WO2015067883A1 - Vanne à écrou de manoeuvre instrumenté - Google Patents
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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
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).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1360936 | 2013-11-08 | ||
| FR1360936A FR3013099B1 (fr) | 2013-11-08 | 2013-11-08 | Vanne a ecrou de manoeuvre instrumente |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2015067883A1 true WO2015067883A1 (fr) | 2015-05-14 |
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| PCT/FR2014/052799 WO2015067883A1 (fr) | 2013-11-08 | 2014-11-04 | Vanne à écrou de manoeuvre instrumenté |
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| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3013099B1 (fr) |
| WO (1) | WO2015067883A1 (fr) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024044627A1 (fr) * | 2022-08-23 | 2024-02-29 | Emerson Process Management Valve Automation Inc. | Système de détection de couple pour actionneurs de soupapes |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4977782A (en) * | 1988-06-21 | 1990-12-18 | Abb Reaktor Gmbh | Device for measuring the torque of a valve moved by an actuator |
| EP0737831A1 (fr) * | 1995-04-13 | 1996-10-16 | Gec Alsthom-Velan | Boîte à butées d'une vanne à obturateur |
| JP2002070978A (ja) * | 2000-09-01 | 2002-03-08 | Nichigi Engineering Co Ltd | ねじ係合部における摩耗等検出装置 |
| US20080034882A1 (en) * | 2006-08-09 | 2008-02-14 | Hiroyuki Ohta | Monitoring system for valve device |
| US20120080622A1 (en) * | 2007-02-16 | 2012-04-05 | Flowserve Management Company | Non-contact torque sensing for valve actuators |
-
2013
- 2013-11-08 FR FR1360936A patent/FR3013099B1/fr active Active
-
2014
- 2014-11-04 WO PCT/FR2014/052799 patent/WO2015067883A1/fr active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4977782A (en) * | 1988-06-21 | 1990-12-18 | Abb Reaktor Gmbh | Device for measuring the torque of a valve moved by an actuator |
| EP0737831A1 (fr) * | 1995-04-13 | 1996-10-16 | Gec Alsthom-Velan | Boîte à butées d'une vanne à obturateur |
| JP2002070978A (ja) * | 2000-09-01 | 2002-03-08 | Nichigi Engineering Co Ltd | ねじ係合部における摩耗等検出装置 |
| US20080034882A1 (en) * | 2006-08-09 | 2008-02-14 | Hiroyuki Ohta | Monitoring system for valve device |
| US20120080622A1 (en) * | 2007-02-16 | 2012-04-05 | Flowserve Management Company | Non-contact torque sensing for valve actuators |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024044627A1 (fr) * | 2022-08-23 | 2024-02-29 | Emerson Process Management Valve Automation Inc. | Système de détection de couple pour actionneurs de soupapes |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3013099B1 (fr) | 2015-12-18 |
| FR3013099A1 (fr) | 2015-05-15 |
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