Brevet FR2738363A1 — publié le 19970307

Dispositif à vanne de sûreté à utiliser dans des systèmes de maintien de la pression de centrales électriques L'invention concerne un dispositif à vanne de sûreté à utiliser dans des systèmes de maintien de la pression de centrales électriques, notamment de centrales nucléaires, comportant au moins une vanne de sûreté qui communique avec le système de maintien de la pression pour réduire les surpressions de celui-ci, une vanne de commande à ressort communiquant avec la vanne de sûreté par l'intermédiaire de conduites (conduite de commande, conduite d'alimentation, conduite de détente de pression), et assurant, en fonction d'états de pression différents dans le dispositif de maintien de la pression, une ouverture ou une fermeture de l'une des vannes de sûreté associées, des vannes d'arrêt étant prévues entre la vanne de sûreté et la vanne de commande pour obturer les conduites les faisant communiquer. Etat de la technique Dans les centrales électriques, notamment les centrales nucléaires, on utilise pour la régulation de la pression moyenne de refroidissement du réacteur, en règle générale, ce que l'on appelle un système de maintien de la pression, qui comporte une enceinte formée pour recevoir le fluide de refroidissement et qui assure une pression de travail minimum dans le circuit primaire de la centrale électrique. Cela est nécessaire notamment parce que l'on pompe du fluide de refroidissement à l'état surrefroidi. I1 est prescrit obligatoirement dans le système de maintien de la pression, pour des raisons de sécurité, au moins un dispositif de protection contre les surpressions, qui comporte une vanne de sûreté qui est appropriée pour réduire la pression du système de maintien de la pression. Les vannes de sûreté suivant l'état de la technique sont ouvertes et fermées par des vannes de commande, qui communiquent par l'intermédiaire de conduites avec les vannes de sûreté associées. On entend par conduites notamment une conduite de commande, une conduite d'alimentation et une conduite de détente de pression. La vanne de commande échantillonne lors de l'opération de commande les états de la pression régnant dans le dispositif de maintien de la pression et assure, en fonction des états correspondants dans le dispositif de maintien de la pression, une ouverture ou une fermeture de la vanne de sûreté. Les conduites sont déjà munies dans les installations connues, de vannes d'arrêt, de sorte qu'il peut être procédé à une séparation fonctionnelle de la vanne de sûreté et de la vanne de commande, dans le cas o cela est nécessaire pour des travaux d'entretien. On connaît également, comme état de la technique ce que l'on appelle des vannes en tandem, qui sont désignées par le type de vannes "SEBIM" et qui sont utilisées dans les centrales nucléaires. Dans ces vannes en tandem, deux vannes de sûreté commandées par pression sont mises l'une derrière l'autre, la vanne avant étant fermée dans l'état normal, de sorte que du liquide du circuit primaire ne puisse pas passer par la vanne. La vanne arrière se trouvant en aval dans le dispositif en tandem est dans une position mi-ouverte dans l'état normal. S'il apparaît une perturbation, on commande, par l'intermédiaire de la vanne de commande associée, la vanne avant, de sorte que du fluide soit évacué du dispositif de maintien de la pression pour réduire la pression. En cas de passage sous une certaine valeur de la pression, l'état initial fermé de la vanne avant est rétabli. Si la vanne avant devait rester coincée dans une position ouverte en raison d'un défaut de vanne, la vanne arrière se ferme et empêche la sortie indésirable de fluide de refroidissement. Position du problème L'invention vise à perfectionner un dispositif à vanne de sûreté comportant une vanne de sûreté ou un dispositif à vannes en tandem de sorte à empêcher les temps d'arrêt du fonctionnement dans le cas d'une perturbation dans la zone de la commande de la vanne. On y parvient par le fait qu'il est associé à chaque vanne de sûreté deux vannes de commande, qui peuvent être branchées au choix en alternance par l'intermédiaire de vannes d'inversion distinctes et qui sont montées dans un corps de vannes d'inversion contenant les vannes d'inversion. Suivant un perfectionnement avantageux de l'invention, le corps à vannes d'inversion communique par l'intermédiaire d'un corps de vannes multiples avec le corps de la vanne de sûreté. Suivant un perfectionnement avantageux de l'invention, le corps de vannes d'inversion est formé d'une pièce avec un corps élargi d'une vanne de purge. Suivant un perfectionnement avantageux de l'invention, deux vannes de sûreté sont mises l'une derrière l'autre en tant qu'étages de vannes en tandem et deux vannes de commande sont associées à chaque étage de vanne en tandem. Suivant un perfectionnement avantageux de l'invention, le corps de vannes de sûreté recevant les deux vannes de sûreté montées l'une derrière l'autre sert de support à des corps de vannes bridées directement ou indirectement (corps à vannes multiples, corps de vannes de moteur, corps de vannes d'inversion, corps de vannes de commande) sur celui-ci. Suivant un perfectionnement avantageux de l'invention, les vannes de commande sont fixées à des surfaces extérieures du corps de vannes d'inversion, lesquelles surfaces extérieures font un angle l'une par rapport à l'autre et s'éloignent du corps de vannes de sûreté. Suivant un perfectionnement avantageux de l'invention, les vannes de commande sont fixées aux surfaces extérieures à la même hauteur. Suivant un perfectionnement avantageux de l'invention, les vannes d'inversion sont montées symétriquement côte-à- côte dans le corps de vannes d'inversion par rapport à la direction longitudinale du corps de vannes d'inversion. Suivant un perfectionnement avantageux de l'invention, il est prévu dans le corps de vannes d'inversion, pour assurer une activation exclusivement en alternance des vannes de commande bridées, un dispositif d'arrêt agissant sur les vannes d'inversion. Suivant un perfectionnement avantageux de l'invention, les vannes d'arrêt sont montées dans un bloc de vannes d'arrêt à peu près en forme de disque, le corps de vannes d'inversion étant bridé au côté extérieur, éloigné du corps de vannes de sûreté, du bloc. Suivant un perfectionnement avantageux de l'invention, il est monté du côté extérieur de chaque vanne de commande une vanne de purge particulière (électrovanne à trois voies). L'idée principale de l'invention réside donc d'abord dans le fait que les vannes de commande sont en double sur chaque vanne de sûreté et dans le fait que des vannes d'inversion sont prévues. La disposition particulière des vannes de commande dans un corps de vannes d'inversion est donc importante pour l'invention, ce corps recevant les vannes d'inversion. On simplifie par cette disposition l'ensemble du bloc de commande d'une vanne de sûreté et on réduit au minimum les longueurs de conduites entre les vannes et les joints à bride, qui peuvent provoquer des fuites et analogues. L'invention résout, dans le domaine du bloc de vannes de commande, les problèmes inhérents à une structure complexe de conduites, c'est-à-dire des soudures, des conduites et des garnitures d'étanchéité particulières qu'il faut vérifier en permanence. L'invention peut être utilisée à la fois pour des vannes en tandem et pour des dispositifs à une seule vanne et fait qu'en cas de perturbation d'une vanne de commande la vanne de commande défectueuse peut changer de position par très peu de manipulations et que la vanne de commande de réserve peut être fermée. Cn empêche ainsi de manière sûre les temps d'arrêt des centrales électriques, qui sont dus à des vannes de commande. Mais également la mise en place des deux vannes de commande pouvant être fermées en alternance en commun sur un corps de vannes d'inversion présente des avantages, car cela dispense d'éléments de support et de tronçons de conduite particuliers. La sensibilité aux perturbations de l'ensemble du dispositif est ainsi diminuée. On simplifie encore davantage la structure de l'ensemble de dispositif, en disposant le corps de vannes d'inversion portant les deux vannes de commande au-dessus d'un corps à vannes multiples comportant le corps de la vanne de sûreté. Le corps de vannes d'inversion peut être formé d'une pièce avec un corps élargi de la vanne de commande de purge. On réduit encore le nombre de parties sensibles aux perturbations en plaçant en commun le groupe de vannes d'inversion et la vanne de commande de purge dans un corps commun. Lorsque l'on met l'une derrière l'autre, de manière connue en soi, deux vannes de sûreté en tant qu'étages des vannes en tandem, deux vannes de commande fonctionnant indépendamment l'une de l'autre sont associées à chacun de ces étages de vannes en tandem. Le corps de vannes en tandem recevant les deux étages de vannes en tandem sert de support au corps de vannes bridées directement ou indirectement à lui, à savoir le corps de vannes d'arrêt, le corps de vannes de commande de purge, le corps de vannes d'inversion et le corps de vannes de commande. Les deux vannes de commande qui sont prévues pour un étage de vannes en tandem sont fixées avantageusement à la même hauteur sur des surfaces extérieures du corps de vannes d'inversion, qui font un angle l'une par rapport à l'autre et qui s'éloignent du corps de vannes de sûreté. Elles prennent une position symétrique côte à côte par rapport à la direction longitudinale du corps de vannes d'inversion. Il est prévu dans le corps de vannes d'inver- sion, pour empêcher des erreurs de commande, un dispositif d'arrêt agissant sur les vannes d'inversion, qui peut assurer que les vannes de commande bridées sont activées exclusivement en alternance. L'invention est explicitée plus en détail ci-après à l'aide d'exemples de réalisation représentés aux figures du dessin, qui montre: FIG 1 une représentation schématique d'un dispositif connu à vannes de sûreté en technique des vannes en tandem SEBIM; FIG 2 une représentation schématique d'un dispositif à vannes de sûreté à commande étendue; FIG 3 une vue de dessus du bloc de commande du dispo- sitif à vannes de sûreté suivant la figure 2; FIG 4 une vue de dessus à l'échelle d'un dispositif à vannes de sûreté à commande étendue; FIG 5 un dispositif à vannes de sûreté modifié en représentation schématique; FIG 6 une vue de dessus du dispositif à vannes de sûreté suivant la figure 5; et FIG 7 une vue de dessus à l'échelle du dispositif à vannes de sûreté modifié suivant la figure 6. On se réfère d'abord à la représentation suivant la figure 1 de l'état de la technique. Le dispositif 1 à vannes de sûreté suivant l'état de la technique, qui est représenté, comporte, pour réduire les surpressions d'un système 2 de maintien de la pression, une vanne 3 de sûreté, qui est constituée, dans l'exemple de réalisation, de deux vannes 3a et 3b de sûreté en tandem montées l'une derrière l'autre. Il est associé à chaque vanne 3a, 3b de sûreté en tandem une vanne 4, 5 de commande à ressort et ces vannes 4, 5 de commande à ressort sont reliées à leurs vannes 3a, 3b de sûreté en tandem par l'intermédiaire de conduites ou de perç,ages, à savoir de conduites 6a, 6b de commande, de conduites 7a, 7b d'alimentation et de conduites 8a, 8b de détente de pression. De plus, il est associé à chaque vanne 3a, 3b de sûreté une vanne 9a, 9b de commande de purge à trois voies fonctionnant avec de l'énergie extérieure, le moteur de vanne de purge ne recevant de l'énergie électrique que pour quelques secondes, car une combinaison pointeau de vanne écrou assure le maintien des pointeaux de vanne dans la position d'extrémité atteinte. Chacune des vannes 9a, 9b de commande de purge à trois voies agit directement sur l'espace 10a, 10b de commande de la vanne 3a, 3b de sûreté associée. Il se trouve dans les conduites 6a, 6b de commande, les conduites 7a, 7b d'alimentation et les conduites 8a, 8b de détente de pression, une vanne d'arrêt à deux voies, à savoir une vanne lia, llb d'arrêt de conduite de commande, une vanne 12a, 12b d'arrêt de conduite d'alimentation et une vanne 13a, 13b d'arrêt de conduite de détente de pression. On peut, à l'aide de ces vannes 11, 12, 13 d'arrêt, changer une vanne de commande devenue défectueuse au cours du fonctionnement de la centrale électrique ou une vanne de commande de purge à trois voies devenue défectueuse. Pour cela il faut en fait amener toute l'installation dans un état sans pression, puisque l'on ne peut procéder qu'à de simples blocages par les vannes d'arrêt mentionnées. Mais on n'a pas besoin d'effectuer un rinçage et un dégazage du dispositif 2 de maintien de pression qui prendraient beaucoup de temps. En outre, il est associé dans le dispositif 1 à vannes de sûreté représenté schématiquement à la figure 1, à chacun des étages 3a, 3b de vannes de sûreté, une vanne 14a, 14b d'arrêt de point de mesure, dont la conduite de prolongement mène à un convertisseur 15a, 15b de mesure de pression. Deux vannes WKP désignées par 16a et 16b qui servent à des vérifications de fonction récurrentes (WKP) et qui mènent à un raccordement auquel on peut connecter des systèmes de test et d'analyse, sont encore représentées. On se réfère dans ce qui suit à la figure 2 du dessin. Il n'y est représenté, pour des raisons de clarté, que le premier étage 3a de vanne de sûreté. Il est associé à la vanne 3a de sûreté des vannes 4a, 4b de commande pouvant être fermées en alternance au choix par l'intermédiaire de vannes 20, 21 d'inversion. Suivant la position des vannes 20, 21 d'inversion, on peut ainsi ouvrir la vanne 4a de commande servant de vanne de service et fermer la vanne de commande 4b servant de vanne de réserve et éventuellement vice-versa. La structure du dispositif 1 à vanne de sûreté ressort par exemple des figures 3 et 4. On peut y voir que les vannes 20, 21 d'inversion sont montées en commun dans un corps 25 de vannes d'inversion, qui communique par l'intermédiaire d'un corps 26 de vannes multiples, avec le corps 27 de la vanne 3 de sûreté. Les vannes lia, 12a, 13a, 14a et 16a sont montées à peu près en forme de secteur circulaire dans le corps 26 à vannes multiples. Le corps 25 de vannes d'inversion est formé d'une pièce avec la partie du corps de la vanne 9a de commande de purge, les deux vannes 20, 21 d'inversion formant la partie du corps des vannes de purge qui est éloignée du corps 27 de vannes de sûreté. Le corps de vannes de sûreté recevant les deux vannes de sûreté 3a, 3b montées l'une derrière l'autre sert de support à d'autres corps de vannes bridés à celui-ci directement ou indirectement, à savoir au corps 26 à vannes multiples, au corps 25 de commande de purge et de vannes d'inversion ainsi qu'au corps de vannes de commande, qui n'est pas représenté séparément à la figure 4. Les vannes 4a, 4b de commande sont disposées à la même hauteur sur des surfaces extérieures 30 du corps 25 de vannes d'inversion, qui sont éloignées du corps 27 de vannes de sûreté et qui sont disposées en angle l'une par rapport à l'autre. Les vannes 20, 21 d'inversion sont montées symétriquement côte à côte dans le corps 25 de vannes d'inversion par rapport à la direction longitudinale 35 du corps de vannes d'inversion. Il est prévu dans le corps 25 de vannes d'inversion un dispositif de blocage mécanique, hydraulique, pneumatique ou électrique, qui n'est pas représenté plus en détail et qui agit sur les vannes 20, 21 d'inversion et qui assure une activation exclusivement en alternance des vannes 4a, 4b de commande bridées. Les figures 5 à 7 montrent une forme de réalisation modifiée du dispositif à vannes de sûreté, la vanne 9a de commande de purge entraînée par moteur n'étant pas montée dans la conduite 6a de commande qui s'étend des deux vannes de commande directement à la vanne de sûreté mais il est prévu des vannes de commande de purge 40 particulières fonctionnant avec des aimants, qui sont montées à l'extérieur sur les vannes 4a, 4b de commande et qui n'agissent que sur celles-ci. Contrairement au mode de réalisation de la structure suivant les figures 2 à 4, les vannes 20, 21 d'inversion ne sont pas non plus logées dans un corps de vannes de purge étendu, mais dans un corps 45 de vannes d'inversion cunéiforme formé spécialement, et ce en étant l'une derrière l'autre dans sa direction longitudinale. REVENDICATIONS 1. Dispositif (1) à vanne de sûreté à utiliser dans des systèmes de maintien de la pression de centrales électriques, notamment de centrales nucléaires, comportant a) au moins une vanne (3) de sûreté communiquant avec le système de maintien de la pression pour réduire les surpressions dans celui-ci; b) une vanne (4, 5) de commande à ressort, qui communique avec la vanne (3) de sûreté par l'intermédiaire de conduites (conduite (6) de commande, conduite (7) d'alimentation, conduite (8) de détente de pression), et assurant, en fonction d'états de pression différents régnant dans le dispositif (2) de maintien de la pression, une ouverture ou une fermeture l'une (3) des vannes de sûreté associée, c) il est prévu entre la vanne (3) de sûreté et la vanne (4, 5) de commande, des vannes (11, 12, 13) d'arrêt destinées à obturer les conduites les faisant communiquer, caractérisé en ce que d) il est associé à chaque vanne (3) de sûreté deux vannes de commande pouvant être branchées au choix en alternance par l'intermédiaire de vannes (20, 21) d'inversion et qui sont montées dans un corps (25) de vannes d'inversion. 2. Dispositif à vanne de sûreté suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le corps (25) à vannes d'inver- sion communique par l'intermédiaire d'un corps (26) de vannes multiples avec le corps (27) de la vanne (3) de sûreté. 3. Dispositif à vanne de sûreté suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le corps (25) de vannes d'inversion est formé d'une pièce avec un corps élargi d'une vanne (9) de purge. 4. Dispositif à vanne de sûreté suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que deux vannes (3a, 3b) de sûreté sont mises l'une derrière l'autre en tant qu'étages de vannes en tandem et deux vannes (4a, 4b, 5a, 5b) de commande sont associées à chaque étage de vanne en tandem. 5. Dispositif à vanne de sûreté suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps (27) de vannes de sûreté recevant les deux vannes (3a, 3b) de sûreté montées l'une derrière l'autre sert de support à des corps de vannes bridées directement ou indirectement (corps (26) à vannes multiples, corps de vannes de moteur, corps (25) de vannes d'inversion, corps de vannes de commande) sur celui-ci. 6. Dispositif à vanne de sûreté suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les vannes (4a, 4b, 5a, 5b) de commande sont fixées à des surfaces extérieures (30) du corps (25) de vannes d'inversion, lesquelles surfaces extérieures font un angle l'une par rapport à l'autre et s'éloignent du corps (27) de vannes de sûreté. 7. Dispositif à vanne de sûreté suivant la précédente revendication 6, caractérisé en ce que les vannes (4a, 4b) de commande sont fixées aux surfaces extérieures (30) à la même hauteur. 8. Dispositif à vanne de sûreté suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les vannes (20, 21) d'inversion sont montées symétriquement côte-à-c6ôe dans le corps (25) de vannes d'inversion par rapport à la direction longitudinale (35) du corps (25> de vannes d'inversion. 9. Dispositif à vanne de sûreté suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu dans le corps (25) de vannes d'inversion, pour assurer une activation exclusivement en alternance des vannes (4a, 4b) de commande bridées, un dispositif d'arrêt agissant sur les vannes (20, 21) d'inversion. 10. Dispositif à vanne de sûreté suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les vannes d'arrêt sont montées dans un bloc de vannes d'arrêt à peu près en forme de disque, le corps (25) de vannes d'inversion étant bridé au côté extérieur, éloigné du corps (27) de vannes de sûreté, du bloc. 11. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est monté du côté extérieur de chaque vanne (4a, 4b, 5a, 5b) de commande une vanne (40) de purge particulière (électrovanne à trois voies).