Blocs fonctionnels GE Mark VI pour la logique de contrôle des turbines à gaz
Sur les turbines à gaz Frame 5–9, les systèmes GE Mark VI et Mark VIe exécutent la commande sous forme de logiciel d’application à blocs fonctionnels. Cet ar...
Sur un modèle 7FA ou 9E, la logique de commande n’est pas un fichier Ladder que l’on peut imprimer depuis une clé USB. Les systèmes GE Mark VI et Mark VIe pilotent la turbine au moyen d’un logiciel d’application constitué de blocs fonctionnels : le combustible, les IGV, l’accélération, la température des gaz d’échappement, la flamme, la survitesse et toute la logique de déclenchement résident dans des blocs interconnectés au sein d’un projet protégé par mot de passe. Si vous ne voyez que les consignes de l’IHM, vous regardez la façade de cette application, pas les blocs eux-mêmes.
Cette distinction est importante pendant un arrêt. Un module d’E/S défectueux, une carte de bornes remplacée ou une carte contrôleur qui refuse de démarrer relève d’un problème matériel. Une unité qui ne s’allume pas parce qu’un bloc de scrutation de flamme est exclu du vote, ou qui reste bloquée au démarrage parce qu’un bloc de cartographie du compresseur détecte un rapport de pression invraisemblable, relève d’un problème logiciel applicatif. Confondre les deux fait perdre un temps précieux pendant la fenêtre d’intervention.
Architecture type d’une commande de turbine GE : commutateur réseau, carte de bornes de terrain, modules d’E/S et cartes contrôleur/communication du rack — le matériel sur lequel s’exécute réellement l’application à blocs fonctionnels.
Mark VI et Mark VIe ne sont pas le même rack
Sur le terrain, on parle encore de « Mark VI » pour désigner les deux générations. Le principe applicatif est similaire — des blocs fonctionnels compilés pour les contrôleurs — mais les E/S et le réseau sont différents.
Le Mark VI classique est centré sur le bus VME. Les contrôleurs communiquent avec les E/S via le bus GE Genius ; les cartes VCMI gèrent ce réseau d’E/S, tandis que les stations opérateur sont connectées en Ethernet. Le Mark VIe transfère les E/S sur Ethernet, utilise des contrôleurs de classe UCVx et associe des modules d’E/S (familles IS220 / IS200) à des cartes de bornes sur lesquelles sont raccordés les câbles de terrain. ControlST / Toolbox ST constitue l’environnement d’ingénierie des deux lignées dans les installations actuelles, mais une carte extraite d’un châssis VME Mark VI ne peut pas remplacer directement un module Mark VIe.
Lors de l’approvisionnement d’un remplacement, identifiez d’abord la génération. Les cartes contrôleur, les modules d’E/S et les cartes de bornes pour ces turbines sont répertoriés dans cartes GE et commande de turbine.
Comment l’application est réellement organisée
GE ne publie pas d’encyclopédie publique répertoriant chaque bloc utilisé sur un modèle spécifique de type Frame 6B ou 9FA. Les définitions actives se trouvent dans le projet Toolbox ST du site, derrière des clés de licence et des mots de passe contrôleur. Ce que l’on peut décrire honnêtement, c’est la cartographie fonctionnelle que toute turbine à gaz industrielle lourde met en œuvre, quel que soit le nom exact du bloc utilisé dans ce projet.
Les blocs de procédé ferment les boucles dont dépend la machine : performances du compresseur et IGV, demande de partage du combustible ou de la vanne de régulation gaz, rampes d’accélération et de décélération, ainsi que régulation de la température des gaz d’échappement ou de l’écart de température. Des blocs de sélection et de vote sont placés en amont de ces boucles afin qu’un seul transmetteur bruité ne provoque pas un déclenchement. Des blocs de temporisation et de contrôle de qualité retardent la déclaration des défauts capteur afin qu’une anomalie durant un seul cycle de scrutation n’arrête pas l’unité.
Les blocs de protection constituent une couche distincte. La survitesse, le vote des scrutateurs de flamme, les températures du compartiment de roue ou du métal des paliers, ainsi que les vibrations mesurées par des sondes de proximité ne « règlent » pas la turbine : ils déterminent si elle est autorisée à fonctionner. Les circuits des solénoïdes de déclenchement et de l’arrêt d’urgence sont volontairement simples par rapport à la boucle de dosage du combustible, et doivent le rester.
| Fonction | Rôle sur l’unité | Emplacement |
|---|---|---|
| Physique du compresseur / des IGV | Rapport de pression, marge de pompage, demande d’ouverture des aubes directrices d’entrée | Démarrage, charge et régulation de température |
| Sélection haut/bas et vote | Sélectionne un signal fiable parmi des transmetteurs redondants | Combustible, température des gaz d’échappement, flamme, vitesse |
| PID / régulateur | Régulation en boucle fermée du combustible, des IGV et de la température | FSR, GCV, IGV, régulation des gaz d’échappement |
| Rampe / limitation de vitesse de variation | Limite la vitesse de déplacement du combustible ou des IGV | Démarrage, rejet de charge, arrêt |
| Temporisation de défaut capteur | Valide une entrée défectueuse avant d’agir | Évite les déclenchements intempestifs |
| Survitesse / flamme / vibration | Déclenchement, et non modulation | Protection et enregistrement de séquence des événements |
Lire le programme plutôt que l’IHM
Les opérateurs voient déjà les tendances, les seuils d’alarme, la séquence des événements et les diagnostics d’E/S sur l’IHM Mark VIe. Cela suffit pour confirmer une extinction de flamme, une sonde RTD défaillante ou un module qui a disparu du réseau. Cela ne suffit pas pour modifier la manière dont un sélecteur effectue son vote ou dont un bloc de compresseur calcule la marge de pompage.
Pour ouvrir le schéma à blocs fonctionnels, il faut Toolbox ST (ou la suite ControlST pour laquelle votre site dispose d’une licence), une clé matérielle et un accès par mot de passe accordé par GE ou l’OEM dans le cadre du contrat de maintenance de la centrale. Les extractions non autorisées du logiciel applicatif peuvent annuler le support et enfreindre les conditions relatives à la propriété intellectuelle de GE. Si le site ne dispose pas de cet accès, la démarche appropriée consiste à contacter GE Digital / Vernova ou le distributeur agréé — et non à utiliser une copie du projet d’une autre unité.
La documentation qui correspond réellement au logiciel installé reste constituée des manuels d’installation et d’application Mark VI / Mark VIe (la série GEH citée dans votre classeur d’arrêt, notamment GEH-6721 pour l’installation du Mark VI). Les notes d’application spécifiques au modèle fournies par l’OEM sont toujours préférables aux listes génériques de blocs.
Ce que cela signifie sur les modèles Frame 5 à Frame 9
Les mêmes catégories de blocs apparaissent sur les machines Frame 5, 6, 7 et 9, car la physique est la même : un compresseur susceptible de pomper, une chambre de combustion pouvant perdre la flamme et un rotor qui ne doit pas subir de survitesse. Ce qui change, c’est le nombre d’E/S, le système combustible, la combustion DLN ou par diffusion, ainsi que le type de rack, Mark VI ou Mark VIe. Un technicien qui comprend les votes, les rampes et les couches de protection peut intervenir sur plusieurs modèles ; celui qui ne connaît par cœur que les noms de blocs d’un seul projet ne le peut pas.
Sur ces unités, les voies de vibration aboutissent généralement à un moniteur distinct — souvent des sondes de proximité Bently Nevada et un rack de classe 3500 — puis un contact de déclenchement ou d’alarme est envoyé au Mark VI. Ne recherchez pas un problème de vibration d’arbre uniquement dans un bloc fonctionnel de turbine si la sonde, la rallonge ou le moniteur est l’élément défaillant.
Une approche pratique pour les travaux d’arrêt
Considérez les blocs fonctionnels comme la loi de commande, et les modules, cartes de bornes et cartes contrôleur comme la plateforme d’exécution. Si la loi de commande est incorrecte, il vous faut un accès Toolbox sous licence et une modification soutenue par l’OEM. Si la plateforme est défaillante, il vous faut la bonne pièce IS200 / IS220 / VME, et non une réécriture de COMPHYS. La plupart des arrêts forcés sur lesquels je suis intervenu relevaient du second cas.
À propos de l’auteur
Robert Hale | Ingénieur en systèmes de commande de turbines – GE Mark VI / Mark VIe
Robert Hale possède plus de 15 ans d’expérience dans les systèmes de commande de turbines à gaz industrielles lourdes, notamment sur les rétrofits Mark VI et Mark VIe des modèles Frame 5 à 9, les applications ControlST / Toolbox ST et l’assistance lors des arrêts pour les modules d’E/S, les cartes de bornes et les cartes contrôleur.