Exercices et Questions de récapitulation : Instrumentation
QUESTIONS DE RECAPITULATION - EQUIPMENT
1. Expliquez brièvement comment utilise-t-on les appareils suivants pour mesurer la pression.
2. Expliquez comment la capsule à variation de capacité d’un transmetteur de pression différentielle nous permet-elle de msesrer des différences de pression.
3. Faites la description d’une jauge extensométrique.
4. Soit un manomètre dont l’élément central est un tube de Bourdon. Expliquez comment des variations extrêmes de la température du tube pourraient causer des erreurs dans les lectures de ce manomètre.
5. Décrivez brièvement comment la pression dans une salle où l’on utilise un transmetteur de pression peut-elle affecter les indications de ce transmetteur.
6. Expliquez comment peut-on mesurer un débit avec un diaphragme, un venturi ou une tuyère.
7. Expliquez comment utilise-t-on les prises de pression dans les coudes pour mesurer le débit dans une conduite de vapeur.
8. Décrivez brièvement comment utilise-t-on les dispositifs suivants pour mesurer le débit.
a. Diaphragme
b. Venturi
c. Tuyère
d. Prises de coude
e. Sonde annubar
f. Tube Pitot
9. Expliquez comment la mesure des débitmètres énumérés plus bas sera affectée par :
a. Les changements de la température du liquide
b. Les changements dans la pression du liquide
c. L’érosion
i. diaphragme
ii. venturi
iii. tuyère
iv. prises dans un coude
10. Le figure ci-dessus monte une boucle typique de régulation du débit. Précisez l’utilité de l’extracteur de racine carrée.
11. Soit un transmetteur de pression différentielle que l’on a étalonné pour mesurer le débit d’un liquide. Qu’arrivera-t-il si le liquide contient des bulles de gaz?
12. Identifiez sur le dessin ci-dessus les éléments suivants :
a. La claviature à trois vannes
b. L’organe déprimogène
c. Le transmetteur
14. Soit une boucle de débitmétrie dont l’organe déprimogène est un venturi. Quelles sont les conséquences des anomalies suivantes?
a. Formation de vapeur dans l’embouchure
b. Blocage de l’embouchure par des corps étrangers
c. Fuites dans la conduite de haute pression
d. Fuites dans la conduite de basse pression
15. Dessinez un montage typique de mesure de hauteur d’un liquide dans une cuve ouverte utilisant un transmetteur de pression. Expliquez comment ce transmetteur capte la pression et transmet un signal proportionnel au niveau.
16. Esquissez une installation typique d’un transmetteur de niveau avec une conduite sèche. Expliquez comment ce transmetteur produit son signal proportionnel au niveau.
17. Esquissez une installation typique d’un transmetteur de niveau avec une conduite noyée. Expliquez comment ce transmetteur produit son signal proportionnel au niveau.
18. Lorsqu’on met un transmetteur de niveau en service ou qu’on le retire du réseau, il est important d’activer la claviature à trois vannes suivre une séquence précise. Expliquez comment une manipulation incorrecte de la claviature pourrait endommager le transmetteur.
19. Le déplacement du zéro vers le bas ou le haut fait partie des méthodes d’étalonnage des transmetteurs de niveau. Expliquez pourquoi utilise-t-on ces méthodes.
20. Expliquez comment on utilise un limnimètre à bulles pour mesurer le niveau d’un liquide dans une cuve ouverte.
21. Expliquez comment on utilise un limnimètre à bulles pour mesurer le niveau d’un liquide dans une cuve fermée.
22. On utilise un transmetteur de niveau avec une conduite sèche pour mesurer la hauteur de l’eau chaude dans une cuve. Si en conservant la même masse d’eau dans le système, la température de la cuve augmente, qu’arrive-t-il au niveau et à l’indication du niveau?
23. On utilise un transmetteur de niveau avec une conduite sèche pour mesurer la hauteur de l’eau chaude dans une cuve. Si en conservant la même masse d’eau dans le système, la pression statique dans la cuve augmente, qu’arrive-t-il au niveau et à l’indication du niveau ?
24. Décrivez l’effet des anomalies suivantes sur un transmetteur de niveau muni d’une conduite noyée.
a. une fuite dans la conduite de la haute pression
b. une fuite dans la conduite de la basse pression
c. une obstruction complète de la conduite de basse pression
25. Expliquez comment on utilise un thermomètre à résistance pour mesurer la la température. Votre réponse doit indiquer pourquoi trois fils relient le transmetteur de température au capteur de température.
26. Quelle est la nature du signal produit par un thermocouple?
27. On utilise les thermomètres à résistance pour mesurer la température des tuyaux de sortie du réacteur et des thermcocouples pour mesurer la température des turbines. Expliquez pour ces deux cas, les raisons qui motivent le choix de ces capteurs.
28. Précisez la gamme de puissance pour laquelle chacun des détecteurs de neutrons suivants fournit le signal utilisé pour la régulation de la puissance brute du réacteur.
a. Instrumentation sous-critique
b. Chambres à ionisation
c. Détecteurs internes
29. Pourquoi les gammes d’utilisation des différents détecteurs de neutrons utilisés dans le contrôle du réacteur se chevauchent-elles ?
30. À l’aide du diagramme suivant, expliquez le processus de détection et de production de signal d’un détecteur de neutrons à BF3.
31. Expliquez pourquoi un détecteur au BF3 laissé dans un réacteur en puissance élevé s’use—il.
32. Expliquez comment la chambre d’ionisation schématisée ci-dessous produit un signal proportionnel au flux neutronique.
b. Panne de la source de haute tension.
c. Arrêt du réacteur
36. Décrivez la structure générale d’un détecteur interne.
37. Expliquez comment chacun de ces facteurs peut affecter la précision de la mesure du flux neutronique par un détecteur interne.
a. Le chargement du combustible ou la position d’un dispositif de contrôle de la réactivité
b. Démarrage du réacteur
c. Très longue exposition au flux neutronique
d. Présence de poison dans le modérateur
38. Précisez les gammes d’utilisation des détecteurs internes et des chambres d’ionisation pour la régulation de la puissance du réacteur. Expliquez pourquoi ils sont utilisés au-delà de leur gamme.
QUESTIONS DE RÉCAPITULATION — LA RÉGULATION
1. Soit un système de chauffage comprenant plusieurs radiateurs électriques; quelles sont la grandeur commandée et la grandeur de commande.
2. Dessinez et étiquetez le diagramme fonctionnel d’un procédé élémentaire soumis à un asservissement négatif (boucle de rétroaction). Indiquez la valeur de consigne, la mesure, l’erreur, la sortie et les perturbations.
3. Donnez trois caractéristiques importantes des boucles de rétroaction.
4. Expliquez les différences entre l’asservissement et la régulation prédictive.
5. En condition normale par une personne sensée, la conduite automobile est-elle un exemple de régulation prédictive ou par rétroaction ? Justifiez.
6. Expliquez le comportement d’un procédé asservi par une régulation par tout ou rien.
7. Pourquoi la régulation par tout ou rien produit-elle un va-et-vient autour de la valeur de consigne ?
8. Pourquoi utilise-t-on fréquemment la régulation par tout ou rien pour le chauffage ?
9. Si dans le montage de la figure 5, nous avions placé la vanne pneumatique de régulation dans la conduite de sortie, quel type d’action (ouverture ou fermeture par l’air) serait-elle nécessaire, si le régulateur proportionnel est à rétroaction ?
10. Expliquez quelle est la relation entre l’erreur et le signal à la sortie du régulateur, dans un régulateur proportionnel.
11. Pourquoi la régulation proportionnelle produit-elle un écart ?
12. Soit un système de régulation comportant une cuve ouverte et une vanne pneumatique fermant à l’air sur la conduite de sortie. Tracez un diagramme simple expliquant l’action du régulateur. Quelles seraient les conséquences sur la régulation de la substitution de la vanne par une vanne pneumatique ouvrant à l’air, sans que l’on change le sens de l’action du régulateur ?
13. Pourquoi rétrécir la bande proportionnelle n’élimine donc pas l’écart ?
14. À quel gain correspond une bande proportionnelle de 200 % ? De 75 % ? De 400 % ? De 20 % ?
15. Un procédé soumis à une perturbation varie de 5 %. Quel sera le changement dans le signal du régulateur si la bande proportionnelle est de 100 % ? De 50 % ? De 200 % ?
16. Soit un réservoir dont la hauteur du liquide est régulée par une vanne pneumatique se fermant à l’air. Au point de consigne, la vanne est ouverte à 50 %. À la suite d’une perturbation, la vanne s’ouvre à 80 %. La bande proportionnelle du régulateur est de 50 % . Quel sera l’écart ? (En pourcentage) Supposez que le débit de la vanne est linéaire. (Rappelez-vous qu’une baisse du signal pneumatique force la vanne à se fermer davantage.)
17. Tracez et décrivez la courbe de réponse à une perturbation qui est considérée optimale pour de nombreux procédés.
18. Pourquoi utilise-t-on l’action intégrale ?
19. Quelles unités utilise-t-on pour l’action intégrale ?
20. Qu’entend-on par oscillation autour de la valeur de consigne?
21. L’action intégrale augmente-t-elle ou réduit-elle la stabilité de la boucle de rétroaction ?
22. Dessinez pour une boucle ouverte, l’évolution de réponse en fonction du temps, à une perturbation en palier d’un système de régulation P+I.
23. Soit un système de régulation à action directe dont la grandeur régulée est égale à la valeur de consigne. La bande proportionnelle du régulateur est de 50 %. Le système subit soudainement une perturbation en palier qui produit une erreur positive égale à 6 %.
Après 18 minutes, le signal total de régulation est de 48 %. Quel est donc la valeur de l’intégration en MPR ?
24. Quel aurait été l’effet sur le système de la question 23, s’il avait subi une perturbation résultant en une erreur en palier de 8 % pendant 18 minutes ?
25. Quel est le but de la régulation différentielle ?
26. Quelles sont les unités de la régulation différentielle?
27. Pourquoi ne devrait-on pas utiliser la régulation différentielle sur des procédés « réactifs » comme la régulation du débit ?
28. La régulation différentielle élimine-t-elle les écarts ?
29. Supposons que l’erreur sur un procédé devient constante, quels sont les effets du signal de régulation différentielle ?
30. Quel réglage du régulateur donnera-t-il le signal de régulation différentielle le plus intense : 1 minute ou 5 minutes ? Pourquoi ?
31. Dessinez pour une boucle ouverte, l’évolution de réponse en fonction du temps, à une perturbation en talus (qui croît de façon monotone avec le temps) d’un système de régulation P+D.
32. Soit un système de régulation P+D. Il subit pendant 1½ minutes, une erreur en talus de –10%. Sa bande proportionnelle est de 100 % et l’ajustement du régulateur est à 3 minutes. Le régulateur a une action inverse. Dessinez pour une boucle ouverte, l’évolution de la réponse en fonction du temps, en montrant le signal de régulation à des intervalles de 10 %.
33. Donnez procédé typique pour lequel une simple régulation proportionnelle est adéquate.
34. Quelle est la combinaison de modes de régulations, la plus fréquemment employée ? Pourquoi ?
35. Dessinez une boucle de régulation du niveau de liquide dans une cuve ouverte. La conduite d’entrée est munie d’une vanne pneumatique à fermeture contrôlée par l’air. Indiquez l’action du régulateur et les modes de régulation
36. Soit un échangeur de chaleur (pour refroidir l’eau chaude de purge avec l’eau de service froide) régulé par une vanne pneumatique à ouverture commandée par l’air placé sur la conduite d’eau froide.
Dessinez un circuit de régulation où est indiquée l’action du régulateur. Quels modes de régulation devait-on employer et pourquoi ?
37. Dessinez un circuit électronique simple régulant un débit. La vanne pneumatique de régulation se ferme avec l’air; un diaphragme produit une pression différentielle. Indiquez l’action du régulateur et indiquez les modes de contrôle les plus adéquats.