La planification intelligente des accès permet une maintenance efficace des tours de refroidissement

Deux tours de refroidissement hyperboliques s'élèvent à 495 pieds au-dessus de la centrale électrique Byron d'Exelon Corp. à environ 110 miles à l'ouest de Chicago, Illinois. Les tours aident à refroidir les deux réacteurs à eau sous pression de Westinghouse qui sont capables de générer jusqu'à 2 346 MW sur le site.

Comme toutes les tours de refroidissement hyperboliques à transfert par voie humide classiques (figure 1), la centrale électrique de Byron utilise des packs de remplissage pour augmenter la surface exposée de l'eau, ainsi que pour augmenter le temps de contact air-eau. Ces actions augmentent respectivement le taux de transfert de chaleur et la quantité de transfert de chaleur. Dans un pack de remplissage de type film, l'eau s'écoule en un film mince sur des piles de feuilles de plastique orientées verticalement espacées d'environ 0,75 pouce. Les feuilles présentent un motif ondulé ou en forme de V pour augmenter encore la surface et le temps de contact.

Les développements récents de remplissage de film ont créé des ondulations transversales angulaires ouvertes et à faible colmatage qui permettent aux débris et à la croissance biologique de passer à travers. Cependant, cette conception n'existait pas lorsque les tours de Byron ont été construites. Au fil des ans, les remblayages de la station ont développé une croissance biologique excessive et accumulé du limon. En conséquence, les packs de remplissage sont passés de moins de 100 livres à plus de cinq fois leur poids d'origine.

Normalement, les packs de remplissage pendent de 30 à 35 pieds au-dessus du bassin d'eau froide (Figure 2). Cependant, ils sont conçus pour se détacher et tomber de leurs attaches lorsqu'ils deviennent trop lourds, une caractéristique qui évite d'endommager la structure de la tour.

Lorsque plusieurs des packs de remplissage attachés aux tours de refroidissement de la centrale électrique de Byron sont devenus surchargés et sont tombés dans le bassin d'eau froide, les ingénieurs d'Exelon ont décidé de remplacer tous les packs de remplissage des deux tours. Ils ont également décidé de remplacer les éliminateurs de gouttes, des éléments en PVC en forme de nid d'abeille (Figure 3) suspendus au-dessus du système de distribution d'eau pour capter et limiter la quantité de gouttelettes d'eau contenues dans le flux d'air sortant de la tour de refroidissement. Au total, plus de 5 000 composants auraient besoin d'être remplacés.

Pour effectuer la maintenance, Exelon a consulté SPX Cooling Technologies Inc., son fabricant de tours de refroidissement. Les travaux devaient être effectués dans deux fenêtres de trois semaines, à six mois d'intervalle, tandis que les réacteurs étaient arrêtés pour un ravitaillement programmé de routine. La planification était essentielle. Des surprises, des retards ou des complications affecteraient la capacité d'Exelon à fournir de l'électricité au nord de l'Illinois.

Le premier défi de SPX était d'avoir accès aux packs de remplissage d'une manière qui permettrait à son personnel de travailler rapidement et en toute sécurité. Comme indiqué, les packs de remplissage sont au-dessus du bassin de refroidissement, qui contient 8,5 pieds d'eau. Les éliminateurs de gouttes sont au-dessus des packs de remplissage, avec des composants pour la distribution d'eau situés entre eux. Le bassin lui-même contient également un réseau de canalisations pour la circulation de l'eau. Pendant le fonctionnement, l'eau tombe à l'intérieur de la tour de refroidissement à un rythme proche de celui d'un orage. En bref, l'accès aux packs de remplissage et aux éliminateurs de gouttes a nécessité une planification approfondie, une efficacité extrême et une attention particulière à la sécurité.

SPX entretient une relation de longue date avec Safway Services, une société d'accès et de services industriels basée à Waukesha, dans le Wisconsin. Safway est spécialisée dans les environnements industriels complexes où la planification, l'efficacité et la sécurité sont essentielles au succès.

« Nous savons que Safway dispose du bon équipement et nous savons qu'ils disposent des services de conception (ingénierie) dont nous avons besoin pour un environnement comme celui-ci », a déclaré Duane Krehbiel, directeur de MCT Services Construction chez SPX et chef de projet pour le projet Exelon. "Avec un travail comme celui-ci, il y a beaucoup de travail en amont, et nous savons que Safway le fera bien."

Le "bon équipement" mentionné par Krehbiel est l'échafaudage Systems de Safway, qui est conçu pour permettre un montage rapide et facile. Pour l'assembler, les ouvriers accrochent des éléments horizontaux ou diagonaux (tuyaux en acier galvanisé) aux anneaux des poteaux verticaux. À l'aide d'un marteau, ils enfoncent un coin jusqu'à ce qu'une goupille de retenue tombe et verrouille le membre en place.

Pour démonter, les ouvriers soulèvent la goupille de retenue avec un marteau à levier Safway et desserrent la cale d'un coup de marteau rapide. La conception permet un placement à 360 degrés autour des anneaux de poteau verticaux, et les anneaux sont espacés tous les 21 pouces sur les poteaux verticaux pour un réglage facile de la hauteur (Figure 4). Des vérins de composants spéciaux, des cadres de support, des entretoises et des longueurs variables des éléments horizontaux permettent à l'échafaudage de s'adapter aux surfaces inclinées (comme sur une cavité de chaudière), et tous les composants peuvent être passés à travers de petites ouvertures.

"Les tours de refroidissement présentent des situations d'accès complexes, et travailler dans les délais d'un arrêt de ravitaillement exige de la vitesse. Systems Scaffold excelle dans ce type d'environnement en raison de son adaptabilité", a noté Jim Waichunas, coordinateur du système de suivi Safway pour la division Est de Safway et la liaison de SPX. pour le projet.

Pour surveiller chaque aspect du projet Exelon, Waichunas a utilisé le système de suivi Safway, un logiciel propriétaire qui gère toutes les ressources d'un projet.

"Le système de suivi Safway fournit une image claire des coûts et des goulots d'étranglement et nous aide à rester au top des autres indicateurs de performance clés en temps réel", a déclaré Waichunas.

Avec une interruption de service de trois semaines, Safway souhaitait donner aux travailleurs de SPX le plus de temps possible pour effectuer leur tâche. Le plan impliquait la construction de quatre sections d'échafaudage qui commenceraient sur l'anneau extérieur de la tour et se dirigeraient vers l'intérieur de la courbe parabolique. Une fois terminée, chaque section d'échafaudage mesurerait environ 21 pieds de large, 90 pieds de long et 45 pieds de haut afin que l'équipe SPX puisse atteindre les éliminateurs de dérive. Une fois que l'équipe SPX a terminé le travail sur une section, l'équipe Safway démonterait l'échafaudage et le déplacerait latéralement pour atteindre une nouvelle zone (image des aiguilles de l'horloge balayant le cadran).

"Les huit pieds et demi d'eau dans le bassin d'eau froide et la" tempête de pluie "constante à l'intérieur de la courbe parabolique ont présenté les plus grands défis pour la planification", a déclaré Waichunas. "Exelon n'a pas pu vidanger le bassin ou arrêter la pulvérisation d'eau de refroidissement jusqu'à ce que la panne ait commencé."

Deux semaines avant la panne prévue, Exelon a fait venir des plongeurs. Dirigés par l'équipe Safway, les plongeurs ont érigé la base Systems Scaffold (vérins à vis standard et cales en bois) et un niveau d'échafaudage sous l'eau.

"Cela a nécessité une bonne planification car il y avait un courant assez fort qui se déplaçait dans l'eau", se souvient Waichunas.

Une fois la base en place, l'équipe de Safway a érigé autant d'échafaudages que possible dans l'anneau extérieur de la tour de refroidissement, travaillant jusqu'au bord de la tempête de pluie. Une fois l'arrêt du réacteur commencé, l'équipe de Safway a rapidement monté l'échafaudage à pleine hauteur et le personnel de SPX a pris le relais.

Krehbiel a déclaré que SPX et Safway avaient élaboré un "plan B" pour permettre le travail dans les zones humides avec un arrêt partiel du système de pulvérisation si le travail durait plus de trois semaines. Il s'est avéré qu'ils n'en avaient pas besoin. Avec un succès démontré, les équipes Safway et SPX ont terminé les travaux sur la deuxième tour environ six mois plus tard en utilisant un calendrier similaire.

Dans les deux cas, l'équipe SPX a accompli sa mission dans les trois semaines imparties sans incident majeur (Figure 5). Une fois l'entretien terminé, l'équipe de Safway a fini de retirer l'échafaudage, un travail d'environ deux semaines.

"Le démontage s'est en fait effectué par phases, car notre équipe a démantelé des sections d'échafaudage où le remplacement des matériaux était terminé", a déclaré Waichunas. "Systems Scaffold est également simple à démonter, ce qui rend les choses plus efficaces." ■

—Édité par Aaron Larson, un éditeur associé de POWER.

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