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15 mars 2007 EDF R&D AMA1
Vibrations des moteurs RIS/EAS 900 MW
15 mars 2007 EDF R&D AMA2
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)
15 mars 2007 EDF R&D AMA3
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)
15 mars 2007 EDF R&D AMA4
Développement d’une solution de raidissement
• Solution retenue : sabots raidisseurs
• Testés au sol chez Guinard sur des moteurs CPY :
sabot
15 mars 2007 EDF R&D AMA5
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)
15 mars 2007 EDF R&D AMA6
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…
15 mars 2007 EDF R&D AMA7
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
15 mars 2007 EDF R&D AMA8
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)
15 mars 2007 EDF R&D AMA9
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
15 mars 2007 EDF R&D AMA10
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)
15 mars 2007 EDF R&D AMA11
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
15 mars 2007 EDF R&D AMA12
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
15 mars 2007 EDF R&D AMA13
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
15 mars 2007 EDF R&D AMA14
Calculs des fréquences propres (moteurs CP0)
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)
15 mars 2007 EDF R&D AMA15
Calculs des fréquences propres (moteurs CP0)
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)
15 mars 2007 EDF R&D AMA16
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)
15 mars 2007 EDF R&D AMA17
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
15 mars 2007 EDF R&D AMA18
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 !
15 mars 2007 EDF R&D AMA19
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
15 mars 2007 EDF R&D AMA20
Raidissement par un treillis en salle moteur
800 m
m
400 mm 500 mm
Première fréquence propre à 33,0 Hz
15 mars 2007 EDF R&D AMA21
Raidissement par 2 poutres « étagères »
vue de face
vue de dessus
vue de côté
moteur
poutres"étagère"
Première fréquence propre à 33,9 Hz
15 mars 2007 EDF R&D AMA22
Raidissement par un poteau de soutènement
Première fréquence propre à 30,3 Hz
Poteau : section carrée
creuse , 180*180, ep 10
15 mars 2007 EDF R&D AMA23
Les butons : comportement en fonctionnement
Déformée en fonctionnement à 24,5 Hz
15 mars 2007 EDF R&D AMA24
Les sabots raidisseurs
15 mars 2007 EDF R&D AMA25
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
15 mars 2007 EDF R&D AMA26
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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