Technologie de commandes numériques

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2 Toutes les commandes ne sont pas identiques. Commandes intégrées contre commandes de supervision En 1995, Cummins Power Generation a lancé les premières commandes numériques PowerCommand entièrement intégrées sur toute sa gamme de groupes électrogènes commerciaux. Ces commandes à microprocesseur sont la seule plateforme entièrement incorporée de l'industrie, capable d'intégrer un moteur, des commandes d'alternateur et une fonction de protection au sein d'un système commun. Contrairement à ceux d'autres fabricants, les produits de Cummins sont conçus comme un système intégral et nom comme les composants individuels d'un système. Ce système unique de commandes intégré peut contrôler une force motrice et un générateur principal et fournir d'autres fonctions de commande améliorant la fiabilité et le rendement. Faisant partie des systèmes d'alimentation de PowerCommand, les commandes numériques combinent les technologies de générateur, de transfert et de commandes au sein du seul système pré-intégré conçu par un même fabricant, Cummins Power Generation, pour fournir une source unique responsable offrant une réelle tranquillité d'esprit à nos clients. Commandes intégrées L'efficacité accrue de la conception de l'installation grâce à la diminution des besoins en espace physique permet une réduction du coût total de propriété. Plus grande fiabilité en réduisant le nombre de composants afin de minimiser les points de défaillance au sein du système. Développement avec le groupe électrogène pour un fonctionnement avec l'alternateur et le moteur afin d'assurer une meilleure fiabilité et des capacités de protection intégrées. Commandes de supervision Un système de commande de supervision tend à présenter un coût total de propriété plus élevé du fait du nombre de composants individuels utilisés. Dans des systèmes de commande de supervision, un nombre plus élevé de points de défaillance peut diminuer la fiabilité. Les commandes de supervision ne sont pas suffisamment intégrées et comptent par conséquent des points de défaillance diminuant le niveau de protection et la fiabilité. Load share data Remote DIGITAL CONTROL ENGINE Load share data ALARM Remote EC GOV ENGINE GEN I/E VAR/PF METER PROT SYNC ILS AVR GEN CB CB Power to load Power to load Figure 1 Dans un environnement numérique, toutes les fonctions de commande du moteur, du générateur et de la charge sont combinées dans une petite unité de commande numérique centrale. La réduction des interconnexions accroît la fiabilité. Figure 2 Ce schéma illustre les divers composants analogiques nécessaires dans une application de mise en parallèle de réseau. Le nombre de composants, câbles et connexions distincts diminuent la fiabilité. 2 power.cummins.com

3 Cummins PowerCommand Technologie de commandes numériques En tant que chef de file mondial du secteur des systèmes d'alimentation pré-intégrés, Cummins conçoit et fabrique tous les composants clés de ses systèmes d'alimentation, notamment les groupes électrogènes, les commutateurs de transfert, les commandes numériques principales, avec contacteur et solutions de surveillance à distance, pour fournir un ensemble de valeur entièrement intégré. La seule responsabilité du système complet incombe clairement à Cummins. Avec la philosophie «The Power of One», nous fournissons non seulement le système complet, mais nous concevons et fabriquons l'intégralité du système de commande. «The Power of One» (La puissance d'un groupe) À l'aide de protocoles de communication courants, les composants utilisent les commandes PowerCommand à microprocesseur entièrement intégrées pour toutes les fonctions de commande et de protection du système. Les capacités de commande inhérentes des composants du système permettent de concevoir des systèmes d'alimentation plus intelligents, offrant ainsi des améliorations majeures dans les domaines où ces dernières sont les plus importantes pour les concepteurs et les utilisateurs. PowerCommand Système de surveillance à distance série 500 Système de mise en parallèle Commutateurs detransfert automatiques Groupes électrogènes Amélioration de la fiabilité du système Les commandes de groupe électrogène PowerCommand, les commandes de commutateur de transfert et les commandes numériques principales ont recours au concept de logique distribuée. Dans l'éventualité d'une défaillance d'un composant, les commandes sont conçues pour fonctionner indépendamment, ce qui fournit un système réduit, mais pas une défaillance générale du système. L'intégration des composants PowerCommand permet d'éliminer de nombreux composants d'un système typique, de minimiser ainsi les points de défaillance individuels et d'améliorer la fiabilité du système. Les commandes PowerCommand ont été attentivement analysées, ont fait l'objet d'une analyse détaillée des effets des modes d'échec (FMEA) et présentent un intervalle moyen entre les défaillances (MTBF) pouvant s'élever à heures, afin d'atteindre une fiabilité matérielle et logique optimale. Une intégration transparente des composants fonctionnels du système d'alimentation permet de passer en revue et de contrôler l'état de tous les composants et les valeurs d'un système d'alimentation complexe, à partir d'une unité d'affichage centrale et distante ainsi que d'un ordinateur. En tant que source unique de fabrication de systèmes complets d'alimentation, nous utilisons les contrôles les plus stricts de l'industrie en matière de conception et de performances, afin d'assurer que chaque élément fonctionne de manière harmonieuse et transparente, en nous basant sur des décennies de fiabilité prouvée sur le terrain. power.cummins.com 3

4 Commande de groupe électrogène Efficacité et rendement améliorés PowerCommand est un système à microprocesseur de surveillance, de mesure et de contrôle de groupe électrogène, conçu pour répondre aux exigences des groupes électrogènes à moteur d'aujourd'hui. Ce système unique de commande intégré peut directement faire fonctionner le système de carburant du moteur, grâce à une unité de commande de moteur le cas échéant, contrôler le système d'excitation de l'alternateur et fournir d'autres fonctions de commande améliorant la fiabilité et le rendement. Les commandes PowerCommand sontinterchangeables (elles peuvent être facilement mises à niveau, réduisant ainsi les frais d'expansion future), interopérables (elles peuvent facilement être mises en interface avec un autre équipement pour un partage de données) et adaptées à Internet (elles peuvent être connectées à Internet pour permettre une surveillance et un fonctionnement à distance plus faciles et plus fiables). Protection de l'alternateur Les systèmes conventionnels de protection de groupe électrogène ne les protègent souvent pas correctement et peuvent ne pas bien fonctionner et engendrer des pannes nuisibles du système. La protection Ampsentry est conçue pour éliminer les pannes nuisibles du groupe électrogène, qui surviennent dans le cas d'une protection de disjoncteur à boitier moulé, et fournit un niveau de protection supérieur de l'alternateur. Elle assure ainsi l'intégrité électrique de l'alternateur contre les dégradations thermiques. Diagramme 1 Comparaison entre la détection et la protection numérique et la courbe des dégradations. La commande numérique PowerCommand a recours à une caractéristique de parcours qui se rapproche de la courbe de dégradation pour éviter une accumulation de chaleur excessive afin de protéger l'alternateur. Diagramme 1 Industrial Control Equipment 15VV PowerCommand 2100, 3200 or 3201 with integral AmpSentry Protective Relay Enclosure Type 1 600V Maximum AmpSentry Protective Relay provides overload protection of generator and feeder conductors from generator terminals, in accordance with the requirements of 2005 NFPA 70: National Electric Code, Articles (G), (A), and without the use of an additional protective device. Feeder conductors from generator terminals shall have ampacity no less than 100 percent of generator rating. A disconnect for the generator is required per 2005 NFPA 70: National Electric Code, Articles , , and unless the driving means for the generator can be readily shutdown and the generator is not arranged to operate in parallel with another generator or source of voltage. AmpSentry Protective Relay allows selective coordination of generator with a downstream instantaneous trip overcurrent protective device in accordance with the requirements of 2005 NFPA 70: National Electric Code, Articles and Verification of generator set electrical system coordination must be achieved by a coordination study. NRGU.E Protective Relay Le relais de protection AmpSentry est certifié UL. 32VDC 24VDC 10VDC Diagramme 2 NORMAL RECOVERY TIME RECOVERY TIME WITH "WEAK BATTERY" Protection de batterie de démarreur La principale cause d'échec de démarrage d'un groupe électrogène est une batterie de démarrage déchargée. Cummins fournit une protection de démarrage générale grâce au voyant d'avertissement de tension de batterie élevée ou basse, afin de pouvoir continuellement surveiller la tension de la batterie. Le système de commande surveille la batterie pour détecter toute défaillance du système de chargement et une alarme sonore de batterie faible est émise lorsque la tension de la batterie est trop basse et que la récupération est prolongée (voir le diagramme 2). Cela améliore la fiabilité et la stabilité du groupe électrogène. Système de commande à démarrage intelligent Lorsque le moteur est en mode de démarrage, le système de commande de démarrage intelligent vérifie la rotation du moteur et fournit suffisamment de carburant pour accélérer graduellement le moteur jusqu'au régime nominal, réduisant ainsi la fumée noire au démarrage. Le système de commande numérique peut également ajuster les paramètres de gestion en fonction de la température du moteur, afin de le stabiliser au démarrage et de fournir une meilleure réponse au cours de son réchauffement. Diagramme 3 Dans la plupart des groupes électrogènes conventionnels, le système de contrôle du régime du moteur ne «sait» pas que le groupe électrogène est en mode de démarrage. Par conséquent, la commande tend à fournir trop de carburant au moteur au démarrage, produisant ainsi un nuage noir de fumée d'échappement. 100% FRÉQUENCE ACCÉLÉRATION PLEINS GAZ Régulation conventionnelle Diagramme 3 FUMÉE NOIRE ACCÉLÉRATION CONTRÔLÉE DÉCONNEXION DU DÉMARRAGE VÉRIFICATION DU DÉMARRAGE DU MOTEUR (CPC) TEMPS Régulation PowerCommand 4 power.cummins.com

5 Détecteur «First Start Sensor» Cummins Power Generation a été pionnier dans l'utilisation de la technologie de verrouillage First Start Sensor (détecteur de premier démarrage) évitant la fermeture simultanée de groupes électrogènes non synchronisés sur un jeu de barre de système sans tension. Un système de secours de détection de jeu de barre sans tension dans chaque commande permet au système de démarrer correctement après une panne de courant. Diagramme 4 CPC CPC MODULE FIRST START MODULE FIRST START G1 GN Diagramme 4 Le module First Start de PowerCommand a recours à un arbitrage entre groupes électrogènes pour n'autoriser l'arrêt initial que d'une unité en réponse au signal du jeu de barre. Les autres ne peuvent pas s'arrêter en réponse au jeu de barre, tant que l'arbitrage n'a pas déterminé le premier groupe électrogène à s'arrêter. Protection contre les pannes de disjoncteur La protection contre les défaillances de disjoncteur contrôle et surveille les signaux de fermeture de disjoncteur et fournit un avertissement ou ferme le système, si le disjoncteur ne se ferme ou ne s'ouvre pas sur commande, afin d'éviter un mauvais fonctionnement du système ou l'endommagement du groupe électrogène. Contrôle des émissions CHARGE La capacité des systèmes numériques d'intégrer diverses fonctions est particulièrement importante pour les moteurs diesels modernes à contrôle des émissions. Intégrer des fonctions de contrôle du moteur (débit de carburant et synchronisation de l'injection) à la fluctuation de la charge du générateur est essentiel pour minimiser les émissions d'échappement des moteurs diesels. Dans les systèmes numériques entièrement intégrés, ces fonctions sont associées aux commandes PowerCommand du groupe électrogène. Cette intégration améliore le rendement du moteur sous des charges variables en réduisant les émissions rejetées et en stabilisant la fréquence et la tension de sortie. Y(t) t 1 θ Genset 0.5π 0.5π 0.5π 0.5π π 1.5π 2π θ Other Source t 2 Diagramme 5 Y(t) = V GrÉlec (t) Y(t) = V AutreSource (t) t = t 2 - t 1 Δθ = θ GrÉlec - θ AutreSource Diagramme 5 La synchronisation PowerCommand est effectuée par une commande de régulation qui rend indifférenciables les ondes de deux sources différentes.ainsi, Δt et ΔΘ tendent vers zéro ou, de la même manière, les deux étoiles sur le cercle de l'unité se trouvent au même point angulaire. t 0.5π 0.5π 0.5π 0.5π Synchronisation numérique Les commandes PowerCommand de groupe électrogène fonctionnent sous une très vaste plage de tension et de fréquence de fonctionnement de jeu de barre et dans des conditions ambiantes très diverses. Les commandes de régulation du groupe électrogène répondent à la dynamique des températures, ajustant automatiquement les caractéristiques de fonctionnement pour tenir compte des variations de température du fonctionnement du moteur. Les commandes PowerCommand de groupe électrogène peuvent effectuer une synchronisation même en cas d'instabilité du jeu de barre ou de conditions de fréquence anormales. Besoins réduits d'espace Les commandes numériques permettent à de nombreux systèmes de commande d'accompagner le groupe électrogène, plutôt que d'être isolés dans une salle distincte sans poussière ni vibrations. Cela permet de libérer de l'espace au sol et nécessite moins de protection contre les conditions environnementales, en simplifiant ainsi l'installation, la mise en service et en réduisant les besoins d'entretien et de réparation. Diagramme 6 Vers les charges BC1 BC2 BC3 CLP Séquence de charge Commandes Transducteur numérique Diagramme 6 Les systèmes de commande numérique de mise en parallèle nécessitent uniquement un contrôleur numérique principal, quel que soit le nombre de groupes électrogènes en parallèle. Cela réduit l'empreinte des modules de commande en plus de centraliser l'information et les commandes dans un seul dispositif d'entrée/sortie. power.cummins.com 5

6 Commande de groupe électrogène PowerCommand 3.3 avec technologie de commande Masterless Load Demand (MLD) PowerCommand 3.3 MLD est une commande de groupe électrogène complète utilisant la technologie de demande de charge autonome Masterless Load Demand (MLD). L'intégration de toutes les fonctions de commandes, y compris la régulation, le contrôle et la mise en parallèle de la tension, au sein d'un même système améliore la fiabilité et le rendement par rapport aux systèmes de commande de groupe électrogène conventionnels. Les générateurs dotés de la technologie Masterless Load Demand comprennent une connexion réseau s-can supplémentaire qui permet le partage d'informations entre les groupes électrogènes mis en parallèle. Les commandes de groupe électrogène utilisent cette information pour démarrer/arrêter les groupes électrogènes automatiquement en fonction de la demande de la charge. Réduction des coûts de fonctionnement de la flotte : amélioration du rendement du carburant de systèmes à plusieurs groupes électrogènes en utilisant le nombre minimum de groupes électrogènes nécessaires aux besoins réels de la charge. Prise en charge d'une flotte importante : jusqu'à 16 groupes électrogènes fonctionnant en parallèle. Configuration et mise en service rapides : modification des paramètres de système MLD depuis tout affichage et diffusion à tous les groupes électrogènes. Logique intégrée : installation simple sans équipement supplémentaire. Digital Master Control Facilité de fonctionnement et adaptabilité Entrée de charge prévisible : anticipe intelligemment les charges importantes et accroît la capacité pour assurer un fonctionnement fiable. Démarrage à distance d'un point unique : met rapidement le système en ligne pour un démarrage rapide. Surveillance du système : accès aux informations relatives à tout le système depuis un affichage unique. Délai de réponse rapide : par réseau de communication s-can. Égalisation basée sur les heures de fonctionnement : cette fonctionnalité prolonge la durée de vie du moteur et réduit les besoins d'assistance sur site. La commande numérique principale (DMC) de PowerCommand fait appel à une conception intégrée de système de commande logique distribuée qui assure que chaque composant principal du système fonctionne de manière autonome en cas de panne d'autres composants du système, afin d'améliorer la fiabilité globale du système. L'utilisation d'une commande DMC dédiée permet de fournir du matériel de commande entièrement testé assurant les fonctions d'ajout/ de délestage de charge, de demande de charge, de mise en parallèle du réseau et de commande de transfert d'alimentation ainsi qu'une gamme d'options d'interface HMI de commande et de vérification d'état du fonctionnement. Chez Cummins, nous comprenons que les installations se développent, changent et se diversifient au cours du temps. Nous avons créé la gamme de produits DMC pour faciliter l'évolutivité. Ajouter des groupes électrogènes et des charges au système de commande peut être configuré sans programmation supplémentaire et les besoins futurs en modifications d'installation peuvent être intégrés à tout système déjà conçu, en fonction des besoins. DMC 1500 PowerCommand Système de mise en parallèle Diagramme en ligne avec 8 groupes électrogènes Analyse des données historiques 6 power.cummins.com

7 Surveillance à distance Diminution des interruption et maximisation du rendement du système d'alimentation L'équipement de surveillance à distance PowerCommand offre une solution pratique de surveillance et de commande à distance de groupes électrogènes, commutateurs de transfert, détecteurs et commandes de sortie. Conçus pour réduire les besoins d'entretien et d'assistance, les produits évolutifs de Cummins répondent aux besoins de votre application, qu'il s'agisse de panneaux DEL d'annonce ou de solutions SCADA en ligne pour votre système d'alimentation entier, en fournissant aux utilisateurs autorisés un accès de n'importe où, à tout moment. INTERFACE UTILISATEUR WEB Accès à l'interface utilisateur d'un PC, d'un Mac ou d'une tablette dotée de Windows 8 SYSTÈMES D'ALIMENTATION Groupes électrogènes et commutateurs de transfert Cummins Power Generation Groupes électrogènes et commutateurs de transfert tiers Détecteurs et commandes de sortie AVIS D'ÉVÉNEMENT SMS/Texte SMTP/Message électronique SNMP/Interruptions InPower InPower est un outil logiciel pour ordinateur personnel permettant d'entretenir directement les produits PowerCommand. Disponible en deux éditions, InPower a recours à une interface graphique compatible avec Microsoft Windows pour fournir des capacités de connexion directe. InPower Pro : permet aux utilisateurs de modifier et de configurer une gamme de paramètres au sein des commandes pour personnaliser et surveiller le fonctionnement des groupes électrogènes et les paramètres de rendement de manière avancée en fonction de l'application. InPower Lite : permet aux utilisateurs de vérifier les paramètres à des fins de diagnostic et de dépannage. Capacité avancée d'entretien Diagramme 7 Système de surveillance à distance PowerCommand 500/550 Étalonnage et ajustement : les utilisateurs peuvent étalonner un nouveau matériel en fonction de paramètres adéquats et ajuster diverses variables pour améliorer ou atteindre des caractéristiques de rendement données. Système d'information de défaillance (FIS) : InPower est doté d'un système intégré d'information sur les défaillances (FIS) qui énumère un certain nombre de défaillances et de méthodologies pertinentes pour les corriger. Graphiques amovibles et surveillance : la fonctionnalité de graphique amovible et de surveillance permet aux utilisateurs d'afficher une représentation graphique et de surveiller des données pertinentes de rendement de l'équipement en temps réel. Fichiers de capture d'étalonnage : InPower permet aux utilisateurs d'obtenir un instantané des paramètres chargés sur un dispositif, qui peut être utilisé pour créer une sauvegarde et restaurer des paramètres en cours. power.cummins.com 7

8 Asie - Pacifique 10 Toh Guan Road #07-01 Singapour Téléphone : Fax : Brésil Rua Jati, 310, Cumbica Guarulhos, SP Brésil Téléphone : Fax : Chine 2 Rongchang East Street Beijing Economic and Technological Development Area Beijing République populaire de Chine Téléphone : Fax : Europe, CEI, Moyen-Orient et Afrique Manston Park Columbus Ave. Manston Ramsgate, Kent CT 12 5BF Royaume-Uni Téléphone : Fax : Présence internationale : employés dans 190 pays 88 usines centres de vente et de service 600 points de distribution Inde 35A/1/2, Erandaqana Pune Inde Téléphone : Fax : Amérique Latine 3350 Southwest 148th Ave. Suite 205, Miramar, FL États-Unis Téléphone : Fax : Mexique Eje 122 No. 200 Zona Industrial San Luis Potosí, S.L.P Mexique Téléphone : Fax : Amérique du Nord rd Ave. NE Minneapolis, MN États-Unis Téléphone : Numéro gratuit (États-Unis) : Fax : power.cummins.com Pour de plus amples informations, contactez votre distributeur Cummins local. Pour trouver le distributeur le plus proche de chez vous, visitez notre site power.cummins.com 2013 Cummins Power Generation Inc. Tous droits réservés. Cummins Power Generation et Cummins sont des marques déposées de Cummins Inc. «Our energy working for you» et Power Suite sont des marques de commerce de Cummins Power Generation. Tous les autres noms de sociétés, de produits et de services mentionnés dans ce document sont des marques commerciales ou de service de leurs détenteurs respectifs. Toutes les spécifications peuvent faire l'objet de modifications sans préavis. F-1821a (7/13) A4