HERA B RICH Gas System

Système de gaz de l'enceinte du RICH

1-Objectifs

Ce système de gaz est destiné à remplir, maintenir la pression voisine de la pression atmosphérique et ensuite récupérer le gaz du  radiateur  du RICH.
Le gaz est du C4F10, la surpression maximale admissible est de 5 millibars relatifs. Le volume total est de 80 m3. 

Le principal problème consiste à introduire et à récupérer le C4F10 dans un grand volume fragile sans varier la pression, avec le moins de perte possible.

2-Cycle de fonctionnement

2.1 Remplissage
Le volume est préalablement purgé à l'azote par balayage, pour éliminer  la vapeur d'eau.
                              
Le remplissage s'effectue en injectant le C4F10 à la partie inférieure du RICH et en aspirant le volume équivalent par la partie supérieure via deux compresseurs, le contrôle de la pression est assuré par un régulateur PID pilotant la vitesse des compresseurs en fonction la pression relative.
Progressivement l'azote aspiré va s'enrichir en C4H10, celui-ci sera liquéfié, récupéré et l'azote évacué.
2.2 Run
Une fois rempli le C4F10 est séché en permanence en circulant le gaz dans du tamis moléculaire. La pression est maintenue constante par injection d'une quantité constante de C4F10 et d'une aspiration variable via un des deux compresseurs.
2.3 Récupération

Pour récupérer le C4F10 contenu dans le RICH, les compresseurs vont aspirer le gaz par le bas du RICH, le C4F10 sera liquéfié et renvoyé au réservoir de stockage.
Le volume de C4F10 récupéré sera compensé par un volume équivalent d'azote injecté par le haut du RICH.

3-Description du système ( Schéma de principe 17.3.0)

3.1 Injection des gaz
Le C4F10 est stocké à l'état liquide, dans un réservoir de 1 m3 (10). Un niveau constant de liquide est maintenu dans un évaporateur (18), si le niveau est trop bas la vanne 25 s'ouvre, si le niveau est trop haut la pompe 22 revoie le liquide dans le réservoir. La température de l'évaporateur  est maintenue à minimum 20 °C par une résistance électrique (75), la pression de vapeur maximale est de 4 bars relatifs pour une température de 50°C. Le gaz évaporé est injecté par la vanne (26). Le réservoir est protégé par une soupape de sécurité tarée à 5 bars.
En cas de rinçage ou de vidange, de  l'azote est envoyé par une vanne magnétique (39) via un détendeur (17), une soupape de sécurité, tarée à 5 bars, protège la ligne d'injection. Le débit est fixé par une vanne manuelle à pointeau (26.

Le gaz est envoyé, selon le mode de fonctionnement, soit par le haut ou par le bas du RICH par un jeu de  vannes magnétiques (64.65) ces  vannes magnétique se ferment en cas de surpression dans le RICH. 
3.2 Aspiration
Selon la séquence de fonctionnement, le gaz est aspiré par le haut ou le bas en fonction de la position d'un jeu d'électrovannes (62.63).
Le gaz aspiré est réchauffé à 50°C par un réchauffeur (59).
Deux compresseurs (6.6') aspirent le gaz du RICH, ils sont chauffés à 50°C pour éviter une condensation du C4F10 durant la compression. Leur vitesse est ajustée par un variateur de fréquence piloté par un régulateur PID comparant la pression du RICH, lue par un transmetteur de pression relative (1), et un point de consigne réglable de 0 à 5 millibars.
Chaque compresseur peut être isolé par une électrovanne (5) et un clapet antiretour, qui protège également le compresseur de toute surpression accidentelle. Le gaz est ensuite comprimé dans un collecteur de sortie protégé par une soupape de sécurité  tarée à 5 bars.
3.3 Epurateurs
Deux  sécheurs sont prévus, comportant chacun du tamis moléculaire 13x. Le séchage se fait sur la phase liquide.
Pour la régénération, manuelle, on doit d'abord vider le C4F10 liquide contenu dans les épurateurs via les vannes de régénération (32.33) et les vannes d'entrée (27.30). Ensuite ils sont   chauffés à 180°C et balayé en azote pur.
Chaque jeu d'épurateur est protégé par une soupape de sécurité  tarées à 5 bars.
3.4 Liquéfacteur  ( Schéma de principe 17.3.3)
La séparation du C4F10 de l'azote est faite par liquéfaction. Le mélange d'azote et de C4F10 entre dans le liquéfacteur  par un échangeur gaz/liquide (b) qui va réchauffer le C4F10 liquide sortant et pré refroidir le mélange. Ce mélange passe ensuite par un échangeur à plaques (c) pour le refroidir encore au moyen de l'azote froid qui sort du séparateur. Il passe enfin part un condenseur coaxial (d), refroidis par un groupe frigorifique à détente directe (a)à - 40°C, ce groupe fonctionne au R404 avec un condenseur à eau..
Le mélange d'azote gazeux et de C4F10 liquide passe ensuite dans le séparateur (f) qui récupère d'une part le liquide, qui sera renvoyé au réservoir de stockage, et d'autre part l'azote gazeux.
Cet azote, qui contient encore des traces de C4F10, passe par un piège froid (e) dans lequel les traces de liquide sont piégées et retombent par gravité dans le séparateur.
Le séparateur est protégé, sur la phase gaz par une soupape de sécurité  tarée à 5 bars et sur la phase liquide par une soupape de décharge  tarée également à 5 bars.
3.5 Protection du RICH
Le RICH est protégé par un bulleur bidirectionnel. Deux pressostats (2.2') contrôlent; la surpression en fermant les vannes (64.65) d'admission, et la sous-pression en arrêtant les compresseurs.
4- Contrôle
La commande de l'installation est fait par un automate programmable Schneider, contrôlable à distance. Un afficheur interactif permet la supervision  en local du système.
 

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