Brevet FR2495593A1 — publié le 19820611

1.- La présente invention concerne les installations de levage à grue à flèche cantilever, plus particulièrement pour locaux confinés. L'utilisation d'une installation de levage du type grue dans un local confiné pose un certain nombre de problè- mes, en raison notamment de certaines limitations qui peu- vent être imposées aux mouvements de débattement et d'exten- sion de la flèche de grue du fait de la présence d'éléments stationnaires du local lui-même ou de structures installées dans ces locaux. Dans nombre de cas particuliers, et notam- ment dans des centrales nucléaires, certaines zones sensi- bles du local doivent être interdites au survol de charge levée, comme c'est le cas, pour un bâtiment de centrale nucléaire, du demi-espace supérieur à l'aplomb de la cuve réacteur. Les locaux confinés dans lesquels des charges doi- vent être manipulées, comportent généralement à demeure un système de pont roulant courant le long des coursives du local et dimensionné en fonction des plus lourdes charges à manipuler dans le local. Tel est le cas, dans les centrales nucléaires,du lourd pont-roulant conçu essentiellement pour l'aménagement initial de la centrale et, notamment, pour la mise en place de la cuve réacteur. Ces ponts roulants, comme évoqués, sont largement dimensionnés et sont en conséquence d'un maniement très lourd, assorti en outre de vitesses de 2495593. 2. déplacement très lentes.Or, quel que soit le local consi- déré, le besoin se fait sentir en permanence de manipulation et de levage de charges petites ou moyennes, notamment pour la mise en place ou l'enlèvement de matériels annexes. La présente invention a précisément pour objet de proposer une installation de levage utilisable dans des lo- caux confinés, et présentant un certain nombre de sécurités automatiques pour garantir une utilisation optimale et fia- ble en tenant compte des impératifs de limitations de débat- tement et de portée susmentionnés. La présente invention a pour objet plus particulier de proposer une installation de levage annexe pour centrale nucléaire, à sécurité améliorée conforme aux standards nu- cléaires, comportant des moyens automatiques de détection et de contrôle de manoeuvre de la flèche et des charges le- vées, pour empêcher notamment tout survol non désiré de la zo- ne à l'aplomb de la cuve réacteur, sans risque d'endommagement des installations internes à la centrale, notamment le pont roulant pré-existant, et de l'installation de levage elle- même. Pour ce faire, selon une caractéristique de la pré- sente invention, l'installation de levage, comprenant un équi- pement de grue à flèche cantilever, monté sur un support et pourvu de moyen de commande et de manoeuvre, comporte des premiers moyens de détection et de contrôle automatiques pour interdire au moins une plage angulaire du débattement latéral de la flèche de grue. Selon une autre caractéristique de la présente in- vention, l'installation, comprenant un'équipement de grue à flèche télescopique, comporte desnoyens de détection et de contrôle automatique de sécurité de contrôle de l'état de charge de la grue. Selon un aspect particulier de l'invention,auxdits moyens de détection et de contrôle sont associés des organes d'affichage et d'alarme rassemblés sur un pupitre unitaire comportant les organes de manoeuvre de l'installation. D'autres caractéristiques et avantages de la pré- 3. sente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation, donnés à titre illustratif mais nulle- ment limitatif, faite en relation avec les dessins annexés, sur lesquels: Les figures 1 et 2 représentent, respectivement en élévation et en vue du dessus, un schéma d'implantation d'une installation de levage annexe selon la présente invention dans un bâtiment de centrale nucléaire; La figure 3 est une vue schématique montrant les paramètres liés à l'équipement de grue pris en compte par les moyens de détection et de contrôle de sécurité selon l'invention; La figure 4 est un schéma synoptique des diverses sécurités selon la présente invention; La figure 5 est un schéma sous forme de blocs des moyens de détection et de contrôle automatiques et des moyens d'affichage associés; La figure 6 représente schématiquement l'agencement de la sécurité sur orientation de la flèche de grue; et La figure 7 est une vue en perspective du pupitre centralisé de commande et d'affichage pour le contrôle de l'installation de levage. Sur les figures 1 et 2 on a représenté un schéma d'implantation d'une installation de levage annexe selon la présente invention dans un bâtiment de centrale nucléaire dont l'enceinte bétonnée formant dôme est représentée sché- matiquementen l.Au centre de ce bâtiment est disposée la cuve réacteur 2 dont le survol en charge par l'installation de levage auxiliaire doit être normalement interdit. Dans la partie supérieure du bâtiment 1 est monté le pont roulant classique 3 s'étendant jusqu'à l'aplomb de la cuve réacteur et servant notamment au levage de l'appareil de manutention de couvercle de cuve 4. Conformément à la présente invention, sur une surface supérieure d'un élément structurel station- naire 5 du bâtiment, par exemple le bâti en maçonnerie d'un générateur de vapeur, est monté, par l'intermédiaire d'une tourelle 6, un équipement de grue 7 à flèche télescopique 8, 249S593 4. de portée minimale en position rétractée L telle que le cer- cle de débattement angulaire latéral correspondant PO par rapport à l'axe de rotation verticale 9 de la grue soit en deçà de la zone interdite Z d'ouverture e ayant la forme d'une portion de couronne annulaire circonscrite au pourtour vertical de la cuve 2, alors qu'en position étendue intermé- diaire Pi la tête de flèche 10 peut normalement parcourir un cercle à l'aplomb de la cuve 2, et, dans la position complè- tement étendue à plat, parcourir un cercle PM susceptible d'intéresser la majeure partie de la surface utile interne du bâtiment. Outre la zone interdite Z correspondant au débattement médian e et à la portée minimum correspondante PmM il faut imposer à la grue une sécurité en débattement angu- laire vertical pour ne pas dépasser un niveau de relevagq maximum X de la flèche afin qu'elle ne vienne interférer avec les éléments du pont roulant 3. Conformément à la présente invention, l'installa- tion de levage comporte trois types de sécurité, à savoir un système de sécurité sur orientation (SSO) pour interdire automatiquement la plage de débattement angulaire G lors- que la portée est supérieure à Pm, une limitation de releva- ge de flèche (LRF) pour éviter, en fonctionnement normal, le relevage de celle-ci au-dessus du plan X, et un contrôleur d'état de charge (CEC) pour empêcher toute possibilité de manoeuvre de la grue en cas de surcharge suivant un programme établi pour tenir compte des charges admissibles en fonction *des différentes extensions possibles de la flèche télescopi- que et prenant en compte les longueurs mesurées d'extension Li de la flèche 8, l'angle de levage a de celle-ci et l'an- gle y entre la flèche et le vérin de levage 11, ainsi que la valeur mesurée de la charge accrochée au crochet 12. Comme représenté sur les figures 4 et 5, le contrô- leur d.'état de charge comprend deux capteurs de pression (O à 600 bars) à jauge de contrainte montés sur le vérin de rele- vage 11, plus particulièrement un capteur 12 dans la grande chambre et un capteur 13 dans la petite chambre du vérin. Les capteurs sont reliés à un bottier amplificateur 14 fournis- 249559e3 5. sant en sortie un signal proportionnel à la pression diffé- rentielle entre les capteurs.Le contrôleur comporte égale- ment un détecteur d'angle de flèche 15, composé d'un pendule gravimétrique associé 4 un potentiomètre à curseur,fournis- sant un signal proportionnel à l'angle de la flèche, et un détecteur de longueur de flèche 16 composé d'un enrouleur associé à un potentiomètre multitours fournissant un signal proportionnel à la longueur de télescopage Li de la flèche. Une unité de calcul 17 centralise et traite les différents signaux pour envoyer des ordres de coupure de fonctionne- ment et actionner les alarmes respectives et les dispositifs d'affichage sur le pupitre de commande et de contrôle 20. La portée et la charge suspendue au crochet 12 sont élabo- rées dans des calculateurs à microprocesseurs 181 et 18' en fonction des paramètres mesurés, ainsi que de courbes de char-: ge et de lois d'angle de vérin par rapport à la flèche enre- gistrées dans l'unité de calcul pour afficher,sur le pupitre centralisé de contrôle et de commande 20,en 21 la charge au crochet, en 22 la charge admissible et en 23 la longueur de flèche, ces indications étant données sous forme numéri--. que en tonnes et en mètres,respectivement. Les signaux résul- tant du traitement des données mesurées sont également adres-- sés à un bloc d'alarme et de coupure 24 inhibant automatique- ment les manoeuvres de la flèche pour les cas critiques détectés en avertissant,par des lampes témoins 40 et, par exemple au moyen d'un vibreur (non représenté),le grutier. La longueur est avantageusement affichée à 0,1 mètre près et la charge à 0,1 tonne près. Une première alarme indicatrice (voyant jaune) est avantageusement prévue sur le pupitre pour indiquer un taux de travail à 90 % des valeurs criti- ques, une deuxième alarme 40' (voyant rouge), concomitante au signal de coupure;- s-'effectuant à la valeur 100 %-pour couper les mouvements de relevage/descente, de télescopa-; ge/sortie et de levage/montée (le taux de travail étant affi- ché en continu sur un indicateur 39. Conformément à la présente invention, pour diverses y nécessités (en particulier les essais de surcharge) le con- 6. trôleur en état de charge peut être désactivé à l'aide d'une clé consignée, toutes les indications du contrôleur étant conservées, le signal de coupure étant seul inhibé.On pré- voit également avantageusement une alarme supplémentaire en cas de défaut des éléments principaux du système de contrôle. Le système sur orientation (SSO) a pour but d'inter- dire automatiquement à la tête de flèche 10 d'évoluer au-des- sus de la zone Z. La grue 7 étant à poste fixe, et les manu- tentions devant être possibles de l'autre côté de la zone in- terdite, le balayage de cette zone doit rester possible par la flèche elle-même. Ces fonctions sont réalisées en détectant la position exacte de la tête de flèche dans un plan hori- zontal et en interdisant les mouvements de grue ayant tendan- ce à amener cette tête de flèche dans la zone interdite de débattement angulaire e. Les mouvements ayant tendance à éloigner la tête de flèche de la zone interdite restent toutefois possibles. Le secteur d'angle interdit e est ins- crit par l'intermédiaire de moyens de cames 25, sur le châs- sis de la tourelle de la grue. Les deux portées limites (PMI P) sont mémorisées dans le système logique de la sécurité. En pratique, un découpage en zones supplémentaires (figure 6) bordant la zone interdite est nécessaire pour, d'une part, sélectionner les mouvements de grue possibles et interdits, et, d'autre part, déclencher une alarme d'approche de cette zone. La détection de ces zones supplémentaires s'effectue, en orientation latérale,par l'intermédiaire de trois détec- teurs de proximité a, b, c destinés à coopérer avec les sec- teurs de came 25 pour définir des zones d'orientation codées, en l'espèce des zones d'approche gauche et droite 26, 26' 3o pour le déclenchement d'une alarme sonore et visuelle sans coupure, des fonctions de déplacement latéral de la grue, et des zones de coupure d'orientation droite et gauche 27, 27', un-découpage similaire étant effectué en portée en uti- lisant les signaux de portée du contrôleur d'état de charge. Les signaux des capteurs a, b et c sont transmis à une unité de traitement logique 28 pilotée par un codeur prioritaire 29 (inclus dans l'unité de calcul 17) pour déclencher le dis- 240S593 7. positif d'alarme et de coupure d'orientation 30. L'instal- lation comporte en outre des détecteurs de fin de course hau- te 31 et basse 32 du crochet 12. Les commandes et coupures de manoeuvres de la grue sont effectuées au moyen d'électro-' distributeurs 33 à 36, respectivement de levage, d'orienta- tion, de relevage et de télescopage, reliés à une boîte de dérivation tourelle 50 recevant les signaux du déclencheur de coupure 24 de l'unité de calcul 17. Dans la majorité des manutentions habituelles de la grue, le système de sécurité sur orientation ne gênera pas le grutier. Par contre, pour effectuer des manutentions au- delà de la zone interdite Z par rapport à la tourelle 6 de la grue, le grutier devra faire contourner la zone interdite par la tête de flèche, soit visuellement, soit en suivant les voyants d'approche sur le pupitre. Comme pour le contrôleur d'état de charge, une inhibition du dispositif de sécurité sur orientation est possible par l'intermédiaire d'une clé sur le pupitre. Cette inhibition sera visualisée par un voyant rouge clignotant sur le pupitre. Pour éviter toute collision avec le pont roulant, l'installation de levage comprend en outre une sécurité sur le mouvement de relevage de la flèche. Pour ce faire, la li- mite haute maximale, correspondant à un relevage de 6 de la flèche, est commandée par un contacteur de fin de course électrique coupant directement l'électro-distributeur 35 de relevage. Le contacteur de fin de course (non représenté) se situe sur le flanc de la tourelle et agit directement sur le distributeur de commande, sans passer par le pupitre de con- trôle afin d'en garantir la fiabilité de fonctionnement. Ce contacteur peut être inhibé à l'aide d'une clé sur consigna- tion pour l'utilisation de la grue avec une nacelle 37 por- te personnel ou en flèche relevée, comme figuré sur la figu- re 1, afin d'atteindre, en cas de nécessité, les superstruc- tures du bâtiment 1. on prévoit également une butée mécani- que de descente limite pour limiter la.position basse de la flèche à 40 par rapport à l'horizontale, permettant par- écoulement naturel la récupération des fuites d'huile éven- 2495931- 8. tuelles et les ruissellements divers. Conformément à une caractéristique particulière de la présente invention les organes de manoeuvre, de con- trôle et d'alarme de l'installation de levage sont regrou- pés sur un pupitre portable de télécommande par fil 20, représenté sur la figure 7, sur laquelle.on reconnaît les manipulateurs potentiométriques 38, 38' à amplificateur incorporé et solénoïde de réglage de-la-pression de comman- de hydraulique des distributeurs. Le manipulateur de droite 38' commande le levage et l'orientation, avec un pe- tit bouton 49 sur le dessus de la poignée pour le défreina- ge d'Orient, le manipulateur de gauche 38 permettant de manoeuvrer le relevage et le télescopage. A une position an- gulaire de la poignée du manipulateur correspond ainsi une po- sition du potentiomètre associé dont la tension de sortie est envoyée à un oscillateur adressant aux bobines des électro- distributeurs un courant moyen proportionnel à la position du levier. Une logique intégrée et génératrice d'un seuil de % évite l'apparition de signaux parasites dus aux vibra-- tions. On reconnaît, par ailleurs, sur le pupitre 20 les organes d'affichage 21 à 23 susmentionnés et Ies visualisa- tions par les voyants d'alarme et de pré-alarme 40 d'une zone Z' correspondant à la zone interdite Z. On prévoit en outre avantageusement la'possibilité de tester entièrement le pupitre par un système de test de pupitre simulant les capteurs d'angle, de longueur et de pression à l'aide de potentiomètres, les détecteurs de proximité à l'aide d'in- verseur, et les électro-distributeurs à l'aide de voyants. Dans le mode de réalisation représenté, convenant pour une centrale nucléaire, la grue 7 est montée sur deux couronnes à galet avec aménagement d'un bac de rétention sous tourelle pour la récupération des fuites éventuelles, la flèche étant constituée de trois éléments caisson mécano- soudés offrant une variation de portée entre environ 8,50 mètres et 19,50 mètres par télescopage hydraulique simulta- né et continu des éléments, et autorisant, pour la longueur de flèche minimale, une charge de 9000 kg, et pour la lon- 9. gueur de flèche maximale, une charge de 2700 kg. Toute la boulonnerie de l'équipement de grue est rendue imperdable et la grue est peinte avec une peinture décontaminable.Pour effectuer des travaux sur le dôme, ou sur le pont roulant, on prévoit une nacelle 37 de capacité utile de 300 kg con- çue pour deux ouvriers et leur outillage,la grue pouvant être commandée depuis la nacelle (ligne 49 sur la figure 4).. Quoique la présente invention ait été décrite en relation avec des modes de réalisation particuliers, elle ne s'en trouve pas limitée mais est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. J 2495S93- 10. REVENDICATIONS 1 - Installation de levage pour locaux confinés, comprenant un équipement de grue à flèche cantilever monté sur un support intérieur au local et pourvu de moyens de commande et de manoeuvre, caractérisée en ce qu'elle com- prend des premiers moyens (a-c; 28, 30) de détection et de contrôle automatiques pour interdire au moins une plage angulaire du débattement latéral de la flèche (8) de l'équipement de grue (7). 2 - Installation selon la revendication 1, com- prenant un équipement de grue à flèche télescopique, carac- térisée en ce qu'elle comprend des myens (12-16; 18i, 24) de détection et de contrôle automatique de l'état de charge de la flèche (8). 3 - Installation selon la revendication I ou la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des seconds moyens de détection et de contrôle automatiques pour interdire au moins une plage angulaire de débattement vertical de la flèche (8) de l'équipement de grue (7). 4 - Installation selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisée en ce que les moyens de contrôle automatiques (28-30) des premiers moyens de détec- tion et de contrôle peuvent être rendus sélectivement ino- pérants. 5 - Installation selon l'une quelconque des reven- dications 2 à 4, caractérisée en ce que les moyens de con- trôle automatique des seconds moyens de détection et de contrôle de débattement angulaire de la flèche peuvent être rendus sélectivement inopérants. 6 - Installation selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisée en ce que les différents moyens de détection et de contrôle automatiques sont respec- tivement couplés à des dispositifs signalisateurs (40,40'; 21, 23, 24) indiquant l'atteinte d'une configuration interdi- te. 7 - Installation selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend 249'SS93 il.t un pupitre portable (20) regroupant les moyens de manoeu- vre (38, 38') et les dispositifs signalisateurs (40, 40'; 21, 23, 24). 8 - Installation selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisée en ce que les premiers moyens de détection et de contrôle automatique de débatte- ment angulaire de la flèche comprennent des détecteurs de proximité (a-c) coopérant avec des secteurs de cames (25) stationnaires. 9 - Installation selon l'une quelconque des reven- dications 2 à 8, caractérisée en ce que les moyens de dé- tection et de contrôle automatique de l'état de charge com- prennent dès capteurs de pression (12, 13) associés au vérin de levage (11) de la flèche (8), un détecteur de lon- gueur de flèche (16) et un détecteur d'angle de flèche (15).