WO2015067883A1 - Vanne à écrou de manoeuvre instrumenté - Google Patents

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WO2015067883A1
WO2015067883A1 PCT/FR2014/052799 FR2014052799W WO2015067883A1 WO 2015067883 A1 WO2015067883 A1 WO 2015067883A1 FR 2014052799 W FR2014052799 W FR 2014052799W WO 2015067883 A1 WO2015067883 A1 WO 2015067883A1
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valve
nut
measuring device
operating
operating rod
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PCT/FR2014/052799
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Inventor
Christophe MERIEUX
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Electricite De France
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    • 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
    • F16K37/00—Special means in or on valves or other cut-off apparatus for indicating or recording operation thereof, or for enabling an alarm to be given
    • F16K37/0075—For recording or indicating the functioning of a valve in combination with test equipment
    • F16K37/0083—For recording or indicating the functioning of a valve in combination with test equipment by measuring valve parameters
    • 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
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/04—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor
    • 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
    • F16K31/50—Mechanical actuating means with screw-spindle or internally threaded actuating means
    • F16K31/508—Mechanical actuating means with screw-spindle or internally threaded actuating means the actuating element being rotatable, non-rising, and driving a non-rotatable axially-sliding element
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/0061—Force sensors associated with industrial machines or actuators

Definitions

  • the present invention relates to a valve comprising an instrumented operating nut.
  • the invention relates to a valve comprising an operating rod adapted to actuate a valve shutter.
  • the valve also comprises a servomotor provided with an output shaft, adapted to control the operating rod.
  • An operating nut forms an interface between the servomotor and the operating rod to transform a rotational movement of the output shaft of the servomotor into a translation movement of the operating rod.
  • a measurement of the force is carried out at the level of the operating rod in order to make sure of the tightness of the valve once. closed.
  • the value of this force which ensures that the closing function of the valve is effective, is hereinafter called the operability criterion.
  • This criterion of operability is in particular a function of the torque delivered by the servomotor and the overall efficiency of the driveline of the valve.
  • the force measurement then makes it possible to guarantee or not the sealing of the valve.
  • a desired effort that is not achieved may be due to a problem with the valve servomotor or a problem at any level of the driveline.
  • a valve of the above type is characterized in that said maneuvering nut comprises a force measuring device for measuring the force applied to the operating rod by the maneuvering nut. , and a contactless transmitter of measurement data read by the force measuring device.
  • the force measuring device comprises a force sensor provided with sensitive elements located on the maneuver nut; the sensitive elements make it possible to produce a device for measuring effort that is easy to implement;
  • the operating nut comprises machined zones, and the sensitive elements are arranged in the machined zones; the machined zones allow a discrete assembly of the sensitive elements on the nut without substantially modifying the architecture of the maneuver nut;
  • the operating nut comprises a sleeve, inside which the operating rod extends, the sleeve comprises a first end, a second end and an annular flange arranged between the first and the second end, and in which the sleeve further comprises a machined zone located between the annular flange and the second end, a sensitive element being arranged in said machined area located between the annular flange and the second end; the shape of the operating nut enables measurements to be made at different levels of the operating rod / operating nut interface;
  • strain gauges form stress sensors for reliable and reliable measurements as well as easy implementation
  • the force measuring device is fixed non-releasably on the maneuvering nut; thus, the force measuring device remains permanently on the maneuver nut, and it is possible to follow the behavior of the maneuver nut during the operation of the valve;
  • an internal processing module installed on the operating nut processes the data from the force measuring device before directing them to the contactless transmitter; the internal processing module serves as an interface between the contactless transmitter and the direct measurement device;
  • An external system to the maneuvering nut feeds without contact the force measuring device and receives the measurement data transmitted by the transmitter without contact;
  • the external system is distinct from the maneuvering nut and allows energy to be supplied to the elements present on the maneuvering nut, for example the non-contact emitter, the force measuring device, and possibly the internal processing module ;
  • a processing module external to the maneuvering nut processes the data coming from the measuring device
  • the measurement data recorded by the measuring device are transmitted by telemetry; telemetry transmission is a solution to achieve a lack of contact; other non-contact or wireless transmission modes may be used;
  • the valve further comprises a coupling sleeve connected to the booster and the actuating nut for coupling in rotation the output shaft of the booster and the actuating nut; the socket makes it possible in particular to transmit the movement between the servomotor and the maneuver nut in an engaged position, but also decouple servomotor and maneuvering nut in a disengaged position;
  • the coupling sleeve comprises a device for measuring the torque delivered by the output shaft of the operating nut servomotor and a contactless emitter of measuring data measured by the torque measuring device delivered by the output shaft.
  • servomotor with maneuvering nut the value of the torque at the output of the servomotor is directly measured without any deep structural modification of the valve.
  • the present invention also relates to a maneuvering nut transforming a rotational movement of the output shaft of a servomotor into a translational movement of an operating rod of a valve as previously described, said nut comprising a control device. measurement of the force applied to the operating rod by the operating nut, and a contactless transmitter of measurement data read by the measuring device.
  • the invention also relates to a valve processing module as described for the implementation of data processing from the effort measuring device comprising data collection means, data processing means and means diagnostics of an operating state of the valve.
  • the invention also relates to a method of implementation by the processing module of the measured data, the method comprising the following steps:
  • the method may further comprise data collection steps of the torque measuring device delivered by the servomotor output shaft to the maneuvering nut and processing of these collected data.
  • the method may also include a step of comparing the data collected by the force measuring device and by the torque measuring device.
  • the invention is directed to a computer program product comprising instructions for implementing the method described, during execution of this program by a processor.
  • FIG. 1 is a sectional view of a valve according to the invention with a processor
  • FIG. 2 is a detail view ⁇ of the valve of FIG. 1 showing an operating rod and an operating nut of the valve according to the invention
  • FIG. 3 is a diagrammatic view from the front and in section along an axis A-A of the operating nut of the valve of FIG. 1 comprising sensitive elements in a first configuration;
  • FIG. 4 is a diagrammatic view in section and in section along an axis B-B of a maneuvering nut of the valve of FIG. 1 comprising sensitive elements in a second configuration;
  • FIG. 5 is a diagrammatic front view in section along the axis C-C of a bushing that can equip the valve of FIG. 1;
  • FIG. 6 is a flow chart showing possible steps that can be implemented by a processor to carry out a diagnosis of the operating state of the valve
  • FIG. 7 is a schematic view of a nuclear power plant comprising a secondary circuit provided with the valve of FIG. 1.
  • FIG. 1 shows a valve 10.
  • the valve 10 of Figure 1 is a conventional gate valve. Although the description below is made with reference to the valve 10 of Figure 1, the invention is not limited to the gate valves and concerns all valves of similar structures.
  • the valve 10 comprises a valve body 12 on which is mounted an arch 14 whose end opposite to the valve body 12 constitutes the base of a stop box 16.
  • the valve 10 further comprises an operating rod 18 of a shutter 20.
  • the operating rod 18 is controlled by a servomotor 22 which controls the opening and closing of the shutter 20 of the valve 10.
  • the servomotor 22 comprises an output shaft 24.
  • the output shaft 24, as shown, extends longitudinally along a longitudinal axis.
  • the output shaft 24 can be rotatable about the longitudinal axis.
  • the output shaft 24 of the servomotor 22 is directly or indirectly connected to the operating rod 18. More specifically, the output shaft 24 can directly or indirectly control the operating rod 18, which itself will have an influence on the shutter 20 of the valve 10, and therefore on the closed position of the valve 10.
  • the operating rod 18 passes through the arch 14.
  • the operating rod 18 may, for example, extend longitudinally along the longitudinal axis and have a first end 26 and a second end 28 along the longitudinal axis.
  • the operating rod 18 may comprise a threaded portion 30, for example towards its first end 26.
  • the operating rod 18 may also, towards its second end 28, open into the valve body 12.
  • the portion opening into the valve body 12 may be integral with the shutter 20.
  • the abutment box 16 comprises a casing in which is located a maneuvering nut 32.
  • the actuating nut 32 forms an interface between the servomotor 22 and the operating rod 18. More particularly, as shown, the nut operating means 32 makes it possible to transform a rotational movement of the output shaft 24 of the servomotor 22 into a translational movement of the operating rod 18.
  • the maneuvering nut 32 is for example made of a material such as bronze.
  • the maneuvering nut 32 comprises a sleeve 34.
  • sleeve 34 has an outer surface 36 and an inner surface 38, opposite the outer surface 36.
  • the inner surface 38 of the sleeve 34 defines the hollow portion of said sleeve 34.
  • the sleeve 34 may be substantially cylindrical.
  • the operating nut 32 may extend longitudinally along the longitudinal axis.
  • the operating nut 32 may comprise a first end 40 and a second end 42 along the longitudinal axis.
  • the operating nut 32 may comprise, as represented in FIGS. 2, 3 and 4, an annular collar 44.
  • the annular flange 44 may for example be provided between the first end 40 and the second end 42, close to the second end 42 and at a non-zero distance from the second end 42 along the longitudinal axis.
  • bearings associated with the abutment box 16 can bear on either side of the annular collar 44, for the rotational guidance of the actuating nut 32.
  • the hollow portion of the sleeve 34 is at least partially threaded and cooperates with the operating rod 18. More particularly, the threaded portion 30 of the operating rod 18 cooperates with the threaded portion 46 of the operating nut 32. A rotation of the operating nut 32 then causes a translation of the operating rod 18. There is thus conversion of the rotational movement about the longitudinal axis of the output shaft 24 of the servomotor 22 in a translational movement along the longitudinal axis of the operating rod 18 by means of the operating nut 32, and more particularly by the cooperation of the thread (also called internal thread) of the adjusting nut 32 with the thread provided to the first end 26 of the operating rod 18.
  • the translational movement along the longitudinal axis of the operating rod 18 allows the opening or closing of the valve 10 via the shutter 20.
  • the shutter 20 is, in one embodiment of the invention, a cap that slides along a seat for opening or closing the valve 10.
  • the maneuvering nut 32 comprises a force measuring device 48.
  • the force measuring device 48 makes it possible to measure the force applied to the operating rod 18 by the maneuvering nut 32.
  • effort measurement 48 gives the maneuver nut 32 a second function, that of measuring the force applied to the operating rod 18 by the operating nut 32.
  • the force measuring device 48 can be fixed in a non-removable manner on the operating nut 32.
  • the force measuring device 48 comprises a specific instrumentation, for example sufficiently sensitive sensors, also called sensitive elements 50, for allow measurement of the force transmitted to the operating rod 18.
  • the sensitive elements 50 may be strain gauges.
  • the strain gauges may have specific cabling, for example the strain gauges may be wired as full bridge or half bridge. In the case of full bridge wiring, for example, four active gauges are integrated into a Wheatstone bridge. Other wiring configurations may be used, such as quarter-turn wiring, for example. In a bridge quarter mount, only one gauge is active.
  • the sensitive elements 50 are in this case assembled on the operating nut 32 so that they do not make little or no projection of the operating nut 32, and therefore does not interfere with the operation of the nut of maneuver 32, and therefore of the valve 10.
  • machined zones 52 (which can be drilled, for example) are provided on the operating nut 32 and the sensitive elements 50 are arranged in the machined zones 52.
  • the position of the sensitive elements 50 in these machined zones 52 allow better sensitivity of the measurement. Machining is sufficient to allow measurements to be made with great sensitivity while avoiding altering the mechanical properties of the adjusting nut 32.
  • Figure 3 shows the operating nut 32 with sensitive elements arranged in a first configuration. More particularly, the sensitive elements are distributed over the annular flange 44 and above the annular flange 44 between the first end 40 of the actuating nut 32 and the annular collar 44.
  • the sensitive elements 50 may also be located between the second end 42 of the adjusting nut 32 and the annular collar 44, as shown in FIG. 4, in a second configuration, which is alternative or additional to the first configuration of FIG.
  • the sensitive elements 50 may be located, alternately, or in a complementary manner, on other areas of the operating nut 32.
  • An internal processing module 54 can be installed on the operating nut 32. This internal processing module 54 can process the data coming from the effort measuring device 48 (for example by formatting them to facilitate their transmission) before the direct to an internal transmitter / receiver 56.
  • the internal transmitter / receiver 56 may, for example, be located towards the first end 40 of the operating nut 32, as shown in FIG. 3. However, in alternative embodiments, the internal transmitter / receiver 56 may be located towards the end of FIG. Other areas of the actuating nut 32.
  • the data processed by the internal processing module 54 on the operating nut 32 and / or measured on the operating nut 32 will then be transferred to the outside of the control nut 32. operating nut 32.
  • internal transmitter / receiver 56 to the maneuvering nut 32 can be provided to transmit without contact the data recorded by the force measuring device 48 and transmitted by the internal processing module 54 installed on the nut. maneuver 32.
  • An external system to the maneuvering nut 32 can power without contact the force measuring device 48 and receives the measurement data transmitted by internal emitter / receiver 56 without contact.
  • the internal transmitter / receiver 56 can cooperate with an external transceiver 58, which is external to the maneuvering nut 32.
  • the external transceiver 58 can have two functions.
  • the first external transceiver function 58 is to receive the data from the internal transceiver 56.
  • the external transceiver 58 can be provided to power without contact. internal transmitter / receiver 56 and / or the internal processing module 54.
  • the transmission of the data of the maneuvering nut 32 to the outside is effected by telemetry.
  • other technologies or wireless protocols can be used.
  • the internal transmitter / receiver 56 may be a mobile antenna 60, which is integral with the maneuvering nut 32.
  • This mobile antenna 60 fixed on the operating nut 32 can cooperate with a fixed antenna 62 located, for example, in The movable antenna 60 is supplied without contact by the magnetic field created close by the fixed antenna 62.
  • the mobile antenna is for example a very compact chip that can be inserted into the body of the operating nut 32.
  • the mobile antenna 60 present on the operating nut 32, transmits to the fixed antenna 62 of the abutment box 16 the information processed by the internal processing module 54. After receiving this information, these can be transmitted to an external processing and power supply module 64, which is external to the maneuvering nut 32.
  • the function of the external processing and power supply module 64 is to feed the external transmitter / receiver 58 and to reprocess the data transmitted by the instruments (namely the effort measuring device 48, the internal processing module 54 and the emitter internal receiver 56) provided on the operating nut 32.
  • the external processing and supply module 64 may be able to collect data, process data and diagnose an operating state of the valve 10.
  • the force measuring device 48 measures at all times the force applied to the operating rod 18. The force transmitted by the screw-nut maneuver 32 is thus directly measured. An autonomous force measurement device 48 is then realized, communicating wirelessly with the outside, and which does not disturb the operation of the valve 10, whatever its state.
  • the operating nut 32 may also include a rotation measuring device 66 for measuring the rotation of the operating nut 32.
  • the rotation measuring device 66 may for example be a relative digital encoder.
  • An external processing and power supply module 64 can, for example, also process the data coming from the rotation measuring device 66.
  • the valve 10, and in particular the maneuvering nut 32 communicates with a measurement acquisition chain so that it carries out various treatments of this measurement, in connection with a whole set of measurements performed simultaneously on the valve 10.
  • the other measurements performed simultaneously on the valve 10 can be performed at the level of the thrust box, for example.
  • the operating nut can cooperate with a bushing 68.
  • the cooperation between the operating nut 32 and the bushing 68 may, for example, be effected by means of a key 70 (see FIG. ).
  • the sleeve 68 may comprise an annular general section and cooperates in its hollow part with the maneuvering nut.
  • the operating nut 32 extends inside the bushing 68 towards its first end 40.
  • the bushing 68 also cooperates directly with the output shaft 24 of the servomotor 22.
  • the servomotor 22 will deliver by the rotation of its output shaft 24 a torque that will be transmitted directly to the sleeve 68, then to the maneuvering nut 32.
  • the bushing 68 serves as an interface between the operating nut 32 and the booster 22 and decouples, if necessary, for example for maintenance, these two elements. More particularly, the socket 68 makes it possible to define two modes of operation, namely an operational mode and a maintenance mode.
  • the bushing 68 coupled to the servomotor 22 and to the maneuvering nut 32 ensures the transmission of the possible movement of the servomotor 22 to the maneuvering nut 32 and the measurement of the torque delivered by the output shaft 24. of the servomotor 22 during this movement.
  • a decoupling of the operating nut 32 of the valve 10 and the output shaft 24 of the servomotor 22 is provided by through the bushing 68.
  • the shutter of the valve 10 In maintenance mode, that is to say during the decoupling of the actuating nut 32 and the booster 22, the shutter of the valve 10 remains in the same shutter position.
  • the maneuvering nut 32 is irreversible and its irreversibility prevents the rotation of the operating rod 18 following a longitudinal force on it and thus allows the shutter 20 to be held in position.
  • the shutter 20, which is in a determined shutter position is subjected to longitudinal forces along the longitudinal axis.
  • the servomotor 22 In operational mode, when a movement of the valve is completed, the servomotor 22 maintains a continuous force and allows a precise adjustment of the desired position of shutter. Thus a constant force is applied on the operating nut 32 which allows a precise maintenance of the position of the operating rod 18, and therefore of the shutter 20.
  • the shutter 20 When decoupling the actuating nut 32 and the servomotor 22 , the shutter 20 is always subjected to longitudinal forces along the longitudinal axis but, the servomotor 22 being decoupled from the operating nut 32, no "counter-effort" exists to hold the shutter 20 in position. The longitudinal forces along the longitudinal axis applied to the shutter 20 will be transmitted to the operating rod 18.
  • the longitudinal force applied on the operating rod 18 implies the rotation of the operating nut 32 and the translation of the operating rod 18 into an open position of the unwanted and uncontrolled valve 10.
  • the maneuvering nut 32 is irreversible and its irreversibility implies a blocking of the unwanted rotation of the maneuvering nut 32.
  • the operating rod 18 can not translate and the shutter 20 remains in its initial position, insensitive to the longitudinal forces applied to it.
  • the operating nut 32 and the servomotor 22 are lubricated with grease and the efficiency of the servomotor 22 can change over time and in particular according to the number of operation.
  • the bushing 68 can be instrumented and provided with a torque measuring device 72 for measuring the torque that is delivered by the output shaft 24 of the servomotor 22 to the actuating nut 32.
  • the socket may be provided with a non-contact emitter 73 of measurement data read by the torque measuring device 72 delivered by the output shaft from the actuator to the actuating nut 32.
  • the torque measuring device 72 may comprise a specific instrumentation, as described above with reference to the actuating nut 32, which can be used to measure the torque and / or the torque. effort within the coupling sleeve 68.
  • the bushing 68 may comprise sensors regularly distributed on the outer periphery of the bushing 68.
  • the torque measuring device 72 of the bushing 68 may be attached to the bushing 68, for example by gluing, which makes it possible to use a conventional bushing 68 of valve 10 by modifying it slightly.
  • the rigidity of the coupling sleeve 68, and thus the rigidity of the valve 10 is little or no change compared to a conventional valve 10. If the bushing 68 is replaced with the torque measuring device 72 with a conventional bushing, the qualification for the accident conditions and in particular the seismic resistance of the valve 10 is not called into question.
  • a temperature sensor may also be provided on the valve 10, at different locations of said valve 10.
  • the valve 10 may for example be an element of an electrical valve system 75 of a nuclear power plant 76.
  • the nuclear power plant 76 as shown in FIG. 7, comprises a primary circuit 78, a secondary circuit 80 and a cooling tower 82.
  • the valve 10 is for example provided at the secondary circuit 80 of the nuclear power plant 76.
  • a processor 74 may be provided for executing a computer program product implementing data collection operations provided by a processing module and originating from the force measuring device 48 (and possibly also from the torque measuring device 72) of the valve 10 as well as processing of said data to diagnose an operating state of the valve 10.
  • the data are then provided by the module of external processing 64 located outside the maneuvering nut 32.
  • the processor 74 will be able, from the value of the force transmitted to the operating rod 18, to diagnose an operating state of the valve 10, by For example, the behavior of the operating nut 32.
  • the processor 74 will be able, from other functional parameters of the valve 10, to determine whether intervention must take place on the servomotor 22 only, or if the entire valve 10 is to be stopped.
  • the processor 74 may execute a computer program product implementing data collection operations provided by the processing module 64 and issued solely from the force measuring device 48 associated with the maneuvering nut 32. or from the force measuring device 48 associated with the operating nut 32 and the torque measuring device 72 associated with the bushing 68.
  • FIG. 6 more particularly represents a flowchart of an example of a method that can be implemented by a computer program product when it is executed by a processor 74.
  • the cell S 10 of the flowchart represents the measurement of the effort on the operating rod 18 by means of the force measuring device of the operating nut 32.
  • the measurement, and more particularly the value of the measurement carried out, is collected (step S 10) and is then checked (step SU ) to ensure that it is not aberrant and that there has been no error in the data transmission. For example, a measurement of zero force, while the valve 10 is in operation may be considered aberrant.

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Abstract

Vanne à écrou de manoeuvre instrumenté Vanne (10) comportant une tige de manoeuvre (18) adaptée pour actionner un obturateur de vanne (10), un servomoteur muni d'un arbre de sortie (24), adapté pour commander la tige de manoeuvre (18), et un écrou de manoeuvre (32) formant une interface entre le servomoteur et la tige de manoeuvre (18) pour transformer un mouvement de rotation de l'arbre de sortie (24) du servomoteur en un mouvement de translation de la tige de manoeuvre (18). L'écrou de manoeuvre (32) comporte alors un dispositif de mesure d'effort (48) pour mesurer l'effort appliqué à la tige de manoeuvre (18) par l'écrou de manoeuvre (32), et un émetteur sans contact de données de mesure relevées par le dispositif de mesure d'effort (48).

Description

Vanne à écrou de manœuyre instrumenté
La présente invention est relative à une vanne comportant un écrou de manœuvre instrumenté.
Plus particulièrement, l'invention se rapporte à une vanne comportant une tige de manœuvre adaptée pour actionner un obturateur de vanne. La vanne comporte également un servomoteur muni d'un arbre de sortie, adapté pour commander la tige de manœuvre. Un écrou de manœuvre forme une interface entre le servomoteur et la tige de manœuvre pour transformer un mouvement de rotation de l'arbre de sortie du servomoteur en un mouvement de translation de la tige de manœuvre.
Lors d'un diagnostic de bon fonctionnement d'une vanne, par exemple d'une vanne motorisée, on réalise une mesure de l'effort au niveau de la tige de manœuvre afin de s'assurer de l'étanchéité de la vanne une fois fermée. La valeur de cet effort, qui garantit que la fonction de fermeture de la vanne est effective, est appelé ci-après le critère d'opérabilité. Ce critère d'opérabilité est notamment fonction du couple délivré par le servomoteur et du rendement global de la chaîne cinématique de la vanne. La mesure d'effort permet alors de garantir ou non l'étanchéité de la vanne. Un effort souhaité qui n'est pas atteint peut être dû à un problème au niveau du servomoteur de la vanne ou à un problème à un niveau quelconque de la chaîne cinématique. Ainsi, il convient de savoir si toute la chaîne cinématique est correcte, et cela à chaque interface afin de déterminer, dans le cas contraire, le composant défectueux qui a un impact sur la réponse globale.
Il n'est aujourd'hui pas toujours possible de déterminer la cause précise de la défaillance. En particulier, il n'est pas toujours possible de déterminer à quel niveau de la chaîne cinématique de la vanne la défaillance provient.
Aussi, en cas de défaillance, il est aujourd'hui fréquent de devoir démonter entièrement la vanne pour tester chaque organe ou presque de la vanne et déterminer l'organe défaillant. Ce démontage complet est long, complexe et entraîne une maintenance lourde à gérer.
La présente invention a notamment pour but de pallier ces inconvénients et vient améliorer la situation. A cet effet, selon l'invention, une vanne du type ci-avant est caractérisée en ce que ledit écrou de manœuvre comporte un dispositif de mesure d'effort pour mesurer l'effort appliqué à la tige de manœuvre par l'écrou de manœuvre, et un émetteur sans contact de données de mesure relevées par le dispositif de mesure d'effort.
Grâce à ces dispositions, il est possible de connaître en cours d'exploitation l'effort de manœuvre de la vanne, de suivre le rendement de l'écrou de manœuvre, de réduire les interventions de dépose, par exemple du servomoteur de la vanne, lorsque la défaillance est un problème dû à l'écrou de manœuvre. L'effort mesuré est réalisé dans des configurations identiques à chaque prise de mesure. Une telle vanne permet également de réaliser une mesure d'effort sans fragiliser un quelconque organe de la vanne. On insère ainsi un dispositif de mesure à une nouvelle interface de la chaîne cinématique de la vanne, qui reste en position sur ladite vanne même lorsque celle-ci fonctionne. La mesure, réalisée directement sur l'écrou permet une connaissance précise de l'effort de transmission, au plus près de la zone de transmission de l'effort entre l'écrou de manœuvre et la tige de manœuvre.
Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes :
- le dispositif de mesure d'effort comporte un capteur d'effort muni d'éléments sensibles situés sur l'écrou de manœuvre ; les éléments sensibles permettent de réaliser un dispositif de mesure d'effort facile à mettre à œuvre ;
- l'écrou de manœuvre comporte des zones usinées, et les éléments sensibles sont agencés dans les zones usinées ; les zones usinées permettent un assemblage discret des éléments sensibles sur l'écrou sans modifier de façon substantielle l'architecture de l'écrou de manœuvre ;
- l'écrou de manœuvre comporte un manchon, à l'intérieur duquel s'étend la tige de manœuvre, le manchon comporte une première extrémité, une seconde extrémité et une collerette annulaire agencée entre la première et la seconde extrémité, et dans laquelle le manchon comporte en outre une zone usinée située entre la collerette annulaire et la seconde extrémité, un élément sensible étant agencé dans ladite zone usinée située entre la collerette annulaire et la seconde extrémité ; la forme de l'écrou de manœuvre permet de réaliser des mesures à différents niveaux de l'interface tige de manœuvre/écrou de manœuvre ;
- les éléments sensibles sont des jauges d'extensométrie ; les capteurs à jauges d'extensométrie forment des capteurs de contraintes permettant des mesures fiables et fidèles ainsi qu'une mise en œuvre facile ;
- le dispositif de mesure d'effort est fixé de façon non-amovible sur l'écrou de manœuvre ; ainsi, le dispositif de mesure d'effort reste à demeure sur l'écrou de manœuvre, et il est possible de suivre le comportement de l'écrou de manœuvre durant le fonctionnement de la vanne ;
un module de traitement interne installé sur l'écrou de manœuvre traite les données provenant du dispositif de mesure d'effort avant de les diriger vers l'émetteur sans contact ; le module de traitement interne sert d'interface entre l'émetteur sans contact et le dispositif de mesure directe ;
- un système externe à l'écrou de manœuvre alimente sans contact le dispositif de mesure d'effort et reçoit les données de mesure émises par l'émetteur sans contact ; le système externe est distinct de l'écrou de manœuvre et permet d'alimenter énergétiquement les éléments présents sur l'écrou de manœuvre, par exemple l'émetteur sans contact, le dispositif de mesure d'effort, et éventuellement le module de traitement interne ;
- un module de traitement externe à l'écrou de manœuvre traite les données provenant du dispositif de mesure ;
- les données de mesure relevées par le dispositif de mesure sont transmises par télémétrie ; la transmission par télémétrie est une solution pour réaliser une absence de contact ; d'autres modes de transmission sans contact ou sans fil peuvent être utilisés ;
- la vanne comporte en outre une douille d'accouplement liée au servomoteur et à l'écrou de manœuvre pour coupler en rotation l'arbre de sortie du servomoteur et l'écrou de manœuvre ; la douille permet notamment de transmettre le mouvement entre le servomoteur et l'écrou de manœuvre dans une position embrayée, mais également de découpler servomoteur et écrou de manœuvre dans une position débrayée ;
- la douille d'accouplement comporte un dispositif de mesure du couple délivré par l'arbre de sortie du servomoteur à écrou de manœuvre et un émetteur sans contact de données de mesure relevées par le dispositif de mesure du couple délivré par l'arbre de sortie du servomoteur à écrou de manœuvre; la valeur du couple en sortie du servomoteur est directement mesurée sans modification structurelle profonde de la vanne.
La présente invention concerne également un écrou de manœuvre transformant un mouvement de rotation de l'arbre de sortie d'un servomoteur en un mouvement de translation d'une tige de manœuvre d'une vanne telle que précédemment décrite, ledit écrou comportant un dispositif de mesure de l'effort appliqué à la tige de manœuvre par l'écrou de manœuvre, et un émetteur sans contact de données de mesure relevées par le dispositif de mesure.
L'invention concerne aussi un module de traitement d'une vanne telle que décrite pour la mise en œuvre du traitement des données provenant du dispositif de mesure d'effort comprenant des moyens de collecte des données, des moyens de traitement des données et des moyens de diagnostic d'un état de fonctionnement de la vanne.
L'invention vise également un procédé de mise en œuvre par le module de traitement des données mesurées, le procédé comportant les étapes suivantes :
- associer un récepteur au niveau de l'écrou de manœuvre adapté pour collecter les données du dispositif de mesure d'effort d'une vanne telle que précédemment décrite,
- collecter les données du dispositif de mesure d'effort de la vanne telle que décrite.
Eventuellement, le procédé peut comprendre en outre des étapes de collecte de données du dispositif de mesure du couple délivré par l'arbre de sortie du servomoteur à l'écrou de manœuvre et de traitement de ces données collectées. Le procédé peut également comporter une étape de comparaison des données collectées par le dispositif de mesure d'effort et par le dispositif de mesure de couple.
Enfin, l'invention vise un produit programme informatique comprenant des instructions pour mettre en œuvre le procédé décrit, lors d'une exécution de ce programme par un processeur.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante d'une de ses formes de réalisation, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins joints.
Sur les dessins :
la figure 1 est une vue en coupe d'une vanne selon l'invention avec un processeur,
la figure 2 est une vue du détail Π de la vanne de la figure 1 représentant une tige de manœuvre et un écrou de manœuvre de la vanne selon l'invention,
- la figure 3 est une vue schématique de face et en coupe selon un axe A-A de écrou de manœuvre de la vanne de la figure 1 comportant des éléments sensibles dans une première configuration,
- la figure 4 est une vue schématique en coupe et en coupe selon un axe B- B de écrou de manœuvre de la vanne de la figure 1 comportant des éléments sensibles dans une deuxième configuration,
- la figure 5 est une vue schématique de face et en coupe selon l'axe C-C d'une douille pouvant équiper la vanne de la figure 1,
- la figure 6 est un organigramme représentant des étapes possibles pouvant être mises en œuvre par un processeur pour réaliser un diagnostic de l'état de fonctionnement de la vanne,
- la figure 7 est une vue schématique d'une centrale nucléaire comportant un circuit secondaire muni de la vanne de la figure 1.
Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires.
La figure 1 représente une vanne 10. La vanne 10 de la figure 1 est une vanne à opercule classique. Bien que la description ci-après soit faite en référence à la vanne 10 de la figure 1, l'invention ne se limite pas aux vannes à opercules et concerne toutes les vannes de structures similaires.
La vanne 10 comprend un corps de vanne 12 sur lequel est montée une arcade 14 dont l'extrémité opposée au corps de vanne 12 constitue la base d'une boite à butées 16. La vanne 10 comprend en outre une tige de manœuvre 18 d'un obturateur 20. La tige de manœuvre 18 est commandée par un servomoteur 22 qui permet de commander l'ouverture et la fermeture de l'obturateur 20 de la vanne 10.
Le servomoteur 22 comporte un arbre de sortie 24. L'arbre de sortie 24, tel que représenté, s'étend longitudinalement selon un axe longitudinal. L'arbre de sortie 24 peut être mobile en rotation autour de l'axe longitudinal. L'arbre de sortie 24 du servomoteur 22 est directement ou indirectement relié à la tige de manœuvre 18. Plus précisément, l'arbre de sortie 24 peut commander directement ou indirectement la tige de manœuvre 18, qui elle-même va avoir une influence sur l'obturateur 20 de la vanne 10, et par conséquent sur la position d'obturation de la vanne 10.
La tige de manœuvre 18 traverse l'arcade 14. La tige de manœuvre 18 peut, par exemple, s'étendre longitudinalement selon l'axe longitudinal et avoir une première extrémité 26 et une seconde extrémité 28 selon l'axe longitudinal. La tige de manœuvre 18 peut comporter une partie filetée 30, par exemple vers sa première extrémité 26. La tige de manœuvre 18 peut également, vers sa seconde extrémité 28, déboucher dans le corps de vanne 12. La partie débouchant dans le corps de vanne 12 peut être solidaire de l'obturateur 20.
La boite à butées 16 comprend un carter dans lequel est localisé un écrou de manœuvre 32. L' écrou de manœuvre 32 permet de former une interface entre le servomoteur 22 et la tige de manœuvre 18. Plus particulièrement, tel que représenté, l'écrou de manœuvre 32 permet de transformer un mouvement de rotation de l'arbre de sortie 24 du servomoteur 22 en un mouvement de translation de la tige de manœuvre 18.
L'écrou de manœuvre 32 est par exemple réalisé en un matériau tel que du bronze.
En l'espèce, l'écrou de manœuvre 32 comporte un manchon 34. Le manchon 34 comporte une surface extérieure 36 et une surface intérieure 38, opposée à la surface extérieure 36. La surface intérieure 38 du manchon 34 définit la partie creuse dudit manchon 34. Le manchon 34 peut être sensiblement cylindrique. L'écrou de manœuvre 32 peut s'étendre longitudinalement selon l'axe longitudinal. L'écrou de manœuvre 32 peut comporter une première extrémité 40 et une second extrémité 42 selon l'axe longitudinal.
L'écrou de manœuvre 32 peut comporter, tel que représenté sur les figures 2, 3 et 4, une collerette annulaire 44. La collerette annulaire 44 peut par exemple être prévue entre la première extrémité 40 et la seconde extrémité 42, à proximité de la seconde extrémité 42 et à une distance non nulle de la seconde extrémité 42 selon l'axe longitudinal. Par exemple, des roulements, associés à la boîte à butée 16 peuvent prendre appui de part et d'autre de la collerette annulaire 44, pour le guidage en rotation de l'écrou de manœuvre 32.
La partie creuse du manchon 34 est, au moins en partie, taraudée et coopère avec la tige de manœuvre 18. Plus particulièrement, la partie filetée 30 de la tige de manœuvre 18 coopère avec la partie taraudée 46 de l'écrou de manœuvre 32. Une rotation de l'écrou de manœuvre 32 entraine alors une translation de la tige de manœuvre 18. Il y a ainsi conversion du mouvement de rotation autour de l'axe longitudinal de l'arbre de sortie 24 du servomoteur 22 en un mouvement de translation selon l'axe longitudinal de la tige de manœuvre 18 par l'intermédiaire de l'écrou de manœuvre 32, et plus particulièrement par la coopération du taraudage (encore appelé filetage intérieur) de l'écrou de manœuvre 32 avec le filetage prévu vers la première extrémité 26 de la tige de manœuvre 18.
Le mouvement de translation suivant l'axe longitudinal de la tige de manœuvre 18 permet l'ouverture ou la fermeture de la vanne 10 par l'intermédiaire de l'obturateur 20. L'obturateur 20 est, dans un mode de réalisation de l'invention, un opercule qui glisse le long d'un siège pour l'ouverture ou la fermeture de la vanne 10.
L'écrou de manœuvre 32 comporte un dispositif de mesure d'effort 48. Le dispositif de mesure d'effort 48 permet de mesurer l'effort appliqué à la tige de manœuvre 18 par l'écrou de manœuvre 32. Ainsi, le dispositif de mesure d'effort 48 confère à l'écrou de manœuvre 32 une deuxième fonction, celle de mesurer l'effort appliqué à la tige de manœuvre 18 par l'écrou de manœuvre 32.
Le dispositif de mesure d'effort 48 peut être fixé de manière non amovible sur l'écrou de manœuvre 32. Le dispositif de mesure d'effort 48 comporte une instrumentation spécifique, par exemple des capteurs suffisamment sensibles, encore appelés éléments sensibles 50, pour permettre la mesure de l'effort transmis à la tige de manœuvre 18.
Les éléments sensibles 50 peuvent être des jauges d'extensométrie. Les jauges d'extensométrie peuvent avoir un câblage spécifique, par exemple les jauges d'extensométrie peuvent être câblées en pont complet ou en demi-pont. Dans le cas d'un câblage en pont complet par exemple, quatre jauges actives sont intégrées dans un pont de Wheatstone. D'autres configurations de câblage peuvent être utilisées, comme un câblage en quart de pont, par exemple. Dans un montage en quart de pont, une seule jauge est active.
Les éléments sensibles 50 sont en l'espèce assemblés sur l'écrou de manœuvre 32 de sorte que ceux-ci ne fassent pas ou peu saillie de l'écrou de manœuvre 32, et par suite ne gêne pas le fonctionnement de l'écrou de manœuvre 32, et donc de la vanne 10.
Par exemple, des zones usinées 52 (qui peuvent être percées, par exemple) sont prévues sur l'écrou de manœuvre 32 et les éléments sensibles 50 sont disposés dans les zones usinées 52. La position des éléments sensibles 50 dans ces zones usinées 52 permettent une meilleure sensibilité de la mesure. Les usinages réalisés sont suffisants pour permettre de réaliser des mesures avec une grande sensibilité tout en évitant d'altérer les propriétés mécaniques de l'écrou de manœuvre 32.
La figure 3 représente l'écrou de manœuvre 32 avec des éléments sensibles agencés selon une première configuration. Plus particulièrement, les éléments sensibles sont répartis sur la collerette annulaire 44, et au-dessus de la collerette annulaire 44 entre la première extrémité 40 de l'écrou de manœuvre 32 et la collerette annulaire 44.
Les éléments sensibles 50 peuvent également être localisés entre la seconde extrémité 42 de l'écrou de manœuvre 32 et la collerette annulaire 44, tel que représenté sur la figure 4, dans une deuxième configuration, qui est alternative ou additionnelle de la première configuration de la figure 3.
Toutefois, dans des variantes de réalisation de l'invention, les éléments sensibles 50 peuvent être situées, alternativement, ou de façon complémentaire, sur d'autres zones de l'écrou de manœuvre 32.
Une fois les données mesurées par le dispositif de mesure d'effort 48 (et plus particulièrement par l'intermédiaire des éléments sensibles 50), celles-ci doivent être traitées.
Un module de traitement interne 54 peut être installé sur l'écrou de manœuvre 32. Ce module de traitement interne 54 peut traiter les données provenant du dispositif de mesure d'effort 48 (par exemple en les formatant pour faciliter leur transmission) avant de les diriger vers un émetteur/récepteur interne 56.
L'émetteur/récepteur interne 56 peut par exemple être localisé vers la première extrémité 40 de l'écrou de manœuvre 32, comme représenté sur la figure 3. Toutefois, dans des variantes de réalisation, émetteur/récepteur interne 56 peut être localisé vers d'autres zones de l'écrou de manœuvre 32. Les données traitées par le module de traitement interne 54 sur l'écrou de manœuvre 32 et/ou mesurées sur l'écrou de manœuvre 32 vont ensuite être transférées à l'extérieur de l'écrou de manœuvre 32.
En l'espèce, émetteur/récepteur interne 56 à l'écrou de manœuvre 32 peut être prévu pour transmettre sans contact les données relevées par le dispositif de mesure d'effort 48 et transmises par le module de traitement interne 54 installé sur l'écrou de manœuvre 32.
Un système externe à l'écrou de manœuvre 32 peut alimenter sans contact le dispositif de mesure d'effort 48 et reçoit les données de mesure émises par émetteur/récepteur interne 56 sans contact.
L'émetteur/récepteur interne 56 peut coopérer avec un émetteur/récepteur externe 58, qui est externe à l'écrou de manœuvre 32. L'émetteur/récepteur externe 58 peut avoir deux fonctions. La première fonction de émetteur/récepteur externe 58 est de recevoir les données provenant de l'émetteur/récepteur interne 56. En outre, l'émetteur/récepteur externe 58 peut être prévu pour alimenter sans contact émetteur/récepteur interne 56 et/ou le module de traitement interne 54.
Par exemple, la transmission des données de l'écrou de manœuvre 32 vers l'extérieur s'effectue par télémétrie. Toutefois, d'autres technologies ou protocoles sans fil peuvent être utilisées. Par exemple, par protocole WIFI, Zigbee, ou encore Bluetooth. L'émetteur/récepteur interne 56 peut être une antenne mobile 60, qui est solidaire de l'écrou de manœuvre 32. Cette antenne mobile 60 fixée sur l'écrou de manœuvre 32 peut coopérer avec une antenne fixe 62 située, par exemple, dans la boite à butées 16. L'antenne mobile 60 est alimentée sans contact par le champ magnétique créé à proximité par l'antenne fixe 62. L'antenne mobile est par exemple une puce très compacte pouvant s'insérer dans le corps de l'écrou de manœuvre 32.
L'antenne mobile 60, présente sur l'écrou de manœuvre 32, transmet à l'antenne fixe 62 de la boite à butées 16 les informations traitées par le module de traitement interne 54. Après réception de ces informations, celles-ci peuvent être transmises à un module de traitement et d'alimentation externe 64, qui est externe à l'écrou de manœuvre 32.
La fonction du module de traitement et d'alimentation externe 64 est d'alimenter émetteur/récepteur externe 58 et de retraiter les données transmises par les instruments (à savoir le dispositif de mesure d'effort 48, le module de traitement interne 54 et émetteur/récepteur interne 56) prévus sur l'écrou de manœuvre 32. En outre, le module de traitement et d'alimentation externe 64 peut être apte à collecter des données, traiter des données et diagnostiquer un état de fonctionnement de la vanne 10.
Le dispositif de mesure d'effort 48 mesure à tout moment l'effort appliqué à la tige de manœuvre 18. L'effort transmis par la liaison vis-écrou de manœuvre 32 est ainsi directement mesuré. On réalise alors un dispositif de mesure d'effort 48 autonome, communiquant sans fil avec l'extérieur, et qui ne vient pas perturber le fonctionnement de la vanne 10, quel que soit son état.
L'écrou de manœuvre 32 peut également comporter un dispositif de mesure de rotation 66 pour mesurer la rotation de l'écrou de manœuvre 32. Le dispositif de mesure de rotation 66 peut par exemple être un codeur numérique relatif. En couplant le dispositif de mesure de rotation 66 et le dispositif de mesure d'effort 48, il est alors possible de donner une indication précise de la course de la tige de manœuvre 18 et de connaître l'endroit précis où un pic d'effort apparaît.
Un module de traitement et d'alimentation externe 64 peut, par exemple, également traiter les données provenant du dispositif de mesure de rotation 66.
Dans une réalisation possible de l'invention, la vanne 10, et notamment l'écrou de manœuvre 32, communique avec une chaîne d'acquisition de mesures afin que celle-ci réalise divers traitements de cette mesure, en lien avec tout un ensemble de mesures effectuées simultanément sur la vanne 10.
Les autres mesures réalisées simultanément sur la vanne 10 peuvent être réalisée au niveau de la boite à butée, par exemple.
En outre, l'écrou de manœuvre peut coopérer avec une douille 68. La coopération entre l'écrou de manœuvre 32 et la douille 68 peut, par exemple, s'effectuer par l'intermédiaire d'une clavette 70 (cf. figure 2). La douille 68 peut comporter une section générale annulaire et coopère dans sa partie creuse avec l'écrou de manœuvre. Par exemple, l'écrou de manœuvre 32 s'étend à l'intérieur de la douille 68 vers sa première extrémité 40. La douille 68 coopère également directement avec l'arbre de sortie 24 du servomoteur 22. Le servomoteur 22 va délivrer par la rotation de son arbre de sortie 24 un couple qui va être transmis directement à la douille 68, puis à l'écrou de manœuvre 32.
La douille 68 sert d'interface entre l'écrou de manœuvre 32 et le servomoteur 22 et permet de découpler en cas de besoin, par exemple pour maintenance, ces deux éléments. Plus particulièrement, la douille 68 permet de définir deux modes de fonctionnement, soit un mode opérationnel et un mode de maintenance.
Dans le mode opérationnel, la douille 68, couplée au servomoteur 22 et à l'écrou de manœuvre 32 assure la transmission du mouvement éventuel du servomoteur 22 à l'écrou de manœuvre 32 et la mesure du couple délivré par l'arbre de sortie 24 du servomoteur 22 lors de ce mouvement.
Dans le mode de maintenance, un découplage de l'écrou de manœuvre 32 de la vanne 10 et de l'arbre de sortie 24 du servomoteur 22 est assuré par l'intermédiaire de la douille 68.
En mode de maintenance, c'est-à-dire lors du découplage de l'écrou de manœuvre 32 et du servomoteur 22, l'obturateur de la vanne 10 reste dans une même position d'obturation. En l'occurrence, l'écrou de manœuvre 32 est irréversible et son irréversibilité empêche la rotation de la tige de manœuvre 18 suite à un effort longitudinal sur elle et permet ainsi le maintien de l'obturateur 20 en position. En d'autres termes, l'obturateur 20, qui est dans une position d'obturation déterminée est soumis à des efforts longitudinaux le long de l'axe longitudinal.
En mode opérationnel, lorsqu'un mouvement de la vanne est terminé, le servomoteur 22 maintient un effort continu et permet un ajustement précis de la position désirée d'obturation. Ainsi un effort constant est appliqué sur l'écrou de manœuvre 32 qui permet un maintien précis de la position de la tige de manœuvre 18, et donc de l'obturateur 20. Lors du découplage de l'écrou de manœuvre 32 et du servomoteur 22, l'obturateur 20 est toujours soumis à des efforts longitudinaux selon l'axe longitudinal mais, le servomoteur 22 étant découplé de l'écrou de manœuvre 32, aucun « contre-effort » n'existe pour maintenir l'obturateur 20 en position. Les efforts longitudinaux le long de l'axe longitudinal appliqué sur l'obturateur 20 vont être transmis à la tige de manœuvre 18. En présence d'un écrou de manœuvre 32 réversible, l'effort longitudinal appliqué sur la tige de manœuvre 18 implique la rotation de l'écrou de manœuvre 32 et la translation de la tige de manœuvre 18 dans une position d'ouverture de la vanne 10 non désirée et non commandée. Dans le cas présent, avantageusement l'écrou de manœuvre 32 est irréversible et son irréversibilité implique un blocage de la rotation non désirée de l'écrou de manœuvre 32. La tige de manœuvre 18 ne peut donc pas se translater et l'obturateur 20 reste dans sa position initiale, insensible aux efforts longitudinaux qui lui sont appliqués.
L'écrou de manœuvre 32 et le servomoteur 22 sont lubrifiés par de la graisse et le rendement du servomoteur 22 peut évoluer au cours du temps et notamment en fonction du nombre de manœuvre.
La douille 68, comme représenté sur la figure 5, peut être instrumentée et munie d'un dispositif de mesure de couple 72 pour mesurer le couple qui est délivré par l'arbre de sortie 24 du servomoteur 22 à l'écrou de manœuvre 32. La douille peut être munie d'un émetteur sans contact 73 de données de mesure relevées par le dispositif de mesure du couple 72 délivré par l'arbre de sortie du servomoteur à l'écrou de manœuvre 32. Le dispositif de mesure de couple 72 peut comporter une instrumentation spécifique, telle que décrite ci-avant en référence à l'écrou de manœuvre 32, pouvant permettre la mesure du couple et/ou de l'effort au sein de la douille 68 d'accouplement. La douille 68 peut comprendre des capteurs répartis de façon régulière sur la périphérie extérieure de la douille 68. Le dispositif de mesure de couple 72 de la douille 68 peut être rapporté sur la douille 68, par exemple par collage, ce qui permet d'utiliser une douille 68 classique de vanne 10 en la modifiant légèrement. Ainsi, la rigidité de la douille 68 d'accouplement, et donc la rigidité de la vanne 10 est peu ou pas modifiée par rapport à une vanne 10 classique. Si l'on substitue la douille 68 avec le dispositif de mesure de couple 72 à une douille classique, la qualification aux conditions accidentelles et notamment la tenue au séisme de la vanne 10 n'est pas remise en cause.
Un capteur de température peut également être prévu sur la vanne 10, à différents endroits de ladite vanne 10.
Ainsi, il est possible au sein de la même vanne 10, et lors de son fonctionnement de mesurer simultanément, entre autres, le couple délivré par l'arbre de sortie 24 du servomoteur 22 à l'écrou de manœuvre 32, et/ou l'effort transmis par l'écrou de manœuvre 32 à la tige de manœuvre 18 et/ou la température et/ou la rotation de l'écrou.
La vanne 10 peut par exemple être un élément d'un système de robinetterie électrique 75 de centrale nucléaire 76. La centrale nucléaire 76, telle que représentée sur la figure 7, comporte un circuit primaire 78, un circuit secondaire 80 et une tour de refroidissement 82. La vanne 10 est par exemple prévue au niveau du circuit secondaire 80 de la centrale nucléaire 76.
Dans une réalisation possible de l'invention, un processeur 74 peut être prévu pour exécuter un produit programme informatique mettant en œuvre des opérations de collecte des données fournies par un module de traitement et issues du dispositif de mesure d'effort 48 (et également éventuellement issues du dispositif de mesure de couple 72) de la vanne 10 ainsi que des traitements desdites données pour diagnostiquer un état de fonctionnement de la vanne 10. Les données sont alors fournies par le module de traitement externe 64 situé à l'extérieur de l'écrou de manœuvre 32. Le processeur 74 va pouvoir, à partir de la valeur de l'effort transmis à la tige de manœuvre 18, diagnostiquer un état de fonctionnement de la vanne 10, par exemple le comportement de l'écrou de manœuvre 32. Selon les valeurs obtenues, le processeur 74 sera en mesure, à partir d'autres paramètres fonctionnels de la vanne 10, de déterminer si une intervention doit avoir lieu sur le servomoteur 22 uniquement, ou si l'ensemble de la vanne 10 doit être arrêtée.
Dans une variante de réalisation, le processeur 74 peut exécuter un produit programme informatique mettant en œuvre des opérations de collecte des données fournies par le module de traitement 64 et issues uniquement du dispositif de mesure d'effort 48 associé à l'écrou de manœuvre 32, ou issues du dispositif de mesure d'effort 48 associé à l'écrou de manœuvre 32 et du dispositif de mesure de couple 72 associé à la douille 68.
La figure 6 représente plus particulièrement un organigramme d'un exemple de procédé apte à être mis en œuvre par un produit programme informatique lors de son exécution par un processeur 74. La cellule S 10 de l'organigramme représente la mesure de l'effort sur la tige de manœuvre 18 par l'intermédiaire du dispositif de mesure d'effort de l'écrou de manœuvre 32. La mesure, et plus particulièrement la valeur de la mesure réalisée, est collectée (étape S 10) puis est vérifiée (étape S U) afin de s'assurer que celle-ci n'est pas aberrante et qu'il n'y a pas eu d'erreur dans la transmission des données. Par exemple, une mesure d'effort nul, alors que la vanne 10 est en fonctionnement pourra être considérée comme aberrante.
Une fois la mesure vérifiée (cellule S I 1) et correcte (état OK), il peut y avoir une étape de comparaison de la valeur de l'effort mesuré par le dispositif de mesure et de la valeur de l'effort théorique ou attendu (cellule S 12). Si la valeur de l'effort attendu ou théorique et la valeur de l'effort mesuré sont sensiblement égales (état OK), alors le système sera capable de diagnostiquer un état de fonctionnement de la vanne 10 correct, par exemple un comportement de l'écrou de manœuvre 32 correct (cellule S 13). Dans le cas contraire, si la valeur de l'effort théorique ou attendu (cellule S 15) et de l'effort mesuré sont sensiblement différents (état KO), d'autres tests peuvent éventuellement être nécessaires pour s'assurer de l'état de fonctionnement exact de la vanne 10 à partir de la mesure réalisée par le dispositif de mesure d'effort présent sur l'écrou de manœuvre 32 (cellule S 14). Ces tests peuvent prendre en considération les mesures réalisées de température ou encore de couple et vont alors permettre le diagnostic d'un état défectueux de la vanne, par exemple un fonctionnement défectueux de l'écrou de manœuvre 32 (cellule S 16) ou au contraire d'un état de fonctionnement correct (cellule S 17).

Claims

REVENDICATIONS
1. Vanne (10) comportant :
- une tige de manœuvre (18) adaptée pour actionner un obturateur (20) de vanne (10),
- un servomoteur (22) muni d'un arbre de sortie (24), adapté pour commander la tige de manœuvre (18),
- un écrou de manœuvre (32) formant une interface entre le servomoteur (22) et la tige de manœuvre (18) pour transformer un mouvement de rotation de l'arbre de sortie (24) du servomoteur (22) en un mouvement de translation de la tige de manœuvre (18), caractérisé en ce que
ledit écrou de manœuvre (32) comporte :
- un dispositif de mesure d'effort (48) pour mesurer l'effort appliqué à la tige de manœuvre (18) par l'écrou de manœuvre (32),
- un émetteur (56) sans contact de données de mesure relevées par le dispositif de mesure d'effort (48).
2. Vanne (10) selon la revendication 1, dans laquelle le dispositif de mesure d'effort (48) comporte un capteur d'effort muni d'éléments sensibles (50) situés sur l'écrou de manœuvre (32).
3. Vanne (10) selon la revendication 2, dans laquelle l'écrou de manœuvre (32) comporte des zones usinées (52), et les éléments sensibles (50) sont agencés dans les zones usinées (52).
4. Vanne (10) selon la revendication 2 ou 3, dans laquelle l'écrou de manœuvre (32) comporte un manchon (34), à l'intérieur duquel s'étend la tige de manœuvre (18), l'écrou de manœuvre (32) comporte une première extrémité (40), une seconde extrémité (42) et une collerette annulaire (44) agencée entre la première et la seconde extrémité (40, 42), et dans laquelle le manchon (34) comporte en outre une zone usinée (52) située entre la collerette annulaire (44) et la seconde extrémité (42), un élément sensible (50) étant agencé dans ladite zone usinée (52) située entre la collerette annulaire (44) et la seconde extrémité (42).
5. Vanne (10) selon la revendication 4, dans laquelle les éléments sensibles (50) sont des jauges d'extensométrie.
6. Vanne (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle un module de traitement interne (54) installé sur l'écrou de manœuvre (32) traite les données provenant du dispositif de mesure d'effort (48) avant de les diriger vers l'émetteur (56) sans contact.
7. Vanne (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle un système externe à l'écrou de manœuvre (32) alimente sans contact le dispositif de mesure d'effort (48) et reçoit les données de mesure émises par l'émetteur (56) sans contact.
8. Vanne (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle un module de traitement externe (64) à l'écrou de manœuvre (32) traite les données provenant du dispositif de mesure.
9. Vanne (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comportant en outre une douille (68) d'accouplement liée au servomoteur (22) et à l'écrou de manœuvre (32) pour coupler en rotation l'arbre de sortie (24) du servomoteur (22) et l'écrou de manœuvre (32).
10. Vanne (10) selon la revendication 9, dans laquelle la douille (68) d'accouplement comporte :
- un dispositif de mesure de couple (72) pour mesurer le couple délivré par l'arbre de sortie (24) du servomoteur (22) à l'écrou de manœuvre (32), et
- un émetteur sans contact de données de mesure relevées par le dispositif de mesure de couple (68).
11. Ecrou de manœuvre transformant un mouvement de rotation de l'arbre de sortie (24) d'un servomoteur (22) en un mouvement de translation d'une tige de manœuvre (18) d'une vanne (10) selon l'une des revendications précédentes, comportant:
- un dispositif de mesure d'effort (48) pour mesurer l'effort appliqué à la tige de manœuvre (18) par l'écrou de manœuvre (32),
- un émetteur (56) sans contact de données de mesure relevées par le dispositif de mesure d'effort (48).
12. Système de robinetterie électrique (75) de centrale nucléaire (76) comprenant une vanne (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.
13. Module de traitement (54, 64) d'une vanne (10) selon la revendication 8 pour la mise en œuvre du traitement des données provenant du dispositif de mesure d'effort (48) comprenant des moyens de collecte des données, des moyens de traitement des données et des moyens de diagnostic d'un état de fonctionnement de la vanne (10).
14. Procédé de mise en œuvre par le module de traitement (54, 64) selon la revendication 13 des données mesurées comportant les étapes suivantes :
- associer un récepteur au niveau de l'écrou de manœuvre (32) adapté pour collecter les données du dispositif de mesure d'effort (48) de la vanne (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10,
- collecter les données du dispositif de mesure d'effort (48) de la vanne (10),
- traiter les données collectées,
- diagnostiquer un état de fonctionnement de la vanne (10).
15. Produit programme informatique comprenant des instructions pour mettre en œuvre le procédé selon la revendication 14, lors d'une exécution de ce programme par un processeur (74).
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