Brevet FR2542862A1 — publié le 19840921

L'invention concerne un procédé pour la surveil- lance de la disponibilité d'un dispositif pour le nettoyage des tubes d'une installation de condensateur de centrale électrique ou d'installations analogues à l'aide de billes de nettoyage élastiques souples, par exemple en caoutchouc cellulaire, l'installation de condensateur de centrale élec- trique comprenant une tubulure d'entrée d'eau de refroidis- sement avec entrée de billes de nettoyage, une tubulure d'évacuation d'eau de refroidissement avec tamis de retenue de billes de nettoyage et une conduite de retour de billes de nettoyage reliant le tamis de retenue et l'entrée de billes de nettoyage dans laquelle sont insérés un dispositif de surveillance des billes de nettoyage et un dispositif pour l'introduction et l'évacuation des billes de nettoyage; le diamètre des billes de nettoyage étant mesuré lors de leur recyclage et les billes de nettoyage étant remplacées en fonction des variations de leur diamètre L'invention concerne, en outre, un système pour la réalisation d'un tel procédé Le diamètre des billes de nettoyage est supérieur, par exemple, de 1 à 2 mm au diamètre intérieur des tubes à nettoyer Les billes de nettoyage sont poussées par l'eau de refroidissement dans les tubes à nettoyer, à la manière d'un piston, et elles sont alors soumises à une abrasion qui entraîne dans le temps une variation de leur diamètre. Dans son ensemble, l'opération de nettoyage est un processus statistique Le système eat aménagé de telle façon que les billes de nettoyage sont réparties d'une manière aussi ré- gulière que possible sur tous les tubes du condensateur de centrale électrique Il va de soi que le nettoyage peut être effectué en continu ou avec une fréquence déterminée sur des périodes d'une durée prédéterminée Si aucun nettoyage n'est effectué> les billes de nettoyage peuvent être col- lectées et stockées dans le cadre du recyclage ou bien elles peuvent être retirées de l'installation La situation est similaire pour les échangeurs de chaleur tubulaires auxquels l'invention se rapporte par analogie. Dans le système du genre précité (EP-A O 009 137), le diamètre des billes de nettoyage est mesuré directement en tant que grandeur géométrique Il n'y a ni saisie, ni exploitation métrologique ou technologique de la grandeur mesurée Celle-ci n'est pas non plus affichée, En fait, on procède uniquement à un tamisage en fonction de l'écartement prédéterminé des barreaux du tamis ou de la largeur des mailles Les billes de nettoyage devenues trop petites sont éliminées lors du tamisage, comptées et remplacées par de nouvelles billes de nettoyage dont le diamètre est suffisant. Cela n'est pas sans inconvénient Le tamisage est imprécis du fait que les billes de nettoyage sont ovalisées, souvent même à l'intérieur du domaine du surdimensionnement, En particulier, le tamisage ne peut se faire avec une précision de l'ordre de quelques dixièmes de millimètre, De plus, il est gênant que, pour un surdimensionnement primitif de 2 mm, par exemple, et une réduction du diamètre excédentaire de la majorité des billes de nettoyage de 1,5 mm, par exemple, à la suite de l'abrasion au cours du processus de nettoyage, cette majorité de billes de nettoyage reste dans le circuit de billes de nettoyage si l'écartement des barreaux du tamis est réglé sur une cote inférieure à 1,5 mm bien que la majorité des billes de nettoyage qui ne présentent plus qu'un excès de diamètre de 0,5 mm fournissent un travail de nettoyage fortement réduit Les mesures bien connues ne tiennent pas compte du fait que les billes de nettoyage forment un ensemble statistique dont le comportement statis- tique au nettoyage peut se détériorer dans des proportions considérables sans qu'une correction soit apportée par l'intermédiaire d'un tamisage et d'un remplacement Dans les considérations ci-dessus, les indications numériques ne sont données qu'à titre d'exemples Le défaut ainsi révélé qui repose sur le fait que le tamisage n'intervient qu'en fonction d'une cote discrète dont la statistique du processus de nettoyage dans son ensemble ne tient pas compte est valable pour toutes les cotes réglables pour le tamisage par l'intermédiaire de l'écartement des barreaux de tamis, Le résultat en est un rendement de nettoyage considérablement diminué de manière incontrôlée pour une fréquence et un intervalle de temps prédéterminés pour le nettoyage A cela s'ajoute le fait que les mesures bien connues ne sont pas facilement adaptables à des conditions de service variables (par exemple elles ne peuvent être adaptées à différents taux de pollution de l'eau de refroidissement qui varient selon un rythme saisonnier) parce que l'adaptation nécessi- terait un remplacement colteux du système de tamisage, La situation est analogue pour un autre mode de réalisation (DE-OS 3 135 493) dans lequel la pression d'expansion radiale des billes de nettoyage est mesurée, lors de leur passage, par l'intermédiaire de capteurs de pression disposés dans une section de conduite, La pression d'expansion d'une bille de nettoyage dépend du surdimension- nement de la bille de nettoyage par rapport au diamètre intérieur de la conduite associée et elle Varie également en fonction de l'ovalisation des billes de nettoyage, Ces mesures bien connues n'apportent donc pas une précision suffisante. La présente invention a pour objet de perfection- ner un procédé du genre précité de telle façon que les - billes de nettoyage sont reiplacées lorsque le processus de nettoyage statique ne satisafait plus aux exigences Autrement dit, il s'agit d'assurer un processus de nettoyage auquel participe toujours un ensemble de billes de nettoyage qui contribuent dans une mesure suffisante au nettoyage sans qu'il soit nécessaire d'accepter une détérioration gênante incontrôlée du processus de nettoyage dans le temps ou des erreurs à la suite d'une ovalisation inévitable des billes de nettoyage, tout en permettant une adaptation des changements des conditions de service dans le sens de l'exposé ci-dessus, Selon l'invention ce but est atteint par le fait que la quantité de mouvement des billes de nettoyage lors de leur recyclage est mesurée directement ou indirectement à un endroit approprié, en tant que critère pour le diamètre des billes et que toutes les billes de nettoyage sont arrêtées et éliminées lorsque, dans un intervalle de temps de mesure, un nombre prédéterminé de billes de nettoyage présentent une quantité de mouvement inférieure à une valeur seuil également prédéterminée En terme de physique, il conviendrait de dire plus exactement qu'on mesure directe- ment ou indirectement une valeur pour la quantité de mouvement Selon un mode de réalisation préféré de l'inven- tion les quantités de mouvement mesurées, c'est-à-dire les valeurs mesurées, sont comptées et mémorisées sur un inter- valle de temps qui est grand par rapport à la durée théorique d'un cycle de billes de nettoyage, L'invention repose sur la découverte que l'obten- tion de condition de nettoyage statistiquement stables n'est pas possible au moyen d'un tamisage et pas non plus par l'intermédiaire de la pression d'expansion des billes de 1 O nettoyage dans une conduite, L'invention introduit pour la surveillance de la disponibilité d'un dispositif pour le nettoyage des tubes d'une installation de condensateur de centrale électrique ou d' installations analogues une nouvelle grandeur de mesure, à savoir une grandeur dépendant du mouvement: la quantité de mouvement Ce terme désigne dans la mécanique classique l'impulsion, c'est-à-dire le produit de la masse par la vitesse La quantité de mouvement d'une bille de nettoyage peut être me 5 urée directement ou indirec- tement, à savoir aussi en tant que variation dans le temps. Comme on le sait, la première dérivée en fonction du temps de la quantité de mouvement pour une masse constante est le produit de la masse par l'accélération Des mesures de force correspondantes peuvent également prendre la forme de mesures de force de frottement Pour une masse constante, il est également possible d'effectuer des mesures de temps le long de parcours prédéterminés en tant que mesures indirectes de la vitesse ou de l'accélération et donc de la quantité de mouvement, Dans tous les cas, il est surprenant de constater que la quantité de mouvement ainsi définie est une grandeur qui n'est pas affactée par des tolérances de rotondité de la billes de nettoyage De ce fait, les mesures selon l'inven- tion conduisent à des résultats plus précis et non affectés par des effets d'ovalisation Il va de soi que la quantité de mouvement peut être mesurée électriquement et exploitée de la manière indiquée avec les moyens de l'électronique moderne Elle peut être comptée, mémorisée et comparée, en valeur absolue ou en valeur moyenne, avec une valeur seuil prédéterminée Toutes les billes-de nettoyage sont extraites en fonction de l'écart enregistrable par rapport à la valeur seuil, Sur ce point, l'invention part de l'idée que,, pour une fréquence prédéterminée pour la réalisation du nettoyage et pour une durée prédéterminée pour les travaux de net- toyage, l'important c'est la qualité de l'ensemble statis- tique des billes de nettoyage qui n'est plus assurée lorsque la quantité de mouvement respectivement mesurée des billes de nettoyage est inférieure à la valeur seuil associée. Dans le cadre de l'invention, il est possible de mesurer différents paramètres en tant que quantité de mouvement et naturellement aussi d'en mesurer plusieurs simultanément Un mode de réalisation préféré de l'invention est caractérisé par le fait qu'une force dépendant du frottement des billes de nettoyage est mesurée comme quanti- té de mouvement sur une section de conduite traversée lors du recyclage des billes de nettoyage, Selon une autre caractéristique de l'invention, on mesure comme quantité de mouvement une force dépendant de l'impulsion cinétique des billes de nettoyage, par exemple lors de l'impact sur une plaque de rebondissement disposée dans la conduite de retour des billes de nettoyage, Une autre proposition de l'inven- tion consiste à mesurer comme quantité de mouvement -une différence de pression qui s'établit entre les pressions statiques en amont et en aval d'une bille de nettoyage en mouvement lorsque celle-ci traverse une section de conduite correspondante lors du recyclage des billes de nettoyage. Selon une autre caractéristique de l'invention, on mesure comme quantité de mouvement un laps de temps dont les billes de nettoyage ont besoin, lors de leur recyclage, pour traverser au moins une section de conduite prédéterminée par la canalisation Les mesures métrologiques nécessaires pour la mesure de la quantité de mouvement sont faciles à réaliser sur-le plan métrologique Toutes les quantités de mouvement indiquées peuvent être déterminées en tant que grandeurs de mesure électriques Pour cela, il est possible de faire appel, par exemple, à des jauges extensométriques suffisamment sensibles, à des mesures de forces aisées, aux mesures de pression habituelles dans le domaine de l'hydro- dynamique et à la transformation des valeurs mesurées en grandeurs électriques ainsi qu'à des mesures de temps simples Les valeurs mesurées sont soumises à un traitement numérique ou analogique avec les moyens de l'électronique moderne Elles peuvent être additionnées, intégrées, faire l'objet d'un calcul de la moyenne, mémorisées ainsi que traitées et affichées comme cela se fait habituellement dans la métrologie moderne, Cela ne nécessite pas une description détaillée. Un dispositif pour la réalisation du procédé décrit ci-dessus et utilisant les éléments habituels de la métrologie est fondamentalement caractérisé par le fait qu'il comprend un système de mesure de la quantité de mouvement placé dans la conduite de retour des billes de nettoyage, un système de comptage et de mémorisation pour la quantité de mouvement mesurée dans un intervalle de temps donné, un comparateur pour la comparaison de la quantité de mouvement mesurée avec une valeur seuil et un dispositif d'affichage qui délivre un signal de remplacement lorsqu'un nombre prédéterminé de billes de nettoyage présentent, dans l'intervalle de temps de mesure, une quantité de mouvement inférieure à une valeur seuil également prédéterminée Pour adapter les mesures de l'invention à des conditions de service variables dans le sens des considérations exposées dans l'introduction, l'invention prévoit la possibilité de régler en service le temps de mesure et/ou la valeur seuil pour la quantité de mouvement à mesurer et/ou le nombre de billes de nettoyage présentant un écart admissible. Etant donné qu'une analyse statistique est effec- tuée dans le cadre des mesures prévues selon l'invention, la mesure ellemême peut être effectuée en tenant compte de relations statistiques, Il est parfaitement possible de mesurer l'une des quantités de mouvement indiquées sur chacune des billes qui traversent la conduite de retour des billes de nettoyage, A cet effet, l'invention prévoit que le système de mesure de la quantité de mouvement est disposé dans la conduite de retour des billes de nettoyage, la mesure pouvant être effectuée sur chaque bille ou sur chaque x-ième bille de nettoyage Par ailleurs, la précision des mesures n'est pas diminuée par l'installation du système de mesure de la quantité de mouvement dans une dérivation de la conduite de retour des billes de nettoyages ni par la mise en place d'un dispositif d'étranglement et/ou d'un disposi- tif pour l'admission ou l'évacuation de la bille de nettoyage dans la section de la conduite de retour des billes de nettoyage isolée par la dérivation, 1 l va de soi que, dans ce mode de réalisation de l'inyention, il faut prendre des précautions pour qu'une quantité partielle suffisamnment grande de la totalité des billes de nettoyage passent par la dérivation Une dérivation pour cet usage pourrait également être installée à un endroit différent, par exemple en combinaison avec une pompe, de telle fa Gon que les billes de nettoyage sont renvoyées du tuyau de refoulement de la pompe à la tubulure d'aspiration en passant par le système de mesure. La description qui va suiyre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique, La figure 1 représente une installation de conden- sateur de centrale électrique avec dispositif pour le nettoyage des tubes à l'aide de billes de nettoyage élas- tiques souples. Les figures 2 à 8 représentent, à plus grande échelle par rapport à la figure 1 des systèmes pour la mesure de la quantité de mouvement des billes de nettoyages L'installation de condensateur de centrale électri- que représentée à la figure 1 comprend un condensateur 1 avec une pluralité de tubes 2, une tubulure d'arrivée d'eau de refroidissement 3 avec admission de billes de nettoyage 4 une tubulure d'évacuation d'eau de refroidissement 5 avec tamis de retenue de billes de nettoyage 6 et une conduite de retour des billes de nettoyage 7 reliant le tamis de retenue de billes de nettoyage 6 et l'admission de billes de net- toyage 4 Dans la conduite de retour des billes de nettoyage 7 se trouvent un système de suryeillance des billes de nettoyage 8 ainsi qu'un dispositif 9 pour l'introduction et l'évacuation de billes de nettoyage 10, Le diamètre des billes de nettoyage 10 eàt mesuré lors du recyclage des billes et les billes de nettoyage 10 sont remplacées en fonction des variations du diamètre On remarque dans la figure 1 un système de mesure de la quantité de mouvement Il inséré dans la conduite de retour des billes de nettoyage, un dispositif de comptage et de mémorisation 12 pour les quantités de mouvement mesurées dans un inter- valle de temps de mesure donné, un comparateur 13 pour la comparaison des quantités de mouvement mesurées avec une valeur seuil et un dispositif d'affichage 14 délivrant un signal de remplacement lorsque, dans le temps de mesure, un nombre prédéterminé de billes de nettoyage 10 présentent une quantité de mouvement inférieure à une valeur seuil égale- ment prédéterminée Le temps de mesure et/ou la valeur seuil pour les quantités de mouvement à mesurer et/ou le nombre dea billes de nettoyage 10 présentant l'écart admissible sont réglables Dans l'exemple de réalisation, le compara- teur 13 est muni à cet effet d'un -dispositif de réglage de la valeur seuil 15, Il ressort de la figure 1 qu'un tel système de mesure de la quantité de mouvement Il peut être installé à différents endroits dans la conduite de retour des billes de nettoyage En particulier, il est possible de placer le système de mesure de la quantité de mouvement Il directement dans la conduite de retour des billes de nettoyage 7 comme cela est indiqué dans la figure 1 en 16 Dans ce cas, les dérivations 17, 18 expliquées ci-après ne sont pas néces- saires Mais il est possible de prévoir également ou en supplément ces dérivations 17, 18 de la manière indiquée. Dans ce cas, le système de mesure de la quantité de mouve- ment il est placé dans une dérivation 17 ou 18 de la conduite de retour des billes de nettoyage 7, et la section de la conduite de retour des billes de nettoyage 7 isolée par la dérivation 17 comprend un dispositif d'étranglement et/ou un dispositif 9 pour l'introduction et l'évacuation des billes de nettoyage 10 Les détails de la réalisation du système de mesure de la quantité de mouvement il sont indiqués dans les figures 2 à 8, Il ressort des figures 4 et 5 qu'une force dépendant du frottement des billes de nettoyage 10 peut être mesurée en tant que quantité de mouvement sur une section de conduite 19 traversée lors du recyclage des billes de nettoyage Il va de soi que la section de conduite 19 se trouve dans un boîtier 20 et qu'elle peut être déplacée dans le sens axial au moyen d'un bras 21 ou contre la force d'un ressort de rappel 22 On mesure la force agissant dans le sens axial, la force agissant dans le sens des flèches 23 indiquées et pouvant tre mesuré électriquement. Les figures 2 et 3 montrent comment une force accé- lératrice dépendant de l'impulsion des billes de nettoyage peut être mesurée en tant que quantité de mouvement, par exemple lors de l'impact sur une plaque de rebondissement 24 ou sur un autre transducteur de force disposé dans la conduite de retour des billes de nettoyage. La figure 6 illustre le fait qu'il est également possible de mesurer en tant que quantité de mouvement une différence de pression telle qu'elle s'établit, dans le mode de réalisation suivant la figure 6, entre les pressions statiques en amont et en aval d'une bille de nettoyage 10 laquelle traverse une section de conduite 19 correspondante lors du recyclage des billes de nettoyage, Les figures 7 et 8 montrent comment on mesure pour la quantité de mouvement et en tant que quantité de mouvement un laps de temps dont les billes de nettoyage 10 ont besoin, lors de leur recy- clage, pour traverser au moins une section de conduite 19 prédéterminée par la canalisation. REVENDICATIONS 1, Procédé pour la surveillance de la disponibilité d'un dispositif pour le nettoyage des tubes d'une installa- tion de condensateur de centrale électrique ou d'installa- tions analogues à l'aide de billes de nettoyage élastiques souples, par exemple en caoutchouc cellulaire, l'installa- tion-de condensateur de centrale électrique comprenant une tubulure d'entrée d'eau de refroidissement avec entrée de billes de nettoyage, une tubulure d'évacuation d'eau de re- froidissement avec tamis de retenue de billes de nettoyage et une conduite de retour de billes de nettoyage reliant le tamis de retenue et l'entrée de billes de nettoyage dans laquelle sont insérés un dispositif de surveillance des billes de nettoyage et un dispositif pour l'introduction et l'évacuation des billes de nettoyage; le diamètre des billes de nettoyage étant mesuré lors de leur recyclage et les billes de nettoyage étant remplacées en fonction des variations de leur diamètre, caractérisé par le fait que la quantité de mouvement des billes de nettoyage lors de leur recyclage est mesuré directement ou indirectement en tant que critère pour le diamètre des billes et que toutes les billes de nettoyage sont arrêtées et évacuées lorsque, dans un temps de mesure donné, un nombre prédéterminé de billes de nettoyage présentent une quantité de mouvement inférieure à une valeur seuil également prédéterminée. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les quantités de mouvement mesurées sont comptées et mémorisées sur un temps de mesure qui est grand par rapport à la durée théorique d'un cycle de billes de nettoyage. 3, Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'une force dépendant du frotte- ment des billes de nettoyage est mesurée comme quantité de mouvement sur une section de conduite traversée lors du recyclage des billes de nettoyage. 4, Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'une force dépendant de l'impul- sion cinétique des billes de nettoyage est mesurée comme 11 l quantité de mouvement, par exemple lors de l'impact sur une plaque de rebondissement disposée dans la conduite de retour des billes de nettoyage, Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'on mesure comme quantité de mouvement une différence de pression qui s'établit entre les pressions statiques en amont et en aval d'une bille de nettoyage lorsque celleci traverse une section de conduite correspondante lors du recyclage des billes de nettoyage. 6 Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'on mesure comme quantité de mouvement un laps de temps dont les billes de nettoyage ont besoin, lors de leur recyclage, pour traverser au moins une section de conduite prédéterminée par la canalisation, 7 Dispositif pour la réalisation du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'il comprend un système de mesure de la quantité de mouvement ( 1 i 1) placé dans la conduite de retour des billes de nettoyage, un dispositif de comptage et de mémorisation ( 12) pour les quantités de mouvement mesurées dans un temps de mesure donné, un comparateur ( 13) pour la comparaison de la quantité de mouvement mesurée avec une valeur seuil, et un dispostif d'affichage ( 14) délivrant un signal de rempla- cement lorsque, dans le temps de mesure donné, un nombre prédéterminable de billes de nettoyage ( 10) présentent une quantité de mouvement inférieure à une valeur seuil égale- ment prédéterminée. 8 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le temps de mesure et/ou la valeur seuil pour la quantité de mouvement à mesurer et/ou le nombre des billes de nettoyage ( 10) pouvant présenter un écart admis- sible peuvent Etre réglés en service, 9 Dispositif selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé par le fait que le système de mesure de la quantité de mouvement ( 11) est disposé dans-la conduite de retour des billes de nettoyage ( 7). Dispositif selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé par le fait que le système de mesure de la quantité de mouvement ( 11) est installé dans une dérivation ( 17 > 18) de la conduite de retour des billes de nettoyage ( 7) et qu'un dispositif d'étranglement et/ou le dispositif ( 9) pour l'introduction et l'évacuation des billes de nettoyage ( 10) est inséré dans la section de la conduite de - retour des billes de nettoyage ( 7) isolée par la dérivation ( 17, 18).