WO2012172068A1 - Dispositif de commande pour vanne et vanne pourvue d'un tel dispositif de commande - Google Patents

Dispositif de commande pour vanne et vanne pourvue d'un tel dispositif de commande Download PDF

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head
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angular position
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Ludovic BUNOD
Guy SCHERMESSER
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/44—Mechanical actuating means
    • F16K31/60—Handles
    • F16K31/602—Pivoting levers, e.g. single-sided
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K35/00—Means to prevent accidental or unauthorised actuation
    • F16K35/06—Means to prevent accidental or unauthorised actuation using a removable actuating or locking member, e.g. a key

Definitions

  • Control device for a valve and valve provided with such a control device
  • the invention relates generally to the field of valves for power generation installations.
  • thermal power plants for generating electrical energy comprise, in particular, a turbine fueled with fuel, for example fuel oil, and which may comprise several combustion chambers.
  • the performance of a thermal power plant can deteriorate over time for various reasons.
  • the aging of the installation is a source of degradation of the plant 's performance.
  • Corrosion phenomena can also affect the performance of the thermal power plant.
  • the fouling of the compressor and, in particular, the stages of the turbine can have a relatively large impact on the performance of the plant.
  • the clogging of the compressor is particularly likely to cause a reduction of the useful passage section of the turbine and a degradation of its aerodynamic characteristics.
  • This routing must be done sequentially in order to avoid disturbances in combustion and to ensure a supply of the rooms with an identical quantity of product.
  • a set of valves arranged between the product reservoir and the combustion chambers is sequentially controlled.
  • valves are successively opened then closed so that the simultaneous opening of two valves must be prohibited.
  • the invention therefore relates to a valve control device, comprising a head intended to be engaged on a corresponding control rod of the valve and a handle manually manipulated by a user to angularly move the head and the control rod between a first angular position of closure of the valve and a second angular position of opening of the valve.
  • the head comprises locking means intended to cooperate with complementary locking means provided on the valve and able to prohibit the release of the head and the handle outside the first angular position closing the valve.
  • the head comprises at least one radial pin intended to engage, during the disengagement of the head, in a corresponding cutout provided in a collar provided on an extension of the valve.
  • the device comprises a pair of diametrically opposed radial pins.
  • the head comprises a radial arm having a central housing formed in the control rod, the two mutually opposite ends of the arm being each provided with a spacer-shaped return extended by a radial pin.
  • the handle constitutes a key for actuating the valve.
  • the invention also relates, in another aspect, to a valve comprising a valve body, a control rod projecting from the valve body and a control device, the control device comprising a head intended to come engagement on the control rod and a handle manually manipulated by a user to angularly move the head and the control rod between a first angular position of closure of the valve and a second angular position of opening of the valve.
  • the head and the valve body comprise complementary locking means capable of preventing the release of the head and the handle outside the first angular position of closure of the valve.
  • FIG. 1 is a perspective view of a valve provided with a control device according to the invention, in which the head and the handle are ready to be engaged on an extension of the valve and in which the valve is in the closed position;
  • Figure 2 shows the valve of Figure 1 in the position of engagement of the head and the handle on the control rod and wherein the valve is in the closed position
  • Figure 3 shows the valve of Figure 1, in the locked position of the control device and opening of the valve.
  • the valve designated by the general reference numeral 1
  • the valve is part of a set of valves arranged in parallel, each intended to convey into a combustion chamber of a turbine a product, especially abrasive, able to implement a cleaning said "on-line", that is to say during the operation of the turbine.
  • valves such as 1, which each connect a product reservoir to a turbine combustion chamber, must be sequentially controlled, ie one after the other.
  • the opening of one of the valves must be possible only if all the other valves are closed in order to guarantee the safety of the operators during the cleaning phase and, in particular, to avoid the risks. burning due to the temperature levels of the product used.
  • each valve 1 is provided with a removable control device 2.
  • a single control device is provided for all the valves so that when one of the valves is actuated, the others remain in their initial closed state.
  • control device 2 essentially comprises a handle 3, manually manipulated by a user and made here in the form of a straight rod.
  • One end 4 of the handle 3 adopts a stepped shape and is provided with a head 5 for actuating the valve.
  • the mutually opposite ends of the radial arm are provided with a return, such as 8, extending at right angles from the arm 6 and forming a spacer.
  • the actuating head 5 is finally provided with two radial pins 9 and 10 vis-à-vis extending parallel to the radial arm 6.
  • valve 1 it is constituted by a conventional type of valve, quarter turn type.
  • valve 1 is provided with a control rod T which protrudes from the valve body C.
  • the chelette 13 is provided with two diametrically opposite cutouts 14 and 15 of complementary shape to that of the pins 9 and 0 and is shaped to allow the insertion of the actuating head 5 on the control rod and its clearance in a single angular position of the actuating head.
  • the cuts are thus made in the co llerette in the general direction adopted by the actuating head in the closed position of the valve.
  • the height of the spacer formed by the returns 8 of the head is substantially greater than that of the spacer so that when the head 5 is engaged on the control rod, the pins are located below the underside of the co llerette.
  • the control rod T is provided with two longitudinal flats so that the axial orifice 7 adopts a complementary shape comprising two mutually opposite rectilinear and parallel sides.
  • the sequential control procedure of a valve assembly therefore consists, first of all, in actuating a first valve by positioning the control device so as to orient the radial pins 9 and 10 facing the cutouts 14 and 15, to be engaged. the actuating head on the control rod of the valve, opening the valve, so as to supply the combustion chamber with cleaning product "on - line", to close the valve, and to disengage the control device .
  • This control member can then be used, in the same way, to successively actuate the other valves.

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Abstract

Ce dispositif de commande pour vanne comprend une tête (5) destinée à venir s'engager sur une tige de commande (T) correspondante de la vanne et une poignée (3) manipulable manuellement par un utilisateur pour déplacer angulairement la tige de commande entre une première position angulaire de fermeture de la vanne et une deuxième position angulaire d'ouverture de la vanne. La tête comporte des moyens de verrouillage (9, 10) destinés à coopérer avec des moyens de verrouillage (13) complémentaires prévus sur une rehausse (11) de la vanne et aptes à interdire le dégagement de la poignée (3) et de la tête (5) en dehors de la première position angulaire de fermeture de la vanne.

Description

Dispositif de commande pour vanne et vanne pourvue d'un tel dispositif de commande
L 'invention concerne, de manière générale, le domaine des vannes destinées à des installations de production d' énergie électrique.
Plus particulièrement, l ' invention concerne la commande de telles vannes.
Comme on le sait, les centrales thermiques de production d' énergie électrique comportent, notamment, une turbine alimentée en carburant, par exemple du fioul, et pouvant comporter plusieurs chambres de combustion.
Les performances d'une centrale thermique peuvent se dégrader dans le temps et ce, pour diverses raisons. En premier lieu, le vieillissement de l ' installation constitue une source de dégradation des performances de la centrale. Des phénomènes de corrosion peuvent également influer sur les performances de la centrale thermique.
Enfin, l ' encrassement du compresseur et, notamment, des étages de la turbine, peut avoir un impact relativement important sur les performances de la centrale . L ' encrassement du compresseur est notamment susceptible d' engendrer une réduction de la section de passage utile de la turbine et une dégradation de ses caractéristiques aérodynamiques .
Le type de fioul utilisé a un impact relativement important sur l ' encrassement de la turbine, en particulier de ses premiers étages .
Lors de la combustion de fioul lourd, ce phénomène d' encrassement s ' accentue de sorte qu' il est nécessaire de procéder à un nettoyage régulier des étages de la turbine. Un tel nettoyage peut tout d' abord être effectué à l ' arrêt de la machine en inj ectant de l ' eau combinée à un détergent sur les surfaces des étages de la turbine.
Il est également connu de mettre en œuvre le nettoyage lors du fonctionnement de la machine en inj ectant dans les chambres de combustion un produit abrasif qui est ensuite transporté par les gaz chauds à travers les étages de la turbine. Ce produit est choisi de manière à être détruit par combustion de sorte qu' il ne ressort que sous forme de fumée et est évacué par les gaz d' échappement de la turbine. L ' inj ection consiste à utiliser de l ' air sous pression, par exemp le à 26 barres, et à une température d' environ 200°C, soutirée en sortie du compresseur de la turbine.
Ce nettoyage mis en œuvre lors du fonctionnement de la machine est généralement désigné par nettoyage « on-line » . Un module spécifique est utilisé pour charger le produit abrasif dans un réservoir, mettre le réservoir sous pression et acheminer le produit vers les différentes chambres de combustion.
Cet acheminement doit se faire de façon séquentielle afin d' éviter des perturbations dans la combustion et d ' assurer une alimentation des chambres avec une quantité identique de produit.
Pour inj ecter le produit dans les chambres de combustion, on commande séquentiellement un ensemble de vannes disposées entre le réservoir de produit et les chambres de combustion.
Ces vannes sont successivement ouvertes puis fermées de sorte que l 'ouverture simultanée de deux vannes doit être proscrite.
Dès lors, l 'opération d'ouverture et de fermeture des vannes d' acheminement de produit impose de nombreuses opérations manuelles successives. De telles opérations sont la source d' erreur de manipulation.
Au vu de ce qui précède, le but de l ' invention est de proposer un dispositif de commande pour vanne permettant d' éviter tout risque de fausse manipulation et, en particulier, d' interdire l ' ouverture simultanée de vannes d'un ensemble de vannes destinées à être commandées de manière séquentielle.
L 'invention a donc pour objet un dispositif de commande pour vanne, comprenant une tête destinée à venir s ' engager sur une tige de commande correspondante de la vanne et une poignée manipulable manuellement par un utilisateur pour déplacer angulairement la tête et la tige de commande entre une première position angulaire de fermeture de la vanne et une deuxième position angulaire d' ouverture de la vanne.
La tête comporte des moyens de verrouillage destinés à coopérer avec des moyens de verrouillage complémentaires prévus sur la vanne et aptes à interdire le dégagement de la tête et de la poignée en dehors de la première position angulaire de fermeture de la vanne.
Selon une autre caractéristique, la vanne étant du type vanne quart de tour, la tête comprend au moins un pion radial destiné à s ' engager, lors du dégagement de la tête, dans une découpe correspondante prévue dans une collerette prévue sur une rehausse de la vanne.
Par exemple, le dispositif comporte une paire de pions radiaux diamétralement opposés .
Dans un mode de réalisation, la tête comporte un bras radial doté d'un logement central conformé à la tige de commande, les deux extrémités mutuellement opposées du bras étant dotées chacune d'un retour formant entretoise prolongé par un pion radial.
Avantageusement, la poignée constitue une clé d' actionnement de la vanne.
L 'invention a également pour objet, selon un autre aspect, une vanne comprenant un corps de vanne, une tige de commande en saillie à partir du corps de vanne et un dispositif de commande, le dispositif de commande comportant une tête destinée à venir s ' engager sur la tige de commande et une poignée manipulable manuellement par un utilisateur pour déplacer angulairement la tête et la tige de commande entre une première position angulaire de fermeture de la vanne et une deuxième position angulaire d 'ouverture de la vanne.
La tête et le corps de vanne comportent des moyens de verrouillage complémentaires aptes à interdire le dégagement de la tête et de la poignée en dehors de la première position angulaire de fermeture de la vanne.
D ' autres buts, caractéristiques et avantages de l ' invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d ' exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
la figure 1 est une vue en perspective d'une vanne dotée d'un dispositif de commande conforme à l ' invention, dans laquelle la tête et la poignée sont prêtes à être engagées sur une rehausse de la vanne et dans laquelle la vanne est en position fermée ;
la figure 2 montre la vanne de la figure 1 en position d' engagement de la tête et de la poignée sur la tige de commande et dans laquelle la vanne est en position fermée ; et
la figure 3 montre la vanne de la figure 1 , en position verrouillée du dispositif de commande et d'ouverture de la vanne.
On va tout d' abord décrire, en référence à la figure 1 , la structure générale d 'une vanne conforme à l 'invention, dotée d'un dispositif de commande.
Dans l ' exemple de réalisation décrit, la vanne, désignée par la référence numérique générale 1 , fait partie d'un ensemble de vannes disposées en parallèle, destinées chacune à acheminer dans une chambre de combustion d'une turbine un produit, notamment abrasif, apte à mettre en œuvre un nettoyage dit « on-line », c ' est-à-dire lors du fonctionnement de la turbine.
On notera que la nature du produit utilisé pour mettre en œuvre ce nettoyage « on- line » est bien connue . Toutefois, les vannes, telle que 1 , qui relient chacune un réservoir de produit à une chambre de combustion de la turbine, doivent être commandées séquentiellement, c ' est-à-dire l 'une après l ' autre . En d' autres termes, l 'ouverture de l 'une des vannes ne doit être possible que si toutes les autres vannes sont fermées afin de garantir la sécurité des opérateurs lors de la phase de nettoyage et, en particulier, d' éviter les risques de brûlure due aux niveaux de température du produit utilisé.
Dans le but de garantir leur fonctionnement séquentiel, chaque vanne 1 est dotée d 'un dispositif de commande amovible 2. Un unique dispositif de commande est prévu pour l ' ensemble des vannes de sorte que lorsque l 'une des vannes est actionnée, les autres demeurent dans leur état initial fermé.
Comme on le voit sur la figure 1 , le dispositif de commande 2 comprend essentiellement une poignée 3 , manipulable manuellement par un utilisateur et réalisée ici sous la forme d 'une tige rectiligne. L 'une des extrémités 4 de la poignée 3 adopte une forme étagée et est pourvue d'une tête 5 d' actionnement de la vanne.
L ' ensemble est par exemple réalisé en métal.
Dans l' exemple de réalisation illustré à la figure 1 , la tête d' actionnement 5 comprend essentiellement un bras radial 6 pourvu d'un orifice central 7 dont l ' axe X-X' définit un axe de rotation pour le dispositif de commande 2.
Les extrémités mutuellement opposées du bras radial sont dotées d'un retour, tel que 8 , s ' étendant à angle droit à partir du bras 6 et formant une entretoise.
La tête d' actionnement 5 est enfin pourvue de deux pions radiaux 9 et 10 en vis-à-vis s ' étendant parallèlement au bras radial 6.
En ce qui concerne la vanne 1 , celle-ci est constituée par une vanne de type conventionnel, de type quart de tour.
Sa structure ne sera donc pas décrite en détail par la suite . On notera toutefois que la vanne 1 est dotée d'une tige de commande T qui s ' étend en saillie à partir du corps de vanne C .
On notera par ailleurs que le corps de vanne C est doté d 'une rehausse 1 1 rapportée globalement cylindrique entourant la tige de commande T et comprenant un flasque d' extrémité 12 par lequel elle vient se fixer sur le corps de vanne C, par exemp le par vissage, et une co llerette 13 opposée comprenant des moyens de verrouillage du dispositif de commande sur la rehausse 1 1 .
Comme on le voit, la co llerette 13 est dotée de deux découpes 14 et 15 diamétralement opposées de forme complémentaire de celle des pions 9 et 0 et est conformée pour autoriser l 'insertion de la tête d' actionnement 5 sur la tige de commande et son dégagement dans une unique position angulaire de la tête d' actionnement. Les découpes sont ainsi pratiquées dans la co llerette dans la direction générale adoptée par la tête d' actionnement en position de fermeture de la vanne.
Comme on le conçoit, la hauteur de l ' entretoise formée par les retours 8 de la tête est sensiblement supérieure à celle de l ' entretoise de sorte que lorsque la tête 5 est engagée sur la tige de commande, les pions se situent en dessous de la face inférieure de la co llerette . Par exemple, la tige de commande T est dotée de deux méplats longitudinaux de sorte que l ' orifice axial 7 adopte une forme complémentaire comprenant deux côtés mutuellement opposées rectilignes et parallèles .
A partir de la position fermée illustrée à la figure 1 , l ' actionnement de la vanne 1 s ' effectue en orientant le dispositif de commande 2 de manière à positionner les pions d' extrémités 9 et 10 en regard des découpes 14 et 15 , et en engageant la tige de commande T dans l ' orifice du bras radial 6 (figure 2) .
Lorsque la poignée 3 est déplacée angulairement, jusqu ' à l 'ouverture de la vanne, les pions 9 et 10 demeurent en appui contre la partie pleine de la co llerette 13 et verrouille le dispositif de commande sur le corps de vanne C et en particulier sur les moyens de verrouillage 13 de la rehausse. Ainsi, ce n' est que lorsque le dispositif de commande est repositionné dans la position de fermeture de la vanne qu' il peut être dégagé du corps de vanne pour être utilisé pour actionner une autre vanne (figure 3) .
La procédure de commande séquentielle d'un ensemble de vanne consiste donc, tout d' abord, à actionner une première vanne en positionnant le dispositif de commande de manière à orienter les pions radiaux 9 et 10 en regard des découpes 14 et 15 , à engager la tête d' actionnement sur la tige de commande de la vanne, à ouvrir la vanne, de manière à alimenter la chambre de combustion en produit de nettoyage « on-line », à refermer la vanne, et à dégager l ' organe de commande.
Cet organe de commande peut alors être utilisé, de la même manière, pour actionner successivement les autres vannes .
On conçoit ainsi que grâce à l 'utilisation des moyens de verrouillage prévus, d'une part, sur le dispositif de commande et, d' autre part, sur la vanne, qui autorisent le dégagement du dispositif de commande uniquement en position de fermeture de la vanne, on garantit que l ' emp loi d'un unique dispositif de commande interdit toute ouverture simultanée de plusieurs vannes . On notera par ailleurs que cet obj ectif est atteint en utilisant un dispositif de commande de structure particulièrement simple, peu encombrante et peu onéreuse.
On notera en outre que l' on évite l'utilisation de tout autre moyen pour manœuvrer la vanne, par exemple à l ' aide d'une clé à mo lette, grâce à la présence de la rehausse qui entoure une partie substantielle de la tige de commande. Enfin, l ' orifice axial 7 de la poignée et/ou les pions d ' extrémités 9 et 0 sont conformés à la tige de commande T et/ou aux découpes 14 et 15. En d' autres termes, on configurera avantageusement la poignée et la vanne ainsi que sa rehausse de telle sorte que la poignée soit dédiée à la commande de vannes prédéterminée et fasse office de clé et que chaque vanne de cet ensemble de vannes ne puisse être actionnée qu' au moyen de la poignée qui lui est associée.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif de commande pour vanne ( 1 ) comprenant une tête (5) destinée à venir s ' engager sur une tige de commande (T) correspondante de la vanne et une poignée (3) manipulable manuellement par un utilisateur pour déplacer angulairement la tête et la tige de commande entre une première position angulaire de fermeture de la vanne et une deuxième position angulaire d' ouverture de la vanne, caractérisé en ce que la tête (5) comporte des moyens de verrouillage (9 , 10) destinés à coopérer avec des moyens de verrouillage complémentaires ( 1 3) prévus sur la vanne et aptes à interdire le dégagement de la poignée (3) et de la tête (5 ) en dehors de la première position angulaire de fermeture de la vanne.
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la vanne étant de type vanne quart de tour, la tête comprenant au moins un pion radial (9, 10) destiné à s ' engager lors du dégagement de la tête dans une découpe ( 14, 15) correspondante prévue sur une collerette ( 13) prévue sur une rehausse de la vanne ( 1 1 ) .
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu' il comporte une paire de pions radiaux diamétralement opposés .
4. Dispositif selon la revendication 3 , caractérisé en ce que la tête comporte un bras radial (6) doté d'un logement central conformé à la tige de commande (T) et deux extrémités mutuellement opposées dotées chacune d'un retour (8) formant entretoise prolongé par un pion radial (9, 10) .
5. Dispositif selon l 'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la poignée constitue une clé d ' actionnement de la vanne.
6. Vanne comprenant un corps de vanne (C), une tige de commande (T) en saillie à partir du corps de vanne et un dispositif de commande (2), le dispositif de commande comportant une tête (5) destinée à venir s ' engager sur la tige de commande et une poignée (3) manipulable manuellement par un utilisateur pour déplacer angulairement la tête et la tige de commande entre une première position angulaire de fermeture de la vanne et une deuxième position angulaire d' ouverture de la vanne, caractérisée en ce que la tête (5) et le corps (C) de vanne comportent des moyens de verrouillage complémentaires aptes à interdire le dégagement de la tête (5) et de la poignée (3) en dehors de la première position angulaire de fermeture de la vanne.
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