Brevet FR2705458A1 — publié le 19941125

"BANC D'ESSAI POUR SERVOMOTEURS ELECTRIQUES" La présente invention concerne un banc d'essai pour servomoteurs électriques. Cette invention s'applique plus particulièrement, mais non exclusivement, au contrôle des servomoteurs électriques destinés à la commande d'ouverture/fermeture de vannes placées sur des tuyauteries de centrales nucléaires, dans divers circuits (refroidissement, arrivée d'air, etc...). Suivant le type de vanne, on dispose de divers moyens de commande motorisée d'ouverture/fermeture. Si le mouvement est rotatif, on utilise généralement des servomoteurs électriques. Pour des raisons de sécurité facilement compréhensibles, il doit être procédé de façon périodique à des contrôles de ces servomoteurs, notamment pour s'assurer de la conformité du couple développé, par rapport aux spécifications données. I1 s'agit, plus particulièrement, de contrôler le couple d'ouverture ou de fermeture, obtenu au blocage de l'obturateur de la vanne contre son siège (en fin de course du servomoteur, lorsque l'alimentation électrique de celui-ci va être arrêtée). Les réalisations existantes de bancs d'essai, adaptées à ce genre de contrôles sont peu nombreuses et ne donnent guère satisfaction. Selon un principe généralement connu, le servomoteur est monté sur le banc d'essai et mis en marche électriquement. Un couple résistant est appliqué progressivement, par exemple au moyen d'un moteur hydraulique si l'on se réfère à une réalisation connue particulière. Toutefois, considérant toujours cette réalisation particulière, le couple n'est pas mesuré directement, mais se trouve évalué indirectement par un calcul, à partir de mesures d'intensité et de vitesse. Un tel banc d'essai possède ainsi une faible précision, les risques d'erreurs au long de la chaine de mesure étant nombreux. De plus, ce banc d'essai connu, qui nécessite une centrale hydraulique est volumineux et lourd, ce qui en fait une installation fixe et non pas un appareil mobile facilement transportable sur le site des servomoteurs à contrôler. Enfin, les bancs d'essai traditionnels ne sont pas associés à des moyens informatiques modernes pour la visualisation et l'archivage des résultats des mesures effectuées. Partant de cet état de la technique, la présente invention se propose de fournir un banc d'essai perfectionné pour servomoteurs électriques, qui soit de construction relativement compacte et légère, donc transportable, et qui assure une mesure directe du couple développé, offrant ainsi une bonne précision de mesure, tout en permettant un traitement informatique des résultats des mesures, et une présentation de ces résultats sous une forme commode. A cet effet, le banc d'essai pour servomoteurs électriques selon l'invention comprend en combinaison, essentiellement, un bâti pourvu de moyens pour la fixation temporaire d'un servomoteur électrique à contrôler, des moyens d'accouplement en rotation entre l'arbre de sortie du servomoteur et un couplemètre, un frein à commande électrique, un embrayage à commande électrique interposé entre le couplemètre et le frein, des moyens d'alimentation électrique du servomoteur en cours de contrôle, de l'embrayage et du frein, et des moyens pour la collecte et le traitement des signaux de mesure, notamment fournis par le couplemètre, et pour la délivrance des résultats des mesures. Selon une disposition préférentielle, les moyens pour la fixation temporaire du servomoteur à contrôler sont situés à la partie supérieure du bâti, et le couplemètre, l'embrayage et le frein sont disposés les uns au-dessous des autres selon un axe sensiblement vertical. Avantageusement, un premier accouplement mécanique est disposé entre la position occupée par l'arbre de sortie du servomoteur et le couplemètre, et un second accouplement mécanique est disposé entre le couplemètre et l'embrayage, les deux accouplements mécaniques autorisant un certain débattement, pour conserver l'alignement suivant l'axe vertical précité tout en évitant les efforts parasites notamment sur le couplemètre. Le bâti supportant les composants précédemment mentionnés est de préférence monté sur roues, pour rendre le banc d'essai mobile. Selon une caractéristique complémentaire, contribuant à la facilité de transport de l'ensemble, les moyens d'alimentation électrique du servomoteur en cours de contrôle, de l'embrayage et du frein, sont regroupés dans une armoire électrique de commande séparée du bâti précité, et elle aussi montée de préférence sur roues ; cette armoire électrique de commande peut en outre servir de support aux moyens de traitement des signaux de mesure et de délivrance des résultats des mesures, moyens pouvant comprendre notamment un microordinateur et une imprimante. Une caractéristique essentielle du banc d'essai pour servomoteurs selon l'invention est l'incorporation d'un couplemètre, fournissant directement un signal électrique proportionnel au couple. On utilise ici, avantageusement, un couplemètre à jauges de contrainte travaillant en torsion. Ce couplemètre permet, lorsque le frein est enclenché, et notamment au cours d'un freinage progressif allant jusqu'au blocage complet, de déterminer la courbe de variation du couple dont le maximum correspond au couple à la fermeture (par référence à la vanne). En outre, l'embrayage permet de désolidariser entièrement le servomoteur du frein, et d'effectuer une mesure à vide de la vitesse du servomoteur et de l'intensité de son courant d'alimentation. On notera que toutes les fonctions d'alimentation, de commande et de mesure sont assurées électriquement, ce qui simplifie la conception d'ensemble du banc d'essai selon l'invention et permet d'en limiter l'encombrement. Les moyens pour la visualisation et l'affichage des résultats des mesures effectuées peuvent notamment éditer des comptes-rendus d'intervention, ou autres relevés analogues, servant de preuve du contrôle et de ses résultats pour le prestataire de service effectuant le contrôle et/ou pour l'utilisateur du servomoteur. Enfin, on notera que grâce à un logiciel adapté, le microordinateur est utilisable non seulement pour le traitement informatique des résultats, mais aussi pour le pilotage du banc d'essai, en particulier pour le pilotage automatique du processus de freinage. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce banc d'essai pour servomoteurs électriques Figure 1 est une vue de face d'un banc d'essai conforme à la présente invention, avec l'armoire électrique de commande associée Figure 2 est un schéma de principe fonctionnel du banc d'essai de figure 1 ; Figure 3 est un organigramme illustrant le mode d'utilisation de ce banc d'essai. Le banc d'essai, dont la structure mécanique est visible sur la figure 1, comprend un bâti mécano-soudé 1, monté sur roues 2. Dans sa partie supérieure, le bâti 1 comporte une bride de fixation 3 horizontale, pour le montage temporaire d'un servomoteur électrique 4 à contrôler, destiné à la commande d'ouverture/fermeture d'une vanne. le servomoteur 4 est serré sur la bride 3 au moyen de boulons, ou par tous autres moyens mécaniques de serrage, permettant un montage et un démontage faciles. Lorsque le servomoteur 4 est ainsi fixé, son arbre de sortie s'étend vers le bas suivant un axe sensiblement vertical 5. Un premier accouplement mécanique 6, du type à crabots, est disposé entre l'arbre de sortie du servomoteur 4 et un couplemètre 7 à jauges de contrainte, disposé sous l'accouplement 6 suivant l'axe vertical 5. Un autre accouplement mécanique 8, situé sous le couplemètre 7, relie ce dernier à un embrayage électromécanique 9 sans glissement, du type à denture. Sous l'embrayage 9 est disposé un frein électromagnétique 10 à induction, avec entrefer variable. Tous ces composants se succèdent, de haut en bas, suivant l'axe vertical 5. Au banc d'essai proprement dit, qui vient d'être décrit, est associée une armoire électrique de commande 11, montée sur roues et raccordée électriquement au banc par un câble de liaison 12. L'armoire électrique de commande 11 est elle-même alimentée en 13 par le courant électrique du secteur. Elle comporte extérieurement un bouton de commande 14 pour l'embrayage 9, d'autres boutons de commande 15 et 16 pour la mise en marche du servomoteur 4 respectivement dans le sens de l'ouverture et de la fermeture (par référence à la vanne) et un bouton d'arrêt d'urgence 17, à portée de main de l'opérateur, ainsi qu'un afficheur 18. La face supérieure de l'armoire électrique 11 est utilisée comme support du matériel informatique associé, comprenant un microordinateur 19 et une imprimante 20. L'embrayage électromécanique 9 est commandé à partir de l'armoire électrique 11, de même que le frein électromagnétique 10, par l'intermédiaire de liaisons de commande respectives 21 et 22 indiquées sur le schéma fonctionnel de la figure 2. Le couplemètre 7 fonctionne, selon un principe connu, au moyen de jauges de contrainte travaillant en torsion, qui délivrent une tension continue variable, directement proportionnelle au couple C. Ce couplemètre 7 fournit en outre un signal représentatif de la vitesse de rotation V du servomoteur 4. L'armoire de commande 11 renferme des circuits électroniques de traitement des signaux C et V, pour la mesure et l'exploitation du couple et de la vitesse. Cette armoire de commande 11 est reliée au microordinateur 19 par un câble de liaison 23, le microordinateur 19 étant lui-même raccordé à l'imprimante 20. Le câble de liaison 23 assure non seulement l'alimentation du microordinateur 19 à partir de l'armoire électrique ll, mais encore la transmission de signaux de commande depuis le microordinateur 19 vers l'armoire électrique 11, en particulier pour contrôler le fonctionnement du frein électromagnétique 10. Ainsi, tout en se servant du logiciel du microordinateur 19, l'opérateur peut enclencher manuellement les divers contacts électriques internes (ouverture, fermeture, embrayage) de l'armoire électrique de commande 11, actionnés par les boutons de commande 14,15 et 16. Le programme permet notamment d'effectuer des mesures de couple C et de vitesse V, tout en pilotant de manière automatique le processus de freinage, les résultats de mesure obtenus étant consignés dans un compte-rendu d'essais 24 édité par l'imprimante 20, et pouvant évidemment être enregistrés aussi sur tout autre support d'information, tel que disquette informatique 25. Le mode opératoire, pour le contrôle d'un servomoteur 4, est expliqué plus en détail par l'organigramme de la figure 3. Comme l'indique cet organigramme, le servomoteur 4 est tout d'abord démonté de la tuyauterie d'une centrale nucléaire sur laquelle il est normalement en place, et ce servomoteur 4 est monté sur la bride de fixation 3 du banc d'essai, qui est alors mis en service. Dans un premier temps de l'opération de contrôle, l'embrayage 9 reste désaccouplé et l'on effectue ainsi une mesure à vide, donnant la vitesse de rotation V du servomoteur 4, et l'intensité du courant électrique qui l'alimente. Dans un deuxième temps de l'opération de contrôle, l'embrayage 9 est commandé et réalise l'accouplement entre le servomoteur 4 et le frein 10, ce dernier étant lui-même enclenché avec variation dans le temps de son entrefer jusqu'au blocage complet (entrefer nul). Le servomoteur 4 développe alors un couple, et le couplemètre 7 fournit une information de couple C qui est reçue et traitée par le microordinateur 19, lequel affiche une courbe de variation du couple du servomoteur (en ouverture et en fermeture). Les résultats des mesures sont aussi délivrés sous forme de compte-rendu d'essai 24 édité par l'imprimante 20, indiquant le couple à l'ouverture et à la fermeture, ainsi que la vitesse et l'intensité à vide, et ces résultats peuvent aussi être archivés dans différents fichiers, pouvant être détenus et consultés ultérieurement par le prestataire, effectuant le contrôle, et/ou par son client c'est-à-dire l'utilisateur du servomoteur. Bien entendu, comme l'indique l'organigramme de la figure 3, les données imprimées et archivées incluent aussi toutes informations utiles à titre d'identification ou de preuve, en particulier des informations spécifiques au servomoteur contrôlé, et des informations générales relatives au lieu et à la date du contrôle, ainsi que l'identification de l'opérateur ayant procédé au contrôle. Une fois ce contrôle achevé, le servomoteur 4 est démonté du banc d'essai, et remonté sur la tuyauterie sur laquelle il se trouvait installé au départ. Le servomoteur peut ensuite être remis en service. Il va de soi que l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce banc d'essai pour servomoteurs électriques qui a été décrite ci-dessus, à titre d'exemple ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. C'est ainsi, notamment, que l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention par des modifications constructives restant dans le cadre des équivalents techniques, par exemple en prévoyant un embrayage ou un frein d'un autre type que celui mentionné, ou par une utilisation du même banc d'essai pour le contrôle de servomoteurs autres que ceux destinés à la commande d'ouverture/fermeture de vannes dans des centrales nucléaires. REVENDICATIONS 1. Banc d'essai pour servomoteurs électriques, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison, essentiellement, un bâti (1) pourvu de moyens (3) pour la fixation temporaire d'un servomoteur électrique (4) à contrôler, des moyens d'accouplement en rotation (6) entre l'arbre de sortie du servomoteur (4) et un couplemètre (7), un frein (10) à commande électrique, un embrayage (9) à commande électrique interposé entre le couplemètre (7) et le frein (10), des moyens (11) d'alimentation électrique du servomoteur (4) en cours de contrôle, de l'embrayage (9) et du frein (10), et des moyens (19,20) pour la collecte et le traitement des signaux de mesure (C,V), notamment fournis par le couplemètre (7), et pour la délivrance des résultats des mesures. 2. Banc d'essai pour servomoteurs selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (3) pour la fixation temporaire du servomoteur (4) à contrôler sont situés à la partie supérieure du bâti (1), et en ce que le couplemètre (7), l'embrayage (9) et le frein (10) sont disposés les uns au-dessous des autres selon un axe sensiblement vertical (5). 3. Banc d'essai pour servomoteurs selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un premier accouplement mécanique (6) est disposé entre la position occupée par l'arbre de sortie du servomoteur (4) et le couplemètre (7), et en ce qu'un second accouplement mécanique (8) est disposé entre le couplemètre (7) et l'embrayage (9), les deux accouplements mécaniques (6,8) autorisant un certain débattement. 4. Banc d'essai pour servomoteurs selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le bâti (1), supportant le couplemètre (7), l'embrayage (9) et le frein (10), est monté mobile sur roues (2). 5. Banc d'essai pour servomoteurs selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation électrique du servomoteur (4) en cours de contrôle, de l'embrayage (9) et du frein (10) sont regroupés dans une armoire électrique de commande (11) séparée du bâti précité (1), et de préférence montée sur roues. 6. Banc d'essai pour servomoteurs selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'armoire électrique de commande (11) est prévue pour servir de support aux moyens de traitement des signaux de mesure (C,V) et de délivrance des résultats des mesures, moyens comprenant notamment un microordinateur (19) et une imprimante (20). 7. Banc d'essai pour servomoteurs selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le couplemètre (7) est un couplemètre à jauges de contrainte travaillant en torsion, fournissant directement un signal électrique proportionnel au couple (C). 8. Banc d'essai pour servomoteurs selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'embrayage (9) est un embrayage électromécanique sans glissement, du type à denture. 9. Banc d'essai pour servomoteurs selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le frein (10) est un frein électromagnétique à induction, avec entrefer variable. 10. Banc d'essai pour servomoteurs selon l'ensemble des revendications 6 et 9, caractérisé en ce que le microordinateur (19) est prévu pour le pilotage automatique du frein (10), avec freinage progressif allant jusqu'au blocage complet correspondant à un entrefer nul, pour la détermination de la courbe de variation du couple (C) développé par le servomoteur (4). 11. Banc d'essai pour servomoteurs selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il est en outre prévu pour une mesure à vide de la vitesse (V) du servomoteur (4) et de l'intensité de son courant d'alimentation, l'embrayage (9) étant désaccouplé pour désolidariser le servomoteur (4) du frein (10). 12. Banc d'essai pour servomoteurs selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les moyens (19,20) pour la collecte et le traitement des signaux de mesure (C,V), notamment fournis par le couplemètre (7), sont conçus pour éditer des comptesrendus d'essais (24). 13. Banc d'essai pour servomoteurs selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé par son application au contrôle de servomoteurs électriques (4) destinés à la commande d'ouverture/fermeture de vannes, notamment de vannes placées sur des tuyauteries de centrales nucléaires.