Instrumentation Fondamentale: Mesure et Régulation PID

INSTRUMENTATION FONDAMENTALE :
APPAREILS DE MESURE
ET
REGULATION PID

Principes de science et de fonctionnement des réacteurs – Instrumentation et contrôle
Groupe de formation technique
i
Table des matières
Pages
Chapitre 1 – Objectifs 1
Chapitre 2 – Les appareils de mesure
2.0 Introduction
2.1 La manométrie 6
2.1.1 Principes généraux 6
2.1.2 Les échelles de pression 7
2.1.3 La mesure de la pression 8
2.1.4 Les principaux manomètres 8
2.1.5 Les transmetteurs de pression différentielle 12
2.1.6 Les jauges extensométriques 13
2.1.7 Les effets de l’environnement 15
2.1.8 Défaillances et anomalies 16
2.2 La débitmétrie 17
2.2.1 Les débitmètres 17
2.2.2 L’extracteur de racine carrée 25
2.2.3 Débitmètre à compensation de
masse volumique 29
2.2.4 Les erreurs de débitmétrie 31
2.3 La liminimétrie 33
2.3.1 Fondements de la limnimétrie 33
2.3.2 La claviature à trois vannes 34
2.3.3 Mesure du niveau dans une cuve ouverte 36
2.3.4 Mesure du niveau dans une cuve fermée 37
2.3.5 Limnimètre à bulles 42
2.3.6 Effet de la température sur la
mesure du niveau 44
2.3.7 Effet de la pression sur
la mesure du niveau 47
2.3.8 Les erreurs de limnimétrie 48
2.4 La thermométrie 49
2.4.1 Les thermomètres à résistance 49
2.4.2 les thermocouples 52
2.4.3 Les puits thermiques 55
2.4.4 Les thermostats 56
2.5 La mesure du flux neutronique 61
2.5.1 Détection du flux neutronique 61
2.5.2 Méthodes de détection des neutrons 62
2.5.3 Instrumentation sous-critique 63
2.5.4 Détecteurs de neutron de fission 65

Principes de science et de fonctionnement des réacteurs – Instrumentation et contrôle
Groupe de formation technique
ii
2.5.5 Les chambres d’ionisation 66
2.5.6 Les détecteurs internes 72
2.5.7 Contrôle du réacteur à haute puissance 79
2.5.8 Chevauchement des régimes de
détection des neutrons 81
Questions de récapitulation – Équipement 84
Chapitre 3 – La régulation
3.0 Introduction 91
3.1. Principes de la régulation 91
3.1.1 Asservissement (ou rétroaction) 93
3.1.2 Régulation par commande prédictive 93
3.1.3 Points saillants 94
3.2 Régulation par tout ou rien 95
3.2.1 Points saillants 96
3.3 Régulation proportionnelle élémentaire 97
3.3.1 Points saillants 99
3.4 Régulation proportionnelle 100
3.4.1 Notations et définitions 100
3.4.2 La régulation proportionnelle
en pratique 100
3.4.3 Points saillants 107
3.5 Action intégrale 108
3.5.1 Points saillants 112
3.6 Action différentielle 112
3.6.1 Points saillants 117
3.7 Modes de régulation multiples 118
3.8 Systèmes typiques de régulation
par rétroaction négative 119
3.8.1 Régulation du niveau 119
3.8.2 Régulation du débit 120
3.8.3 Régulation de la pression 121
3.8.4 Régulation thermique 122
Questions de récapitulation — Régulation 124

Note
Principes de science et de fonctionnement des réacteurs – Instrumentation et contrôle
Groupe de formation technique
1
OBJECTIFS
Ce module traite de diverses questions relatives à la mesure et à la
régulation, notamment :
• La pression
• Le débit
• Le niveau
• La température
• Le flux neutronique
• La régulation
À la fin de leur formation, les étudiants pourront :
La pression
• expliquer les principes du fonctionnement des manomètres,
notamment les tubes Bourdon, les soufflets, les membranes, les
capsules, les jauges extensométriques et les capsules à capacité
électrique;
• expliquer le fonctionnement d’un transmetteur de pression
différentielle;
• expliquer les effets de l’environnement (pression, température,
humidité) sur le fonctionnent des manomètres;
• préciser l’effet de défaillance et anomalies, spécialement :
• la surpression sur la cellule à pression différentielle ou le
tube Bourdon;
• la défaillance de la membrane dans une cellule à pression
différentielle;
• le blocage ou les fuites dans les conduites de détection;
• les pannes du courrant (réseau);
Le débit
• expliquer comment les appareils produisent un signal de pression
différentielle : diaphragme, venturi, tuyère, coude, tube Pitot,
annubar;