Brevet FR2398177A1 — publié le 19790216

La présente invention concerne d'une manière gén.érale le con tri-e, en service, a l'aide de capteurs implantés localement, des parties tournantes d'une turbine a vapeur, et notamment des pales de celle-ci, au.droit de certaines lignes de courant de 1 'écoule- ment aérodynamique en assurant 1 'entrainement en rotation.. I1 s'agit le plus souvent de mesurer les températures de surface des parties tournantes intéressées, et/ou les déformations dont celles-ci peuvent être l'objet. Les capteurs usuellement utilisés pour de telles mesures sont des jauges de contrainte & grille dont la filerie de desserte chemine jusqu'a un bottier de télémesure comprenant un conditionneur, une alimentation: en courant, et un émetteur radio : les variations de résistance d'un tel capteur, a raison des variations de teinpé- rature de la surface sur laquelle il est implanté et/ou des défor- mations de celle-ci, dont transformées en. variations de tension, et celles-ci sont transmises par radio a un récepteur fixe a partir duquel le sign.al correspondant peut hêtre commodément enregistré et traité. L'une des difficultes d'un. tel contrôle vient de ce que le montage du capteur gui sa filerie de desserte sur la partie tournante de la turbine sur laquelle il est implanté doit, en service, résister aux efforts résultant de la triple action. des forces centrifuges, qui sont en gen.éral très fortes, des variations de températures, qui sont elles-mêmes tres importantes, et de l'érosion. mécanique provoquée par l'arrosage mis en. oeuvre pour le refroidissement des pièces concernées ainsi que par les gouttes d'eau toujours inevitablement présentes dans de la vapeur. La présente invention a d'une manière générale pour objet un.e procédure d'installation. d'un tel capteur propre a l'obtention, pour celui-ci, d'un. montage fiable et résistant. Cette procédure est caractériséeen ce qu'elle consiste à coller le capteur et sa filerie sur la partie intéressée de la roue de turbine à contrôler, puis à établir successivement sur ledit capteur et ladite filerie, d'abord un revêtement de protection primaire rigide, formé a l'aide d'tinte colle polymérisable, puis un revêtement de protection. secondaire élastique, formé à l'aide d'un caoutchouc, et par exemple d'un caoutchouc silicone. Bien entendu le collage du capteur et de sa filerie est de préférence précedé d'une préparation adéquate de la surface concernée, cette préparation comportant par exemple un dégraissage, un dé capage ou nettoyage, un polissage, un conditionnement acide et une neutralisation basique de cette surface. Mais, ce qui s'avère plus particulièrement décisif pour la tenue du montage de ce capteur, c'est l'association, pour ce montage, d'un. revêtement rigide et d'un. revêtement souple. L'expérience et les essais en effet confirmez en effet que, du fait même de son. élasticité, le revêtement souple du montage suivant l'invention. est capable de résister aux efforts d'érosion mécanique auxquels il est soumis de la part de l'arrosage de re froidissement et, des gouttes d'eau présentes dans la vapeur, cependant que le revetement.rigide qu'il protège assure par lui-meme un maintien mécanique convenable du capteur et de sa filerie sur la surface concernée, la procédure suivant l'invention assurant par ailleurs une bonne liaison. entre ces deux revêtement. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence aux dessins schématiques annexés sur lesquels : la figure 1 est une vue partielle en plan et en perspective de roues de turbine à vapeur sur lesquelles doivent être montés des capteurs, la figure 2 est, à échelle différente, une vue en plan d'une pale d'une telle roue de turbine illustrant le montage d'un tel capteur ; la figure 3 est une vue analogue à celle de -la figure 2 après mise en place sur ce capteur d'un. revêtement.conforme à la procédure d'installation suivant l'invention ;; la figure 4 est, à échelle différente, une vue en coupe de ce revêtement suivant la ligue IV-IV de la figure 3. La figure I illustre l'application de l'invention à 1'in.stal- lation de capteurs 10 sur deux roues successives llA1llB d'une quelconque -turbine à vapeur, en divers points de diverses pales de celle-ci Sur cette figure 1, les capteurs mis en. oeuvre ont indiffére.n- ment reçu la même référence 10, qu'il s'agisse de jauges de con.traia- te propres à la détection d'éventuelles déformations, ou qu'il s' agisse-de sondes thermiques sensibles à la température de surface. En effet, dans l'un- et l'autre cas, ces capteurs ont une constitution semblable, et les problèmes posés par leur installation sont identiques ; il pourrait d'ailleurs s'agir de capteurs d'un autre type. Dans tous les cas, un tel capteur 10 nécessite pour sa desserte une filerie 12, celle-ci devant le relier à un boiter de télémesure 13. Un tel capteur 10 peut être implanté non seulement sur une pale 14, mais encore sur le disque 15 sur lequel un.e telle pale est rapportée globalement radialement, et/ou sur la couronne d' équilibrage 16 que porte lui-meme un tel disque 15. Dans tous les cas, c'est une couronne 21, rapportée spécialement à cet effet dans la zone centrale du disque 15, qui porte le boiter télémesure 13. En outre, plusieurs capteurs 10, de même type ou de types différents, peuvent être implantés sur une même pale 14, ou sur le disque 15, ou sur la couronne 16. Par simplicite, on supposera cependant ci-après, en référence aux figures 2 à 4, qu'il s'agit de l'implantation d'un seul capteur 10 sur une pale 14, étan.t entendu cependant que, comme précisé cidessus, plusieurs de ces capteurs 10 peuvent être prévus pour une telle pale. Ainsi qu'on le sait, une pale 14 présente, à sa racine, un épanouissement 17 ou pied, propre à son raccordement au disque 15, et, au-delà de ce pied, des prolongements 18 propres à son ancrage dans un tel disque. La filerie 12 nécessaire à la desserte du capteur 10 est composée successivement, d'un fil plat 19, tout au long de la pale 14 proprement dite, puis d'un fil rond 20, à partir du pied 17 de cette pale. Le problème à résoudre consiste à assurer de manière fiable et durable le montage du capteur 10 sur la pale 14, ainsi que le montage de la filerie 12 sur cette pale 14 et le disque 15, jusqu'au bottier de télémesure 13. Suivant l'invention, la procédure d'installation. correspondan- te est la suivante. On assure tout d'abord en laboratoire la préparation du capteur 10 et de sa filerie 12, par définition. convenable de la longueur de celle-ci et son précabl ge au capteur 10 ; en particulier, le soudage des extrémités denudées du fil plat 19 au capteur 10 se fait de préférence à l'aide de gouttes de soudure de très petite dimension., et la soudure utilisée est choisie pour résister à une température de fusion relativement élevée, de l'ordre par exemple de 3000C, ceste soudure étant de préférence à ce sujet un alliage plomb-étain-argent, et des dispositions analogues sont de préférence retenues pour la soudage du fil plat 19 au fil rond 20. On assure par ailleurs, une préparation convenable des surfaces métalliques intéressées par l'implantation du capteur 10 et de sa filerie 12 : après un dégraissage de ces surfaces, au chlorothène par exemple, elles sont décapées ou nettoyées, par exemple à la meule, puis polies, par exemple à l'aide de papiers abrasifs de grains différents de tailles décroissantes, puis soumises à un conditionnement acide, par traitement avec un liquide acide, et, enfin, à une neutralisation basique, par traitement par un liquide basique. Les surfaces ainsi préparées sont maintenues très propres pen dant les opérations suivantes. Celles-ci comportent successivement le collage du capteur 10 e#safilerie 12, puis l'établissement d'un. revêtement de protection sur ces derniers, tel que schémati.sé en 22 sur la figure 3 pour le seul capteur 10 et le.seul fil plat 19 appartenant à cette filerie. Pour le collage du capteur 10 et de sa-filerie 12, on assure tout d'abord un positionnement de ces organes sur les surfaces intéressées, à ide de rubans adhésifs résistant à haute température, tels que ceux vendus sous la désignation commerciale "RATON" On relève alors l'ensemble formé par le capteur 10, sa filerie 12, et les rubans adhésifs rapportés sur ceux-ci, et on enduit de colle aussi bien ce capteur et sa filerie que les surfaces métalliques sur lesquelles ils doivent être rapportés. La colle à mettre èn oeuvre doit être susceptible de résister à température élevée, au moins égale à 3000C. I1 s'agit par exemple d'un adhésif époxy du type ceux vendus sous la désignation commerciale "VISHAY M 600", il s'agit d' une colle époxy à deux composants, fluidifiée, polymérisant à chaud Après quelques instants d'attente, on remet en place sur les surfaces intéressées le montage comportant le capteur 10 et sa filerie 12. On applique alors sur ce montage,- et plus précisément sur le capteur 10 et le fil plat 19 de la filerie 12, un ruban de caoutchouc de silicon.e, on appose sur ce ruban une règle rigide, en. fibre de verre par exemple, et on. met l'ensemble sous presse. Par exemple, on peut enserrer ce montage dans des colliers et/ ou serre-joints passés sur la pale 14. Alors que le montage concerné est ainsi sous presse, on le soumet à un traitement thermique prolongé ; par exemple, on lui applique une température d'au moins 1200C pen.dant au moins une heure. Pour une pale 14, le chauffage nécessaire à ce sujet peut être par exemple assuré par des rampes a rayonn.ement infrarouge, de telles rampes étant glissées en.tre deux pales, le plus près du disque 15, et dirigées sur 1'intrados de la pale concern.ée ; une rampez supplémentaire placée a l'arrière du plan de rotation des pales vient compléter le montage ; on assure ainsi à partir de l'intrados de cette pale le chauffage de l'extrados de celle-ci. Un altern.ostat alimente les rampes à rayonnement infrarouge mises en oeuvre et permet, par le réglage de sa tension d'alimentation, d'assurer la tsmpérature souhaitée pour la pale traitée. Des rampes à rayonnement infrarouge d'une puissance de 1000 watts sont en pratique suffisantes. L'exporience montre qu'avec une telle rampe on obtient une bonne homogén.éité pour la température tout au long de la pale traitée. S'agissant du chauffage de pièces métalliques plus importantes, telles que celles du disque 15 ou de la couronne d'équilibrage 16, on met en oeuvre de préférence un chauffage à induction., en vue d' une obtention rapide de la température souhaitée, ce qui est favorable à un bon collage. Un générateur haute fréquence d'une puissance de 5 KW peut à cet égard donner satisfaction.. Quoi qu'il en soit du mode de chauffage choisi, lorsque celuici a été suffisant pour assurer le collage recherché, on assure la mise en. place du revetement de protection 22. Suivant l'invention, celui-ci comport.e successivement, tel que visible à la figure 4, un revêtement de protection primaire 24, qui est rigide, et qui est formé par exemple à l'aide d'une colle polymérisable, et, en surface, un. revêtement de protection secondaire 25, qui est élastique, et qui est formé à l'aide d'un caoutchouc, et par exemple d'un caoutchouc silicone S'agissant tout d'abord du revêtement de protection primaire 24, l'ensemble du capteur 10 et de sa filerie 12, est, après élimination du ruban adhésif ayan.t temporairement assuré sa fixation à la pale 14, recouvert, jusqu'au pied 17 de celle-ci, d'un ruban en fibre de verre.imprégn-é sur ses deux faces d'une colle polymérisable et par exemple de celle vendue sous la désignation commerciale "VISHAY GA 60" ; il s'agit d'une colle à deux composants, l'un en poudre, une résine époxy, l'autre liquide, un durcisseur, et appartenant à la famille des Araldites. Le durcissement par polymérisation d'une telle colle s'opère en un temps très court, de l'ordre de quelques minutes. Après cette polymérisation, on applique alors sur le montage concerné, par exemple au pin.ceau, au moins une couche mince supplémentaire d'une telle colle polymérisable, et en pratique plusieurs de telles couches, jusqu'à obtenir l'épaisseur voulue, qui peut par exemple être de l'ordre de 2mm. On applique alors au matage un traitement thermique prolongé, en portant la pale 14 à un.e température comprise entre 120 et 1500C, pendant quatre heures. Par polissage à la lime et au papier émeri on donne ensuite au montage u * rofil régulier et lisse. L'équipement de la pale 14 en protection primaire est alors terminé , et avant de.l'équiper d'une protection secondaire, on applique au reste de la filerie 12, sur le disque 15, une protection primaire semblable. La mise en place du revêtement de protection primaire se fait donc de préférence par étape : d'abord une pale 14, puis le disque 15. Pendant le revêtement du disque 151a pale 14 est de préférence maintenue en température, par exemple à 12O0C. Sur le disque 15, la mise en place du revêtement de protection primaire se fait suivan.t la procédure détaillée ci-dessus pour la pale 14. Cependant1 lamie sous presse du montage lors de son collage se fait à l'aide de traverses, qui sont rapportées sur les pièces métalliques concernées par des plots aimantés, et qui portent des vis de pression susceptibles de presser contre ces surfaces les règles en fibre de verre mises en oeuvre. En outre, à la jonction de la pale 14 avec le disque 15, une discontinuité est volontairement laissée entre le revêtement primaire associé à cette pale 14 et celui associé à ce disque 15, en raison des variations d'écartement à prévoir entre pale et disque et de la rigidité d'un tel revêtement primaire. Conjointement, une boucle est prévue dans la filerie 12 à une telle jonction pale-disque. S'agissant de la couronne d'équilibrage 16, les fils ronds constitutifs a cet endroit de la filerie 12 y chemin.ent à travers des trous radiaux percés à la base de cette couronne et colmatés par de la colle pour assurer la fixation de ces fils, cette opération. ayant de préférence lieu avant le collage et la protection de ces fils ronds sur le disque 15. S'agissant de la filerie'en provenance de la roue llB, celleci est passée à travers une des chevilles creuses assurant la fixation d'une des pales 14 de la roue llA. Enfin, à leur raccordement au boîtier de télémesure 13; les fils ronds concernés sont, après être coupés à la bonne longueur, soudés sur les plots correspondants de ce bottier, et une résine êpoxy est coulée sur ces plots pour assurer l'étanchéité de lten- semble. Alors que la mise en place du revêtement de protection primaire 24 suivant l'invention se fait par étape, la mise en place du revêtement de protection secondaire 25 surmontant en surface le précédent se fait d'un seul tenant, de la pale 14 con.cernée à la couronne porté-télémesure 21, avec discontinuité au passage de la couronne d'équilibrage 16. On procède tout d'abord au passage d 'un produit primaire sur le montage concerné, par exemple du produit vendu sous la désign.a- tion commerciale "RTV primer", pour y assurer une meilleure adhé- rence du revêtement de protection secondaire 25 à mettre en place. Cette mise en place se fait en deux couches : on procède tout d'abord au passage à la température ambiante d'une couche de caoutchouc silicone, et par exemple de cclui ven.du sous la désignation commerciale "VISHXY GB2" (il s'agit d'un élastomère de silicone), on laisse polymériser cette couche à la même température, pendant environ 30 minutes, puis on procède au passage d'une deuxième couche de caoutchouc silicon.e, et on. soumet alors l'ensemble à un traitement thermique prolongé, par exemple en le portant à L20QC pendant une heure. S'agissant de la jonction pale 14 disque 15, un clinquant métallique, solidarisé au-seul disque 15, sépare les deux couches de caoutchouc silicone mises en oeuvre sur la boucle correspondante de la filerie concernée. Bien enten.du la présente invention nese limite pas au processus décrit ci-dessus, mais englobe toute variante d'exécution notamment en ce qui concern.e les moyens mis en oeuvre pour son exécution. En particulier, dan.s certains cas où les conditions d'environ nement sont moins sévères et/ou lorsque l'importance des masses métalliques en. présence ne permet pas d'obtenir la température désirée avec les moyens de chauffage disponibles, le revêtement de protection primaire peut être formé par un clinquant métallique fixé par points de soudure électrique, en remplacement de la colle polymérisable mentionnée ci-dessus,étant en.tendu que le revêtement de protection secondaire élastique, en caoutchouc silicone par exemple, avec de préférence un primaire propre à lui assurer une adhérence satisfaisante est, comme précedemment, encore mis en oeuvre. En outre, un mon.tage de ce type -clinquant métallique et protection secondaire- est de préférence mis en oeuvre sur le pied de pale et la partie périphérique du disque, pour les deux pales situées en avant de la pale munie des capteurs à grille dans le sens de la rotation du rotor. I1 est destiné à recevoir l'attaque de l'eau de refroidissement, et a l'éviter au montage sensible, gracie aux perturbations,qu'il provoque dans l'écoulement du jet d' eau. Ceci améliore la tenue des capteurs et de leur filerie, en réduisant à leur niveau l'agressivité du milieu. REVENDICATIONS 1. Procédure pour l'installation d'un. capteur sur une roue de turbine, notamment sur une pale de celle-ci, caractéisée en ce qu'elle consiste à coller ledit capteur et sa filerie sur ladite roue, puis à établir successivement sur ledit capteur et lar dite filerie, d'abord un revêtement de protection primaire rigide, puis un revêtement de protection secondaire élastique. 2. Procédure suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le collage du capteur et de sa filerie est fait sous presse. 3. Procédure suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, caractérisée en ce que le collage du capteur et de sa filerie est suivi d'un traitement thermique prolongé. 4. Procédure suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le revêtement de protection primaire est formé à l'aide d'une colle polymérisable 5. Procédure suivant la revendication 4, caractérisse en ce que l'établissement du revêtement de protection primaire comporte la mise en place d'un ruban en fibre de verre imprégné de colle polymérisable. 6. Procédure suivant la revendication 5, caractérisée en ce que la mise en place de ruban de fibre est suivie de l'application d'au moins une couche mince de colle polymérisable, et de préférence de plusieurs de telles couches. 7. Procédure suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'établissement du revêtement de protection primaire est suivi d'un. traitement thermique prolongé. 8. Procédure suivant la revendication 6, caractérisée en ce que, après traitement thermique, le revêtement de protection primaire est poli. 9. Procédure suivant l'un.e quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le revêtement de protection primaire est formé par un clinquant métallique rapporté par exemple par soudage par points. 10. Procédure suivant lune quelconque des revendications 1 à fcaractérisée in ce que le revêtement de protection secondaire est formé à l'aide d'un caoutchouc et par exemple d'un caoutchouc silicone. 11. Procédure suivant la revendication 10, caractérisFe en ce que la mise en place du revêtement de protection secondaire se fait en deux couches, la deuxième couche étant appliquée après polymérisation de la première. 12. Procédure suivant 1 'une quelconque des revendications 10, 11 caractérisée en ce que la mise en place du revêtement de protection secondaire est précédée de l'application d'un produit primaire 13. Procédure suivant l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisée en ce que la mise en place du revêtement de protection secondaire est suivie d'un traitement thermique.. 14. Procédure suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que, s 1agissant de la jonction d'une pale avec le disque sur lequel elle est rapportée, une boucle est prévue dans la filerie, et seul un revêtement de protection secondaire élastique est appliqué à cette boucle. 15. Procédure suivant la revendication 14, caractérisée en. ce que ce revêtement de protection secondaire est formé de deux coul ches de caoutchouc silicone séparées par un clinquant métallique solidarisé au seul disque. 16. Procédure suivant l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisée en ce que la mise en place du revêtement de protection primaire se fait par étapes, une pale d'abord, puislepis- que sur lequel elle est rapportée, tandis que la mise en place du revêtement de protection secondaire se fait d'un seul tenant, avec discontinuité au passage de la couronne d'équilibrage. 17. Procédure suivant l'une quelconque des revendications I à 16, caractérisée en ce que le collage du capteur et de sa filerie est précédé d'une préparation des surfaces correspondantes, cette préparation comportant l'une au moins des opérations suivantes, et de préférence la succession de celles-ci : dégraissage, décapage ou nettoyage, polissage, conditionnement acide, neutralisation basique.