Brevet FR2422154A1 — publié le 19791102

La présente invention concerne un dispositif de prise de mesure de pression, plus particulièrement destiné à des mesures en phase vapeur. Elle trouve une application efficace dans le contrôle de fonctionnement thermodynamique des générateurs de vapeur dans une installation de production d'énergie. Le contrôle de fonctionnement thermodynamique dtune chaudière ou générateur de vapeur est assuré à l'aide d'un système de régulation de l'eau alimentaire qui assure l'équilibre entre le débit de cette eau alimentaire et le débit de la vapeur produite, ainsi que le maintien d'un niveau d'eau constant dans le générateur de vapeur. Le maintien de ce niveau est assuré par une pompe d'eau alimentaire et des vannes dont le positionnement est commandé par un signal de déséquilibre entre le débit d'eau alimentaire et le débit vapeur. Le système de régulation utilise donc la mesure du niveau d'eau dans le générateur de vapeur, la mesure du débit d'eau alimentaire entrant dans le générateur, et la mesure du débit de vapeur sortant du générateur.Ces deux dernières mesures sont utilisées pour assurer le bilan massique du générateur de vapeur, et réalisent de ce fait une anticipation des évolutions du niveau d'eau dans le générateur. Les mesures de niveau d'eau utilisent généralement un capteur de pres sioqtifférentielle entre la pression exercée par le poids de la colonne liquide, c'est à dire en phase liquide, et la pression en phase vapeur. D'autre part les mesures du débit vapeur sont généralement effectuées au moyen d'un capteur de pression différentielle prenant en compte la perte de charge existant entre la phase vapeur à l'intérieur du générateur et un point du collecteur recueillant la vapeur produite pour la conduite vers la turbine. On voit donc l'importance des mesures de pression en phase vapeur, habituellement réalisées par des trous à bord franc ménagés dans la paroi du générateur ou dans la paroi d'une tuyauterie, et reliés par des tuyauteries à l'appa- reil de mesure. Nais on s'est apercu, en particulier dans le cas d'un générateur de vapeur, que ces mesures de pression en phase vapeur étaient fortement perturbées par un phénomène de paroi, et quten outre ces perturbations étaient, pour des valeurs particulières de charge thermique, directement liées à la position du niveau de l'eau dans le générateur. Ges variations du niveau de l'eau entrainent en effet une organisation différente de l'écoulement des deux phases, liquide-vapeur, et conduisent à des effets de parois qui réagissent sur les mesures en phase vapeur. I1 en résulte donc des erreurs sur les mesures de débit de vapeur et de niveau d'eau, et les erreurs de mesure entrainées par ces phénomenes sont généralement jugées intolérables aussi bien pour les systèmes de régulation que pour les systèmes de protection. La présente invention a pour objectif de réduire les perturbations engendrées par les effets de parois, par un aménagement particulier des prises de mesure situées à l'intérieur dtun récipient sous pression contenant une phase liquide et/ou une phase vapeur. Elle concerne donc un dispositif de prise de mesure de pression statique dans une enceinte renfermant une phase vapeur, ou deux phases mélangées liquide-vapeur, dans lequel l'appareil de mesure de pression est relié à un tube traversant perpendiculairement la paroi de ltenceinte. Selon l'invention le tubet fermé à son extrémité située dans ltenceinte, est perforé latéralement par une série d'orifices disposés dans une zone éloignée de la paroi de L'enceinte, l'extrémité et la zone perforée du tube étant elles-mnes entièrement enfermées dans un capotage également perforé, avec une distribution relative en quinconce des orifices du capotage et des Eous du tube. L'invention sera mieux comprise en se référant à des modes de réalisation particuliers donnés à titre d'exemples et représentés par les dessins annexés. La figure 1 est une coupe axiale d'un dispositif réalisé selon l'inven- tion, montrant le tube capteur de pression et la traversée de la paroi de lten- ceinte. Les figures 2 et 3 concernent une variante de réalisation. La figure 2 est une coupe axiale selon II-II de la figure 3 ; la figure 3 est une coupe selon III-III de la figure 2. Selon la figure 1 l'enceinte sous pression de vapeur est limitée par la paroi 1 traversée par le conduit 2 pour transmettre la pression statique interne à un appareil de mesure ; celui-ci sera disposé à l'extrémité de la tuyauterie de liaison 3 soudée sur la face externe de la paroi. Le tube de prise de mesure 5 et engagé, à l'intérieur de l'enceinte, dans un alésage taraudé 6 coaxial au conduit 2. Le tube 5 porte une collerette filetée 7 qui prend appui sur la paroi interne. Après blocage, cette collerette est fixée à la paroi à l'aide de pions d'initiobilisation 8 solidarisés à la collerette par soudure ; la collerette est également solidarisée par soudure avec le tube 5. Cette disposition, tout en assurant la tenue mécanique sous les sollicitations du fluide, permet un montage aisé en fin de réalisation du générateur de vapeur, et éventuellement son démontage ultérieur.Une telle prise sera avantageusement réalisée en acier inoxydable, afin d'éviter toute altération de ses caractéristiques par des produits de corrosion ; il est en outre tout à fait possible d'en effectuer un nettoyage par balayage à l'azote, à partir de l'extérieur du générateur. A son extrémité située à l'intérieur de ltenceinte, et à une certaine distance de la paroi, le tube 5 est percé radialement par une série d'orifices 10 angulairement répartis autour de l'axe du tube. L'extrémité du tube est fermée par un bouchon 11. Toute la partie extrême du tube 5, comprenant la zone perforée et l'ex- trémité bouchés est entièrement enfermée dans un capotage sphérique réalisé ici en deux éléments, un élément 13 soudé en 14 sur le tube lui-même, et un élément 15 soudé en 16 sur l'élément 13. Les éléments hémisphèriques 13 et 15 sont euxmêmes percés d'orifices radiaux 17 également répartis sur toute la surface de la sphère, ou plutôt de la portion de sphère ainsi réalisée. On obtient ainsi une chambre intermédiaire entre le tube 5 et particulièrement entre sa partie perforée et le capotage extérieur. Cette disposition avec chambre intermédiaire formant tranquiliseur permet tout d'abord de réaliser une mesure de pression statique à peu près indépen- dante de la direction de la vitesse du fluide par rapport à l'axe de la sonde ; elle permet d'autre part, dans le cas d'une prise de pression réalisée dans le ballon de vapeur du générateur, d'annuler l'effet de L'eau s'écoulant au voisinage de la sonde. Ce dernier point est particulièrement important car alors l'introduction de vapeur vers le pot de condensation, et le retour du condensat vers le générateur de vapeur, peuvent s'effectuer sans perturbation de la phase liquide contenue dans la phase vapeur. On se réfèrera maintenant aux figures 2 et 3 qui représentent une autre forme de réalisation présentant les mènes caractéristiques de fonctionnement et les mêmes avantages que ceux qui ont été précédemment décrits. Ici le capotage est réalisé en une seule pièce 20 en forme de cloche soudée en 21 sur la paroi extérieure du tube de prise de pression 22 ; le capotage 20 forme en même temps le bouchon d'extrémité du tube 22. Un épaulement 23 sur le profil extérieur de ce tube permet de ménager entre la cloche 20 et le tube 22 une chambre intermé dware 24 formant ici aussi tranquiliseur. On prendra aussi la précaution supplémentaire de décaler angulairement les orifices 25 du capotage et les orifices 26 du tube, comme on le voit de façon plus nette sur la figure 3. Bien entendu l'invention n'est pas strictement limitée aux modes de réalisation qui ont été décrits à titre d'exemples, mais elle couvre aussi les réalisations qui nten diffèreraient que par des détails,par des variantes d'exécu- tion, ou par l'utilisation de moyens équivalents. REVENDICAZIONS 1.- Dispositif de prise de mesure de pression statique dans une enceinte renfermant une phase vapeur, ou deux phases mélangées liquide-vapeur, dans lequel l'appareil de mesure de pression est relié à un tube traversant perpendiculairement la paroi de l'enceinte, caractérisé par le fait que le tube, fermé à son extrémité située dans l'enceinte, est perforé latéralement par une série d'orifices disposés dans une zone éloignée de la paroi de l'enceinte, l'extrémité et la zone perforée du tube étant elles-mssmes entièrement enferméesdans un capotage également perforé, avec une disposition relative en quinconce des orifices du capotage et des trous du tube.