Brevet FR2524120A1 — publié le 19830930

La présente invention concerne un procédé et un appareil de surveillance de l'état de surchauffe de vapeur. L'utilisation de vapeur surchauffée est nécessaire dans de nombreux processus de fabrication et dans la production d'énergie. Par vapeur surchauffée, on entend ici de la vapeur à une température supérieure à la température de saturation correspondant à la pression de vapeur. I1 est souhaitable de surveiller précisément cet état pour éviter que le matériel d'utilisation de vapeur sèche surchauffée ne soit endommagé par de la vapeur humide ou des gouttelettes d'eau entrainées. Ainsi, par exemple, dans une centrale alimentée par de la vapeur surchauffée produite dans un générateur de vapeur à tubes rectilignes à ébullition sur le côté de l'enveloppe, du type décrit dans le brevet US 3 447 509 (Sprague), l'absence de surchauffe peut causer de sérieux dommages aux vannes de turbine et à la turbine. I1 serait possible de déterminer le degré de surchauffe en comparant la température de la vapeur présente dans la canalisation desservant la turbine avec la température de saturation du fluide en écoulement. Toutefois, vu la difficulté qu'il y a à déterminer la température de saturation exacte, cette méthode mènerait à des résultats inexacts. La présente invention a donc pour but de proposer un procédé et un appareil fiables et non dépendants d'une mesure de température pour la surveillance simple et directe de l'état de surchauffe de vapeur, de nature à permettre l'obtention de résultats plus précis. On atteint ce but, selon l'invention, en déterminant, sur de l'eau en contact indirect avec la vapeur, la température de saturation qui correspond à la température de la vapeur, en comparant cette pression de saturation à la pression de la vapeur, et en utilisant la différence de valeur entre ces pressions comme indice du degré de surchauffe de la vapeur. Grâce à ce procédé et à cet appareil, on surveille l'état de surchauffe de la vapeur en évitant une mesure de température de saturation incertaine grâce à une simple mesure de pression différentielle. Un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé comporte un tube préalablement évacué partiellement rempli d'eau et scellé à une extrémité. L'extrémité scellée de ce tube pénètre dans une conduite de vapeur, l'eau présente dans la région terminale qui pénètre dans la conduite de vapeur ménageant un volume vide destiné à contenir un coussin de vapeur atteignant la pression de saturation qui correspond à la température de la vapeur présente dans la conduite. L'extrémité ouverte de ce tube est reliée à la chambre de mesure d'un transducteur de mesure de pression différentielle. Un autre tube relié directement à la conduite de vapeur débouche dans une seconde chambre de mesure. L'extrémité scellée du tube de mesure a de préférence une forme spéciale destinée à rendre maximum le rapport surface/volume pour rendre plus rapide le changement de température subi par le liquide dans la région terminale du tube de mesure afin d'améliorer le temps de réponse transitoire de l'appareil. Un tel appareil permet de surveiller le degré de surchauffe de manière fiable, attendu qu'il permet d'opérer de manière simple et directe la comparaison des deux mesures de pression. On va maintenant décrire l'invention en détail en se référant au dessin annexé, dont la figure unique représente schématiquement l'appareil selon l'invention. Sur le dessin, on voit que de la vapeur surchauffée 2 s' écoule dans une conduite 1 allant d'un générateur de vapeur non représenté à un point d'utilisation non représenté. Un tube 5, dont une extrémité 8 est scellée, pénètre dans la conduite de vapeur 1. L'autre extrémité du tube 5 est reliée à une première chambre de mesure 3 d'un transducteur de mesure de pression différentielle 4. Après l'avoir évacué, on remplit le tube 5 d'eau jusqu'à un niveau 6 en ménageant un espace vide 7 au-dessus du niveau 6 à l'extrémité scellée 8. Un second tube 9, communiquant avec la vapeur surchauffée 2 présente dans la conduite 1, est relié à une seconde chambre de mesure 10 du transducteur de mesure de pression différentielle 4. En fonctionnement, de la vapeur se forme dans l'extrémité scellée 8 du tube 5 et occupe l'espace surmontant le niveau d'eau 6. La transmission de chaleur de la vapeur 2 à l'eau présente dans le tube 5 pénétrant dans la conduite de vapeur 1 provoque la formation, en contact avec l'eau, de vapeur à la pression de saturation correspondant à la température de la vapeur présente dans la conduite 1. Cette pression est transmise à la première chambre de mesure 3. Le tube 9, étant directement relié à la conduite de vapeur 1, décèle la pression de vapeur régnant dans la conduite 1 et la transmet à la seconde chambre de mesure 10. La différence entre la pression de vapeur saturée correspondant à la température de la vapeur présente dans la conduite 1 et la pression de la vapeur présente dans cette conduite fournit une indication sur le degré de surchauffe de la vapeur à surveiller. Cette indication peut servir de donnée de base pour les fonctions de commande et de régulation à assurer dans l'installation de production de vapeur. REVENDICATIONS 1. Appareil pour déterminer le degré de surchauffe de vapeur, caractérisé en ce qu'il comprend un premier tube (5) partiellement rempli d'eau et fermé à une extrémité (8), dont l'extrémité fermée pénètre dans une conduite de vapeur (1) contenant de la vapeur (2), un niveau d'eau (6) s'établissant dans l'extrémité fermée au-dessus duquel de la vapeur se forme en contact avec l'eau dans un espace (7) préalablement évacué, un moyen pour transmettre la pression régnant dans le premier tube à une première chambre de mesure (3), un moyen (9) pour transmettre la pression régnant dans la conduite de vapeur à une seconde chambre de mesure (10), et un moyen (4) pour comparer les pressions régnant dans les chambres de mesure afin de déterminer le degré de surchauffe de la vapeur présente dans la conduite. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité scellée (8) du premier tube présente un rapport surface/volume rendu maximum par rapport au reste du premier tube. 3. Procédé de surveillance du degré de surchauffe de vapeur, caractérisé en ce qu'il comprend la détermination et la mesure de la pression de saturation correspondant à la température de la vapeur, la détermination et la mesure de la pression de vapeur et la comparaison de ces pressions destinée à indiquer le degré de surchauffe de la vapeur.