LHC Engineering Specification

CERN
CH-1211 Geneva 23
Switzerland
CERN TE/ABT
EDMS Document No.
Technology
Department
Date: 26 MAY 2011
Analyse fonctionnelle du système hydraulique AD.
Système Ejection (AD)
Résumé
Un système hydraulique est utilisé pour le refroidissement et l’isolation
des générateurs haute tension (HT) des aimants d’éjection AD de la
section FPS.
Une analyse fonctionnelle est nécessaire pour établir les spécifications de
fonctionnement, son grafcet, le plan de maintenance et ses procédures.
Prepared by:
To be checked by:
To be Approved by:
FRANCESCO
CASTRONUOVO
Remy Noulibos
Alain Remond
Paulo Rei Cerdeiral
Alain Antoine
Laurent DUCIMETIERE
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History of Changes
Rev. No.
Date
0
12/03/14
Pages
Description of Changes
1er Rédaction
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Table des matières
GLOSSAIRE ............................................................................................................................................. 4
1.
INTRODUCTION............................................................................................................................... 5
2.
COMPOSITION DU SYSTEME HYDRAULIQUE (SH) ............................................................................. 6
2.1 LE CIRCUIT HYDRAULIQUE PRIMAIRE (CP) ..................................................................................................... 6
2.1.1 Le circuit Aller ............................................................................................................................... 6
2.1.2 Le circuit retour ............................................................................................................................. 7
2.1.3 Le circuit de commande des vannes 2-FV-01 et 9-FV-02 .............................................................. 7
2.2 LES MODULES RECEPTEURS ........................................................................................................................ 7
2.2.1 Le MS ............................................................................................................................................ 7
2.2.2 Le DS ............................................................................................................................................. 8
2.2.3 Le by-pass ..................................................................................................................................... 8
2.3 LE CIRCUIT HYDRAULIQUE SECONDAIRE ........................................................................................................ 8
2.3.1 La pompe de transfert .................................................................................................................. 9
2.3.2 La pompe de vidange .................................................................................................................... 9
2.3.3 Le circuit de la pompe à vide ........................................................................................................ 9
2.4 LE CIRCUIT D’EAU DE REFROIDISSEMENT ....................................................................................................... 9
2.4.1 Le circuit d’amenée d’eau ........................................................................................................... 10
2.4.2 Le circuit de retour d’eau ............................................................................................................ 10
3.
ORGANIGRAMME ......................................................................................................................... 11
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GLOSSAIRE
ABT
Groupe des Accélérateurs et Transferts des Faisceaux
BTP
Section Physique des Transferts des Faisceaux
FPS
Section Transferts des Pulses Rapides sur aimants électromagnétiques
AB
Accélérateur AD
EK
Ejection Kicker System
OP
Opération
FILL
Remplissage
DRAIN
Vidange
MST
Mise sous tension
ON
Mise en service de l’installation
MSW
Interrupteur principal du générateur ou Main Switch
DSW
Interrupteur de décharge du générateur ou Dump Switch
SH
Système hydraulique
AD (X)
Générateur AD X avec X= 1,2, 3..10
CF
Circuit d’huile fermé de la pompe PMP-01
CG
Circuit d’huile d’un générateur AD
CDR
Circuit d’huile de vidange ou DRAIN
CFL
Circuit d’huile de remplissage ou FILL
ON_CF
Démarrage du moteur pompe en circuit fermé
ON_AD(X)
Alimentation en huile d’un CG AD(X) avec X= 1,2, 3..10
ON_DR (X)
Démarrage d’une vidange d’un CG AD(X) avec X= 1,2, 3..10
ON_FL (X)
Démarrage d’un remplissage d’un CG AD(X) avec X= 1,2, 3..10
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1. INTRODUCTION
Le projet AD, demande à ce que les générateurs et le contrôle associé, soient
déplacés du bâtiment 195 vers le nouveau bâtiment 393.
Le circuit d’huile du système AD, qui a pour fonction de maintenir, d’une part,
une température constante dans les générateurs haute tension (HT), et,
d’autre part, d’assurer une isolation électrique à l’intérieur des ces derniers,
doit être consolidé.
Dans le cadre de cette consolidation, il est nécessaire de réaliser une analyse
fonctionnelle du système qui doit permettre d’établir les spécifications de
fonctionnement, son grafcet, le plan de maintenance et ses procédures.
Une amélioration de l’interface de communication entre le système et son
utilisateur est proposée.
Cette analyse se base sur le plan AD FKOIL0001 version 2013
L’analyse débute par la composition du système hydraulique. Elle définit les
circuits d’huile possibles et les étapes de fonctionnement du système
hydraulique.
Une description est donnée du circuit d’huile et elle est accompagnée des
conditions de mise en service et d’arrêt du circuit pour chaque étape de
fonctionnement qui concerne le circuit.
Enfin, un organigramme fonctionnel est proposé ainsi que les affichages de
communication minimum requis.
L’organigramme doit permettre de réaliser la programmation nécessaire via un
PLC type Siemens. L’affichage proposé doit permettre à un utilisateur de
contrôler, le plus facilement possible, le système hydraulique.
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2. COMPOSITION DU SYSTEME HYDRAULIQUE (SH)
Le système hydraulique (SH) comporte les équipements se trouvant sur le plan
AD FKOIL0001 version 2013 (EDMS :??) et listés dans le fichier
AD_FKOIL0001_ 2014_Parts-List_Ind_C_Remy (EDMS :??).
Pour faciliter la lecture du document, le premier chiffre indique la position du
composant sur le dessin et le second son « Tag Name ».
2.1 LE CIRCUIT HYDRAULIQUE PRIMAIRE (CP)
Le CP comporte deux circuits qui par définition sont distincts.
Le 1er est le circuit d’huile « aller » pour lequel l’huile est à une température
dite « froide ». Par définition, ce circuit à pour limite l’entrée des vannes
alimentant les récepteurs et celle des vannes de by-pass.
Le 2ème est le circuit « retour » pour lequel l’huile est à température dite
« chaude ». Par définition, il débute à la sortie des vannes d’alimentations des
récepteurs et des vannes de by-pass.
2.1.1 LE CIRCUIT ALLER
Le tank principal 28-TNK-01, d’une capacité de 400l contient l’huile dont
le niveau est contrôlé par deux niveaux à contact à sécurité positive. Un
niveau bas 31-LSL-01 (NF) et un niveau haut 30-LSH-01 (NF). Un
indicateur visuel, 29-LI-02 permet le contrôle de la présence d’huile
dans le tank et un pot de silice 33-DES-01, permet d’absorber
l’humidité dans l’huile. Un bac de rétention possède un détecteur de
niveau à contact, 71-LSH-03A (NF), permettant d’alerter l’utilisateur
d’une certaine quantité d’huile contenue dans le bac de rétention.
L’huile est aspirée et refoulée par la pompe 32-PMP-01 dans le circuit
« Aller ». Deux soupapes de sécurité, 65-PRV-08, sont installées en
sortie de la pompe pour sécuriser la ligne à une valeur maximale de 8
barg. L’huile traverse une vanne 2-FV-01, un filtre 3-OF-01, un
échangeur de chaleur 4-JX-01, deux débitmètres 70-FT-03 a,b et les
vannes d’entrées des modules des récepteurs 14-HV-04 a..j. Le circuit
« Aller » s’arrête en aval de ces vannes et celles de la vanne by-pass
15-HV-18.
Le moteur pompe est arrêté si la température de l’huile excède 50°c via
un thermostat indicateur 76-TIS-01 ou que la pression excède 4 barg
via le pressostat indicateur 6-PIS-01 avec une alarme signalant un
et/ou l’autre cas.
Un capteur transmetteur de température de type PT100 7-TT-01 et un
capteur transmetteur de pression 0-10b barg/ 4-20mA 8-PT-01,
permettent, respectivement, d’afficher une mesure continue de la
température de l’huile et de la pression.
Enfin, deux débitmètres 70-FT-03 a et b de type à impulsion,
permettent d’afficher le débit en l/min avec un maximum de 40 l/min.
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2.1.2 LE CIRCUIT RETOUR
Après avoir traversé les modules récepteurs, définis et expliqués ciaprès, ou la vanne by-pass 15-HV-08, l’huile du circuit « Retour »
traverse les vannes 14- HV-12 a..j, la vanne 9-FV-02 et retourne dans
le tank principal 28-TNK-01.
2.1.3 LE CIRCUIT DE COMMANDE DES VANNES 2-FV-01 ET 9-FV-02
Via la vanne manuelle 44-HV-1 et grâce au pilotage électrique du
distributeur d’air à 5/2 voies 45-ADT-01, les 2 vannes 2-FV-01 et 9-FV02, situées dans le circuit d’huile, respectivement le circuit aller et le
circuit de retour, sont alimentées simultanément en air comprimé et
permettent leur ouverture.
En cas de coupure électrique ce système à pour but de préserver la
quantité d’huile dans le circuit.
2.2 LES MODULES RÉCEPTEURS
Un module récepteur est composé :
- de 2 vannes manuelles d’entrées 17-HV05 a..j et 06 a..j,
- d’une vanne de by-pass 20-HV-11 a..j,
- d’un interrupteur haute tension nommé Main Switch (MS),
- d’un interrupteur haute tension nommé Dump Switch (DS),
- de 2 vannes manuelles de drainage
o 19-HV 9 a..j (MS)
o et 19-HV 10 a..j (DS)
- de 2 vannes manuelles de mise sous vide
o 21-HV 12 a..j (MS)
o et 21-HV 13 a..j (DS)
Dix modules récepteurs, M1..M10, sont installés en parallèles dans le
circuit hydraulique et repéré de la lettre a à j. le circuit est partagé en 2
parties de cinq modules récepteurs, la ligne a et la ligne b.
2.2.1 LE MS
La vanne 17-HV05 a..j permet d’alimenter en huile froide le MS du
module a..j.
L’entrée de ce circuit est protégé par une soupape de sécurité 24-PRV02 a..j.
Un indicateur de pression de -1 à 5 barg 22-PI-04 a..j permet de
visualiser la pression ou la dépression de la cuve du MS.
A la sortie du MS est installé une prise de mesure de température pour
un capteur type PT 100 49-TT-03 a..j avec un seuil d’alarme qui est fixé
à 50°C et un débitmètre à impulsion installé en série 23-FT-02 a..j avec
une étendue de mesure de 03 à 0.8 l/min.
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L’huile du MS sort du module part la vanne manuelle HV-06 a..j.
Une vanne manuelle 19-HV-10 a..j permet le drainage de l’huile
contenue dans le MS vers la ligne de drainage.
Une vanne manuelle 21-HV-12 a..j connectée à la ligne de vide, permet
de réaliser la dépression de la cuve du MS lors du remplissage en huile
de la cuve.
2.2.2 LE DS
La vanne 17-HV06 a..j permet d’alimenter en huile froide le DS du
module a..j.
L’entrée de ce circuit est protégé par une soupape de sécurité 24-PRV03 a..j.
Un indicateur de pression de -1 à 5 barg 22-PI-03 a..j permet de
visualiser la pression ou la dépression de la cuve du DS.
A la sortie du DS est installé une prise de mesure de température pour
un capteur type PT 100 49-TT-02 a..j avec un seuil d’alarme qui est fixé
à 50°C et un débitmètre à impulsion installé en série 23-FT-02 a..j avec
une étendue de mesure de 03 à 0.8 l/min.
L’huile du DS sort du module part la vanne manuelle HV-05 a..j.
Une vanne manuelle HV-10 a..j permet le drainage ou la vidange de
l’huile contenue dans le MS vers la ligne de drainage.
Une vanne manuelle 21-HV-13 a..j connectée à la ligne de vide, permet
de réaliser la dépression de la cuve du DS lors du remplissage en huile
de la cuve.
2.2.3 LE BY-PASS
Enfin, et comme son nom l’indique, la vanne de by-pass 20-HV-11 a..j,
permet le court-circuit hydraulique complet du module récepteur
M1..M10.
2.3 LE CIRCUIT HYDRAULIQUE SECONDAIRE
Un tank d’huile supplémentaire, désigné comme « Slave Tank », 34TNK-02, d’une capacité de 400l, permet d’opérer le remplissage ou la
vidange du circuit d’huile principal et/ou de récupérer l’huile lors d’une
opération de vidange d’un composant d’un module M1..M10.
Le niveau d’huile est contrôlé par deux niveaux à contact à sécurité
positive. Un niveau bas 37-LSL-02 (NF) et un niveau haut 36-LSH-02
(NF). Un indicateur visuel, 35-LI-02 permet le contrôle de la présence
d’huile dans le tank et un pot de silice 41-DES-02, permet d’absorber
l’humidité dans l’huile. Un bac de rétention possède un détecteur de
niveau à contact, 71-LSH-03B (NF), permettant d’alerter l’utilisateur
d’une certaine quantité d’huile contenue dans le bac de rétention.
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2.3.1 LA POMPE DE TRANSFERT
Une 1er pompe 38-PMP-02, nommée « Delivery Pump » et se trouvant
sur le 34-TNK-02, permet, d’une part, de remplir le tank principal 28TNK-01 via la ligne de transfert où l’huile traverse la vanne manuelle
26-HV-14. Une 1ersoupape de sécurité 40-PRV-05 tarée à 3 Barg( ?),
située en sortie de pompe, protège cette pompe. Une 2èmesoupape de
sécurité 27-PRV-04 tarée à 3 Barg protège la ligne d’une surpression et
un indicateur de pression 25-PI-05 permet à l’utilisateur de contrôler la
présence d’une pression.
D’autre part, après avoir connecté le nécessaire et préparé la ligne
suivant la procédure XXX, la 38-PMP-02 permet également la vidange
du 34-TNK-02 lorsque le niveau d’huile est trop important. Cette
vidange est réalisable via et à l’aide de la vanne 13-HV-03.
2.3.2 LA POMPE DE VIDANGE
Après avoir préparé le matériel et connexion nécessaires suivant la
procédure YYY, la 2ème pompe 39-PMP-03, nommée « Suction Pump » et
se trouvant sur le 34-TNK-02, permet, d’une part, et, de remplir le tank
esclave
34-TNK-02,
via
la
ligne
de
remplissage.
L’huile, aspirée, traverse la vanne manuelle 12-HV-02.
Une soupape de sécurité 64-PRV-07 tarée à 3 Barg est située en sortie
de pompe et la sécurise en cas de surpression.
D’autre part, après avoir préparé la ligne de drainage, la 39-PMP-03,
permet également la vidange d’un composant d’un module récepteur
M1..M10. Cette vidange est réalisable, via et à l’aide de la vanne 11HV-01.
2.3.3 LE CIRCUIT DE LA POMPE A VIDE
Le circuit de la pompe à vide 42-VPG-01, nommée “Vacuum Pump”, est
directement connecté à chaque module récepteur M1..M10 via les
vannes 21- HV-12 a..j et 21-HV-13 a..j.
Une fois cette pompe mise en route, suivant une procédure WWW, l’air
est aspiré d’un moduel récepteur ou un de ses composants, traverse un
filtre 68-OSP-01, un distributeur 72-VPV-01, la pompe et est refoulé à
l’air libre.
Un indicateur de pression 43-VPI-01, -1000mbarg à 1000mbarg, et un
capteur-transmetteur indicateur 66-PTI-02, -1 à 1,5 barg 4-20mA,
permet le contrôle de la pression du circuit d’aspiration.
2.4 LE CIRCUIT D’EAU DE REFROIDISSEMENT
Pour faciliter la compréhension, le circuit d’eau est divisé en 2 parties
distinctes, à savoir, le circuit d’amenée d’eau située en amont de
l’échangeur de chaleur 4-JX-01 et le circuit de retour situé en aval de ce
dernier.
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2.4.1 LE CIRCUIT D’AMENÉE D’EAU
Avant de traverser l’échangeur de chaleur 4-JX-01, l’eau de
refroidissement passe au travers de la vanne d’alimentation manuelle
46-HV-16, un filtre de 500 um 67-WF-03, le contrôleur de pression 51PCV-01 taré à 4 barg, l’électrovanne 73-EMV-01A, un second filtre de
25um 50-WFC-01 et la vanne motorisée 47-FV-03.
La pression de cette partie du circuit peut être visualisée à l’aide d’un
indicateur de pression 74-PI-101 0-10 barg et la température par
l’indicateur 75-TI-102 de 0-80 °C. Un capteur-transmetteur de
température type PT100, 76-TT-101, permet la régulation du débit
d’eau via un contrôleur implanté dans un PLC ( ?) et grâce à la 47-FV03 à une température de 25°C ( ?).
2.4.2 LE CIRCUIT DE RETOUR D’EAU
En sortie de l’échangeur 4-JX-01, l’eau s’écoule via la vanne manuelle
56-HV-17. Un indicateur de température 69-TI-102 de 0-80 °C, permet
de visualiser sa température.
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3. ORGANIGRAMME