Procédé d'installation de composants industriels dans un environnement.

La présente invention est relative à un procédé d'installation de composants industriels dans un environnement, comme par exemple les composants des boucles d'un circuit primaire d'une centrale nucléaire. Dans de nombreux domaines, les installations industrielles sont constituées d'une multitude de composants, comme par exemple des réservoirs, des échangeurs de chaleur, des générateurs de vapeur, des pompes, qui sont reliés entre eux par des canalisations ou des tuyauteries.

Ces composants sont disposés dans des bâtiments et sont portés par des ensembles de supportage verticaux et/ou horizontaux eux mêmes fixés sur les parois du bâtiment, c'est à dire le sol ou les murs.

L'emplacement des composants les uns par rapport aux autres ainsi que par rapport à l'environnement, c'est à dire par rapport aux parois du bâtiment, est important aussi bien lors de l'installation de ces composants sur un site industriel ou du remplacement d'un composant usagé par un composant neuf afin que les connexions entre eux puissent se faire dans les meilleures conditions.

En effet, les principes généraux à respecter pour le remplacement résident dans le fait qu'il faut intégrer le nouveau composant dans l'environnement sans remettre en cause la conception d'origine et réduire au minimum les contraintes mécaniques apportées par le remplacement du composant.

C'est le cas notamment des composants des boucles d'un circuit primaire d'une centrale nucléaire.

En effet, les réacteurs nucléaires à eau sous pression comportent, à l'intérieur d'un bâtiment réacteur, une cuve renfermant le cœur du réacteur remplie d'eau sous pression ainsi qu'un circuit primaire constitué de plusieurs boucles en communication avec la cuve par des canalisations. Chacune des boucles du circuit primaire est constituée de plusieurs composants comportant, entre autres, un générateur de vapeur dans lequel l'eau sous pression se refroidit en échauffant et vaporisant de l'eau alimentaire. Les générateurs de vapeur sont disposés dans des locaux appelés casemates aménagés à l'intérieur du bâtiment réacteur.

De plus, la casemate de chaque boucle du circuit primaire renferme également en plus du générateur de vapeur, une pompe primaire et les canalisations primaires permettant de relier la cuve et le générateur de vapeur à la

pompe primaire respectivement ainsi qu'une canalisation permettant de relier le générateur de vapeur à la pompe primaire.

Les différents composants de chaque boucle primaire et plus particulièrement le générateur de vapeur, la pompe primaire et les canalisations primaires, sont reliés aux parois du bâtiment par des ensembles de supportage. Ces ensembles de supportage sont constitués par exemple par des béquilles ou des anneaux entourant le composant ou par tout autre organe approprié, fixés sur les parois du bâtiment par des supports formés par des plaques. Ces supports sont portés par des organes de liaison réglables, comme par exemple des tirants. Au moment de la construction du bâtiment, les organes de liaison réglables des supports sont implantés dans les murs et dans le sol et le positionnement de chaque support est, jusqu'à présent réalisé de la façon suivante.

Tout d'abord, une première couche de béton dite couche première phase est coulée sur les murs et le sol et après séchage de cette couche, les opérateurs tracent sur les surfaces de la première couche, des points de contrôle du positionnement des supports de chaque composant. Pour cela, les opérateurs recherchent les coordonnées de chaque point de contrôle dans des registres ou sur des plans et déterminent ces points sur la surface correspondante à l'aide d'appareils de mesure à distance, comme par exemple des théodolites ou des tachéomètres ou des appareils à balayage laser.

Ensuite, les opérateurs procèdent de la manière suivante pour chaque support.

Ils placent le support sur les éléments de liaison correspondant et ils vérifient la concordance des points de contrôle préalablement tracés sur la surface de la première couche avec des points de mesure préalablement tracés sur le support.

Si ces points ne correspondent pas, les opérateurs ajustent le positionnement du support en réglant longitudinalement chaque point d'appui du support au moyen des éléments de liaison réglables jusqu'à ce que ces points concordent. Les opérateurs procèdent de manière analogue pour chaque support du composant. Une seconde couche de béton dite couche deuxième phase est ensuite coulée à l'emplacement déterminé afin d'ancrer définitivement les éléments de liaison et une nouvelle vérification de la position des points de

mesure tracés sur chaque support est effectuée à l'aide des appareils de mesure à distance.

Les ensembles de supportage sont montés sur les supports et le composant correspondant est ensuite fixé sur ces ensembles de supportage. Ces différentes opérations sont bien évidemment réalisées pour chaque composant de chaque boucle du circuit primaire.

Cette façon de procéder est longue et fastidieuse pour les opérateurs et les risques d'erreur ne sont pas négligeables du fait du nombre important de points à déterminer et à contrôler pour chaque composant qui est associé à plusieurs supports ce qui implique des temps importants d'intervention des opérateurs dans un milieu éventuellement soumis à des rayonnements ionisants.

Les coordonnées de chaque point doivent être recherchées et appliquées dans l'environnement par des opérateurs ce qui multiplie les risques de mauvaise transcription et d'erreur. L'invention a pour but de proposer un procédé d'installation de composants industriels dans un environnement qui permet de remédier à ces inconvénients et de réduire de manière significative les risques d'erreur et les durées d'intervention.

L'invention a donc pour objet un procédé d'installation de composants industriels dans un environnement, caractérisé en ce qu'il consiste en les étapes suivantes :

- on relève à l'aide d'au moins un appareil de mesure à distance les coordonnées de différents points des surfaces délimitant cet environnement,

- à l'aide d'un modèle de conception assisté par ordinateur représentant l'implantation théorique des composants industriels dans l'environnement : - on définit un repère général d'installation,

- on définit un repère particulier propre à un composant,

- on détermine des points de mesure du positionnement théorique de supports de chaque composant,

- on détermine des points d'appui théoriques de chaque support sur des éléments de liaison avec la surface correspondante de l'environnement

- on codifie par des valeurs :

- les coordonnées des différents points des surfaces de l'environnement,

- chaque composant et chaque support,

- chaque point de mesure du positionnement théorique des supports de chaque composant,

- chaque point d'appui théorique de chaque support sur chaque élément de liaison,

- on paramètre des gammes de mesure modèle paramétrables par les valeurs codifiées, et

- on pilote ledit au moins appareil de mesure à l'aide des valeurs codifiées par application de la gamme correspondante pour comparer les points de positionnement réel dans l'environnement en fonction des points de positionnement théorique des supports de chaque composant. Selon d'autres caractéristiques de l'invention :

- on détermine les points d'implantation théoriques des éléments de liaison de chaque support avec la surface correspondante, - on détermine les points de positionnement réels des supports de chaque composant en pilotant ledit au moins un appareil de mesure à l'aide des valeurs codifiées par application de la gamme correspondante des points d'appui théoriques,

- on détermine les points d'implantation réels de chaque élément de liaison sur la surface correspondante en pilotant ledit au moins appareil de mesure à l'aide des valeurs codifiées par application de la gamme correspondante des points d'implantation théoriques,

- on ajuste chaque point d'appui réel de chaque support sur chaque élément de liaison par rapport au point d'appui théorique correspondant en prenant en compte la différence entre le point de visée et le point d'appui réel correspondant,

- avant le montage de chaque support sur la surface correspondante de l'environnement, on trace sur ledit support des points de mesure,

- après le montage de chaque support sur la surface correspondante de l'environnement au moyen des éléments de liaison, on relève à l'aide dudit au moins appareil de mesure les coordonnées réelles de chaque point de mesure de chaque support et on compare ces coordonnées réelles par rapport aux coordonnées théoriques codifiées, et

- ledit au moins appareil de mesure à distance est un appareil de mesure en azimut et en élévation des points et de mesure de la distance desdits points, comme par exemple des appareils de type théodolite ou tachéomètre ou des appareils à balayage laser. Le procédé tel que précédemment défini s'applique à l'installation des composants des boucles des circuits primaires des centrales nucléaires.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la Fig. 1 est une vue schématique en perspective d'une tranche d'une centrale nucléaire à eau sous pression,

- la Fig. 2 est une vue schématique en perspective d'une boucle du circuit primaire dans son local,

- la Fig. 3 est une vue schématique de dessus montrant un exemple d'implantation des supports horizontaux des composants de chaque boucle, dans le cas d'une centrale nucléaire à quatre boucles.

- la Fig. 4 est une vue schématique en perspective montrant un exemple d'implantation des supports horizontaux et verticaux des composants d'une boucle, - la Fig. 5 est une vue schématique de détails de deux supports verticaux d'un composant d'une boucle, et

- la Fig. 6 est une vue schématique et à plus grande échelle d'un élément de liaison d'un support.

Sur la Fig. 1 , on a représenté schématiquement une tranche d'une centrale nucléaire à eau sous pression qui comprend une cuve C et dans cet exemple, quatre boucles du circuit primaire comportant chacune un générateur de vapeur 1 , une pompe primaire 2 et des canalisations primaires 3 et 4 permettant de relier la cuve C au générateur de vapeur 1 et à la pompe primaire 2 respectivement ainsi qu'une canalisation 5 permettant de relier le générateur de vapeur 1 à la pompe primaire 2 de la boucle correspondante.

La tranche comporte aussi un pressuriseur 8 relié par une ligne d'expansion 9 à la canalisation primaire 3 d'une boucle.

Ainsi que montré à titre d'exemple à la Fig. 2, l'ensemble de la tranche est disposé à l'intérieur d'un bâtiment réacteur 10 et chaque boucle est disposée à l'intérieur d'un local 11 également appelé casemate aménagé à l'intérieur du bâtiment réacteur 10. En se reportant maintenant à la Fig. 2 on va décrire l'implantation dans le local 11 d'une boucle, l'implantation des autres boucles étant identique.

Le générateur de vapeur 1 est porté par un ensemble de supportage désigné par la référence générale 12 comprenant, entre autres, des béquilles articulées 13 reposant sur le plancher du local 11 et des appuis latéraux 14 fixés sur les murs de ce local 11. La pompe 2 est également portée par un ensemble de supportage 15 comprenant, entre autres, des béquilles articulées 16 reposant également sur le plancher du local 11.

Les béquilles 13 et 16, respectivement du générateur de vapeur 1 et de la pompe 2, sont fixées sur le plancher du bâtiment 11 par des supports horizontaux 20, comme par exemple des plaques et les appuis latéraux 14 sont fixés sur les murs dudit local 11 par des supports verticaux 30, comme par exemple des plaques, ainsi que montré sur les Figs. 3 et 4.

Les composants de chaque boucle du circuit primaire sont donc associés à des supports horizontaux 20 et/ou des supports verticaux 30 en appui chacun sur une surface du local 11 au moyen d'éléments de liaison réglables, comme par exemples des cadres d'ancrage de tirants 25 (Figs. 4 et 5).

Dans ce qui suit, on va décrire le procédé selon l'invention pour l'implantation de supports verticaux 30, comme montré à la Fig. 5, l'implantation des autres supports horizontaux 20 ou verticaux 30 étant identique. Tout d'abord, un opérateur relève à l'aide d'au moins un appareil de mesure à distance les coordonnées de différents points des surfaces délimitant un local 11 dans lequel doivent être implantés les composants d'une boucle du circuit primaire. De préférence, ces relevés sont effectués à l'aide d'au moins un appareil de mesure à distance. L'appareil de mesure est un appareil de mesure en azimut et en élévation des points et de mesure de la distance desdits points, comme par exemple des appareils de type théodolite ou tachéomètre ou des appareils à balayage laser, de type connu.

A titre d'exemple, un théodolite est un appareil optique de mesure d'angles verticaux et horizontaux très précis sans contact.

Le principe est la détermination tridimensionnelle de la position de points par visée optique et de calcul de triangulation. Deux ou plusieurs appareils fixes sont tout d'abord orientés par ajustement de faisceaux sur quelques points communs et le réseau ainsi formé est alors mis à l'échelle.

Ce calcul itératif permet de connaître les positions des théodolites les uns par rapport aux autres et d'obtenir un référentiel "théodolites". Ensuite, chaque point à mesurer, préalablement ciblé, est visé par deux théodolites au minimum suivant le principe d'intersection. Les coordonnées de chaque point mesuré sont alors connues dans le référentiel lié aux appareils par simple calcul de triangulation.

L'utilisation de théodolites électroniques, d'un logiciel de mesure installé sur un ordinateur et d'une liaison électronique longue distance entre les théodolites et l'ordinateur, autorise l'acquisition et le traitement des points hors du bâtiment du réacteur, en temps réel. Cependant, les opérateurs doivent rester dans la zone à mesurer pendant tout le processus d'acquisition, ce qui génère des doses intégrées par ces opérateurs et un temps d'occupation des locaux importants. De plus, les théodolites doivent être fixés sur des bases stables pendant toute l'opération et au moins deux appareils sont nécessaires.

Un autre exemple concerne la photogramméthe numérique dans laquelle on utilise un appareil photo numérique à capteur CCD pour réaliser l'acquisition des points. C'est également une mesure dite "sans contact" et le principe de base reste une détermination tridimensionnelle de la position de points par visée optique et calcul par triangulation.

A la différence de topométhe avec théodolites, l'appareil de mesure n'est pas fixe et les cibles sont rétro-réfléchissantes. Chaque point est photographié selon une multitude de vues et on a ainsi un "maillage" de l'espace par juxtaposition des photos. Après reconnaissance ou numérotation de chacun des points, les photos sont traitées par calcul itératif et les coordonnées des points sont calculées par triangulation.

L'utilisation de capteurs CCD de plus en plus grands, c'est-à-dire comportant un grand nombre de pixels, et de logiciels de calcul optimisés pouvant

fonctionner sur des micro-ordinateurs type PC, permet d'optimiser le temps de traitement.

Le traitement de plusieurs photos d'un même ensemble de points est nécessaire. A la différence de la méthode avec théodolites, la mesure en temps réel n'est pas possible.

Pour retrouver une fonction de mesure en temps réel lors de certaines opérations de réglage, on utilise alors un tachéomètre qui est un théodolite possédant un distance-mètre. En l'utilisant en base fixe recalée dans le référentiel « photo », on peut en temps réel connaître la position de l'élément concerné et donner les valeurs de réglage aux opérateurs.

Pour une précision identique, la vidéogrammétrie offre une très grande souplesse d'utilisation et réduit l'exposition des opérateurs car les temps d'acquisition sont très courts.

D'autres appareils peuvent être utilisés, comme par exemple un tracker laser qui est un appareil semblable à un tachéomètre effectuant des mesures d'angle et de distance et qui assure le suivi en temps réel de cibles en mouvement. Ce type d'appareils peut remplacer avantageusement le tachéomètre pour des opérations de réglage itératives.

Une variante dite à balayage laser comporte un système d'acquisition qui assure le relevé de l'environnement étudié en effectuant un balayage plan par un faisceau laser de faible puissance réfléchi par un miroir scanner et dont le spot laser est observé par un capteur CCD solidaire de la même base. Dans ce cas, il n'est pas nécessaire de réaliser un ciblage des éléments mesurés, le système permet de saisir un très grand nombre de points sur une grande variété de surfaces.

De manière préférentielle, la vidéogrammétrie sera utilisée car cette technique offre la souplesse d'utilisation dans une zone très encombrée et un temps d'exposition des opérateurs réduit pour une précision identique à celle des théodolites.

La vidéogrammétrie est complétée par l'utilisation d'un tachéomètre qui permet des mesures en temps réel nécessaires aux opérations de réglage et pour raccorder des stations séparées par de très grandes distances.

Dans ce qui suit, pour déterminer les différents points théoriques ou réels, respectivement de mesure, d'appui, d'implantation et de contrôle pour les supports A, B, la codification suivante sera utilisée :

- points de mesure du positionnement théoriques ou réels des supports A, B,.... : Am, Bm, ,

- points d'appui théoriques ou réels des supports A, B sur les tirants 25: Ar, ...Br....,

- points d'implantation théoriques ou réels de chaque tirant 25 sur la surface correspondante pour les supports A, B.... : Ai...., Bi....

- points de contrôle théoriques ou réels pour les supports A, B....: At....Bt.... A l'aide d'un modèle de conception assisté par ordinateur représentant l'implantation théorique des supports et des composants dans un local 11 , plusieurs relevés théoriques sont effectués.

Tout d'abord, un repère général X(g), Y(g), Z(g) d'installation d'un composant est déterminé et un repère particulier propre à chaque support de chaque composant est également déterminé.

Pour cela et comme montré à la Fig. 5, chaque support 30 est codifié, par exemple par une lettre A, B Ainsi, chaque repère particulier propre au support

A est codifié X(A), Y(A), Z(A) et au support B est codifié X(B), Y(B), Z(B) et cela pour chaque support. Toujours à l'aide du modèle de conception assisté par ordinateur, plusieurs points de mesure du positionnement théorique des supports A et B sont relevés et codifiés Am1 , Am2, Am3 et Am4 pour le support A, et Bm1 , Bm2, Bm3 et Bm4 pour le support B.

Ainsi, quatre points de mesure par exemple sont codifiés pour chaque support, ces points étant répartis sur deux axes à 90°.

De même, les points d'appui théoriques de chaque support A et B avec des éléments de liaison 25, c'est à dire les tirants, sont mesurés et codifiés.

Pour le support A, quatre points d'appui théoriques sur les tirants 25 sont mesurés et codifiés, respectivement Ar1 Ar2, Ar3 et Ar4 et pour le support B, quatre points d'appui théoriques sur les tirants 25 sont également mesurés et codifiés respectivement Br1 , Br2, Br3 et Br4. Selon une variante, toujours à l'aide du modèle de conception assisté par ordinateur, on détermine et on codifie pour chaque tirant 25 de chaque support A et B, son point d'implantation sur la surface correspondante. Les points de chaque tirant du support A sont codifiés Ai1 , Ai2, Ai3 et Ai4 et du support B sont codifiés Bi1 , Bi2, Bi3 et Bi4. Après avoir codifié l'ensemble des points de mesure, des gammes de mesure modèle sont paramétrées pour chaque série de valeur. Ces gammes sont composées de séquence de calculs élémentaires basés sur des figures géométriques simples, utilisables de manière unitaire ou en combinaison entre elles. La détermination de l'implantation des supports de chaque composant dans son local 11 correspondant est effectuée par des opérateurs à l'aide d'appareils de mesure à distance pilotés 35, comme par exemple des théodolites, des tachéomètres ou des appareils à balayage laser.

Deux modes opératoires peuvent se présenter. Dans un premier cas, les tirants 25 sont déjà implantés sur la paroi correspondante du local 11 et une première couche de béton 40 (Fig. 6) dite couche première phase a été coulée.

Dans un deuxième cas, les cadres d'ancrage de tirants 25 ne sont pas encore implantés sur les parois correspondantes du local 11. Pour ce second cas, des opérateurs déterminent les points d'implantation réels des tirants 25 de chaque support A et B en pilotant les appareils de mesure à distance à l'aide des valeurs codifiées par application de la gamme correspondante des points d'implantation théoriques Ai1 , Ai2, Ai3 et Ai4 pour les tirants 25 du support A et Bi1 , Bi2, Bi3 et Bi4 pour les tirants 25 du support B. Après avoir déterminé ces points d'implantation réels des tirants 25, ces tirants 25 sont positionnés et la couche de béton 40 est coulée. Cette couche de béton 40 sèche pendant une durée déterminée.

Comme montré à la Fig. 6, chaque tirant 25 comporte un écrou 26 noyé dans la première couche de béton 40 et une tige filetée 27 déplaçable longitudinalement dans ledit écrou ce qui permet de régler le point d'appui réel du support 30 correspondant sur le tirant 25. A titre d'exemple, sur la Fig. 6, on a représenté un tirant 25 avec le point d'appui réel Ar1 du support A.

Les opérateurs procèdent de la manière suivante pour régler chaque point d'appui réel de chaque support, comme par exemple le point d'appui réel Aridu support A. Tout d'abord, un opérateur monte sur l'extrémité du tirant 25 à régler, une cible de type connu, non représentée, et il vise à l'aide d'au moins un appareil de mesure cette cible. Le ou Les appareils de mesure sont programmés pour prendre en compte la différence de distance entre le point de visée et le point d'appui réel dû au montage de la cible sur l'extrémité libre du tirant 25. Ainsi, pour le point d'appui Ar1 , les appareils de mesure sont pilotés et les coordonnées du point d'appui théorique Ar1 sont appliquées et comparées aux coordonnées mesurées préalablement du point d'appui Ar1 réel. Si une différence entre les coordonnées du point d'appui Ar1 réel et théorique existe, l'opérateur tourne la tige filetée 25 du tirant 25 correspondant dans un sens ou dans l'autre pour déplacer longitudinalement l'extrémité du tirant 25 jusqu'à ce que les coordonnées du point d'appui Ar1 réel correspondent aux coordonnées du point d'appui Ar1 théorique, l'opérateur disposant d'une information continue sur l'écart entre les coordonnées théoriques et réelles de chaque point.

Les opérateurs procèdent de manière analogue pour l'ensemble des tirants de chaque support 20 ou 30.

A ce stade, les appareils de mesure sont pilotés pour tracer sur la surface de la première couche de béton les points de contrôle réels du positionnement de chaque support.

Pour cela, et comme montré sur les Figs. 4 et 5, le pilotage des appareils de mesure par application de la gamme correspondant aux points de contrôle théorique préalablement déterminés par le modèle de conception assistée par ordinateur, permet de déterminer les points de contrôle réels At1 , At2, At3 et At4 pour le support A et Bt1 , Bt2 et Bt3 et Bt4 pour le support B. Ensuite, les

opérateurs tracent donc sur la surface de la première couche de béton 40 les axes horizontaux et verticaux de positionnement pour le support A et pour le support B.

Les opérateurs procèdent ensuite au montage du support A sur les tirants 25 correspondant et ils vérifient son positionnement. A cet effet, des points de mesure comme par exemple des coups de pointeau ont été tracés sur la surface externe de chacun des supports. Ainsi, la surface externe du support A comporte, comme montré sur la Fig. 5, par exemple quatre points de mesure Am1 , Am2, Am3 et Am4 et le support B comporte également quatre points de mesure Bm1 , Bm2, Bm3 et Bm4. Chacun des supports comporte donc quatre points de mesure répartis sur deux axes à 90°.

Les opérateurs vérifient pour le support A, par exemple le positionnement des points de mesure Am 1 et Am3 par rapport à l'axe horizontal préalablement tracés et des points de mesure Am2 et Am4 avec l'axe vertical. Ils vérifient également la concordance des coordonnées de chaque point de mesure réel Am 1 , Am2, Am3 et Am4 par rapport aux points de mesure théoriques préalablement déterminés par le modèle de conception assisté par ordinateur.

Pour cela, les appareils de mesure sont pilotés par application de la gamme correspondante, c'est à dire de la gamme qui correspond aux points de mesure théoriques Am1 , Am2, Am3 et Am4 de façon à comparer ces points de mesure théoriques par rapport aux points de mesure réels Am 1 , Am2, Am3 et Am4 tracés sur le support A.

Si les coordonnées des points de mesure réels ne correspondent pas aux points de mesure théoriques, les opérateurs procèdent à un ajustement en jouant sur les tirants 25 correspondant pour faire correspondre ces points.

Ensuite, une seconde couche de béton 41 (Fig. 6) dite couche deuxième phase est coulée dans la zone requise et une nouvelle vérification du positionnement des points Am1 , Am2, Am3 et Am4 du support A est réalisée

Un procès verbal de mesure est ensuite édité. Les opérateurs procèdent de manière identique pour chacun des supports horizontaux et/ou verticaux des composants de chaque boucle du circuit primaire du réacteur nucléaire.

Après le positionnement des supports, le composant correspondant à chaque groupe de support peut être installé de manière précise ce qui facilite le raccordement avec les autres éléments du circuit.

Le procédé selon l'invention s'applique à l'installation des composants neufs d'une boucle du circuit primaire et également au remplacement des composants usagés de chaque boucle en déterminant parfaitement la procédure de remontage, les modifications à faire subir aux ensembles de supportage et la position des plans de raccordement avec les autres composants de la boucle.

D'une manière générale, le procédé selon l'invention s'applique au montage ou au remplacement de tous composants d'une installation industrielle.

Enfin, le procédé selon l'invention permet de réduire de manière significative les procédures de montage donc la durée du montage et le temps de présence des opérateurs dans un milieu éventuellement hostile, tout en réduisant également les risques d'erreurs dans le positionnement des supports et des composants.