Surveillance des performances des systèmes de vide à jet de vapeur et à anneau liquide

Des condenseurs à grande surface sont utilisés dans les centrales électriques pour recycler la vapeur d'échappement et maintenir un vide approprié pour un fonctionnement optimal de la turbine. Les fuites de vide dans le condenseur augmentent la pression de fonctionnement (appelée contre-pression de la turbine), réduisant ainsi le rendement et l'efficacité de la turbine.

Les systèmes de pompe à vide sont utilisés pour éliminer l’accumulation d’air et de gaz non condensables dans le condenseur causée par des fuites (également appelées fuites d’air). Une capacité dégradée du système de vide du condenseur aura le même effet néfaste sur les performances du condenseur qu’une fuite d’air excessive.

Les deux entraînent une augmentation de la pression du condenseur en raison d'une accumulation régionale d'air et de gaz non condensables s'étendant au-delà de la section d'évacuation de l'air entourant les tubes transportant le liquide de refroidissement utilisé pour condenser la vapeur de la turbine. Cette accumulation, appelée stockage d’air, dégrade le transfert de chaleur au sein de la zone.

En règle générale, la courbe de performance de conception du condenseur dicte la pression d'entrée du système de vide. Comme le stockage de l'air se produit en raison d'une fuite d'air élevée ou d'une faible performance du système de pompe à vide, le système de vide dictera la pression du condenseur. Cela signifie que le condenseur ne fonctionne plus selon sa courbe de performance de conception, ce qui peut entraîner une diminution de l'efficacité opérationnelle de la centrale, entraînant une baisse de la production d'électricité.

Cette relation met en évidence l’importance de surveiller à la fois les fuites d’air et la capacité de fonctionnement du système de vide. Un instrument multicapteur situé dans la conduite d'extraction d'air entre le condenseur et l'entrée du système de vide peut différencier ces deux conditions en fournissant une mesure directe de la fuite d'air et de la capacité de fonctionnement du système de vide. Les mesures fournies par cet instrument peuvent être utilisées pour effectuer une analyse des performances du système de vide.

Les deux principaux composants utilisés pour générer le vide dans le système de vide sont les éjecteurs d'air à jet de vapeur (SJAE) et les pompes à vide à anneau liquide (LRVP). Les performances d'un SJAE sont définies par le débit massique par rapport à la pression absolue à l'entrée d'aspiration. Le fabricant fournit une courbe de performances de conception montrant la relation attendue entre ces deux paramètres. Les performances opérationnelles réelles sont déterminées en évaluant le débit massique total mesuré par rapport à la pression absolue au fil du temps. Les LRVP sont des pompes volumétriques et leurs performances sont définies par le débit volumétrique par rapport à la pression absolue. La relation entre ces paramètres est indiquée sur la courbe de performances de conception fournie par le fabricant. Les performances de fonctionnement réelles d'un LRVP sont déterminées en évaluant le débit volumétrique réel par rapport à la pression absolue à l'entrée d'aspiration au fil du temps.

L'image 1 montre une évaluation des performances d'un éjecteur à jet de vapeur. Cette évaluation montre la capacité de fonctionnement mesurée d'un SJAE sous forme de points de données colorés avec la courbe de performance du fabricant superposée en noir. Les points de données mesurés sont colorés sur la base d'une échelle de temps révélant une influence sur les performances due aux variations saisonnières de température. La sortie du système de vide monte et descend le long de la courbe de performance du fabricant à mesure que la pression du condenseur change. La capacité SJAE mesurée dans cet exemple correspond étroitement à la courbe de conception.

Les systèmes de pompes à vide sont généralement installés comme un ensemble de capacité de réserve à 100 %, où l'un des SJAE ou LRVP est destiné à être en service tandis que l'autre est hors service en tant que pièce de rechange isolée. Avec cette configuration, une évaluation simple et rapide des performances peut être obtenue en effectuant une comparaison côte à côte de la capacité de fonctionnement pour identifier une pompe dégradée. Le test de comparaison de capacité de pompe est effectué en faisant fonctionner une pompe à la fois, puis en comparant les capacités entre elles et avec la courbe de performance du fabricant. Cela peut être fait pour les jets SJAE en observant le débit massique (livres par heure [lbs/hr]) par rapport à la pression, et pour les LRVP en observant le débit volumétrique (pieds cubes réels par minute [ACFM]) par rapport à la pression.

Pendant l'exécution du test, la charge de l'unité de production doit être stable à ± 2 % pendant la durée du test afin qu'au moins une heure de charge constante puisse être programmée pour le test. Des conditions stables sont maintenues pendant au moins 30 minutes pour laisser suffisamment de temps aux paramètres du processus pour se stabiliser. Le débit volumique réel (ou débit massique pour les jets de vapeur) et les valeurs de pression de chaque pompe sont comparés entre eux et aux courbes de performances du fabricant pour établir les performances de la pompe et évaluer si elles sont dégradées.