Brevet FR2693269A1 — publié le 19940107

PROCEDE DE MESURE PONDEREE DE LA TEMPERATURE ET APPAREIL A CET EFFET La présente invention concerne des techniques de mesure de la température d'un fluide et, en particulier, l'utilisation de capteurs multiples dans une canalisation pour fluide afin de mesurer la température du fluide s'écoulant dans la canalisation comme par exemple la branche chaude d'une canalisation de générateur de vapeur dans un réacteur nucléaire. Le brevet US-5 024 802 décrit un procédé pour contrôler le niveau d'ébullition de la vapeur dans un générateur de vapeur d'une centrale nucléaire Dans une centrale nucléaire, des sondes de température sont situées dans la canalisation d'écoulement du fluide haute température, dite "branche chaude", désignée dans ce brevet par le repère numérique 31 La température de la branche chaude est mesurée en conjonction avec la température de la branche froide, à savoir la canalisation qui revient du générateur de vapeur 34 Pour mesurer la température, on place des sondes comme des résistances thermosensibles en différents points se trouvant sur un plan circulaire perpendiculaire à l'écoulement du fluide Chaque capteur détermine une température On effectue la moyenne des températures de tous les capteurs pour obtenir la température moyenne (TH). Des sondes de température (capteurs) ont rarement les mêmes caractéristiques de réponse en température Elles produisent du bruit thermique dont le niveau est fonction de la température de la sonde Avec des sondes thermosensibles, la sonde la plus froide peut être la plus bruyante Cela fait que la température moyenne (TH) peut être incorrecte Des réparations sont effectuées sur l'installation du réacteur en fonction des mesures de la température moyenne Donc, la capacité à déterminer la température de la branche chaude du réacteur de façon plus précise peut se traduire par des interventions moins fréquentes. Un objet de la présente invention est de fournir une technique améliorée pour mesurer la température de la branche chaude d'un générateur de vapeur ainsi qu'un appareil permettant de mettre en oeuvre cette technique. Selon la présente invention, une pluralité de sondes de détection de la température, telles des résistances thermosensibles, sont placées à intervalles angulaires réguliers sur un plan circulaire normal à l'écoulement du fluide dans la branche chaude La température mesurée par chaque capteur est déterminée et la gamme de températures produites par les capteurs est référencée sur une échelle mémorisée de facteurs de pondération dans laquelle le facteur de pondération augmente avec la température de la sonde Supposons que le capteur qui donne la température la plus faible soit le plus bruyant, c'est ce capteur qui reçoit le premier facteur de pondération La sonde de température qui donne les fluctuations de températures les plus faibles reçoit un facteur de pondération supérieur au premier facteur Les capteurs de température donnant des fluctuations de température intermédiaires entre la plus faible et la plus forte se voient assigner des facteurs de pondération intermédiaires, facteurs qui diminuent avec la fluctuation de température de la sonde La somme de tous les facteurs de pondération vaut 100 % La température de chaque sonde est multipliée par le facteur de pondération assigné à cette sonde pour donner "la température corrigée de la sonde" La température du fluide dans la branche chaude est calculée par sommation de toutes les valeurs de températures corrigées Selon une caractéristique de l'invention, chaque capteur est une résistance thermosensible à réponse rapide. Une caractéristique de la présente invention est que le biais ou erreur de décalage dans la température mesurée sommée est réduit à une valeur qui se répète Il est possible de mesurer le biais ou décalage associé à chaque capteur lorsque la température du fluide se trouve à un niveau statique de base A partir de ce décalage, il est possible de déterminer la température dans la branche chaude encore plus précisément si on le souhaite par addition d'un décalage à la température corrigée. La présente invention concerne également un appareil de mesure de la température avec des capteurs de température répartis le long d'un cercle normal au trajet d'écoulement du liquide et avec un moyen relié aux capteurs pour produire un signal de température Cet appareil est caractérisé par la présence d'un processeur de signal permettant de déterminer les grandeurs relatives des températures indiquées par les capteurs, de leur assigner un facteur de pondération compris entre zéro et cent pour cent et proportionnel à leurs grandeurs pour produire une composante de la température mesurée pour chaque capteur et de faire la somme de ces composantes pour fournir un signal indiquant la température du liquide Selon une possibilité, chaque capteur est une résistance thermosensible et le moyen de production du signal de température mesure la modification de la résistance de chaque capteur Selon une autre possibilité, le processeur de signal inclut en outre un moyen pour ajouter un décalage mémorisé à la somme des composantes mesurées de la température. D'autres caractéristiques, avantages et bénéfices de la présente invention apparaîtront à l'homme de l'art d'après les dessins annexés et la discussion suivante. La figure 1 est un schéma d'une installation de production de vapeur mettant en oeuvre la présente invention; la figure 2 est une vue écorchée d'une partie d'une branche chaude avec une enceinte contenant des résistances thermosensibles. Si l'on se rapporte à la figure 1, un réacteur nucléaire 10 reçoit de l'eau par une canalisation 12 et chauffe cette eau qui sort du réacteur par la canalisation 14, la "branche chaude" Par souci de clarté, la branche chaude est représentée sur la figure 1 de façon partielle, éclatée et simplifiée, pour montrer qu'il y a trois capteurs A, B et C séparés de 120 degrés sur un plan circulaire qui est normal à l'écoulement du fluide Les capteurs sont d'une façon classique des dispositifs à résistance thermosensible, c'est-à-dire des dispositifs dont la résistance change en fonction de la température. Comme le montre la figure 2, les capteurs sont situés à l'intérieur d'un boîtier spécial qui fait partie de la paroi de la branche chaude Le boîtier contient une pluralité d'orifices il qui permettent au fluide de venir en contact avec le capteur (sonde) Chaque sonde comprend deux conducteurs A 1, B 1, C 1 (respectivement pour les sondes A, B et C) qui le relient à un processeur de signal contenant une mémoire 20 1, représenté de façon simplifiée sur la figure 1 A partir de la résistance mesurée de la sonde, déterminée sur les lignes menant au processeur, le processeur 20 produit un affichage de sortie ou indication 22 de la température L'eau qui traverse la branche chaude pénètre dans un générateur de vapeur 34 et quitte le générateur de vapeur, en étant plus froide, par la canalisation 12. Dans la technique antérieure, la température de l'eau est mesurée par les sondes A, B et C et les équations suivantes sont utilisées pour déterminer la température moyenne (T>H), calcul effectué en supposant que chaque sonde représente un tiers de la température moyenne. ( 1) TÈH = 1/3 (TH + BA) + 1/3 (TH + BB) + 1/3 (TH + BC) = 1/3 (TH + TH + TH) + 1/3 (BA + BB + BC) = TH + 1/3 (BA + BB + BC) ( 2) et donc, BA + BB + BC = Dans ces équations, les températures individuelles TA, TB, TC de chaque sonde sont définies par les relations suivantes par rapport à T 1 H o BA, BB,, BC sont les niveaux de décalage ou de biais pour chaque sonde tels que T 1 H et TA, TB ou TC soit égal à la température de la sonde. Si l'on utilise l'exemple suivant, en supposant que TA est égal à 295 degrés, TB à 303 degrés et TC à 302 degrés, l'équation 1 s'écrit de la façon suivante (o là encore il faut noter que BA + BB + BC vaut O pour l'équation ( 2)>. ( 3) T 1 H = 1/3 ( 295) + 1/3 ( 303) + 1/3 ( 302) = 300 ( 4) BA + BB + BC = -5 + 3 + 2 = O Suivant la technique de l'invention, l'approche est cette fois différente Différents facteurs de pondération WA, WB et WC sont assignés à TA, TB et TC en fonction de leurs grandeurs relatives Si l'on suppose que TA produit la température mesurée la plus faible, il reçoit le facteur de pondération le plus petit Par exemple, si on suppose que le facteur de pondération pour TA vaut 20 % et que les facteurs de pondération pour TB et TC valent chacun 40 % (remarquons que le total vaut 100 %), l'équation 1 s'écrit alors de la façon suivante, en utilisant la technique de l'invention: ( 5) T-H = 1/5 (TA) + 2/5 (TB) + 2/5 (TC) équation ( 4) ( 6) TH = 1/5 (TH + BA) + 2/5 (TH + BB) + 2/5 (TH + BC) On en déduit alors que TH suit la relation suivante: ( 7) TH + 1/5 (BB + BC) et ( 8) BA + BB + BC = O en utilisant l'exemple précédent, ( 9) T 1 H = 1/5 ( 295) + 2/5 ( 303) + 2/5 ( 302) = 301 Cette température dépasse de un degré celle calculée avec le procédé classique Cela représente 20 % de la somme de BB et BC. L'équation 7 peut donc nous donner l'erreur ( 10) ERREUR = 1/5 (BB + BC) On voit donc que, du fait que l'on suppose un facteur de 20 % pour la sonde TA la plus bruyante, l'erreur représente 20 % de la somme des décalages provenant des deux autres sondes Cette erreur peut être prise en compte pour l'analyse ou la graduation Plus généralement, du fait que l'on assigne un facteur de pondération de 20 % seulement à la sonde la plus bruyante, il est possible de diminuer l'impact des fluctuations de températures et d'augmenter de ce fait les marges de fonctionnement. De même, si le bruit pic à pic vaut 2 %, le procédé de calcul de la moyenne de la technique antérieure va faire apparaître ce même 2 % Par contre, si on utilise le procédé de moyenne pondérée de l'invention, la contribution du niveau de bruit est réduite de 16 % en raison du facteur de pondération Cette diminution de 16 % va donner un gain d'environ 2 à 3 % dans la marge globale de température. REVENDICATIONS 1 Procédé pour indiquer la température d'un fluide dans la branche chaude ( 14) d'un système de production de vapeur utilisant au moins trois capteurs (A, B, C) de température à résistance et à réponse rapide, espacés de degrés sur un plan circulaire normal à l'écoulement du fluide, chaque capteur produisant un signal de température (TA, TB, TC), caractérisé par les étapes consistant à: déterminer la température de capteur pour chaque capteur à partir du signal de température produit par le capteur, assigner à chaque capteur un facteur de pondération (WA, WB, WC) compris entre zéro et cent pour cent, en fonction de la grandeur relative desdites températures, un capteur avec les fluctuations de températures les plus faibles recevant le facteur de pondération le plus fort et un capteur avec les fluctuations de températures les plus fortes recevant le facteur le plus faible, la somme des facteurs de tous les capteurs valant 100 %, multiplier chaque température de capteur par le facteur de pondération assigné au capteur pour produire une seconde température de capteur pour chaque capteur, et additionner lesdites secondes températures de capteurs. 2 Procédé pour indiquer la température d'un fluide dans la branche chaude d'un système de production de vapeur utilisant au moins trois capteurs de température répartis sur un plan circulaire normal à l'écoulement du fluide, chaque capteur produisant un signal de température, caractérisé par les étapes consistant à: déterminer la température de capteur pour chaque capteur à partir du signal de température produit par le capteur, assigner à chaque capteur un facteur de pondération, compris entre zéro et cent pour cent, en fonction de la grandeur relative desdites températures, de sorte qu'un capteur avec les fluctuations de températures les plus faibles reçoive le facteur de pondération le plus fort et qu'un capteur avec les fluctuations de températures les plus fortes reçoive le facteur le plus faible, la somme des facteurs de tous les capteurs valant 100 %, multiplier chaque température de capteur par le facteur de pondération assigné au capteur pour produire une seconde température de capteur pour chaque capteur, et additionner lesdites secondes températures de capteurs, et soustraire un décalage mémorisé de la somme desdites secondes températures de capteurs, le décalage étant obtenu par calcul de la valeur moyenne des secondes températures de capteurs, le calcul pour chaque capteur à l'exception de celui ayant la température la plus basse de la différence entre ladite valeur moyenne et la seconde température du capteur, le calcul de la somme de ces différences, et la multiplication de cette somme par le facteur de pondération du capteur ayant la température la plus basse. 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en outre en ce que chaque capteur de température comprend une résistance à réponse thermique rapide. 4 Appareil de mesure de la température comportant au moins trois capteurs de température répartis le long d'un motif circulaire normal au trajet d'écoulement d'un liquide et un moyen de mesure de la température relié aux capteurs pour produire un signal de température, caractérisé en ce que ledit moyen inclut un moyen formant processeur de signal pour déterminer les grandeurs relatives des températures indiquées par les capteurs, pour assigner un facteur de pondération compris entre zéro et cent pour cent aux capteurs en proportion de leurs grandeurs de sorte qu'un capteur produisant les fluctuations de températures les plus faibles reçoit le facteur de pondération le plus élevé et qu'un capteur produisant les fluctuations de températures les plus fortes reçoit le facteur de pondération le plus faible, pour multiplier la température associée à chaque capteur par le facteur de pondération assigné au capteur afin de produire une composante mesurée de la température pour chaque capteur et pour faire la somme desdites composantes mesurées de température afin de produire un signal indiquant la température du liquide. Appareil de mesure de la température selon la revendication 4, caractérisé en outre par le fait que chaque capteur de température comprend une résistance thermosensible et ledit moyen comprend un moyen pour mesurer la variation de résistance dans chaque capteur. 6 Appareil de mesure de la température selon la revendication 4, caractérisé en outre en ce que ledit moyen formant processeur de signal inclut un moyen pour additionner un décalage mémorisé à la somme desdites composantes mesurées de température.