98_3

ROBINETS / VANNES EN CONDITIONS EXTREMES

Journée SFM en association avec:

Association Française des Industries de la Robinetterie (AFIR)

et

Association Française des Techniciens Professionnels du Pétrole (AFTP)

le 5 Février 1998 Maison de la Mécanique F-92400 COURBEVOIE
 

FX. Brunet - Choix d'ensembles robinets-opérateurs pour des opérations en conditions sévères dans le raffinage et la pétrochimie CHOICE OF VALVE-OPERATOR SYSTEMS FOR OPERATING IN SEVERE CONDITIONS, IN REFINING AND PETROCHEMICALS
J.L. Haas - Importance de la robinetterie dans l'exploitation du parc électronucléaire français : enjeux de la qualification IMPORTANCE OF PIPES AND FITTINGS IN THE OPERATION OF FRENCH NUCLEAR POWER STATIONS:THE ROLE OF APPROVAL POLICIES
J.F. Bérail - Un parc de moyens d'essais de robinetterie en conditions extrêmes A RANGE OF FACILITIES FOR TESTING POWER PLANT VALVES UNDER EXTREME CONDITIONS
D. Guesnon - Vannes d'isolement vapeur principales en conditions extrêmes MAIN STEAM ISOLATION VALVES IN VERY SEVERE WORKING CONDITIONS
J.L. Mazel - Vannes pour applications cryogéniques VALVES FOR CRYOGENIC APPLICATIONS
P. Manguette - Présentation du développement de la vanne SRV SAFETY RELIEF VALVE
M. Watremetz - Excitations dues aux écoulements dans les soupapes de sûreté et tentative pour les réduire ANALYSIS OF FLOW INDUCED VIBRATIONS IN SAFETY VALVES AND SOLUTIONS FOR THEIR REDUCTION

Papiers libres/Contributions

X Pitoiset - Estimation du dommage en fatigue multiaxiale de structures métalliques soumises à des vibrations aléatoires MULTIAXIAL FATIGUE LIFE PREDICTION OF METALLI   STRUCTURES SUBMITTED TO RANDOM VIBRATIONS
F. Soulas - Modélisation des liaisons mécaniques réelles par la définition d'un espace des jeux et des tolérances MODELING REAL MECHANICAL CONNECTIONS THROUGH THE DEFINITION OF "CLEARANCE AND TOLERANCE SPACE"
S Chapuliot - Détermination de l'amorçage de la déchirure ductile dans un piquage fissuré à partir d'un critère défini sur éprouvette CT DETERMINATON OF DUCTILE CRACK TEARING INITIATION IN A CRACKED BRANCH PIPE WITH A CRITERIA DETERMINED ON CT SPECIMEN

REVUE FRANCAISE DE MECANIQUE Numero 1998-3

CHOIX D'ENSEMBLES ROBINETS-OPERATEURS POUR DES OPERATIONS EN CONDITIONS SEVERES, DANS LE RAFFINAGE ET LA PETROCHIMIE   F.-X. BRUNET et F. AUBRY Institut Français du Pétrole, CEDI "René Navarre", Solaire, 69390 Vernaison Cet article présente le processus de choix d'ensembles robinet - opérateur destinés à travailler en conditions sévères sur un procédé du domaine du raffinage et de la pétrochimie. Ce processus de sélection est effectué en totalité par un utilisateur, l'Institut Français du Pétrole, bailleur de licences. Des critères économiques et techniques ont permis un premier tri parmi les technologies de robinets existantes et les matériaux proposés. Des critères commerciaux ont affiné le tri parmi les différents fabricants du marché. Enfin des essais d'endurance, réalisés sur un banc reproduisant les conditions industrielles les plus sévères du procédé (du point de vue fluide, température, pressions statique et différentielle), couplés à des tests d'étanchéité et de temps de manoeuvre, ont finalisé la sélection d'ensembles robinet-opérateur. Toutes les étapes de la sélection sont réalisées par et au sein de I'IFP. Les ensembles robinet-opérateur sont recommandés pour le procédé concerné. CHOICE OF VALVE-OPERATOR SYSTEMS FOR OPERATING IN SEVERE CONDITIONS, IN REFINING AND PETROCHEMICALS  The present paper presents the procedure of choosing valve-operator systems, which have to work in severe conditions on a refining and petrochemicals process. This procedure is performed entirely by a final user, l'Institut Français du Pétrole, process licensor. Economical and technical criteria allowed a first selection among the existing valve technologies and available materials. Commercial criteria permitted us to further our selection process among the various manufacturers on the market. Finally, endurance tests, executed on a bench which reproduces the most severe industrial operating conditions of the process (fluid, temperature, static and differential pressures), with leakage and working time tests, finalized the selection of valve-operator systems. Every stage of the selection was executed by and in IFP premises. The valve-operator systems are recommended for the concerned process.

 

REVUE FRANCAISE DE MECANIQUE Numero 1998-3

IMPORTANCE DE LA ROBINETTERIE DANS L'EXPLOITATION DU PARC ELECTRONUCLEAIRE FRANCAIS ENJEUX DE LA QUALIFICATION  J-L. HAAS, S. BRUNEAU, M. ZBINDEN Ingénieurs Chercheurs au Département Mécanique et Technologie des Composants EDF, Centre de Recherches des Renardières -  BPl - 77818 - Moret-sur-Loing La "Robinetterie" est un terme générique qui désigne tous types d'appareils de sectionnement, de régulation ou encore de protection (robinets, vannes, clapets, soupapes) et les actionneurs associés (servomoteurs, commande à distance ). C'est un domaine important tant pour les responsables de projet que pour les personnels de maintenance. Enjeux technico-économiques Un réacteur à eau pressurisée avec les circuits nucléaires associés et la partie conventionnelle de la centrale électrique nécessite environ 15 000 robinets, vannes, clapets, soupapes et les actionneurs associés. Ces organes vitaux pour la conduite optimale d'une centrale assurent le contrôle des fluides en particulier de l'eau et de la vapeur sous pression. Ces matériels sont parfois soumis à rude épreuve du fait des conditions de pression, de température et des contraintes pouvant résulter de transitoires thermiques. Tous ces matériels contribuent activement à la sûreté du réacteur et à la bonne disponibilité de l'outil de production. En 1996 les indisponibilités liées à la robinetterie représentent 7 % des indisponibilités. La maintenance de la robinetterie représente une dépense annuelle de 510 M.F. soit environ 9,5 MF par tranche Politique de qualification Face à ces enjeux, et grâce aux Moyens d'Essais dont dispose l'Entreprise (décrits dans l'exposé de Monsieur Bérail) l'auteur présentera les différents types d'essais de matériels, en conditions "normales" et "accidentelles", le suivi des essais et leurs évolution au regard de l'exploitation du Retour d'expérience sur le parc en exploitation.   IMPORTANCE OF PIPES AND FITTINGS IN THE OPERATION OF FRENCH NUCLEAR POWER STATIONS:THE ROLE OF APPROVAL POLICIES   "Valves and fittings" are generic terms which designate any type of cut-off, control or protection appliance (valves, check valves, safety valves) and associated actuators (Servomotors, remote control devices ... ). It is an important field both for project managers and maintenace operators. The technical and economic stakes: A pressurized water reactor, with both its associated nuclear circuits and the conventional part of the power station, requires approximately 15 000 valves, check valves, safety valves and associated actuators. These components, which are of vital importance for the optimum performance of the plant, regulate the flow of fluids, in particular mater and pressurized steam. These appliances are sometimes subjected to extreme operating conditions, because of pressure and temperature conditions and also constraints which may result from thermal transients. All these appliances play an active role in ensuring the safety of the reactor and the availability of the plant. In 1996 7 % of outages were linked to valves and fittings. Valves and fittings maintenance represents an annual expenditure of FF510 m or around FF 9.5 m by plant. Approval policies: With these stakes in mind, and thanks to the EDF test facilities (described in the Scliffets paper) the author will present the different types of equipment test in both "normal" and "accident" conditions, as well as the monitoring of the tests and their evolution following operational feedback from the plant in service.

 

REVUE FRANCAISE DE MECANIQUE Numero 1998-3

UN PARC DE MOYENS D'ESSAIS DE ROBINETTERIE EN CONDITIONS EXTREMES  J.-F BÉRAIL Département Mécanique et Technologie des Composants - EDF Les renardières - BPl - 77818 - Moret-sur-Loing Pour satisfaire une demande importante d'essais de robinetterie des centrales de production nucléaire, Electricité de France s'est équipé d'un parc de boucles d'essais fonctionnant en vapeur ou en eau pressurisée. Différents types d'essais peuvent ainsi être réalisés sur des robinets, des soupapes et autres matériels, à l'échelle 1 et dans les conditions de fonctionnement des centrales, c'est-à-dire à haute pression et à haute température (180 bar, 300 'C ). Dans ce document l'auteur décrit quelques boucles représentatives et leurs conditions d'exploitation.     A RANGE OF FACILITIES FOR TESTING POWER PLANT VALVES UNDER EXTREME CONDITIONS   To satisfy a large demand for testing nuclear power plant valves, Electricité de France has developed an extensive range of facilities over the last twenty years. These facilities are test loops able to work with steam or pressurized water. Different kinds of test can thus be carried out on safety valves, relief valves or other components at scale 1 and under real operating conditions, e.g. under high pressure and high temperature (180 bar, 300 °C ). Some representative steam and pressurized water test loops as well as their operating conditions are described.

 

 
 
 

REVUE FRANCAISE DE MECANIQUE Numero 1998-3

VANNES D'ISOLEMENT VAPEUR PRINCIPALES EN CONDITIONS TRES SEVERES  D. GUESNON* et R. MARTIN** Technicatome (le client) Etablissement de Cadarache 13115 St-Paul-Lez-Durance Vanatome (le fournisseur) 07100 Annonay Cet article présente la démarche globale qui a permis d'adapter un concept général de vanne à une application très particulière dont la principale spécificité est d'assurer une mission fonctionnelle d'importance majeure dans un environnement soumis à des sollicitations extrêmes et pouvant être fortement dégradé. Ces V.I.V (vannes d'isolement de vapeur) sont aujourd'hui en service sur des chaufferies nucléaires embarquées sur des navires de guerre de la Marine Nationale. MAIN STEAM ISOLATION VALVES IN VERY SEVERE WORKING CONDITIONS  This article presents the global way that has allowed to adapt a general valve concept to a very specific application. The main specificity is to assure a major importance functional mission in an extreme prompting submitted environment which can be strongly deteriorated. These valves are functioning on board of the nuclear propulsion systems, on the war vessels of the French navy.

 

REVUE FRANCAISE DE MECANIQUE Numero 1998-3

VANNES POUR APPLICATIONS CRYOGÉNIQUES  J.L. MAZEL Gec Alstom Velan 90 rue Challemel lacour 69367 LYON cedex 07 - France Le secteur du gaz naturel est en pleine expansion. Ce mode d'énergie est actuellement très compétitif, mais il demande des installations complexes liées à la présence du méthane. Pour être transporté par voie maritime en volume important, le méthane doit subir, une transformation physique appelée "Liquéfaction". Ce changement de la phase gazeuse à la phase liquide s'effectue à une température de - 163 'C. Pour répondre aux exigences de ces installations, la robinetterie doit satisfaire à des cahiers des charges très sévères qui nécessitent des spécificités de conception, et des choix rigoureux de matériaux. Les qualifications que doivent subir les matériels sont nombreuses. Elles permettent notamment de valider les choix de conception dans les domaines de l'étanchéité aux basses températures, mais également en conditions de fonctionnement accidentelles comme lors d'un incendie. La société Gec Alsthom Velan est présente sur ce marché depuis de nombreuses années. Elle bénéficie d'une importante expérience en robinetterie cryogénique. Au delà du secteur du gaz naturel, elle a équipé tous les bancs d'essais d'Ariane 5 pour le développement du moteur principal et de la turbopompe qui utilisent l'oxygène et l'hydrogène à l'état liquide à des températures bien inférieures à - 163 'C.   VALVES FOR CRYOGENIC APPLICATIONS   The growth of natural gas demand is explained by the competitiveness of this source of energy. However natural gas is requesting complex installations due to the presence of methane. For sea transportation by LNG tankers in large volume, it is necessary to liquefy natural gas at the temperature of - 163 'C. To comply with the security requirements of cryogenic installations, the valves must be designed according to severe specifications and requests use of special materials. The qualifications for these valves are very stringent, they allow to validate the design solutions for the tightness at low température as well as the operability in critical conditions such as in case of fire. Gec Alsthom Velan is a key player on this market for many years and benefits from a long experience in high performance cryogenics. Gec Alsthom Velan has supplied engineered valves for Ariane five rocket engines and turbo-pump test facilities which are operating with liquid oxygen and hydrogen at temperature below 163 0 C.

 
 
 

REVUE FRANCAISE DE MECANIQUE Numero 1998-3

PRESENTATION DU DEVELOPPEMENT DE LA VANNE SRV   P. Manguette ADAREG Avenue de Lassus B.P. 45 - 59481 Haubourdin Cedex France Adareg bénéficie de 30 ans d'expérience dans le domaine des vannes Hydrane et des vannes de régulation. Son savoir-faire l'oriente vers des technologies de l'extrême, véhiculant des fluides de toutes natures, très chauds, très froids, très corrosifs, très propres etc...  Que ce soit pour des sous-marins nucléaires ou pour les tables de lancement de fusées Ariane, une maîtrise parfaite des très basses températures est impérative. Les activités de recherche et développement de notre entreprise, certifiée ISO 9001, nous ont permis de créer des vannes acceptant des températures atteignant deux degrés au-dessus du zéro absolu. Les exigences croissantes en matières de basses températures nous ont amenés à développer un programme de recherche, en partenariat avec le CEA, Commissariat à l'Energie Atomique - pour des vannes de type "SRV" (Safety Relief Valves) destinées à un nouvel accélérateur de particules, le LHC, au Cern, à Genève.                        SAFETY RELIEF VALVE Adareg has 30 years experience in Hydrane and control valves. Its know-how moves towards extreme technologies control of all types of fluids (hot, cold, aggressive ones, clean ones etc ... ). A perfect control is essential for very low temperatures (nuclear submarines, Ariane). Adareg Research and Development activities, certified iso 9001, have developed valves accepting temperatures reaching 2 degrees above the absolute 0.Increasing requirements concerning low temperatures have encouraged Adareg to develop a research program in partnership with CEA - French Atomic Energy Commission for valves type "SRV" (Safety Relief Valves). This type of valve is designed for a new accelerator of particles, the LHC, at Cern, in Genève.

 
 
 
 

REVUE FRANCAISE DE MECANIQUE Numero 1998-3

EXCITATIONS DUES AUX ECOULEMENTS DANS LES SOUPAPES DE SURETE ET TENTATIVE POUR LES REDUIRE  M. WATREMETZ CETIM, Av. Felix Louat, 60304 Senlis et M. PLUVIOSE CNAM, 292 rue St Martin, 75141 Paris cedex 03   Les soupapes de sûreté disposées en protection des réservoirs sous pression doivent évacuer un débit de fluide suffisant, lors d'une éventuelle surpression, pour empêcher que la pression dans le réservoir ne dépasse la valeur maximale de service d'une quantité prédéterminée. Ces soupapes se referment automatiquement en arrêtant l'écoulement du fluide lorsque les conditions de service ont été rétablies. Les écoulements issus de ces soupapes en fonctionnement sont extrêmement énergétiques et engendrent des efforts stationnaires et instationnaires pouvant parfois conduire à des incidents sur les sites. L'objectif de l'étude consiste d'abord à étudier les écoulements issus d'une soupape type et les effets de ces écoulements sur les excitations de la tige de commande du clapet en particulier. Après avoir étudié, observé et mesuré les différents paramètres, on peut alors proposer un procédé pour diminuer d'un facteur 4 les perturbations initiales et rendre plus sûr le fonctionnement de ces organes de sûreté.   ANALYSIS OF FLOW INDUCED VIBRATIONS IN SAFETY VALVES AND SOLUTIONS FOR THEIR REDUCTION   Safety valves for pressurized tanks have te discharge sufiïcient rate llow, in case of an overpressure, to prevent tank pressure to exceed the maximum predetermined pressure. These valves close automatically and stop the flow when usual operating conditions are restored. These valve flows are very energetic and generate steady and unsteady body forces that sometimes lead to incidents on place. This research aims to study the flows of a typical valve and particularly their effects on the valves rods excitations. After having studied, observed and measured the different parameters, a process can be proposed to reduce by a factor of four initial perturbations and improve the operation of these safety valves.

 

REVUE FRANCAISE DE MECANIQUE Numero 1998-3

ARTICLE LIBRE ESTIMATION DU DOMMAGE EN FATIGUE MULTIAXIALE DE STRUCTURES MÉTALLIQUES SOUMISES A DES VIBRATIONS ALÉATOIRES X. PITOISET, A. KERNILIS Société Européenne de Propulsion, Division de SNECMA Forêt de Vernon, BP 802 F-27 208 Vernon Cedex, France  et A. PREUMONT, V. PIÉFORT Université Libre de Bruxelles CP 165. 50, Av F.D. Roosevelt B-1050 Brussels Belgium Cet article présente une méthode directe d'évaluation de durée de vie en fatigue multi-axiale à partir d'une caractérisation spectrale. Cette méthode est basée sur une définition de la contrainte de von Mises comme processus aléatoire pour lequel la densité spectrale de puissance (PSD) est calculée. La prédiction du dommage peut ensuite être basée sur les formulations fréquentielles ou sur un comptage rainflow des cycles. Ce papier décrit également une méthode de génération d'échantillons temporels du tenseur des contraintes à partir d'une matrice de PSD donnée.        MULTIAXIAL FATIGUE LIFE PREDICTION OF METALLIC              STRUCTURES SUBMITTED TO RANDOM VIBRATIONS  This paper describes a method for the direct evaluation of multiaxial fatigue damage of metallic structures from spectral data. This method is based on the definition of the von Mises stress as an uniaxial random process for which the PSD function is computed. The damage evaluation can be based on closed form prediction formulae or on rainflow cycle counting. The paper also describes a method for the generation of multiaxial stress tensor histories of given PSD matrixes.

REVUE FRANCAISE DE MECANIQUE Numero 1998-3

ARTICLE LIBRE MODÉLISATION DES LIAISONS MÉCANIQUES RÉELLES, PAR LA DÉFINITION D'UN ESPACE DES JEUX ET DES TOLÉRANCES, (E.J.T.) F. SOULAS UMR 5513 ENISE 42000 St. Etienne Dans le cadre de la construction mécanique, on a défini un ensemble de liaisons élémentaires entre solides : (la liaison ponctuelle, les liaisons linéaires rectiligne et annulaire, les liaisons : rotule, appui plan, pivot glissant, pivot, glissière, glissières hélicoïdales et encastrement) Cet ensemble repose sur un concept de "liaisons géométriquement parfaites". Ce modèle, utilisé en théorie des mécanismes ne rend pas toujours bien compte de la réalité. La prise en considération de la réalisation matérielle conduit à une représentation nouvelle de ces liaisons obtenue en conservant la géométrie parfaite des courbes et surfaces, mais en introduisant un jeu. Ceci débouche ici sur la définition d'un "Espace des jeux et des tolérances", dont les propriétés projectives permettent de comprendre les conditions nécessaires et suffisantes d'assemblage. MODELING REAL MECHANICAL CONNECTIONS THROUGH THE DEFINITION OF "CLEARANCE AND TOLERANCE SPACE" In the context of the mechanical building it has been defined a set of elementary constraints between two solids .This set is based upon a perfect geometric constraint concept. This pattern used in the theory of mechanisms is often far from the reality. In practical cases, a new constraint pattern is required which keeps the perfect geometry of curves and surfaces but introduces a clearance. This leads to the clearance and tolerance space definition of which the projective properties allow to understand the sufficient and necessary assembly conditions.

  

REVUE FRANCAISE DE MECANIQUE Numero 1998-3

ARTICLE LIBRE DETERMINATION DE L'AMORCAGE DE LA DÉCHIRURE DUCTILE DANS UN PIQUAGE FISSURÉ A PARTIR D'UN CRITERE DÉFINI SUR ÉPROUVETTES CT S. CHAPULIOT, S. MARIE Saclay, 91191 Gif sur Yvette Cedex, France Cet article présente une étude expérimentale numérique sur les conditions d'amorçage de déchirure ductile dans un matériau ferritique. Pour cela, un critère nommé Ji est déterminé expérimentalement sur une éprouvette CT d'épaisseur 25 mm. Il est discuté, numériquement et expérimentalement, dans le cas d'une éprouvette CT plus mince. Une méthode est alors proposée pour le déterminer sur des éprouvettes minces. Ce critère est ensuite appliqué à une géométrie de piquage fissuré soumis à un chargement de flexion hors plan, pour comparer les estimations de charge au début de la propagation et les valeurs mesurées pendant l'essai. La comparaison est très satisfaisante : le critère est prédicatif.   DETERMINATON OF DUCTILE CRACK TEARING INITIATION IN A CRACKED BRANCH PIPE WITH A CRITERIA DETERMINED ON CT SPECIMEN   This article deals with an experimental and numerical analysis on crack tearing initiation conditions in a ferritic steel. For that, a criteria called Ji is determined experimentally on a 25mm thickness CT specimen. It is discussed, numerically and experimentally, in the case of a thinner CT specimen. A methodology to determine the criteria on a small specimen is then proposed. The criteria is then applied on a cracked-tee junction submitted to an out of plane bending, to compare the estimations of the load at tearing initiation and values measured during the test. The comparison is very good: the criteria is predictive.

Retour à la page d'accueil