Brevet FR2622950A1 — publié le 19890512

La présente invention est relative à un appareil d'essai ou de test de la pression de fonctionnement ou de travail (pression d'expulsion) d'une soupape de sécurité telle que, par exemple une soupape de sécurité de vapeur principale utilisée dans une centrale thermique,une cen- trale atomique ou analogue. Une soupape de sécurité est conçue pour fonction- ner ou se déclencher (expulser) pour la pression disponi- ble la plus élevée dans une conduite ou canalisation, tandis qu'à la pression normale cette soupape ne doit pas se déclencher. Toutefois, pour confirmerou s'assurer de la fonction d'une soupape de sécurité, à savoir qu'elle se déclenche correctement à la pression disponible la plus élevée, pour une condition dans laquelle la pression dans la conduite est-maintenue à environ 70 %de la pres- sion disponible la plus élevée (c'est-à-dire à une pres- sion un peu inférieure à la pression normale de fonctionne- ment), une tige de soupape est tirée au moyen d'un vérin hydraulique pour forcer la soupape de sécurité à se déclen- cher. Si la charge de traction tombe dans une plage prédé- terminée en vue de la relationentre une charge de trac- tion pour cette tige de soupape et la pression dans une canalisation,on est alors assuré que la soupape en ques- tion se déclenchera pour la pression disponible la plus élevée dans la canalisation. Un exemple de fonctionnement pratique de l'appa- reil ci-dessus mentionné de l'art antérieur pour l'essai de la pression de fonctionnement d'une. soupape de sécurité sera décrit maintenant en référence à la Fig. 4. Dans cette Figure, la référence numérique 2 désigne une soupape de sécurité montée sur une canalisation 1. Lorsque la pression dans la canalisation 1 s'est stabilisée, une tige de soupape 3 est tirée au moyen d'unepompe manuelle 4 et d'un vérin hydraulique 5. On détecte le bruit émis par la soupape de sécurité 2 lorsque celle-ci s'ouvre ou se déclenche, et on obtient la charge du vérin hydraulique 5 parlecture sur une échelle d'un indicateur 6 de pression hydraulique du vérin à cet instant. Ce vérin hydraulique 5 est monté à l'extrémité de la tiqe de soupape 3 par l'in- termédiaire d'un organe de couplage. On décrira maintenant en référence à la Fig. 5 un autre exemple d'un appareil de l'art antérieur pour l'es- sai de la pression de fonctionnement d'une soupape de sécurité. Dans cette Figure, un appareil 101 pour l'essai de la pression de fonctionnement d'une soupape de sécurité comporte un support principal 111 dont la partie inférieu- re est vissée à la partie supérieure 04 de la soupape du côté de la mesure, un ensemble inférieur 103 fixé au sup- port principal 111, un ensemble supérieur 102 entourant à coulissement le support principal 111 par l'intermé- diaire d'une garniture de coulissement 112, des soufflets 109 pour relier l'ensemble supérieur 102 et l'ensemble inférieur 103 de manière étanche à l'air et de façon ex- tensible verticalement, un boulon de traction 104 situé axialement au centre de l'appareil et dont la partie inférieure est assujettie à une tige de soupape 03 cons- tituant le corps de mesure et-dont la partie supérieure est supportée par l'ensemble supérieur 102 par l'inter- médiaire d'une cellule de charge 106, un noyau 108 agen- cé pour s'appuyer contre une collerette 105 et suivre le mouvement de celle-ci lorsque le boulon de traction 104 tire vers le haut la tige de soupape 03 du fait de l'ex- pansion des soufflets 109, un transducteur de position 107 pour indiqueren sortie l'amplitude de déplacement du noyau 108 sous la forme d'un signal électrique, et un dispositif de commande 110 recevant un signal de position du transducteur 107, un signal de force provenant de la cellule de charge 106 et un signal de pression indiquant la pression du gaz admis dans les soufflets 109 pour dé- terminer si la pression de fonctionnement du corps de mesure tombe ou non dans une plage appropriée. En fonctionnement, lorsque l'air sous pression est admis dans les soufflets 109, l'ensemble supérieur 102 commence à monter et le boulon de traction 104 tire vers le haut la tige de soupape 03. A cet instant, à mesure que le boulon de traction 104 est poussé vers le haut par l'ensemble supérieur 102 par l'intermédiaire de la cellule de charge 106, une force de pression correspon- dant à la force de traction sur la tige de soupape 03 s'exerce sur la cellule de charge 106, et un signal de force est émis en sortie à partir de la cellule de char- ge 106 et délivré au dispositif de commande 110. Par ail- leurs, la collerette 105 se déplace vers le haut conjoin- tement avec le boulon de traction 104 et elle pousse vers le haut d'une même distance le noyau 108 contre le- çuel elle est en butée. L'amplitude de ce déplacement est indiquée en sortie par le tranducteur 107 sous la forme d'un signal de position qui est délivré au dispositif de commande 110. En outre, la pression dans les soufflets 109 estindiquée en sortie sous la forme d'un signal de pression qui est délivré au dispositif de commande 110 par l'intermédiaire d'une ligne non représentée. A l'instant o le signal de position délivré par le trans- ducteur de position 107 a atteint la valeur indiquant la position parfaitement ouverte-de la soupape, le disposi- tif de commande 110 calcule des valeurs relatives au si- gnal de force et au signal de pression et il détermine si la pression de fonctionnement du corps mesuré est cor- recte ou non. Les appareils ci-dessus décrits de l'art antérieur pour l'essai de la pression de fonctionnement d'une sou- pape de sécurité présentent les difficultés ci-après qui doivent être résolues. L'appareil de la Fig. 4 présente la difficulté qui réside en ce que, du fait que l'action- nement de la soupape est détecté humainement par l'écou- te d'un bruit et par la lecture de la pression hydraulique sur une échelle, la précision de détection est faible et l'opérateur doit être habile. De plus, du fait que l'hui- le sous pression est admise au moyen d'une pompe manuelle, on a besoin d'un opérateur pour actionner la pompe manuel- le, d'un opérateur pour effectuer la détection ci-dessus et de nombreux autres opérateurs. En outre, la procédure est longue du fait des opérations manuelles. L'appareil représenté à la Fig. 5 présente la dif- ficulté qui réside en ce que, du fait qu'on utilise un transducteur de position comme moyen pour détecter la course de travail ou de fonctionnement d'une soupape, on ne peut pas s'attendre à une bonne précision de fonction- nement. En d'autres termes, du-fait que la course de fonctionnement ne dépasse pas environ 1 mm au maximum, une précision extrêmement élevée est nécessaire dans la relation des positions du transducteur, du noyau, de la collerette,-etc; il est donc nécessaire d'avoir un mon- tage précis et rigide exempt de tout jeu, de tout dépla- cement et de toute déformation des éléments et, en même temps, il est nécessaire de diminuer le poids des élé- ments, mais il est difficile de satisfaire ces exigences. Un but de l'invention est par conséquent de four- nir un nouvel appareil d'essai de la pression de fonction- nement d'une soupape de sécurité qui résout les difficul- tés ci-dessus mentionnées de l'art antérieur. Un autre but plus spécifique de la présente invention est de fournir un dispositif d'essai de la pression de fonctionnement d'une soupape de sécurité qui permet une économie de travail par rapport au fonctionne- ment ci-dessus décrit basé sur une intervention humaine et qui présente une précision élevée de détection malgré une construction légère et simple. Selon une caractéristique de la présente in- vention, il est prévu un appareil d'essai de la pression de fonctionnement ou de travail d'une soupape de sécurité comportant un vérin hydraulique pour tirer une tige de soupape d'une soupape de sécurité montée sur une conduite ou canalisation, une vanne électromagnétique prévue dans un passage d'alimentation du vérin hydraulique en huile sous pression, une cellule de charge pour détecter la charge appliquée sur la tige de soupape, un transducteur de pression pour détecter la pression dans la conduite, un transducteur de pression hydraulique pour détecter la pression hydraulique dans ledit passage d'alimentation du vérin hydraulique en huile sous pression ou dans le vérin hydraulique, et des moyens pour fermer la vanne électromagnétique, pour enregistrer les valeurs détectées de la cellule de charge et du transducteur de pression et pour calculer une pression de travail ou de fonctionne- ment de la soupape de sécurité sur la base des valeurs détectées lorsque le transducteur de pression hydraulique a détecté une variation de la pression hydraulique ac- compagnant le fonctionnement de la soupape de sécurité. Du fait que l'appareil d'essai de la pression de fonctionnement de la soupape de sécurité conforme à la présente invention est construit de la manière ci-dessus décrite, il fonctionne de la façon suivante. Lorsque la tige de soupape est tirée du fait de l'alimentation du vérin hydraulique en huile sous pression, si la soupape de sécurité fonctionne, une faible variatio' de pression hydraulique se produit à l'intérieur du passage d'ali- mentation du vérin hydraulique en huile sous pression et dans le vérin hydraulique à l'instant o la soupape de sécurité fonctionne, c'est-àdire qu'elle s'ouvre pour l'expulsion. Cette variation de pression hydraulique est détectée par le transducteur de pression hydraulique, puis l'alimentation du vérin hydraulique en huile sous pression est interrompue par la vanne électromagnétique et une pression de fonctionnement ou de travail de la soupape de sécurité est calculée sur la base du signal de pression provenant de la conduite et sur la base du signal de charge provenant de la cellule de charge à cet instant, et on détermine ainsi si la pression de fonc- tionnement est correcte ou non. Les buts, caractéristiques et avantages ci-dessus de la présente invention, ainsi que d'autres, apparaî- tront à la lecture de la description qui va suivre de modes de réalisation préférés de l'invention et en réfé- rence aux dessins annexés dans lesquels: Fig. 1 est une vue schématique montrant la cons- truction générale d'un appareil établi selon un premier mode de réalisation préféré de la présente invention; Fig. 2 est une vue détaillée de face en coupe, à plus grande échelle, de la partie II entourée en traits mixtes sur la Fig. 1; Fig. 3 est une vue analogue à.la Fig. 1 et relative à un second mode de réalisation préféré de la présente invention; Fig. 4 est une vue schématique montrant un exem- ple d'un appareil connu de l'art antérieur pour l'essai de la pression de fonctionnement d'une soupape de sécuri- té; et Fig. 5 est une vue en coupe longitudinale mon- trant un autre exemple d'un appareil connu de l'art antérieur pour l'essai de la pression de fonctionnement d'une soupape de sécurité. Comme on le voit tout d'abord sur la Fig. 1, une conduite ou canalisation 1 est équipée d'une soupape de sécurité 2, et un appareil d'essai 100 comporte une tige de soupape 3 pour la soupape de sécurité 2. Dans l'appareil d'essai 100, on prévoit une semelle 11 de réac- tion extérieure, des colonnes 12 et une semelle 13 de vérin hydraulique; l'appareil est équipé d'un organe de couplage 14 relié à l'extrémité supérieure de la tige de soupape 3,d'unecellule de charge 15 etd'unvérin hy- draulique 16 relié à la cellule de charge 15. La semelle 13 de vérin hydraulique reçoit une force de réaction de la part du vérin hydraulique 16. De plus, dans une cana- lisation hydraulique 20 d'alimentation du vérin hydrauli- que 16, on prévoit un transducteur 17 de pression hydrau- lique et une vanne électromagnétique 18 qui commande.. l'alimentation du vérin hydraulique en huile sous pres- sion. Un relais 21 d'amplification des signaux des dé- tecteurs sert à convertir le signal électrique produit par un transducteur de pression 19 monté sur la conduite 1 et représentatif de la pression régnant dans celle-ci, le signal électrique provenant du transducteur 17 de pression hydraulique et le signal électrique provenant de la cellule de charge 15 sous une forme, en courant ou en tensionadaptée pour être admise dans un ordinateur 22, et pour convertir un signal ouverture/fermeture prove- nant de l'ordinateur 22 sous une forme, en courant ou en tension, agencée pour actionner la vanne électromagnétique 18. le système représenté peut être commandé par action sur un clavier 23 associé à une unité centrale 23'; les résultats du fonctionnement sont délivrés à l'unité cen- trale 23' ou à une imprimante 24. La Fig. 2 montre les, détails de l'appareil d'essai , dans sa partie Il encadrée en traits mixtes sur la Fig. 1. Un écrou de réglage 31 est vissé sur la partie su- périeure de la tige de soupape 3, et l'organe de couplage 14 est vissé sur la partie extérieure de l'écrou 31. Un boulon de réglage 32, dont l'extrémité inférieure est en forme de T renversé, est introduit dans l'organe de coupla- ge 14. Le boulon de réglage 32 est vissé dans la cellule de charge 15 et, lorsqu'il est tiré vers le haut, son ex- trémité inférieure en forme de T renversé vient en con- tact avec l'organe de couplage 14 et tire celui-ci. L'au- tre extrémité de la cellule de charge 15 est reliée au vérin hydraulique 16. De plus, le transducteur 17 de pres- sion hydraulique est monté sur la canalisation hydrauli- que 20 d'alimentation du vérin hydraulique 16, et ce dé- tecteur peut détecter de faibles variations de la pression hydraulique lors du fonctionnement, c'est-à-dire de l'ou- verture ou expulsion, de la soupape de sécurité lorsque la tige de soupape 3 est tirée vers le haut par le vérin hydraulique 16. Dans l'appareil ci-dessus décrit, lorsque la van- ne électromagnétiue 18 est ouverte pour l'alimentation du vérin hydraulique 16 en huile sous pression, ce vérin est actif et il tire la tige de soupape 3 vers le haut. Si la soupape de sécurité 2 est actionnée, c'est-à-dire si elle s'ouvre pour l'expulsion, le transducteur 17 de pres- sion hydraulique détecte alors ce fonctionnement. L'ordi- nateur 22 émet un signal de fermeture de la vanne électro- magnétique 18 et il enregistre un signal de charge prove- nant de la cellule de charge 15 et un signal de pression provenant du transducteur 19 de la pression hydraulique régnant dans la conduite 1 à cet instant après que ces si- gnaux ont été convertis dans le relais 21. De plus, l'or- dinateur 22 calcule la pression de travail ou de fonc- tionnement de la soupape de sécurité lorsque la conduite 1 est maintenue à la pression maximale disponible à par- tir de la charge ci-dessus mentionnée indiquée par la cellule de charge 15 et la pression régnant dans la con- duite 1 sur la base de données préalablement mémorisées, et il indique cette pression à l'unité centrale 23'et/ou à l'imprimante 24. Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, la semelle 13 du vérin hydraulique, la semelle 11 et les co- lonnes 12 montées à la partie supérieure de la soupape n'ont pas besoin d'être des éléments présentant une rigi- dité élevée et une configuration massive, mais au con- traire il est possible de les constituer par des éléments de faible poids. En d'autres termes, il est nécessaire seulement que le transducteur de pression hydraulique soit monté en un emplacement autre qu'à la partie supérieure de la soupape, et la semelle 13 de vérin hydraulique, les colonnes 12 et la semelle 11 peuvent être légères. On décrira maintenant en référence à la Fig. 3 le second mode de réalisation préféré de l'appareil selon l'invention. Alors que, dans le mode de réalisation des Figs. 1 et 2, le transducteur de pression hydraulique était monté sur la canalisation hydraulique menant au vérin hydraulique, on prévoit.dans le mode de réalisation de la Fig. 3, un transducteur 17a de pression hydrauli- que quiest relié à l'intérieur du vérin hydraulique 16 de manière à détecter la pression hydraulique à l'intérieur même du vérin. -Les autres parties de ce second mode de réalisation sont identiques à celles du premier mode de réalisation et elles ne seront donc pas décrites. Dans ce second mode de réalisation, de manière similaire à ce qui se passe dans le premier mode de réali- sation, si la vanne électromagnétique 18 est ouverte et que de l'huile sous pression est délivrée au vérin hydrau- lique 16, celui-ci est actionné et il tire vers le haut la tige de soupape 3 et, lorsque la soupape de sécurité 2 est actionnée, c'est-à-dire qu'elle s'ouvre, le trans- ducteur 17a de pression hydraulique détecte une faible variation de la pression régnant dans le vérin hydraulique 16 et on détecte ainsi que la soupape de sécurité 2 a fonc- tionné. En réponse à cette détection, et de manière si- milaire au premier mode de réalisation, la vanne électro- magnétique 18 est fermée, et la pression de fonctionnement de la soupape de sécurité, c'est-à-dire la pression d'ou- verture ou d'expulsion, lorsque la conduite 1 est mainte- nue à la pression disponible ia plus élevée,est calculée, et cette valeur est envoyée à l'unité centrale 23' et/ ou à l'imprimante 24 pour son affichage et/ou son enregistre- ment. Conformément à la présente invention, comme dé- crit en détail ci-dessus, du fait que l'actionnement de la soupape de sécurité est détecté et confirmé au moyen d'un transducteur de pression hydraulique et qu'une charge sur la tige de soupape est détectée par une cellule de charge, on obtient une précision élevée de détection et il n'est pas nécessaire d'avoir recours à l'habileté d'un opérateur. De plus, du fait que la commande de l'alimentation et l'ar- rêt de cette alimentation du vérin hydraulique en huile sous pression sont effectués par un signal électrique ap- pliqué à une vanne électromagnétique, des opérations manuelles ne sont pas nécessaires et le fonctionnement peut se faire de manière fiable. Bien que l'invention ait été décrite ci-dessus en référence à deux modes de réalisation préférés, il va de soi que d'autres modes de réalisation de l'invention, apparemment largement différents, ainsi que des variantes et des modifications pourraient être adoptés sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Appareil d'essai de la pression de fonctionnement d'une soupape de sécurité (2) montée sur une conduite (1), caractérisé par le fait qu'il comporte: un vérin hydrau- lique (16) pour tirer une tige de soupape (3) de la sou- pape de sécurité (2); une vanne électromagnétique (18) montée sur une canalisation (20) d'alimentation dudit vé- rin hydraulique (16) en huile sous pression; une cellule de charge (15) pour détecter la charge exercée sur ladite tige de soupape (3); un transducteur de pression (19) pour détecter la pression dans ladite conduite (1); un trans - ducteur de pression hydraulique (17,17a) pour détecter une pression hydraulique représentative de la pression régnant dans ledit vérin hydraulique (16); et des moyens (21,22) pour fermer ladite vanne électromagnétique (18), pour enre- gistrer les valeurs détectées de ladite cellule de charge (15) et dudit transducteur de pression et pour calculer la pression de travail ou d'ouverture de ladite soupape de sécurité (2) sur la base des valeurs détectées lorsque le- dit transducteur de pression hydraulique a détecté une variation de la pression hydraulique accompagnant le fonc- tionnement de ladite soupape de sécurité. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le transducteur de pression hydraulique (17) est placé sur ladite canalisation (20) d'alimentation du vérin hydraulique (16) en huile sous pression. 3. Appareil selon la revendication 1, caractéri- sé par le fait que ledit transducteur de pression hydrau- lique (17a) est placé dans ledit vérin hydraulique (16).