Vibrations des moteurs RIS/EAS 900 MW...2 15 mars 2007 EDF R&D AMA Description des moteurs RIS/EAS...

15 mars 2007 EDF R&D AMA1

Vibrations des moteurs RIS/EAS 900 MW


Description des moteurs RIS/EAS

pompe

cardan

moteur

4, 1

5 m

• RIS : injection de sûreté

• EAS : aspersion enceinte

• Circuits de sauvegarde :

• ne fonctionnent qu’en situation accidentelle (APRP

et RTV…)

• matériels classés IPS, testés régulièrement lors

d’Essais Périodiques (EP)


Problème rencontré

• Depuis l’origine : niveaux vibratoires élevés lors des Essais Périodiques (EP) : la présence d’un mode propre de flexion à 25 Hz explique les niveaux observés

butons

• En 1983, installation de butons sur les moteurs CPY… Mais réapparition de problèmes quelques années après!

• Recherche d’une solution de raidissement en collaboration avec le constructeur Guinard sur un banc d’essai spécifique (AP98-05)


Développement d’une solution de raidissement

• Solution retenue : sabots raidisseurs

• Testés au sol chez Guinard sur des moteurs CPY :

sabot


Déploiement des sabots sur le Parc : cas du CP0

• critère d’acceptabilité : première fréquence propre de flexion du moteur supérieure à 28 Hz

• début 2005, installation des sabots à Bugey :

tranche-moteur mesure moteur nu moteur avec sabots écart 01R1 26.25 27.75 35.75 39 9.50

BUG-5RIS001MO 01R2 26.25 27.75 35.75 39 9.50

01R1 27.25 35.75 40 8.5 BUG-5RIS002MO

01R2 26.5 27.25 35.5 40 8.25

01R1 24.5 39.75 15.25 BUG-5EAS001MO

01R2 24.25 39.75 42.25 15.50

01R1 23.5 38.5 41.5 15 BUG-5EAS002MO

01R2 23.5 37.75 41.75 14.75

01R1 24.25 39.5 41.5 15.25 FES-2EAS002MO

01R2 23.75 39.5 41.75 15.75 • niveaux vibratoires en EP inférieurs à 20 µm càc (alarm e à 90 µm càc, arrêt à 140 µm càc)


Déploiement des sabots sur le Parc : cas du CPY

• un bilan en demi-teinte…

tranche/mesure moteur nu moteur avec sabots écart BLA1-01R1 19.25 21 25.25 29.25 23.25 25.75 27.25 33.5 4 BLA1-01R2 19.25 21 25.25 29 23.25 25.75 27.25 33.5 4 GRA3-01R1 19.5 21.75 28.25 31.25 23.5 25.5 33.5 4 GRA3-01R2 19.5 21.5 28.25 31.25 23.25 27 27.75 33.5 3.75 TRI3-01R1 21.25 25.75 28.75 27 34 43.75 5.75 TRI3-01R2 20.25 21.25 25.5 28.75 23.75 27 34 44 3.50

CRU1-01R1 21.25 25 30 23.25 26 35 2 CRU1-01R2 22.5 27.75 26.25 35.25 3.75

• Les écarts en fréquence sont bien inférieurs à ceux o btenus lors des essais Guinard…

• Pour l’ensemble des 27 moteurs modifiés, il existe u ne fréquence propre entre 23 et 27 Hz malgré la présence des sabots

• le critère d’acceptabilité n’est jamais atteint…


Pourquoi une différence entre CP0 et CPY ?

• Constatation : la première fréquence propre sur site CPY est plus faible que lors des essais Guinard, pour des moteurs ide ntiques

• La principale différence entre CP0 et CPY est la dime nsion de la salle moteur

=> Hypothèse : il existe un couplage entre le mode de flexion du moteur et le mode de flexion de la dalle


Analogie avec un système 2 masses / 2 ressorts

Mm

Ms

ks, cs

km, cm

1.E-09

1.E-08

1.E-07

1.E-06

1.E-05

10 15 20 25 30 35 40 45 50f (Hz)

FR

F (

m/N

)

km0

km0*1.6

km0*2.2

km0*2.8

km0*3.7

f limite

cas du support "rigide" (fs = 38.72 Hz)

1.E-09

1.E-08

1.E-07

1.E-06

1.E-05

10 15 20 25 30 35 40 45 50f (Hz)

FR

F (

m/N

)

km0

km0*1.6

km0*2.2

km0*2.8

km0*3.7

f limite

cas du support "souple" (fs = 27.75 Hz)


Mise en évidence expérimentale du couplage moteur/dalle : analyse modale à Gravelines

Moteur GRA5RIS001MO

Mode 1 à 24,1 Hz Mode 3 à 34,8 HzMode 2 à 31,0 Hz


Modélisation Aster du moteur

moteurplaque de base

liaison rigide liaison ressort

• Les raideurs de la liaison ressort sont recalées de façon à retrouver les fréquences propres identifiées sur le banc d’essaiGuinard (moteur nu et moteur avec sabots)


Modélisation Aster de la dalle béton + plaques moteurs

Moteur : modèle

« poutre », 20 mailles

Dalle béton + plaques

moteur : 14000

mailles

Le module d’Young du béton sera recalé de façon à retrouver la

première fréquence propre expérimentale du moteur nu


Calculs des fréquences propres (moteurs CPY)

Mode numérique à 23,6 Hz

Mode numérique à 36,7 Hz

n°mode f expérimentale (Hz) f numérique (Hz) Ecart exp./num. (Hz) 1 23,4 23,6 +0,2 2 27,6 mode non calculé --- 3 34 32,5 -1,5

38,5 4 et 5 40,1

36,7 -1,8

6 47,7 50,9 +3,2 7 55,8 56,3 +0,5 8 83,2 80,7 -2,5


Calculs des fréquences propres (moteurs CP0)

Moteur sans sabot

• 1er mode identifié numériquement à 23,8 Hz

• pas de participation de la dalle

• non participation de la dalle confirmée par les essais : 1er mode à 23,5 Hz



Moteur sans sabot

• mode de dalle identifié numériquement à 43,3 Hz

• mode non identifié par l’analyse modale (car excitation horizontale sur le

moteur, peu propice à mettre en évidence un mode de flexion verticale de la

dalle)



Moteur avec 6 sabots

• 1er mode numérique calculé à 36,6 Hz : mode couplé avec la flexion de la

dalle

• participation de la dalle confirmée par une analyse modale de la dalle

(excitation verticale sur cette dernière)


Solutions envisagées et évaluées numériquement pour résoudre les problèmes vibratoires CPY

Conclusion des analyses modales et des modélisations : il est

nécessaire de raidir la dalle béton sur laquelle repose les

moteurs

Solutions envisagées :

• raidissement par un treillis en salle moteur

• raidissement par 2 poutres « étagères »

• raidissement par un poteau de soutènement

Solution retenue : poteau (coût et facilité de mise en œuvre)


Calcul du raidissement de la dalle par un poteau

• 4 moteurs, tranches paires/impaires => 8 configurations à évaluer en fonction de l’encombrement en salle pompe

EAS001 RIS001


Tenue de la dalle sous l’effet de la dilatation

• « Grand froid » : T=16,2 °C ; Situation accidentelle : T=54,5°C => le poteau peut voir une variation de T° de 38,3 °C, corres pondant à un allongement de 1,9 mm

1er calcul : déplacement imposé en B,

on récupère F

2ème calcul : poids propre + F, on

récupère la déformée

Résultats transmis au CIPN

pour vérification de la tenue

de la dalle… Ca passe !


Conclusions et perspectives

• problème vibratoire résolu sur CP0

• sur CPY, cause de l’inefficacité des sabots identifi ée : dalle moteur trop souple

• Solution : raidissement de la dalle par un poteau de soutènement :

• Solution valable d’après les simulations numériques• Solution compatible avec la dilatation thermique en situation

accidentelle

Test du poteau raidisseur en mars 2007 à Gravelines 3 et St-Laurent B2 sur les 8 moteurs


Raidissement par un treillis en salle moteur

800 m

m

400 mm 500 mm

Première fréquence propre à 33,0 Hz


Raidissement par 2 poutres « étagères »

vue de face

vue de dessus

vue de côté

moteur

poutres"étagère"



Raidissement par un poteau de soutènement


Poteau : section carrée

creuse , 180*180, ep 10


Les butons : comportement en fonctionnement

Déformée en fonctionnement à 24,5 Hz


Les sabots raidisseurs


Bilan de l’installation des sabots sur le CPY

0

20

40

60

80

100

120

140

160

BLA

1 E

AS

001

BLA

1 E

AS

002

BLA

3 E

AS

001

BLA

3 R

IS 0

01

BLA

3 R

IS 0

02

BLA

4 E

AS

002

BU

G 2

EA

S 0

01

BU

G 2

EA

S 0

02

BU

G 2

RIS

001

BU

G 2

RIS

002

BU

G 3

EA

S 0

01

BU

G 3

EA

S 0

02

BU

G 3

RIS

001

BU

G 3

RIS

002

BU

G 4

EA

S 0

01

BU

G 4

EA

S 0

02

BU

G 4

RIS

001

BU

G 4

RIS

002

BU

G 5

EA

S 0

01

BU

G 5

EA

S 0

02

BU

G 5

RIS

001

BU

G 5

RIS

002

CR

U 1

EA

S 0

01

CR

U 2

EA

S 0

01

CR

U 3

EA

S 0

02

CR

U 4

EA

S 0

02

CR

U 4

RIS

002

FE

S 2

EA

S 0

02

GR

A 3

EA

S 0

01

GR

A 4

RIS

002

GR

A 5

EA

S 0

02

GR

A 5

RIS

001

GR

A 6

EA

S 0

02

SLB

1 E

AS

001

SLB

1 R

IS 0

01

SLB

2 E

AS

002

SLB

2 R

IS 0

01

TR

I 1 E

AS

002

TR

I 3 E

AS

001

TR

I 4 E

AS

002

CP0

µm càc

CPY < 20 µm càc

CPY > 20 µm càc, mais mieux

CPY > 20 µm càc, et pire…

SLB2 RIS001


Effet du poteau raidisseur sur les fréquences propres

moteur tranche nb sabots f1 (Hz)EAS001 impaire 6 30.1EAS001 paire 6 30.4EAS002 impaire 6 32.3EAS002 paire 6 32.3RIS001 impaire 4 30.7RIS001 impaire 3 28.8RIS001 paire 4 31.0RIS001 paire 3 29.0RIS002 impaire 4 31.1RIS002 impaire 3 29.1RIS002 paire 4 31.1RIS002 paire 3 29.1

4 sabots (plutôt que 3)

sur les moteurs RIS=>

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