d'échappement est supérieure à la valeur limite de température des gaz d'échappement, le comparateur 75 transmet un signal d'instruction qui augmente le signal de sortie de la génératrice vers les autres installations raccordées au système d'alimentation électrique. Simultanément, le comparateur 75 transmet un signal à une unité logique ET 86 qui commande un capteur d'anomalie du système destiné à indiquer qu'une anomalie du système s'est produite et à donner une instruction d'arrêt de la section de réglage de température des gaz de combustion. Le générateur de fonction 74 crée une autre valeur limite de température des gaz d'échappement destinée à un fonctionnement sur une courte période. Si la température TX4 des gaz d'échappement continue à augmenter et un comparateur 76 détermine que la température TX4 des gaz d'échappement dépasse la valeur limite de température des gaz d'échappement sur une courte période, un signal de sortie du comparateur 76 est transmis à une minuterie 77 qui, après l'écoulement d'un temps prédéterminé, transmet un signal à une unité logique NON 78, si bien que le signal de l'unité logique NON 78 devient nul. En conséquence, le

signal d'anomalie de fréquence du système transmis à l'unité logique ET 86 devient nul.

La figure 26 représente un changement de fréquence du système au cours du temps dans lequel la fréquence du système diminue à cause de la déconnexion d'une génératrice du système d'alimentation électrique, puis se rétablit à la valeur normale. Comme indiqué encore sur la figure 24 permettant la description du fonctionnement du capteur d'anomalie du système 39, lorsque la fréquence f du système dépasse une valeur de consigne S3 d'un générateur de signaux 83, ce phénomène est déterminé par un comparateur 82. Un générateur de signaux 81 crée une valeur de consigne S4. La fréquence f du système est transmise à un calculateur 79 de vitesse de variation qui calcule et transmet une vitesse de variation de la fréquence du système f. Un comparateur 80 détermine si la vitesse de variation de la fréquence du système transmise dépasse une valeur de consigne S4.

Lorsqu'il est déterminé que la fréquence du système s'est rétablie et que le système de commande peut être mis en fonctionnement normal, une unité logique ET 84 transmet un signal si bien que le signal de sortie d'une unité logique NON connectée à l'unité logique ET 84 devient nulle et le signal d'anomalie de fréquence du système devient nul.

On décrit maintenant un quatorzième mode de réalisation en référence à la figure 27 qui représente un perfectionnement du capteur 39 d'anomalie du système. Comme représenté, un comparateur 51 est incorporé afin qu'il reçoive la tension VG de la génératrice et une valeur prédéterminée de consigne S5 de la tension de génératrice provenant d'un générateur de signaux 50, et la tension VG et la valeur de consigne S5 sont comparées dans le comparateur 51. Le courant IG de la génératrice est transmis à un calculateur 52 de vitesse de variation dans lequel est calculée la vitesse de variation du courant IG. Un comparateur 54 compare la vitesse de variation du courant de la génératrice à une valeur prédéterminée de consigne S6 provenant d'un générateur de signaux 53. Lorsque la tension VG tombe à la valeur de consigne S5 ou au-dessous ou lorsque

la vitesse de variation du courant IG dépasse la valeur de consigne S6, une unité logique OU 55 transmet son signal de sortie à une unité logique NON 56, si bien que le signal de sortie de cette unité 56 devient nulle. Un comparateur 131 reçoit la fréquence f du système et une valeur prédéterminée de consigne de fréquence du système S10 provenant d'un générateur de signaux 130. Lorsque la fréquence f tombe à la valeur de consigne S10 ou au-dessous, le comparateur 131 transmet un signal de sortie. Ce signal de sortie du comparateur 131 et celui de l'unité logique NON 56 sont transmis à une unité logique ET 57. En conséquence, même lorsque la fréquence du système f tombe à la valeur de consigne S10 ou au-dessous et le comparateur 131 transmet son signal de sortie, le signal de sortie de l'unité logique ET 57 est maintenu à l'état supprimé lorsque le signal de sortie de l'unité NON 56 est nul. Cela signifie que, si la tension VG de la génératrice tombe au-dessous de la valeur de consigne S5 ou si la vitesse de variation du courant de la génératrice dépasse la valeur de consigne, il est déterminé qu'une chute temporaire de fréquence du système à court terme est détectée à la suite d'un accident du système, et le signal de sortie de l'unité logique ET 57 est nul si bien qu'aucun signal d'anomalie du système n'est émis. Il est ainsi possible d'empêcher un fonctionnement erroné du capteur d'anomalie du système en cas d'accident à court terme du système. Il faut noter que la figure 27 représente un exemple de capteur 39 d'anomalie du système.

Ce mode de réalisation accroît la fiabilité du capteur d'anomalie du système.

On décrit maintenant un quinzième mode de réalisation de l'invention en référence à la figure 28. Comme représenté, la fréquence du système f et la température TX4 des gaz d'échappement sont transmises à un générateur de fonction 89 qui crée une endurance (durée de vie sous fatigue) de la turbine. La température TX3 des gaz de combustion peut être utilisée à la place de la température TX4 des gaz d'échappement. Dans ce cas, l'endurance est déterminée

d'après la fréquence f du système et la température TX3 des gaz de combustion.

La figure 29 représente la relation entre la fréquence f du système et l'endurance (durée de vie sous fatigue) dans le cas de l'utilisation de la température des gaz d'échappement. Sur la figure 29, les courbes A et B représentent des courbes de différents paramètres de température. Sur cette figure, la fréquence du système est donnée et la valeur de la température des gaz d'échappement est alors donnée. Si la valeur de la température TX4 des gaz d'échappement coïncide avec le paramètre de température de la courbe A, la valeur de l'endurance peut être lue sur l'axe des ordonnées. Si la valeur de la température TX4 des gaz d'échappement est comprise entre la courbe A et la courbe B, la valeur de l'endurance peut être lue sur l'axe des ordonnées par interpolation. Le générateur de fonction 89 crée le signal ainsi obtenu d'endurance. Le même procédé peut être utilisé dans le cas de l'utilisation de la température des gaz de combustion TX3.

On décrit maintenant le cas de l'utilisation de la température des gaz d'échappement. La fréquence du système f et une valeur de consigne S7 provenant d'un générateur de signaux 87 sont transmises à un comparateur 89 qui les compare. Lorsque celui-ci détermine que la fréquence f du système est inférieure à la valeur de consigne S7, le comparateur 88 transmet son signal de sortie à une unité logique ET 93, et, s'il existe un signal provenant d'une unité logique NON 92, l'unité logique ET 93 transmet un signal d'anomalie de la fréquence du système. Le signal de sortie du générateur de signaux 88 est transmis par une minuterie 90 à un comparateur 91 auquel est transmis le signal de sortie du générateur de fonction 89. Lorsque la fréquence du système f tombe au-dessous de la valeur de consigne S7 et le comparateur 88 transmet un signal de sortie, un compteur 90 commence à compter le temps. Le comparateur 91 compare l'endurance du générateur de fonction 89 et le temps compté par le compteur 90 et, lorsque le temps compté dépasse l'endurance, le comparateur 91 transmet

un signal de sortie à l'unité logique NON 92, et ce signal de sortie devient nul, si bien que le signal de sortie de l'unité logique ET 93, qui est le signal d'anomalie du système, est arrêté. Lorsque le signal de cette unité 93 devient nul, la section de réglage de température des gaz de combustion, dont le fonctionnement a été arrêté pour la protection de la turbine à gaz, est à nouveau mise en fonctionnement. Il faut noter que la figure 28 ne représente qu'un exemple de capteur 39 d'anomalie du système.

On décrit maintenant un seizième mode de réalisation de l'invention en référence à la figure 30. Comme représenté, ce mode de réalisation comporte le comparateur 131 représenté sur la figure 27 qui correspond au quatorzième mode de réalisation de l'invention. Comme dans le cas de la figure 27, la fréquence f du système et la valeur de consigne S10 provenant du générateur de signaux 130 sont transmises au comparateur 131 qui les compare. Le signal de sortie du comparateur 131 est transmis à une unité logique ET 62. Le signal de sortie de cette unité 62 constitue un signal d'anomalie de fréquence du système. Des disjoncteurs A, B,... N de la génératrice comportent des minuteries 58, 59,... 60 qui ont des signaux présents dans les signaux d'interruption de circuit. Ces signaux présents sont transmis pendant des temps prédéterminés et parviennent à une unité logique OU 61 qui transmet un signal de déconnexion de génératrice.

La figure 31 est une vue simplifiée d'un système d'alimentation électrique dans lequel des transformateurs et d'autres instruments ne sont pas représentés par raison de simplicité. Sur la figure 31, un système 10a de commande de turbine à gaz représenté comporte le système 10 de commande de turbine à gaz déjà décrit comme système de la technique antérieure et qui assure la commande de la génératrice 9. La génératrice 9 est connectée par un disjoncteur 94 à un système 97 qui comporte une charge, afin que l'énergie électrique soit transmise à la charge. Les génératrices 9a, 9b,... 9n sont utilisées pour d'autres installations. Ces génératrices 9a, 9b,... 9n transmettent aussi l'énergie

électrique par des disjoncteurs 94a, 94b,... 94n au système 97. La tension VG et le courant IG de la génératrice décrits en référence à la figure 27, sont obtenus au niveau d'un capteur 95 qui est représenté à titre d'exemple sur la figure 31. La fréquence f du système décrit en référence aux figures 22 et suivantes est obtenue par un capteur 96 indiqué sur la figure 31. Les états d'ouverture et de fermeture des disjoncteurs 94a, 94b,... 94n parviennent au système 10a de commande de la turbine à gaz. Le signal d'ouverture ou d'interruption du disjoncteur A est dérivé par le disjoncteur 94a de la figure 31. De même, les signaux d'ouverture ou d'interruption des disjoncteurs B,... N sont dérivés des disjoncteurs 94b,... 94n respectivement.

On peut envisager la déconnexion d'une génératrice connectée au système d'alimentation comme cause possible de détection de l'anomalie de fréquence du système à la suite d'une variation de la fréquence f. Dans un système dans lequel la possibilité de déconnexion d'une génératrice est élevée, une déconnexion de génératrice, c'est-à-dire un état dans lequel le disjoncteur de génératrice est ouvert si bien que la transmission d'énergie ne peut pas être réalisée, est détectée comme indiqué sur la figure 30. Plus précisément, lorsque l'un quelconque des disjoncteurs A, B,... N est ouvert, l'unité logique OU 61 transmet un signal de sortie à l'unité logique ET 62 qui transmet un signal d'anomalie du système lorsque la fréquence f est inférieure à la valeur de consigne S10. Ainsi, la fiabilité de détection d'anomalie du système est obtenue à une valeur élevée.

Les minuteries 58, 59,... 60 sont destinées à détecter la déconnexion d'une génératrice comme cause du phénomène d'anomalie du système. Un temps supposé s'écouler entre la déconnexion de la génératrice et une chute de fréquence qui se produit avec un retard à la suite de la déconnexion de la génératrice est établi dans chacune des minuteries 58, 59,... 60. Chacune de ces minuteries transmet un signal présent pendant ce temps. Dans ce mode de réalisation, chaque disjoncteur de génératrice transmet directement un signal d'ouverture et de fermeture au système de turbine à

gaz. Dans une variante, un autre type de signal représentant la déconnexion de la génératrice peut être transmis au système de commande de turbine à gaz par un autre système de commande. Il faut noter que la figure 30 représente un autre exemple de capteur 39 d'anomalie du système.

On décrit maintenant un dix-septième mode de réalisation de l'invention en référence à la figure 32. Comme dans le cas du quatorzième mode de réalisation de la figure 27, ce mode de réalisation comprend le comparateur 131 auquel sont transmises la fréquence f du système et la valeur de consigne S10 du générateur de signaux 130. Le signal de sortie du comparateur 131 et un signal 63 de séparation sont transmis à une unité logique ET 64 qui transmet un signal de séparation du système. Ce signal 63 est décrit en référence à la figure 33.

Sur la figure 33, le système ou appareil de commande de turbine à gaz portant la référence 10b comprend à la fois le système ou appareil 10 de commande de turbine à gaz de la technique antérieure et le système 10a de commande de turbine à gaz selon l'invention. Le système 10b commande la génératrice 9. Les éléments identiques à ceux de la figure 31 portent les mêmes références sur la figure 33 et leur description est omise. La différence entre les modes de réalisation des figures 33 et 31 est que le premier a un système d'alimentation électrique 97a séparé du système d'alimentation électrique 97, un système principal d'alimentation électrique 99 et des disjoncteurs 98 et 98a entre les systèmes. Le système séparé 97a comprend des génératrices 9p,...9r, des disjoncteurs de génératrices 94p,...94r et une charge pour le système d'alimentation électrique 97a. Les systèmes d'alimentation électriques 97 et 97a sont connectés au système principal d'alimentation électrique 99 par les disjoncteurs intermédiaires 98 et 98a respectivement.

Lorsque le disjoncteur intermédiaire 98a est ouvert pour une raison quelconque dans le système 97a, une grande variation de demande d'énergie dans le système principal 98 est produite si bien que la fréquence f détectée par le capteur 96 change beaucoup. Dans ce cas, le signal 63 (63a)

de séparation du système représentant l'état d'ouverture et de fermeture du disjoncteur 98a représenté sur la figure 33 est transmis à un système 10b de commande de turbine à gaz.

De même, lorsque le disjoncteur 98 est ouvert pour une raison quelconque dans le système d'alimentation 97, une grande variation de demande d'énergie dans le système principal 99 est produite si bien que la fréquence f change beaucoup. De la même manière, le signal de séparation 63 (63b) représentant l'état d'ouverture et de fermeture du disjoncteur intermédiaire 98 est transmis au système de commande de turbine à gaz 10b.

Une cause de variation de la fréquence du système f détectée par le capteur d'anomalie de fréquence du système dans un système d'alimentation peut comprendre la possibilité d'interruption dans un système séparé d'alimentation connecté au système principal d'alimentation. En conséquence, dans un système d'alimentation dans lequel cette possibilité est élevée, le signal 63 (63a, 63b) de séparation du système est transmis par le disjoncteur intermédiaire 98 ou 98a lors de son ouverture. Lorsque le signal 63 de séparation du système parvient à l'unité logique ET 64 comme indiqué sur la figure 32, le signal de cette unité 64 prend un état élevé si le comparateur 131 transmet son signal de sortie à l'unité 64 parce que la fréquence du système f est tombée au-dessous de la valeur de consigne 130. Ainsi, la fiabilité obtenue pour la détection d'anomalie de la fréquence du système est élevée. Dans ce mode de réalisation, le signal de séparation du système est transmis par le disjoncteur intermédiaire directement au système de commande de turbine à gaz. Dans une variante, un autre type de signal représentant la séparation du système peut être transmis au système de commande de turbine à gaz par un autre système de commande. Il faut noter que la figure 32 représente aussi un autre exemple du capteur 39 d'anomalie du système.

Un dix-huitième mode de réalisation de l'invention est maintenant décrit en référence à la figure 34. Comme dans le mode de réalisation de la figure 27, le dix-huitième mode de

réalisation comprend le comparateur 131 qui reçoit le signal de fréquence du système f et une valeur prédéterminée de consigne S10 de fréquence du système provenant du générateur de signaux 130. Le signal de sortie du comparateur 131 parvient à une unité logique ET 71. Le dix-huitième mode de réalisation comporte aussi un dispositif destiné à produire un signal d'augmentation-réduction de charge réalisé comme décrit dans la suite.

La charge MW de la génératrice est transmise au calculateur 65 de vitesse de variation de charge de la génératrice qui transmet la vitesse calculée à un comparateur 67.

Un générateur 66 de signaux crée une valeur prédéterminée de consigne S8 et la transmet au comparateur 67. Lorsque la vitesse de variation de charge de génératrice dépasse la valeur de consigne S8, le comparateur 67 transmet un signal de niveau élevé représentant l'augmentation de charge. La vitesse de variation de la charge de la génératrice provenant du calculateur 65 et une valeur prédéterminée de consigne S9 provenant d'un générateur de signaux 68 sont aussi transmises au comparateur 69. Lorsque la vitesse de variation de la charge de la génératrice tombe au-dessous de la valeur de consigne S9, le comparateur 69 transmet un signal de niveau élevé représentant la réduction de charge.

Ces signaux d'augmentation et de réduction de charge parviennent à une unité logique OU 70 qui transmet un signal d'augmentation et de réduction de charge qui parvient luimême à une unité logique ET 71. Cette unité 71 reçoit le signal d'augmentation et de réduction de charge ainsi que le signal de sortie du comparateur 131 indiquant que la fréquence du système est inférieure à la valeur de consigne S10, et l'unité logique 71 transmet un signal d'anomalie de fréquence du système. Ainsi, la fiabilité obtenue pour le signal d'anomalie de fréquence du système est élevée. Il faut noter que la figure 34 représente aussi un exemple de capteur 39 d'anomalie de fréquence du système.

On décrit maintenant un dix-neuvième mode de réalisation de l'invention en référence à la figure 35. Comme dans le mode de réalisation de la figure 27, ce dix-neuvième mode

de réalisation comprend le comparateur 131 qui reçoit le signal de fréquence f du système et une valeur prédéterminée de consigne S10 de fréquence du système provenant du générateur de signaux 130. En outre, comme dans le mode de réalisation de la figure 30, ce dix-neuvième mode de réalisation comprend les disjoncteurs A, B,... N de génératrice ayant des minuteries 58, 59,... 60 qui transmettent les signaux d'interruption de circuit respectivement, et le circuit logique OU 61. En outre, comme dans le mode de réalisation de la figure 34, ce dix-neuvième mode de réalisation comporte le calculateur 65 de vitesse de variation de charge de génératrice, les comparateurs 67 et 69, les générateurs de signaux 66 et 68 destinés à créer des valeurs prédéterminées de consigne S8 et S9 respectivement, et l'unité logique OU 70 qui transmet un signal d'augmentation et de réduction de charge. Le signal de sortie du comparateur 131, le signal de déconnexion de l'unité logique OU 61 et le signal d'augmentation et de réduction de charge provenant de l'unité logique OU 70 parviennent à une unité logique ET 72 . Par combinaison dans l' unité logique ET 72 du signal de déconnexion de génératrice et du signal d'augmentation et de réduction de charge avec le signal de sortie du comparateur 131 qui indique que la fréquence du système est tombée au-dessous de la valeur de consigne S10, une fiabilité encore plus grande de la détection d'anomalie de fréquence du système peut être obtenue. Il faut noter que la figure 35 représente aussi un exemple de capteur 39 d'anomalie de fréquence du système.

On a décrit l'invention dans son application à une centrale du type dans lequel une turbine à gaz et une génératrice sont placées coaxialement sur un même arbre de rotation, mais l'invention s'applique aussi à une centrale dans laquelle une turbine à gaz, une génératrice et une turbine à vapeur sont disposées coaxialement sur le même axe de rotation. En outre, le combustible peut être gazeux ou liquide. Dans le cas d'un combustible liquide, le réglage du débit du combustible est réalisé par réglage du débit de combustible évacué à la sortie de la pompe de combustible et

renvoyé à l'entrée de celle-ci par une conduite de dérivation. L'invention peut s'appliquer à un tel circuit d'alimentation en combustible liquide.

En outre, l'invention s'applique à un système de commande de turbine à gaz dont les paramètres primordiaux au fonctionnement, tels que la fréquence du système, la tension de la génératrice, le courant de la génératrice, la température des gaz d'échappement, la température des gaz de combustion, la séparation du système et la déconnexion de la génératrice, comme décrit précédemment, sont contrôlés, et l'opérateur commande l'anomalie de fréquence du système comme le capteur d'anomalie de fréquence du système lorsque son signal correspond à la condition décrite d'anomalie du système.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux systèmes qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS

1. Système de commande de turbine à gaz destiné à commander une unité de turbine à gaz comprenant un compresseur pneumatique destiné à produire de l'air comprimé, le compresseur (2) ayant des ailettes (1) de guidage d'entrée destinées à ajuster le débit d'air du compresseur, un organe (4) de combustion d'un combustible mélangé à l'air comprimé du compresseur pour la production d'un gaz de combustion, une turbine à gaz (7) qui reçoit les gaz de combustion de l'organe (4) de combustion et qui est entraînée par les gaz de combustion afin que le compresseur (2) soit entraîné, et une génératrice électrique (9) raccordée à un système d'alimentation électrique, le système de commande de turbine à gaz étant caractérisé en ce qu'il comprend : un dispositif (101) de réglage d'ailettes (1) de guidage d'entrée qui règle les ailettes (1) de guidage d'entrée pour modifier le débit d'air du compresseur, une vanne (5) de réglage de combustible destinée à changer le débit de combustible transmis à l'organe (4) de combustion, un dispositif (16) de réglage de charge-vitesse comprenant un dispositif de réglage de vitesse et un dispositif de réglage de charge, le dispositif (16) de réglage de chargevitesse agissant sur la vanne (5) de réglage de combustible pour régler le débit de combustible afin que la turbine à gaz (7) ait une vitesse de rotation qui coïncide avec une valeur de consigne de vitesse, un dispositif (18) de réglage de température des gaz de combustion qui règle le débit de combustible de manière que la température des gaz de combustion ne dépasse pas une valeur de température de consigne, et un capteur (39) d'anomalie de fréquence du système qui assure la détection d'une variation de fréquence du système d'alimentation électrique qui provoque la sortie du système d'alimentation de son fonctionnement normal, le dispositif (18) de réglage de température des gaz de combustion comprenant un dispositif d'inhibition commandé

par le fonctionnement du capteur (39) d'anomalie de fréquence du système de manière qu'il rende inopérant le dispositif (18) de réglage de température de gaz de combustion et que la vanne (5) de réglage de combustible soit commandée par le dispositif (16) de réglage de chargevitesse pour rétablir une fréquence du système.

2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'inhibition comporte un dispositif destiné à rendre inopérant le dispositif (18) de réglage de température de gaz de combustion pendant un certain temps au cours duquel le rétablissement de la fréquence du système est prévu.

3. Système de commande de turbine à gaz destiné à commander une unité de turbine à gaz comprenant un compresseur pneumatique destiné à produire de l'air comprimé, le compresseur (2) ayant des ailettes (1) de guidage d'entrée destinées à ajuster le débit d'air du compresseur, un organe (4) de combustion d'un combustible mélangé à l'air comprimé du compresseur pour la production d'un gaz de combustion, une turbine à gaz (7) qui reçoit les gaz de combustion de l'organe (4) de combustion et qui est entraînée par les gaz de combustion afin que le compresseur (2) soit entraîné, et une génératrice électrique (9) raccordée à un système d'alimentation électrique, le système de commande de turbine à gaz étant caractérisé en ce qu'il comprend : un dispositif (101) de réglage d'ailettes (1) de guidage d'entrée qui règle les ailettes (1) de guidage d'entrée pour modifier le débit d'air du compresseur, une vanne (5) de réglage de combustible destinée à changer le débit de combustible transmis à l'organe (4) de combustion, un dispositif (16) de réglage de charge-vitesse comprenant un dispositif de réglage de vitesse et un dispositif de réglage de charge, le dispositif (16) de réglage de chargevitesse agissant sur la vanne (5) de réglage de combustible pour régler le débit de combustible afin que la turbine à

gaz (7) ait une vitesse de rotation qui coïncide avec une valeur de consigne de vitesse, un dispositif de réglage normal de température de gaz de combustion qui règle le débit de combustible afin que la température des gaz de combustion ne dépasse pas une valeur limite normale de température de gaz de combustion, un dispositif de réglage d'urgence de température de gaz de combustion qui règle le débit de combustible de manière que la température des gaz de combustion ne dépasse pas une valeur limite d'urgence de température de gaz de combustion, et un capteur (39) d'anomalie de fréquence du système qui assure la détection d'une variation de fréquence du système d'alimentation électrique qui provoque la sortie du système d'alimentation de son fonctionnement normal, et un dispositif de commutation qui agit à la suite du fonctionnement du capteur (39) d'anomalie de fréquence du système de manière que le dispositif de réglage normal de température de gaz de combustion soit inopérant et que le dispositif de réglage d'urgence de température de gaz de combustion fonctionne, si bien que la puissance de sortie de la turbine à gaz (7) est réglée de manière que la fréquence du système se stabilise.

4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de réglage normal de température de gaz de combustion comporte un dispositif destiné à comparer une température détectée de gaz d'échappement de la turbine à une valeur limite normale de température de gaz d'échappement déterminée en fonction du rapport de la pression de l'air à l'entrée du compresseur et de la pression de l'air à la sortie du compresseur afin qu'un signal de réglage du débit de combustible soit transmis et empêche ensuite la température des gaz de combustion de dépasser la valeur limite normale de température de gaz de combustion, et le dispositif de réglage d'urgence de température de gaz de combustion comporte un dispositif destiné à comparer la température des gaz d'échappement de la turbine à une valeur limite d'urgence de température de gaz d'échappement

déterminée en fonction du rapport de la pression d'air à l'entrée du compresseur et de la pression d'air à la sortie du compresseur, afin qu'un signal de réglage du débit du combustible soit transmis et empêche ensuite le dépassement de la valeur limite d'urgence de la température de gaz de combustion par la température des gaz de combustion.

5. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de réglage normal de température de gaz de combustion comprend un dispositif de comparaison d'une température détectée de gaz de combustion à une valeur limite normale de température de gaz de combustion afin qu'un signal de réglage du débit de combustible soit transmis et empêche le dépassement de la valeur limite normale de température de gaz de combustion par la température des gaz de combustion, et le dispositif de réglage d'urgence de température des gaz de combustion comporte un dispositif destiné à comparer la température des gaz de combustion à une valeur limite d'urgence de température de gaz de combustion afin qu'un signal soit transmis et permette le réglage du débit de carburant d'une manière qui empêche la température des gaz de combustion de dépasser la valeur limite d'urgence de température de gaz de combustion.

6. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de réglage normal de température de gaz de combustion comporte une unité arithmétique qui reçoit à ses entrées un débit d'air du compresseur, une température d'air de sortie de compresseur et un débit de combustible afin qu'une température de gaz de combustion soit calculée et transmise, le dispositif de réglage normal de température de gaz de combustion comprenant en outre un dispositif de réglage du débit de combustible transmis à l'organe (4) de combustion pour empêcher la température des gaz de combustion de dépasser une valeur limite normale de température de combustion, et en ce que le dispositif de réglage d'urgence de température de gaz de combustion comprend une unité arithmétique qui reçoit à ses entrées le débit d'air du compresseur, la température d'air à la sortie du compresseur et le débit de combustible pour le calcul et la transmission

de la température des gaz de combustion, le dispositif de réglage d'urgence de température de gaz de combustion comprenant en outre un dispositif de réglage du débit de combustible destiné à l'organe (4) de combustion afin que la température des gaz de combustion ne puisse pas dépasser une valeur limite d'urgence de température de gaz de combustion.

7. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de réglage normal de température de gaz de combustion a la valeur limite normale de température de gaz de combustion qui est une température de gaz de combustion pour laquelle la somme d'un coût de combustible et d'un coût de remplacement des parties travaillant à température élevée a une valeur minimale lorsque la turbine à gaz (7) fonctionne pendant longtemps.

8. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de réglage d'urgence de température de gaz de combustion a la valeur limite d'urgence de température de gaz de combustion qui est une température choisie par l'une quelconque ou la plus petite des valeurs Ta, Tb, Tc et Td, Ta étant une valeur limite supérieure de gaz de combustion déterminée en fonction de la résistance au fluage à court terme d'un matériau des parties du trajet des gaz chauds utilisées dans la turbine à gaz (7), Tb étant la valeur limite supérieure de gaz de combustion déterminée d'après une limite élastique autorisée des parties du trajet des gaz chauds, Tc étant une valeur limite supérieure des gaz de combustion correspondant à une valeur de température limite supérieure d'un revêtement réfractaire placé sur les parties du trajet des gaz chauds, et Td étant une valeur limite supérieure des gaz de combustion déterminée en fonction d'une limite de surpression du compresseur.

9. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de commutation comporte un dispositif destiné à rendre inopérant le dispositif de réglage normal de température des gaz de combustion et à mettre en fonctionnement le dispositif de réglage d'urgence de température des gaz de combustion pendant un temps au cours duquel le rétablissement de la fréquence du système est prévu.

10. Système de commande de turbine à gaz destiné à commander une unité de turbine à gaz comprenant un compresseur pneumatique destiné à produire de l'air comprimé, le compresseur (2) ayant des ailettes (1) de guidage d'entrée destinées à ajuster le débit d'air du compresseur, un organe (4) de combustion d'un combustible mélangé à l'air comprimé du compresseur pour la production d'un gaz de combustion, une turbine à gaz (7) qui reçoit les gaz de combustion de l'organe (4) de combustion et qui est entraînée par les gaz de combustion afin que le compresseur (2) soit entraîné, et une génératrice électrique (9) entraînée par l'unité de turbine à gaz et raccordée à un système d'alimentation électrique, le système de commande de turbine à gaz étant caractérisé en ce qu'il comprend : un dispositif (101) de réglage d'ailettes (1) de guidage d'entrée qui règle les ailettes (1) de guidage d'entrée pour modifier le débit d'air du compresseur, d'une manière telle que la température des gaz de combustion ne dépasse pas une valeur limite de température des gaz de combustion, une vanne (5) de réglage de combustible destinée à changer le débit de combustible transmis à l'organe (4) de combustion, un dispositif (16) de réglage de charge-vitesse comprenant un dispositif de réglage de vitesse et un dispositif de réglage de charge, le dispositif (16) de réglage de chargevitesse agissant sur la vanne (5) de réglage de combustible pour régler le débit de combustible afin que la turbine à gaz (7) ait une vitesse de rotation qui coïncide avec une valeur de consigne de vitesse, un dispositif (18) de réglage de température des gaz de combustion qui règle le débit de combustible de manière que la température des gaz de combustion ne dépasse pas une valeur limite de température des gaz de combustion, un capteur (39) d'anomalie de fréquence du système qui assure la détection d'une variation de fréquence du système d'alimentation électrique qui provoque la sortie du système d'alimentation de son fonctionnement normal, et

un dispositif de commutation qui fonctionne à la suite du fonctionnement du capteur (39) d'anomalie de fréquence du système pour commuter le dispositif de réglage des ailettes (1) de guidage d'entrée du mode de réglage normal des ailettes (1) de guidage d'entrée au mode de réglage d'urgence des ailettes (1) de guidage d'entrée, et le signal de sortie de la turbine à gaz (7) est ensuite réglé afin que la fréquence du système se stabilise.

11. Système selon la revendication 10, caractérisé en ce que le dispositif (101) de réglage d'ailettes (1) de guidage d'entrée dans le mode de réglage normal des ailettes (1) de guidage d'entrée a un angle limite supérieur des ailettes (1) de guidage d'entrée pour lequel la valeur du rendement du compresseur (2) a une valeur maximale, et le dispositif de réglage des ailettes (1) de guidage d'entrée en mode de réglage d'urgence des ailettes (1) de guidage d'entrée a un angle limite supérieur des ailettes (1) de guidage d'entrée pour lequel la valeur du débit d'air du compresseur prend une valeur maximale.

12. Système selon la revendication 10, caractérisé en ce que le dispositif de commutation est destiné à commuter le dispositif (101) de réglage d'ailettes (1) de guidage d'entrée du mode de réglage normal au mode de réglage d'urgence des ailettes (1) de guidage d'entrée pendant un temps au cours duquel le rétablissement de la fréquence du système est prévu.

13. Système de commande de turbine à gaz destiné à commander une unité de turbine à gaz comprenant un compresseur pneumatique destiné à produire de l'air comprimé, le compresseur (2) ayant des ailettes (1) de guidage d'entrée destinées à ajuster le débit d'air du compresseur, un organe (4) de combustion d'un combustible mélangé à l'air comprimé du compresseur pour la production d'un gaz de combustion, une turbine à gaz (7) qui reçoit les gaz de combustion de l'organe (4) de combustion et qui est entraînée par les gaz de combustion afin que le compresseur (2) soit entraîné, et une génératrice électrique (9) entraînée par l'unité de

turbine à gaz et raccordée à un système d'alimentation électrique, le système de commande de turbine à gaz étant caractérisé en ce qu'il comprend : un dispositif (101) de réglage d'ailettes (1) de guidage d'entrée qui règle les ailettes (1) de guidage d'entrée pour modifier le débit d'air du compresseur, une vanne (5) de réglage de combustible destinée à changer le débit de combustible transmis à l'organe (4) de combustion, un dispositif (16) de réglage de charge-vitesse comprenant un dispositif de réglage de vitesse et un dispositif de réglage de charge, le dispositif (16) de réglage de chargevitesse agissant sur la vanne (5) de réglage de combustible pour régler le débit de combustible afin que la turbine à gaz (7) ait une vitesse de rotation qui coïncide avec une valeur de consigne de vitesse, un dispositif (18) de réglage de température des gaz de combustion qui règle le débit de combustible de manière que la température des gaz de combustion ne dépasse pas une valeur de température de consigne, un capteur (39) d'anomalie de fréquence du système qui assure la détection d'une variation de fréquence du système d'alimentation électrique qui provoque la sortie du système d'alimentation de son fonctionnement normal, et un dispositif limiteur destiné à limiter la réponse du dispositif de réglage de vitesse du dispositif (16) de réglage de charge-vitesse à la suite du fonctionnement du capteur (39) d'anomalie de fréquence du système pendant un temps au cours duquel le rétablissement de la fréquence du système est prévu.

14. Système de commande de turbine à gaz destiné à commander une unité de turbine à gaz comprenant un compresseur pneumatique destiné à produire de l'air comprimé, le compresseur (2) ayant des ailettes (1) de guidage d'entrée destinées à ajuster le débit d'air du compresseur, un organe (4) de combustion d'un combustible mélangé à l'air comprimé du compresseur pour la production d'un gaz de combustion,

une turbine à gaz (7) qui reçoit les gaz de combustion de l'organe (4) de combustion et qui est entraînée par les gaz de combustion afin que le compresseur soit entraîné, et une génératrice électrique (9) entraînée par l'unité de turbine à gaz et raccordée à un système d'alimentation électrique, le système de commande de turbine à gaz étant caractérisé en ce qu'il comprend : un dispositif (101) de réglage d'ailettes (1) de guidage d'entrée qui règle les ailettes (1) de guidage d'entrée pour modifier le débit d'air du compresseur, une vanne (5) de réglage de combustible destinée à changer le débit de combustible transmis à l'organe (4) de combustion, un dispositif (16) de réglage de charge-vitesse comprenant un dispositif de réglage de vitesse et un dispositif de réglage de charge, le dispositif (16) de réglage de chargevitesse agissant sur la vanne (5) de réglage de combustible pour régler le débit de combustible afin que la turbine à gaz (7) ait une vitesse de rotation qui coïncide avec une valeur de consigne de vitesse, un dispositif (18) de réglage de température des gaz de combustion qui règle le débit de combustible de manière que la température des gaz de combustion ne dépasse pas une valeur de température de consigne, un capteur (39) d'anomalie de fréquence du système qui assure la détection d'une variation de fréquence du système d'alimentation électrique qui provoque la sortie du système d'alimentation de son fonctionnement normal, et un dispositif limiteur destiné à changer une constante de réglage destinée à être utilisée pour le réglage du débit de combustible à la suite de l'augmentation de la fréquence du système détecté par le capteur (39) d'anomalie de fréquence du système afin que l'extinction de la turbine soit empêchée.

15. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur (39) d'anomalie de fréquence du système assure la détection d'une anomalie de fréquence du système par comparaison d'une température des gaz d'échappement de

la turbine à gaz et d'une valeur limite de température des gaz d'échappement déterminée d'après la fréquence du système.

16. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur (39) d'anomalie de fréquence du système fonctionne pour détecter une anomalie de fréquence du système par comparaison d'une température des gaz de combustion et d'une valeur limite de température des gaz de combustion déterminée d'après la fréquence du système.

17. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que le capteur (39) d'anomalie de fréquence du système assure la détection de l' arrêt de l'anomalie de fréquence du système lorsqu'il détecte au moins une réduction de tension de la génératrice (9) ou une augmentation brutale du courant de la génératrice (9).

18. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que le capteur (39) d'anomalie de la fréquence du système agit en relation avec une endurance déterminée d'après la fréquence du système et une température choisie parmi les températures des gaz d'échappement et des gaz de combustion.

19. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que le capteur (39) d'anomalie de la fréquence du système agit d'après les variations de fréquence du système en dehors d'une plage prédéterminée de fréquences du système et un signal de déconnexion de la génératrice (9) du système d'alimentation électrique.

20. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que le capteur (39) d'anomalie de fréquence du système agit en fonction de la variation de la fréquence du système en dehors d'une plage prédéterminée de fréquence du système et d'un signal de séparation du système.

21. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que le capteur (39) d'anomalie de fréquence du système agit d'après une variation de la fréquence du système en dehors d'une plage prédéterminée de fréquences du système et d'une variation de la puissance de sortie de la génératrice (9).

22. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que le capteur (39) d'anomalie de la fréquence du système agit d'après une variation de la fréquence du système en dehors d'une plage prédéterminée de fréquences du système, un signal de déconnexion de la génératrice (9) du système d'alimentation électrique, et une variation de la puissance de sortie de la génératrice (9).