Brevet FR2682734A1 — publié le 19930423

DISPOSITIF DE REGLAGE DE LA PRESSION DE DECLENCHEMENT D'UNE SOUPAPE DE SECURITE L'invention concerne les dispositifs de réglage de la pression de déclenchement des soupapes utilisées comme organe de sécurité dans les générateurs de vapeur des centrales nucléaires. Dans les générateurs de vapeur des centrales nucléaires, des conditions strictes de fonctionnement, notamment de la pression de la vapeur engendrée, doivent être respectées, des sécurités correspondantes devant impérativement être prévues, notamment en cas de surpression. Des soupapes de sécurité sont normalement utilisées, telles que représentées en coupe en figure 1, sur les réacteurs à eau pressurisée REP des tranches de production de 900 et 1300 MW. On notera que ces soupapes comprennent de manière classique une chambre d'assistance à l'ouverture et une chambre d'assistance à la fermeture agissant sur un organe obturateur par l'intermédiaire d t une tige centrale retenue par des organes élastiques tels que rondelles Beleville. Des contrôles périodiques de la pression de réglage ou pression de tarage doivent être effectués impérativement. La pression de réglage est la pression de vapeur nécessaire pour que la soupape commence à s'ouvrir, dans les conditions de fonctionnement correspondantes ; les efforts qui s'exercent alors sur l'organe d'obturation du clapet, du fait de la pression de vapeur, sont alors équilibrés par l'effort antagoniste de l'organe élastique. Actuellement, les constructeurs de soupapes fournissent des soupapes dont le réglage, à la construction, correspond aux normes de sécurité en vigueur. Les contrôles périodiques de la pression de réglage, celle-ci pouvant varier en raison de la fatigue des organes élastiques, permettent actuellement de déceler tout élément correspondant dont l'écart de règlage dépasse une certaine tolérance. Une intervention lors de l'arrêt de la tranche de production correspondante peut alors être envisagée. La présente invention a pour objet de permettre la mise en oeuvre d'un dispositif de contrôle de réglage de soupape susceptible d'être utilisé, alors que la tranche est en régime de fonctionnement ou en arrêt à chaud. Un autre objet de la présente invention est, en outre, la mise en oeuvre d'un dispositif de réglage de soupape automatisé permettant d'assurer pour une ou plusieurs tranches une gestion des essais de réglage de toutes les soupapes et/ou un historique de l'évolution des caractéristiques de réglage de chaque soupape de sécurité. Le dispositif de réglage de la pression de déclenchement d'une soupape de sécurité d'un générateur de vapeur de centrale nucléaire, objet de la présente invention, est remarquable en ce qu'il comporte un microphone immédiatement relié à un filtre passe-bande 5kHz + 1/3 d'octave, l'ensemble délivrant un signal analogique représentatif de l'état fonctionnel d'ouverture ou de fermeture de la soupape soumise au processus de réglage. Un système d'échantillonnage des données est prévu afin de permettre une mémorisation du signal analogique après conversion sous forme de signal numérique. Un calculateur permet de déterminer la pression acoustique de réglage par comparaison du signal numérique à une valeur de seuil. Le dispositif objet de l'invention trouve application à la maintenance et à la gestion rationnelles des tranches de production des centrales nucléaires. Une description plus détaillée du dispositif objet de la présente invention sera donnée en relation avec les dessins ci-après dans lesquels, outre la figure 1, relative à une soupape de sécurité connue de l'état de la technique, - la figure 2a représente une vue schématique d'un dispositif de réglage de la pression de déclenchement d'une soupape de sécurité objet de la présente invention, - la figure 2b représente un organigramme général du processus de gestion du réglage d'une pluralité de soupapes d'une tranche de production d'une centrale nucléaire, par exemple, - la figure 2c représente un détail d'un organigramme de règlage des capteurs préalablement au processus de réglage proprement dit, - la figure 2d représente un organigramme du processus de réglage proprement dit, - la figure 3 représente un mode particulier d'affichage à l'écran des résultats de mesure de réglage. Le dispositif de réglage de la pression de déclenchement d'une soupape de sécurité d'un générateur de vapeur de centrale nucléaire par exemple, objet de la présente invention, sera décrit tout d'abord de manière plus détaillée en relation avec la figure 2a. Selon la figure précitée, la soupape de sécurité S est normalement alimentée en vue d'effectuer les essais de réglage par un circuit d'alimentation en air comportant essentiellement un filtre F, un détendeur D, un limiteur de débit, et un circuit de raccord R à une chambre de soulevage et une chambre d'appui notée CS,CA sur la figure 2a. Les chambres précitées sont reliées à un système de commande manuelle et/ou par un calculateur permettant d'assurer respectivement la purge d'air de la chambre d'appui et/ou de la chambre de soulevage. Selon la présente invention, le dispositif comporte en outre, ainsi que représenté sur la figure précitée, un microphone 1. Le microphone 1 peut avantageusement être disposé, soit au niveau de l'une des chambres d'appui ou de soulevage, soit de préférence au niveau de la soupape proprement dite. Le microphone 1 est immédiatement relié à un filtre passe-bande noté 2, ce filtre présentant une bande centrée sur une fréquence de 5 kHz à t 1/3 d'octave. L'ensemble délivre un signal analogique représentatif de l'état fonctionnel d'ouverture ou de fermeture de la soupape S soumise au processus de réglage. En outre, un système 20 d'échantillonnage de données permet une mémorisation du signal analogique après conversion sous forme de signal numérique. Enfin, un circuit 3 de détermination de la pression acoustique de réglage est prévu afin d'obtenir la valeur de la pression acoustique de réglage précitée par comparaison du signal numérique obtenu après conversion analogiquenumérique à une valeur de seuil déterminée. On comprendra bien sûr que le circuit 3 de détermination de la pression acoustique de réglage est constitué en fait par un micro-ordinateur noté 30, lequel permet également d'assurer la commande de purge au niveau de la soupape S. On notera également, ainsi que représenté en figure 2a, que le filtre passe-bande 2 peut être intégré sur le circuit 20 d'échantillonnage de données, ou au contraire être réalisé par un filtre passe-bande séparé, le système 20 d'échantillonnage étant alors constitué, par exemple, par une carte directement enfichée dans un connecteur d'extension du micro-ordinateur 30. D'une manière générale, le circuit 3 de détermination de la pression acoustique de réglage comprend le micro-ordinateur 30 précité muni de ses ressources périphériques, telles que par exemple clavier, écran d'affichage et mémoire de masse, ainsi qu'une imprimante par exemple, et un programme chargé en mémoire vive lors du fonctionnement du dispositif. D'une manière avantageuse, le programme précité permet, d'une part l'acquisition des données analogiques et leur conversion en données numériques, et d'autre part, le traitement de ces données pour déterminer la valeur de la pression de réglage, le contrôle de la pression de réglage par rapport à des valeurs de référence ainsi que la gestion de l'historique de chaque soupape par constitution de fichiers. Une description plus détaillée du programme précité sera donnée en liaison avec la figure 2b. Le programme 1000 comprend, ainsi que représenté sur cette figure, une suite de procédures et sous-procédures permettant la conduite des essais de réglage sous forme d'une suite d'opérations affichées par des pages écrans sur l'écran d'affichage du micro-ordinateur 30. Les pages écran précitées permettent d'instituer un dialogue interactif pour un utilisateur chargé d'effectuer les mesures de réglage. Ces opérations comportent notamment, après une étape de mise en route notée 1001, une étape 1002 d'entrée de numéros de tranches de production et d'heures, une étape 1003 de chargement de fichiers capteurs et de fichiers soupapes relatifs aux essais précédents, ou à tout le moins à l'essai immédiatement antérieur. En outre, le programme 1000 précité comporte au choix de l'utilisateur une procédure 1004, 1005, 1006, 1007 de choix du capteur, de modification des paramètres du capteur, de sauvegarde du nouveau fichier correspondant et de vérification d'étalonnage, une procédure 1008, 1009, 1010 de réglage, d'entrée du repère fonctionnel de la soupape et de test de passage à une autre soupape et, également, une procédure 1011, 1012, 1013, 1014 d'édition d'un procès-verbal d'essai de l'historique d'une soupape et d'un bilan des essais par générateur de vapeur. On notera que le module 1013 de la procédure d'édition permet un retour au menu général, par exemple à l'étape 1002 précédemment décrite. Une description plus détaillée de la procédure de réglage sera donnée en liaison avec la figure 2c. La procédure de réglage 1008 comprend, ainsi que représenté sur cette figure, un sous-programme d'affichage sur écran 1008,1, un sous-programme de test 1008,2 de modification d'un paramètre, et, sur réponse positive au test 1008,2 précité, un sous-programme 1008,3 de sauvegarde sur mémoire de masse. Un sous-programme 1008,4 permet d'effectuer une vérification d'étalonnage des capteurs, et un sous-programme 1008,5 permet d'effectuer le réglage proprement dit. Le sous-programme de réglage 1008,5 permettant d'effectuer le réglage proprement dit sera décrit en liaison avec la figure 2d. Le sous-programme de réglage 1008,5 comprend, dans le cas de soupapes comportant des ressorts de compression du clapet de soupape, ainsi que représenté en figure 1, suite à une étape d'entrée du numéro de la soupape à l'essai, une routine 1008,51 d'entrée de la cote de compression des ressorts, une routine 1008,52 de démarrage-acquisition, une routine 1008,53 de calcul de la pression d'air maximale PAM vérifiant la relation PAM = P réglage théorique - P vapeur 0,235. Une routine 1008,54 d'admission d'air de soulevage et de purge d'air d'appui est prévue, cette routine ayant pour effet de commander l'admission d'air de soulevage ou la purge de l'air d'appui ou de l'air de soulevage selon le schéma représenté en figure 2a. Les moyens de commande d'admission de l'air d'appui ou de purge d'air de soulevage ou d'air d'appui ne seront pas décrits en détails, car ils correspondent à des moyens de commande normalement connus de l'homme de métier. En outre est également prévue, à la suite de la routine d'admission d'air de soulevage et de purge d'air d'appui 1008,54 précitée, une routine de calcul de la pression équivalente vérifiant la relation Peq = P vapeur + P air. k On notera qu'afin d'effectuer le calcul de la pression d'air maximale PAM et de la pression équivalente Peq, la pression de vapeur et la pression d'air sont mesurées normalement à partir de manomètres délivrant un signal de mesure, ce signal de mesure pouvant être converti en données numériques de manière classique, ces données étant mémorisées par les mémoires de masse du microordinateur 30 par exemple. En ce qui concerne la pression de réglage théorique, on notera, ainsi qu'en ce qui concerne la valeur k constante de valeur déterminée, que celles-ci sont données par le constructeur des soupapes de sécurité soumises au test considéré. Suite à la routine 1008,55 de calcul de la pression équivalente précitée sont également prévues une pluralité de routines, notées 1008,56 à 1008,60, de commandes optionnelles, tels que routine de sécurité PR > PAM, déclenchement manuel par l'utilisateur, déclenchement du type coup de poing représenté symboliquement également sur la figure 2a, seuil P maximum, seuil externe équivalent à 85 dB, ou déclenchement manuel à partir d'une touche de fonction telle que la touche F8 du micro-ordinateur. On notera bien sûr que la routine de déclenchement manuel du type coup de poing constitue ainsi une routine de sécurité en cas de déclenchement d'urgence. Suite à la pluralité des routines de commandes optionnelles précédemment citées, est également prévue une routine 1008,61 de purge d'air de soulevage ou air de réglage, puis une routine 1008,62 d'affichage sur l'écran de l'essai réalisé, cette routine étant elle-même complétée d'une routine 1008,63 de recopie d'écran. Enfin, une routine 1008,64 permet d'assurer la sauvegarde sur mémoire de masse après validation de l'essai considéré. Une routine de sortie 1008,65 permet le passage à une autre soupape ou à un autre essai de la même soupape, par exemple. Le fonctionnement du dispositif pour effectuer le processus de réglage proprement dit est le suivant. Après avoir défini le repère fonctionnel de la soupape, la cote de compression des ressorts ou organes élastiques de la soupape, ainsi que le niveau sonore du seuil de déclenchement, ce seuil de déclenchement correspondant à une intensité acoustique d'au moins 15 dB au-dessus du niveau de bruit moyen par exemple, soit selon un exemple non limitatif à 85 dB, l'opérateur peut déclencher la procédure de réglage par simple frappe d'une touche du clavier du micro-ordinateur 30. La mise en oeuvre par les séquences déclenche l'acquisition des données en provenance des capteurs de pression d'air et/ou de vapeur par exemple, ainsi que l'ouverture de la vanne d'admission d'air de soulevage admis dans la chambre de soulevage de la soupape. Lors de l'acquisition des données, selon un aspect particulièrement avantageux du dispositif objet de l'invention, un affichage en temps réel de la pression équivalente calculée conformément à la relation par la routine 1008,55 peut être effectué. Deux seuils de sécurité peuvent alors avantageusement être introduits en 1008,59 et 1008,58. La première routine précitée permet d'effectuer une purge automatique de lvair de soulevage et le fichier résultat indique alors que la soupape ne s'est pas soulevée pour une pression équivalente à Pmax. La deuxième routine précitée permet, sur déclenchement manuel du type coup de poing, l'opérateur ayant lui-même décidé l'arrêt de l'essai, d'effectuer cet arrêt après une temporisation de quelques secondes par exemple, après atteinte du seuil fixé à 85 dB, par exemple. La valeur de la pression équivalent Peq peut alors être visualisée à l'écran du micro-ordinateur, ainsi que représenté en figure 3. Cet affichage est réalisé au moyen de la routine 1008,62 et de la routine 1008,63, par exemple. La validation de l'essai provoque l'enregistrement en mémoire des données et les valeurs d'essai sont stockées sous forme contractée, selon un code déterminé. On comprendra bien sûr que le but de création du fichier des données de réglage est, en fait, de créer une base de données permettant de suivre l'évolution du réglage des soupapes et d'interpréter éventuellement leur dérive dans le temps. En outre, le remplacement d'une soupape au niveau d'un repère fonctionnel quelconque doit être mentionné. Dans ce but, les essais en cours de l'année peuvent être indiqués sous forme d'un tableau par générateur de vapeur considéré. En outre, l'historique sur une soupape déterminée peut être réalisée par interrogation du fichier jusqu a une durée antérieure de 4 ans par exemple. Enfin, pour chaque soupape, les indications remarquables telles que tranche de production d'une centrale nucléaire donnée, ou date des essais et repères fonctionnels correspondants, ainsi que valeur minimale et maximale de la pression de règlage ou de tarage, valeur de cote de compression, de l'heure et de la pression de réglage mesurée dans l'ordre des essais effectués, sont indiqués. On a ainsi décrit un dispositif de réglage de la pression de déclenchement d'une soupape de sécurité d'un générateur de vapeur particulièrement performant dans la mesure où ce type de dispositif est susceptible d'être utilisé dans toute installation industrielle mettant en oeuvre de telles soupapes de sécurité, et en particulier dans les générateurs de vapeur de centrales nucléaires. Ce dispositif est remarquable en raison de la souplesse d'utilisation de ce dernier, ainsi que de la fiabilité de l'ensemble du dispositif de mesure, tous les éléments capteurs des chaines de mesurage pouvant être vérifiés par voie logicielle préalablement à la réalisation d'une mesure de réglage. REVENDICATIONS 1) Dispositif de réglage de la pression de déclenchement d'une soupape de sécurité d'un générateur de vapeur de centrale nucléaire, caractérisé en ce que ledit dispositif comporte - un microphone (1) immédiatement relié à un filtre passe bande (2), 5 kHz + 1/3 d'octave, l'ensemble délivrant un signal analogique représentatif de l'état fonctionnel d'ouverture ou fermeture de la soupape soumise au processus de réglage, - un système (20) d'échantillonnage de données permettant une mémorisation du signal analogique après conversion sous forme de signal numérique, - des moyens (3) de détermination de la pression acoustique de réglage par comparaison dudit signal numérique à une valeur de seuil. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (3) de détermination de la pression acoustique de réglage comprennent - un micro-ordinateur (30) muni de ses ressources périphériques, - un programme (1000) chargé en mémoire vive lors du fonctionnement du dispositif, ledit programme permettant, d'une part, l'acquisition des données analogiques et leur conversion et, d'autre part, le traitement de ces données pour déterminer la valeur de la pression de réglage, le contrôle de la pression de réglage par rapport à des valeurs de référence, la gestion de l'historique de chaque soupape par constitution de fichiers. 3) Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la valeur de seuil d'intensité acoustique est au moins de 15 dB au-dessus du niveau de bruit moyen. 4) Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ledit programme (1000) permet la conduite des essais de réglage sous forme d'une suite d'opérations affichées par des pages écrans pour un utilisateur, sous forme de dialogue interactif, ces opérations comportant notamment après une étape de mise en route: - une étape (1002) d'entrée de numéro de tranche et d'heure, - une étape (1003) de chargement fichier capteur, fichiers soupapes (essai précédent), - et au choix de l'utilisateur, une procédure (1004, 1005, 1006, 1007) de choix du capteur, modification des paramètres du capteur, sauvegarde du nouveau fichier correspondant, vérification de l'étalonnage, une procédure (1008, 1009, 1010) de réglage, entrée du repère fonctionnel de la soupape, test de passage à une autre soupape, une procédure (1011, 1012, 1013, 1014) d'édition, procès verbal d'essai, historique d'une soupape, bilan des essais par générateur de vapeur. 5) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la procédure de réglage (1008) comprend - un sous-programme d'affichage sur écran (1008,1), - un sous-programme de test (1008,2) de modification d'un paramètre et, sur réponse positive audit test, un sous-programme (1008,3) de sauvegarde sur mémoire de masse, - un sous-programme (1008,4) de vérification d'étalonnage des capteurs, - un sous-programme (1008,5) de réglage. 6) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit sous-programme de réglage (1008,5) comprend, dans le cas de soupapes comportant des ressorts de compression du clapet de soupape, suite à une étape d'entrée du numéro de la soupape à l'essai - une routine (1008,51) d'entrée de la cote de compression desdits ressorts, - une routine (1008,52) de démarrage acquisition, - une routine (1008,53) de calcul de la pression d'air maximale PAM vérifiant la relation ) PAM = P réglage théorique - P vapeur 0,235 - une routine (1008,54) d'admission d'air de soulevage et de purge d'air d'appui, - une routine (1008,55) de calcul de la pression équivalente Peq vérifiant la relation (2) Peq = P vapeur + P air k où k est une constante de valeur déterminée, - une pluralité (1008,56 à 1008,60) de routines de commande optionnelles, telles que routine de sécurité P air > PAM, déclenchement manuel, déclenchement coup de poing, seuil P max ou seuil externe 85 dB, - une routine (1008,61) de purge d'air de soulevage ou air de réglage, - une routine (1008,62) d'affichage sur l'écran de l'essai réalisé, une routine (1008,64) de sauvegarde de l'essai après validation.