FR2554163A1 - Couronne de support d'instrumentation pour rotors de machines tournantes de grande puissance, et procede pour la rapporter sur un arbre de rotor - Google Patents

Abstract

LA COURONNE 2, DESTINEE A SUPPORTER DES MODULES D'INSTRUMENTATION SUR ROTOR DE MACHINE TOURNANTE, ET SOUMISE A DES ACCELERATIONS CENTRIFUGES TRES SUPERIEURES A 500G, SE COMPOSE DE DEUX DEMI-COURONNES 20, 21 EN ZICRAL, SERREES SUR UN ARBRE 1 DE ROTOR. AFIN QUE LA COURONNE 2 RESTE SOLIDAIRE DE L'ARBRE 1 JUSQU'AU-DELA DE LA VITESSE MAXIMALE DU ROTOR, ON A MENAGE DANS LA PERIPHERIE CYLINDRIQUE DE LA COURONNE 2, UNE GORGE CENTRALE 22 ET DEUX GORGES LATERALES 24, 26, ET L'ON BOBINE A SPIRES SUPERPOSEES, SOUS TENSION, DU RUBAN DE FIBRES DE VERRE IMPREGNE DE RESINE POLYMERISABLE, D'ABORD DANS LA GORGE CENTRALE 22, PUIS DANS LES GORGES LATERALES 24, 26. LE RUBAN SPIRALE EST BLOQUE SOUS TENSION PAR POLYMERISATION DE LA RESINE. APPLICATION A L'ETUDE DES REACTIONS EN TORSION DES LIGNES D'ARBRE DE GROUPE TURBO-ALTERNATEURS, NOTAMMENT SUR DEFAUT FRANC.

Description

L'invention se rapporte à une couronne de support de modules

d'instrumentation pour rotor de machine tournante, notamment groupes turbo-alternateurs, prévus pour supporter des accélérations supérieures à 5 000 mètres par seconde par seconde et constituée de deux demi-couronnes serrées sur

l'arbre de rotor en sorte de lui être solidarisées jusqu'au-

delà de la vitesse maximale du rotor.

On précise qu'on appelle instrumentation pour rotor de machine tournante l'appareillage dont on équipe le rotor d'une machine existante pour déterminer en fonctionnement

réel divers paramètres de fonctionnement, notamment mécani-

ques ou thermiques. Cet appareillage comprend des capteurs de paramètres, des dispositifs associés aux capteurs pour

élaborer des signaux électriques représentatifs des paramè-

tres mesurés, des appareillages d'affichage, enregistrement

et exploitation des signaux électriques, disposés à l'exté-

rieur de la machine tournante, et des moyens de couplage

pour relier les dispositifs associés aux capteurs à une sour-

ce d'alimentation et aux appareillages extérieurs. Ces moyens de couplage sont généralement des transformateurs sans noyau, constitués de boucles coaxiales associées en paire, une boucle de la paire étant fixe et l'autre tournant

avec le rotor autour de son axe.

Bien entendu les capteurs sont disposés à des emplace-

ments du rotor o les paramètres à mesurer doivent être par-

ticulièrement significatifs. Par contre les appareils asso-

ciés et les boucles tournantes seront disposés à des empla-

cements suffisamment dégagés de l'arbre de rotor, et montés sur des couronnes de support rapportées sur l'arbre à ces emplacements dégagés. Pour la commodité et la sécurité du montage de dispositifs associés sur une couronne de support, ces dispositifs seront fréquemment divisés en modules de

poids, forme et dimensions analogues.

La présente invention a vu le jour dans le cadre de

l'instrumentation sur les rotors de groupes turbo-alterna-

teurs de grandes puissances. Comme le cot de production d'énergie électrique, particulièrement en production de base,

décroît lorsque la puissance unitaire de groupe (et de tran-

che en associant au groupe turbo-alternateur les générateurs de vapeur, singulièrement les générateurs nucléaires) croît,

la tendance est à la réalisation de groupes turbo-alterna-

teurs de plus en plus puissants avec pour corollaires un allongement des lignes d'arbres sous l'aspect technique, et une recherche accrue de la fiabilité du groupe sous l'aspect exploitation, en raison du coût d'arrêt d'une tranche. On notera que les tranches électronucléaires sont prévues pour un arrêt annuel, la durée de fonctionnement continu pouvant,

en cas d'urgence, être portée à dix-huit mois.

Les lignes d'arbres des groupes les plus récents attei-

gnent une cinquantaine de mètres, avec des masses tournantes,

plus ou moins localisées, de plusieurs centaines de tonnes.

Le comportement des lignes d'arbres, notamment en réponse à

des perturbations de grande amplitude sur le réseau de dis-

tribution, tels que des défauts proches, dont l'impédance vue de l'alternateur est très basse, fait l'objet d'études poussées, non seulement pour préciser la fatigue en torsion

des arbres, mais aussi pour analyser les régimes électri-

ques transitoires qui prennent naissance dans l'alternateur

en conséquence des perturbations, en raison des sollicita-

tions mécaniques des arbres.

Parallèlement à l'allongement des lignes d'arbres, l'augmentation des puissances conduit à une augmentation du

diamètre des arbres nécessaire pour la transmission des cou-

ples. On notera que le diamètre d'arbre peut varier de 500 à 700 mm suivant les puissances unitaires. Les accélérations

centrifuges à la périphérie de ces arbres atteignent respec-

tivement environ 25 000 et 8 750 mètres par seconde par se-

conde, soit en prenant pour unité l'accélération de la pesan-

teur g, environ 2 500 g et 875 g. Il va de soi qu'une cou-

ronne de support d'instrumentation doit être prévue pour

supporter avec sécurité les accélérations centrifuges maxi-

males.

Toutefois, il convient de distinguer les degrés de gra-

vité des défauts qui peuvent affecter la couronne, pour ap-

précier la fiabilité requise vis-a-vis de ces défauts. Par ordre croissant de gravité on envisagera (a) les défauts qui

mettent en cause seulement les appareillages d'instrumenta-

tion, (b) les défauts susceptibles d'abréger la disponibi-

lité du groupe, (c) les défauts qui rendent impératif un arrêt d'urgence, et enfin (d) les défauts qui se traduisent par des dommages graves pour le personnel et le matériel. On rappelle qu'un arrêt d'urgence-est obtenu en une

dizaine de minutes environ, par mise à l'atmosphère des ali-

mentations en vapeur des différents corps de la turbine; un arrêt normal d'un groupe turbo-alternateur, compté jusqut

à la possibilité d'intervention sur le groupe prend couram-

ment trois jours, et la montée en régime prend environ 24 heures, notamment pour éviter des déformations de la ligne

d'arbre dues à des déséquilibres thermiques.

Les défauts de gravité (a) sont gênants en ce qu'ils interrompent les études en cours, mais ne nécessitent pas un

arrêt prématuré du groupe turbo-alternateur. Un défaut typi-

que de gravité (a) est la rupture des connexions des modules

d'instrumentation aux capteurs, en conséquence d'une rota-

tion relative de la couronne par rapport à l'arbre sur

lequel elle est insuffisamment serrée. Les défauts de gravi-

té (b) entraînent un arrêt prématuré du groupe, mais dans des conditions normales; ce type de défaut relève pratiquement

des études de fiabilité de la couronne de support, qui fe-

raient apparaître à priori un "temps moyen avant panne" in-

suffisant par fatigue mécanique par exemple. Les défauts de gravité (c) sont ceux qui rendent prévisible à court terme le passage à la gravité (d) . Par ailleurs les défauts de gravité (d) entraînent un arrêt d'urgence également, et l'on s'efforce de pallier leurs conséquences par des mesures de protection extérieures. On remarquera que la distinction entre défauts de gravité (c) et (d) tient à la capacité de

déceler à temps ou non l'apparition du défaut.

On a tenté d'utiliser des couronnes de support d'instru-

mentation, constituées de deux demi-couronnes métalliques

assemblées l'une sur l'autre autour de l'arbre, et mainte-

nues serrées sur cet arbre par une frette d'acier posée à chaud. Cette frette était constituée d'une multiplicité de segments de couronne disposés de champ pour reconstituer des

couronnes complètes, des boulons traversant toutes les cou-

ronnes pour former un bloc solidaire; bien entendu les so-

-lutions de continuité entre segments d'une même couronne de frette étaient décalées angulairement entre couronnes de frettes, pour répartir de façon régulière les points faibles.*

La frette, assemblée autour de l'arbre à côté de la couron-

ne de support, était alors chauffée et emmanchée sur la cou-

ronne de support.

La pose A chaud d'une frette en acier, inspirée des techniques de construction de volumes soumis à des pressions élevées, présente l'inconvénient, dans les applications aux

pièces soumises à des accélérations centrifuges, que la mas-

se de la frette est élevée et contribue à augmenter les for-

ces qui s'exercent sur la frette. En approximation grossière mais parlante, A partir du moment o la masse de la frette

atteint la masse de la couronne qu'elle maintient, l'augmen-

tation de résistance à la force centrifuge qu'apporte une augmentation de section de la frette sert plus & compenser l'augmentation des forces centrifuges dues & l'accroissement

de masse de la frette qu'à améliorer le frettage de la cou-

ronne. D'ailleurs, au cours d'essais d'instrumentation sur un groupe turbo-alternateur deux pôles de 700 MWi dont l'arbre présentait un diamètre d'environ 500 mm, on a enregistré en rotation un desserrage de la couronne sur l'arbre, entrainant un décalage entre arbre de rotor et couronne de support d'instrumentation. On notera que dans cet essai la masse de la couronne en duralumin était de l'ordre de 25 kg, tandis

que la masse de la frette dépassait 100 kg.

On a proposé une solution différente, qui consiste à réaliser une couronne en matériau léger, très résistant, et

suffisamment souple pour qu'un serrage des deux demi-couron-

nes par des boulons perpendiculaires au plan de joint (pas-

sant par l'axe de l'arbre) et disposés sur la fibre neutre de la couronne assure une solidarisation de la couronne sur

l'arbre o pratiquement tous les éléments de surface de con-

tact subissent des pressions sensiblement égales. Le maté-

riau retenu était une résine polymérisée armée de fibres de verre croisées. Des essais d'une telle couronne, de masse comprise entre 5 et 7 kg, sur le groupe turbo-alternateur, ont donné lieu à des mécomptes. Après 20 jours de service du groupe turbo-alternateur équipé de cette couronne légère, on a relevé des fissures circonférentielles au raccordement de la périphérie de la couronne et des puits de logement des boulons de serrage. On notera que, malgré ces fissures, la couronne était restée parfaitement solidaire de l'arbre;

toutefois il était manifeste que le temps moyen entre défail-

lances était insuffisant.

Pour résoudre le problème d'une fiabilité satisfaisan-

te tant vis-à-vis de défauts de gravité (a) que de défauts

de gravité (b), (c) ou (d), l'invention propose une couron-

ne de support de modules d'instrumentation pour rotor de

machine tournante, notamment groupe turbo-alternateur, pré-

vue pour supporter des accélérations supérieures à 5 000 mè-

tres par seconde par seconde et constituée de deux demi-

couronnes serrées sur l'arbre de rotor en sorte de lui être solidarisées jusqu'au-delà de la vitesse maximale du rotor, caractérisée en ce qu'elle comporte une pluralité impaire

de gorges annulaires ménagées dans la périphérie cylindri-

que externe de la couronne, symétriquement par rapport au

plan médian de celle-ci, et dans chaque gorge un enroule-

ment A spires superposées d'un ruban de fibres à haute téna-

cité, bloqué sous tension dans une matrice de résine polymé-

risée.

Comme on le sait, le frettage à spires superposées per-

met de faire participer toutes les spires à l'effort de frettage, la tension du ruban dans chaque spire venant en composition dans la tension globale. Un ruban de fibres A haute ténacité, telle que des fibres de verre, bloqué dans

une matrice de résine polymérisée, permet alors la réalisa-

tion d'une frette de masse propre réduite, et capable de maintenir la couronne serrée sur l'arbre jusqu'à la vitesse de service imposée. Les gorges o sont logées ces frettes guident avec précision le bobinage du ruban et participent

au maintien en place de ce ruban, sans déplacement ou ex-

tension latérale du ruban. Par ailleurs la disposition des

gorges, avec une gorge centrale et des gorges latérales sy-

métriques est prévue pour que le bobinage de ruban s'exécu-

te dans la gorge centrale en premier lieu, les déformations élastiques de la couronne frettée, obtenues pour l'essentiel lors du premier bobinage, étant alors symétriques par rap-

port au plan médian de la couronne.

On préfère que les fibres à haute ténacité soient des fibres de verre, malgré la ténacité supérieure de fibres de bore ou de carbone; on trouve dans le commerce des rubans de fibre de verre pré-imprégnés de résine polymérisable,

ainsi que des machines pour exécuter un bobinage sous ten-

sion de ces rubans, tandis que les fibres de carbone ou de bore, en utilisation expérimentale, nécessiteraient une mise au point longue, tant pour la réalisation de rubans que pour

leur mise en place sous tension.

De préférence, la couronne comporte trois gorges, la

gorge centrale étant de largeur supérieure à celle des gor-

ges latérales, la largeur de la gorge centrale est fonction

des dimensions des boulons d'assemblage. En outre une pré-

pondérance du frettage central facilite l'équilibrage de la

mise en serrage. Il serait d'ailleurs contre-indiqué d'appli-

quer des efforts de frettage dissymétrique excessifs, au

risque de déséquilibrer le serrage de couronne.

En disposition préférée la couronne comporte une multi-

plicité de logements de modules qui sont réalisés sous for-

me d'alésages cylindriques étendus parallèlement à l'axe de

l'arbre, la multiplicité étant douée de symétrie par rap-

port à l'axe de l'arbre et par rapport à un plan de joint des demicouronnes passant par l'axe d'arbre. La forme en alésage cylindrique des logements correspond à un usinage

facile, qui n'induit pas d'effet d'entaille dans la couron-

ne. Les modules ne risquent pas d'être chassés des logements

par la force centrifuge, en raison de l'orientation des lo-

gements. Enfin la symétrie de disposition des logements as-

sure l'équilibrage de la couronne en rotation par rapport à

l'axe ainsi que par rapport au plan de joint.

Pour assurer une sécurité d'emploi supérieure, on dis-

pose des capteurs de déformation dans des évidements inter-

nes de la couronne, en butée entre celle-ci et l'arbre, et

répartis à espacement angulaire régulier. Ces capteurs don-

nent des informations sur les déformations élastiques de la

couronne sous des sollicitations radiales (frettage centri-

pète et force centrifuge); ces capteurs sont utilisés de façon analogue aux capteurs d'instrumentation proprement dit. Les informations sont utilisables à la mise en place

des frettes, et au cours du fonctionnement en service.

Comme la fiabilité de la couronne de support d'instru-

mentation résulte de la structure de la couronne et du pro-

cessus de frettage, l'invention propose également un procé-

dé pour rapporter sur un arbre de rotor de machine tournan-

te une couronne de support de modules d'instrumentation constituée de deux demi-couronnes, caractérise en ce que, une multiplicité impaire de gorges étant ménagée dans la

périphérie cylindrique externe de la couronne symétrique-

ment par rapport au plan médian de celle-ci, on assemble par boulonnage l'une sur l'autre les demi-couronnes autour de l'arbre, on bobine sous tension, à spires superposées, du ruban de fibres à haute ténacité imprégné d'une résine polymérisable, d'abord dans la gorge centrale puis dans les gorges latérales alternativement d'un côté et de l'autre,

et on polymérise la résine, ruban sous tension.

Les avantages résultant de ce procédé ont déjà été ex-

plicités dans les commentaires relatifs aux particularités structurelles de la couronne. On notera que l'opération de bobinage en premier de la gorge centrale, essentielle pour la fiabilité n'apparaîtrait pas directement d'un examen

d'une couronne en état de service.

Les caractéristiques et avantages de l'invention res-

sortiront d'ailleurs de la description qui va suivre à ti-

tre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans les-

quels: la figure 1 est une vue latérale d'une couronne selon

l'invention, montée sur un arbre de rotor de machine tour-

nante; la figure 2 est une coupe selon le plan II-II de la figure 1; la figure 3 est une coupe selon le plan III-III de la figure 2; les figures 4A et 4B sont des vues agrandies du détail IV de la figure 2, montrant le joint entre demi-couronnes; la figure 5 est un schéma du bobinage d'un ruban pour fretter la couronne selon l'invention; la figure 6 est un détail (VI de la figure 2) montrant la disposition d'un capteur de déplacement entre arbre et couronne;

la figure 7 est un schéma d'une ligne d'arbre d'un grou-

pe turbo-alternateur, équipée de trois couronnes d'instru-

mentation selon l'invention.

Selon la forme de réalisation choisie et représentée figures 1 à 3, une couronne, 2 dans son ensemble, est montée sur un arbre 1 de rotor de machine tournante.-La couronne 2 se compose de deux demi-couronnes 20 et 21, symétriques, assemblées par boulonnage 28 suivant un plan de joint 28a

qui passe par l'axe de l'arbre 1.

Dans chaque demi-couronne sont ménagés des alésages cylindriques 30, étendus parallèlement à l'axe de l'arbre 1; ces alésages 30 sont disposés sur un cylindre coaxial à l'arbre, à espacement angulaire de 15-. Pour l'équilibrage de la couronne, la multiplicité d'alésages est symétrique par rapport à l'axe de l'arbre 1, et par rapport au plan de joint 28a des demi-couronnes. Chaque demi-couronne comporte

deux zones de 30 à partir du plan de joint, libres d'alésa-

ge, pour laisser la place aux moyens d'assemblage 28.

Dans la périphérie ou jante de la couronne sont usinées trois gorges annulaires, à section rectangulaire, une gorge centrale 22, et des gorges latérales 24 et 26. L'usinage des gorges laisse subsister des cloisons, cloisons extrêmes

27 et 29, et cloisons intermédiaires 23 et 25, entre la gor-

ge centrale 22 et respectivement les gorges latérales 24 et 26. Les gorges sont prévues pour contenir des frettes 122,

124, 126, comme il sera décrit en détail plus loin.

Comme la couronne 2 est destinée à résister aux consé-

quences des efforts centrifuges, elle est réalisée en un alliage léger de forge de type AZ5GU, de nom commercial

"ZICRAL", qui a subi des traitements mécaniques et thermi-

ques appropriés pour lui conférer des propriétés mécaniques élevées (limite d'élasticité 460 MPa, charge de rupture

519 MPa).

A titre d'exemple une couronne adaptée à un arbre de groupe turboalternateur de 700 MW à 3 000 tours/minute

(50 Hertz) de diamètre 500 mm présente un diamètre sur cloi-

sons de 632 mm, et un diamètre de 580 mm sur fond de gorges.

La gorge centrale 22 présente une largeur de 24 mm, les gorges latérales 24, 26 une largeur de 12 mm; les cloisons intermédiaires 23 et 25 ont une épaisseur de 12 mm, tandis que les cloisons extrêmes 27 et 29 ont une épaisseur de mm. Les alésages 30 ont un diamètre de 28,5 mm, et sont

axés sur le cylindre de fibre neutre de la couronne de dia-

mètre 540 mm. La masse de la couronne est d'environ 22,5 kg.

Comme on le voit sur les figures 4A et 4B, les demi-

couronnes sont assemblées l'une sur l'autre par un boulonna-

ge 28. Ce boulonnage est constitué d'un boulon 280 et de son écrou 281, la tête du boulon 280 et l'écrou 281 portant par l'intermédiaire de rondelles, sur le fond dressé de puits 282 et 283, pratiqués dans les demi-couronnes 20 et 21, avec

un axe tangent à la fibre neutre dans le plan de joint 28a.

Le boulon 280 est centré sur l'axe des puits par une entre-

toise tubulaire 284, insérée dans des alésages pratiqués

dans les demi-couronnes à partir du plan de joint 28a.

Le diamètre des puits 282 et 283 est inférieur de 4 mm à la largeur de la gorge centrale 22, afin de réserver des

congés entre fond de gorge et cloisons.

Après que les boulonnages 28 aient été serrés avec une

précontrainte calculée à 3 000 t/min., de façon que la cou-

ronne 2-soit solidaire de l'arbre, les puits 282 et 283 sont

remplis de plâtre à modeler, arasés pour rétablir la conti-

nuité du fond de la gorge centrale 22. On notera que les boulonnages 28 sont calculés pour assurer seuls, avec des

coefficients de sécurité suffisants, l'assemblage des demi-

couronnes au moins pour le temps nécessaire à un arrêt d'ur-

gence du groupe (une dizaine de minutes environ).

Comme il a été évoqué à plusieurs reprises précédemment, la couronne 2 de support d'instrumentation ne peut remplir sa fonction primordiale que si, en toutes circonstances,

elle reste solidaire de l'arbre. Ceci implique que le serra-

ge initial sur l'arbre 1 soit tel que le serrage résiduel en rotation, compte tenu des efforts centrifuges antagonis-

tes, et des déformations thermiques ou plastiques de la cou-

ronne, reste positif, avec un coefficient de sécurité rai-

sonnable. La compensation des efforts centrifuges à elle seule suppose une précontrainte à l'origine, supérieure aux

contraintes centrifuges.

Cette précontrainte est obtenue par frettage au moyen de rubans enroulés à spires superposées dans les gorges 22, 24 et 26, sous tension, les rubans présentant une armure en fibres de verre imprégnée d'une résine thermo-durcissable, et la polymérisation ultérieure permettant le blocage en

place du frettage avec maintien de la tension.

Le ruban choisi était du type dit Polyglas H200 (marque déposée), fabriqué par la société "Usines Diélectriques et Fil Isolé Moderne", et prévu pour le frettage des bobinages d'induit de moteurs (notamment moteurs de traction). On voit sur la figure 3 les sections des frettes 122, 124 et 126,

logées dans les gorges 22, 24 et 26 respectivement.

Le processus de bobinage est schématisé figure 5. La couronne 2 est serrée en place sur l'arbre 1. On garnit le fond de la gorge o va s'enrouler le ruban de frette 120 avec un ruban de polytétrafluoréthylène. Le ruban 120 est

débité d'une bobine non représentée et passe sur une bobi-

neuse 40 dans son ensemble. La bobineuse comporte une poulie

de prétension 41, freinée, autour de laquelle le ruban dé-

crit une spire. Le ruban est pressé sur la poulie 41 par des molettes. Le ruban est enroulé ensuite sur un cabestan 42, muni d'un dispositif de freinage réglable à disque, puis sur

un jeu de poulies 43, qui guident le ruban en sortie. L'ef-

fort de freinage du cabestan 42 est affiché par un manomètre

44. La bobineuse 40 est un appareil connu et disponible com-

mercialement. Le ruban, au sortir de la bobineuse 40 vient

s'engager dans la gorge de frette.

Le ruban 120 est fourni pré-imprégné d'une résine poly-

ill ester polymérisable. Le ruban est appliqué dans la gorge de la couronne entraînée à vitesse constante, le collant de la

résine préchauffée assurant sa mise en place.

L'arbre 1 est mis en rotation lente (quelques tours mi-

nute). Pour cette opération les vireurs normaux du groupe ne peuvent être utilisés, car ils sont prévus pour des vitesses

de rotation de quelques dizaines de tours minute; on utili-

se des vireurs auxiliaires, du genre utilisé pour le monta-

ge du groupe.

Le ruban 120, lors de sa mise en place, est préchauffé par un radiateur infrarouge 46, selon les recommandations du fournisseur. On exécute trois tours environ de bobinage

sans freinage du cabestan, pour éviter que le ruban ne glis-

se dans la gorge. Puis on met en service le freinage, en suivant approximativement une loi de tension progressive linéaire. La Demanderesse a constaté que le fait d'exécuter le frettage dans une gorge modifiait dans un sens favorable l'évolution du frettage, probablement parce que les cloisons qui confinent la gorge limitent l'écrasement du ruban sous

l'effort de frettage des couches plus externes de la frette.

Lorsque le nombre de spires voulu a été bobiné, on blo-

que en place provisoirement le ruban, maintenu sous tension,

en appliquant une panne de cuivre chauffée à quelques cen-

* taines de degrés centigrades en des points de la surface ex-

terne de la frette répartis régulièrement sur un demi-tour.

On peut alors sectionner le ruban.

On notera qu'il est très important de commencer le frettage par la gorge centrale 22, afin que le frettage 122 fasse effort dans le plan de symétrie, perpendiculaire à

l'axe, de la couronne, et provoque une précontrainte symétri-

que. Après l'exécution du frettage 122, on effectue les

frettages 124 et 126.

On précise que, s'il apparaissait utile de prévoir plus de trois frettes, ces frettes seraient en nombre impair, et

le bobinage de la frette centrale serait exécuté en premier.

Après finition du bobinage des frettes, on procède à la polymérisation de la résine. On garnit la périphérie de la couronne d'une ceinture chauffante à alimentation électrique,

et on alimente la ceinture pour amener la résine à tempéra-

ture de polymérisation pendant le temps nécessaire.

La température de polymérisation doit être choisie pour que les modules d'instrumentation ne soient pas endommagés, et pour que la température résultante de l'arbre 1 reste inférieure à la limite imposée (100C) pour la sécurité du groupe. Dans ce but on a placé dans des logements pratiqués

dans la couronne, en dessous du fond des gorges, des thermo-

couples, dont la soudure se trouve dans le plan médian de la couronne. La polymérisation est conduite à 125C, et dure environ 20 heures. Les thermocouples permettent de réguler

la température de polymérisation, tandis que l'enregistre-

ment de leurs mesures est conservé, aus fins de vérifica-

tions. Par ailleurs, on a pratiqué dans la périphérie interne

de la couronne 2, en trois points répartis à 120 , des loge-

ments borgnes à axes radiaux 31 (voir figure 2), dont le

détail est représenté figure 6. Ces logements 31, cylindri-

ques, possèdent un fond dressé 310, tangent au cylindre de fibre neutre de la demi-couronne 20. Dans ce logement on a

disposé un capteur de déformation 311, avec un anneau de me-

sure portant des jauges d'extensométrie, et des touches d'ap-

pui sur l'arbre et le fond 310 du logement 31. Ces capteurs

sont reliés à des modules de mesure.

Les indications des capteurs de déformation 311 sont utilisés au cours des opérations de frettage. Au cours de

la marche normale du groupe, ils servent de témoin de l'in-

tégrité du frettage, et éventuellement d'alarme, en cas de

défaut des frettes.

La figure 7 représente schématiquement un groupe turbo-

alternateur avec, sur une ligne d'arbre, successivement une turbine avec un étage haute pression 51, un étage moyenne pression 52, deux étages basse pression 53, 54 en tandem,

un alternateur 55 et une excitatrice 56. Sur la ligne d'ar-

bre on a placé trois couronnes support d'instrumentation 61, 62 et 63, pour des capteurs de torsion. La couronne 61 est placée sur l'arbre de l'alternateur 55, dans l'enceinte de refroidissement par hydrogène, et du côté de l'excitatrice; la couronne 62 est disposée entre l'alternateur 55 et le second étage basse pression 54, et la couronne 63 entre les

deux étages basse pression 53 et 54. Ces dispositions de me-

sure sont destinées à déterminer les comportements mécani-

ques en torsion de la ligne d'arbre, en des emplacements

diversement chargés, en réponse à des perturbations transi- toires de grande amplitude sur le réseau électrique, tels que des défauts

francs au secondaire des transformateurs de

tranche, ou des déclenchements des disjoncteurs de tranche.

Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples

décrits, mais englobe toutes ses variantes d'exécution, no-

tamment pour s'adapter à des machines tournantes en fonction

de leur puissance et de leur vitesse de rotation.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1. Couronne de support de modules d'instrumentation

pour rotor de machine tournante, notamment groupe turbo-

alternateur, prévue pour supporter des accélérations supé-

rieures à 5 000 mètres par seconde par seconde et constituée de deux demicouronnes (20,21) serrées sur l'arbre de rotor (1) en sorte de lui être solidarisées jusqu'au-delà de la

vitesse maximale du rotor, caractérisée en ce qu'elle com-

porte une pluralité impaire de gorges annulaires (22,24,26)

ménagées dans la périphérie cylindrique externe de la cou-

ronne (2), symétriquement par rapport au plan médian de celle-ci, et dans chaque gorge (22,24,26) un enroulement

(122,124,126) à spires superposées d'un ruban (120) de fi-

bres à haute ténacité, bloqué sous tension dans une matrice

de résine polymérisée.

2. Couronne selon la revendication 1, caractérisée en

ce que les fibres à haute ténacité sont des fibres de verre.

3. Couronne selon l'une des revendications 1 et 2, ca-

ractérisée en ce qu'elle comporte trois gorges (22,24,26), la gorge centrale (22) étant de largeur supérieure A celle

des gorges latérales (24,26).

4. Couronne selon l'une quelconque des revendications

1 à 3, caractérisée en ce que les demi-couronnes (20,21) sont ajustées l'une sur l'autre suivant un plan de joint(28a) passant par l'axe de l'arbre (1), et sont maintenues par des

boulons (28) perpendiculaires au plan de joint (28a).

5. Couronne selon la revendication 4, avec une multi-

plicité de logements (30) de modules, caractérisée en ce que ces logements (30) sont des alésages cylindriques étendus parallèlement A l'axe de l'arbre (1), la multiplicité étant douée de symétrie par rapport à l'axe de l'arbre (1) et par

rapport au plan de joint (28a).

6. Couronne selon l'une quelconque des revendications

1 à 5, caractérisée en ce que des capteurs de déformation

(311) sont disposés dans des évidements (31) de la périphé-

rie interne de la couronne (2) en butée entre celle-ci et

l'arbre (1), et répartis à espacement angulaire régulier.

7. Procédé pour rapporter sur un arbre (1) de rotor de machine tournante une couronne (2) de support de modules d'instrumentation constituée de deux demi-couronnes (20,21), caractérisé en ce que, une multiplicité impaire de gorges

(22,24,26) étant ménagée dans la périphérie cylindrique ex-

terne de la couronne (2) symétriquement par rapport au plan médian de celle-ci, on assemble par boulonnage (28) l'une sur l'autre les demicouronnes (20,21) autour de l'arbre (1), on bobine sous tension, à spires superposées, du ruban (120)

de fibres à haute ténacité imprégné d'une résine polymérisa-

ble, d'abord dans la gorge centrale (22) puis dans les gor-

ges latérales (24,26) alternativement d'un côté et de l'au-

tre, et on polymérise la résine, ruban sous tension.

8. Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en

ce que, la résine étant polymérisable à la chaleur, on exé-

cute la polymérisation en entourant la couronne (2) de cein-

tures chauffantes, et en portant celles-ci à une températu-

re et pendant une durée suffisantes conjointement pour la

polymérisation complète de la résine.

9. Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en

ce que la température des couronnes chauffantes est asser-

vie à partir de capteurs de température logés dans la cou-

ronne (2).

10. Procédé suivant l'une des revendications 8 et 9,

caractérisé en ce qu'on préchauffe par rayonnement infra-

rouge (46) la résine qui imprègne le ruban (120) pendant le

bobinage de celui-ci.

11. Procédé suivant l'une quelconque des revendications

7 à 10, caractérisé en ce que l'on règle la tension du ruban (120) en fonction de l'avancement du spiralage, suivant une

loi prédéterminée.