Procédé et dispositif pour éviter la contamination d'une canalisation d'un réseau véhiculant un gaz

Abstract

 L'invention concerne un procédé pour éviter ou minimiser une contamination par une ou plusieurs impuretés gazeuses présentes dans l'atmosphère ambiante, pendant les périodes de temps durant lesquelles un site utilisateur (4) ne consomme pas de gaz, d'une canalisation de gaz véhiculant ce gaz entre une source de gaz (14) et un site utilisateur (4) utilisant ledit gaz. Selon ce procédé, on détermine, pendant ladite période de temps, une valeur de pression (Vpd) correspondant à la pression à l'intérieur d'au moins une portion de ladite canalisation, et on ajuste la pression régnant dans au moins ladite portion de canalisation pour maintenir ladite pression entre une valeur de pression minimale (Vpo) préfixée supérieure à 10⁵ Pa et une valeur de pression maximale (Vpm) préfixée supérieure à la valeur de pression minimale (Vpo), le maintien ou l'ajustage de pression étant réalisé par introduction de gaz sous pression dans au moins ladite portion de canalisation.

Description

[0001] La présente invention concerne un procédé et une installation permettant d'éviter ou de minimiser les entrées d'impuretés gazeuses présentes dans l'air ambiant, en particulier la vapeur d'eau, les hydrocarbures ou analogues, à l'intérieur d'une canalisation de gaz ou d'un réseau de canalisations de gaz, lorsque la canalisation ou le réseau de canalisations est en phase d'arrêt ou de repos, c'est-à-dire lorsque le gaz n'est pas consommé par un ou des sites utilisateurs situés en aval de la canalisation, par exemple pendant les nuits ou les fins de semaines (week-end).

[0002] Actuellement, les gaz industriels sont mis en oeuvre dans de nombreux procédés industriels, par exemple dans les domaines du soudage, de l'électronique, de la santé, de la combustion ...

[0003] En général, les gaz industriels sont stockés, sur site, sous forme gazeuse ou sous forme liquéfiée dans des récipients de stockage, tels que des bouteilles sous pression, des réservoirs, des capacités ou analogues; la source de gaz étant reliée à un ou plusieurs sites utilisateurs consommant ledit gaz, par l'intermédiaire d'une ou plusieurs canalisations de gaz véhiculant ledit gaz.

[0004] En d'autres termes, le gaz peut être acheminé jusqu'aux différents sites utilisateurs soit via une canalisation unique, éventuellement ramifiée, soit via plusieurs canalisations formant un réseau.

[0005] Dans certaines applications, il est nécessaire de garantir que le gaz a une pureté ou une qualité prédéterminée, par exemple :

• pour obtenir un joint de soudure exempt de nitrurations ou d'oxydations dans le cas d'un procédé de soudage,
• pour éviter des problèmes de contamination, notamment bactérienne ou virale, lorsque le gaz est mis en oeuvre dans le domaine alimentaire ou médical,
• pour pouvoir être utilisé à des fins d'analyses fines, notamment dans les laboratoires de recherche,
• pour permettre son utilisation en tant qu'atmosphère de refroidissement de circuits comprimés, dans le domaine électronique ...

[0006] Or, il a été constaté, en pratique, qu'un problème de contamination de ou des canalisations véhiculant le gaz était susceptible d'apparaître durant les phases d'arrêt ou de repos des installations, notamment durant les nuits ou les week-ends, c'est-à-dire pendant les périodes de temps durant lesquelles les sites utilisateurs ne consomment pas ou peu de gaz.

[0007] En effet, pendant les phases de travail, les sites utilisateurs consomment du gaz et donc l'intérieur des canalisations est balayé, en quasi-permanence, par un flux de gaz sous pression, c'est-à-dire, en général, à une pression supérieure à la pression atmosphérique régnant à l'extérieur des canalisations.

[0008] Dès lors, quasiment aucune entrée de contaminants n'est possible.

[0009] Par contre, il en va tout autrement durant les phases de repos ou d'arrêt de l'installation.

[0010] En effet, durant les phases d'arrêt ou de repos, il a été observé que les canalisations étaient sujettes à des entrées de composés gazeux néfastes ou indésirables, étant donné que, durant ces phases, la pression régnant à l'intérieur des canalisations est susceptible de chuter jusqu'à atteindre environ la pression atmosphèrique (10⁵ Pa) et que, dès lors, des contaminants peuvent s'y infiltrer par différents sites d'entrées potentiels.

[0011] Parmi les sites ou causes possibles d'entrée d'impuretés, on peut citer les robinets qui peuvent rester ouverts, les canalisations pouvant présenter un manque d'étanchéité au niveau de raccords dévissés ou mal vissés, les flexibles branchés aux canalisations présentant des phénomènes de vieillissement devenant ainsi perméables dans une certaine mesure à certaines molécules, les flexibles endommagés ...

[0012] Par exemple, dans le cas d'une canalisation acheminant de l'argon gazeux entre une source d'argon et une machine de soudage, les agents polluants sont, en particulier, O₂, N₂, H₂0, mais aussi les hydrocarbures, les peintures en suspension dans l'air ...

[0013] De manière analogue, dans le cas d'un gaz combustible, tels les GPL, l'acétylène ou l'hydrogène ..., un sérieux problème se pose vis-à-vis des intrusions d'oxygène de l'air dans la canalisation.

[0014] En effet, dans ce cas, à chaque fois que l'on ouvre la ligne de gaz combustible, il apparaît un risque important de formation de mélanges oxycombustibles dangereux dans la canalisation.

[0015] En résumé, la présente invention vise à résoudre les problèmes ci-dessus exposés relatifs aux entrées néfastes de composés atmosphériques indésirables dans les canalisations de gaz, durant (es phases d'arrêt ou de repos, pendant lesquelles les sites utilisateurs ne consomment pas ou que de faibles quantités de gaz.

[0016] La présente invention concerne alors un procédé pour éviter ou minimiser une contamination par une ou plusieurs impuretés gazeuses susceptibles d'être présentes dans l'atmosphère ambiante, pendant au moins une période de temps durant laquelle un site utilisateur ne consomme pas ledit gaz, d'au moins une portion d'au moins une canalisation de gaz susceptible de véhiculer ledit gaz entre au moins une source de gaz et ledit site utilisateur utilisant ledit gaz, dans lequel :

(a) on détermine, pendant ladite période de temps, une valeur de pression (Vpd) correspondant à la pression à l'intérieur d'au moins une portion de ladite canalisation, et

(b) on ajuste la pression régnant dans au moins ladite portion de canalisation pour maintenir ladite pression entre une valeur de pression minimale (Vpo) préfixée supérieure à 10⁵ Pa et une valeur de pression maximale (Vpm) préfixée supérieure à la valeur de pression minimale (Vpo), le maintien ou l'ajustage de pression étant réalisé par introduction de gaz sous pression dans au moins ladite portion de canalisation.

[0017] Selon le cas, le procédé de l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :

• il comporte, en outre, une étape de comparaison de la valeur de pression (Vpd) déterminée à l'étape (a) avec au moins la valeur de pression minimale (Vpo) préfixée.
• il comporte, en outre, une étape de comparaison de la valeur de pression (Vpd) déterminée à l'étape (a) avec au moins la valeur de pression maximale (Vpm) préfixée.
• la valeur de pression minimale (Vpo) est inférieure ou égale à 1,5.10⁵ Pa et la valeur de pression maximale (Vpm) est supérieure ou égale à 1,5.10⁵ Pa et inférieure à 3.10⁵ Pa.
• la plage de valeurs de pressions minimale (Vpo) et maximale (Vpm) est d'environ 1,1.10⁵ Pa à environ 1,8.10⁵ Pa, de préférence de 1,3.10⁵ Pa à environ 1,5.10⁵ Pa.
• le gaz est choisi parmi l'argon, l'hélium ou leurs mélanges.
• on maintient, en outre, un débit de fuite compris entre 3 et 30 l.min^-1. L'installation susceptible de mettre en oeuvre ce procédé comporte :
• au moins une canalisation de gaz permettant de véhiculer un gaz entre au moins une source de gaz et au moins un site utilisateur,
• des moyens de détermination de la pression régnant à l'intérieur d'au moins une portion de ladite canalisation, pendant ladite période de temps,
• des moyens de pilotage reliés auxdits moyens de détermination de la pression permettant de comparer la valeur de pression mesurée à une valeur de pression minimale (Vpo) préfixée supérieure à 10⁵ Pa et une valeur de pression maximale (Vpm) préfixée supérieure à la valeur de pression minimale (Vpo),
• des moyens d'ajustage de pression permettant d'ajuster ou de maintenir la pression régnant dans au moins ladite portion de canalisation entre lesdites valeur de pression minimale (Vpo) et valeur de pression maximale (Vpm) préfixées, en agissant en réponse auxdits moyens de pilotage de manière à introduire une quantité contrôlée de gaz sous pression dans au moins ladite portion de canalisation.

[0018] De préférence, les moyens de détermination de la pression sont choisis parmi les capteurs de pression et/ou en ce que les moyens d'ajustage de pression comprennent une vannes, de préférence une électrovanne.

[0019] Avantageusement, les moyens de pilotage comprennent une unité de type contrôleur logique programmable.

[0020] La figure ci-jointe représente une installation conforme à l'invention, donnée à titre illustratif, mais non limitatif.

[0021] Plus précisément, sur la figure, on voit que l'installation comprend, en tête de canalisation, un dispositif qui permet de maintenir la canalisation principale 1 toujours sous une faible surpression comprise entre 0,3 et 0,5 bar, lorsque le site utilisateur 4 de gaz ne consomme pas de gaz (par exemple la nuit ou les week-ends).

[0022] Cette canalisation principale 1 est alimentée en gaz issu de la source de gaz 14, par exemple de l'argon, du CO2, de l'azote ou de l'oxygène, et achemine ce gaz jusqu'au site utilisateur 4; le gaz étant, en sortie d'un évaporateur à froid (non montré), à une pression de sortie (Pef). Par ailleurs, le réglage de la pression (Pl) de travail du gaz qui y circule se fait grâce au détendeur 3; habituellement, la pression (Pl) de travail est comprise entre 2 et 15 bar.

[0023] Dans ce mode de réalisation, lors des phases de repos, par exemple durant les nuits, l'électrovanne 7 est fermée par actionnement d'un moyen de commande à distance 16, tel un interrupteur.

[0024] L'installation comporte, en outre, une ligne de bypass 1' au sein de laquelle règne une pression (Pbp) de maintenance dont le niveau est réglé au moyen du détendeur 11, par exemple à une pression (Pbp) comprise entre 0,3 bar et la pression (Pl) de travail.

[0025] Par exemple, Pbp est compris entre 0,3 et 0,6 bar.

[0026] Toutefois, si l'on souhaite pouvoir contrôler de petites pertes de gaz, alors on règle Pbp proche de Pl.

[0027] En général, le règle de Pbp dépend du type de site utilisateur 4, c'est-à-dire du type d'application aval utilisant le gaz.

[0028] Durant les phases de travail utilisant du gaz, le gaz chemine de la source 14 à l'utilisateur 4, via la ligne 1 principale.

[0029] A l'inverse, durant les phases de repos n'utilisant pas de gaz, la ligne 1 est fermée par la vanne 7 et, en cas de perte de gaz, c'est-à-dire si la pression (Pl) devient inférieure à la pression (Pbp) de maintenance alors un débit de gaz passe dans la ligne 1' de bypass, de manière à assurer un maintien en pression de la ligne 1 et à éviter ainsi les entrées d'impuretés atmosphériques dans le circuit de canalisation.

[0030] La vanne 12 permet de garantir, dans la ligne 1', un débit de maintenance ajustable, par exemple de 3 à 30 l/min.

[0031] Toutefois, si les pertes dans la ligne 1 sont plus élevées que le débit de maintenance, alors un capteur de pression 6 aménagé sur la ligne 1 principale (en aval de 7) détecte cette chute brutale de pression, (par exemple si Pbp < 0,2 bar) et déclenchant alors une alarme, telle qu'un signal 17 lumineux sur une armoire de contrôle 18.

[0032] Dans ce cas, l'opérateur sait immédiatement que les entrées d'impuretés gazeuses dans la ligne 1 ont été importantes et qu'il est alors souhaitable de procéder à une purge avant de commencer à travailler, c'est-à-dire à utiliser du gaz, car celui-ci risque d'être impur.

[0033] De manière alternative, on peut utiliser un capteur de pression pour contrôler, en permanence, la pression et pour commander une électrovanne de débit du gaz utilisé, quand la pression chute en dessous d'un seuil préréglé.

[0034] Une vanne de régulation de débit, par exemple un robinet micrométrique, permet d'ajuster un débit de fuite contrôlé si le capteur détecte une chute de pression dans le réseau. Ce débit de fuite est ajustable en fonction du procédé utilisé.

[0035] Là encore, dans le cas d'une fuite dépassant le débit de fuite admissible, la fuite est signalée soit par un boîtier de contrôle 17 par un signal lumineux qui peut être rapporté à un endroit 18 déterminé, soit par un signal transmis par télésurveillance à une entité assurant le contrôle et/ou la supervision de l'installation afin de remettre l'installation en conformité.

[0036] En option, le système peut être commandé par un PLC (Controlleur Logique Programmable) qui, en fonction des données d'entrée, par exemple la pression ou la vitesse de diminution de la pression dans la canalisation, va faire un réglage de l'ouverture ou de la fermeture, et/ou le réglage de vannes proportionnelles de réglage de débit. Ces signaux, commandés par PLC, sont utilisés aussi par le système de télésurveillance.

[0037] En option, le système peut aussi comprendre un débitmètre/régulateur de débit massif avec centrale électronique pour effectuer les fonctions susmentionnées pour le PLC.

[0038] Cette solution présente l'avantage de sécuriser la totalité de l'installation et éviter l'utilisation de détecteurs de fuites sur les multiples prises de gaz présentes dans l'atelier, peu adapté à une télésurveillance.

[0039] L'installation et le procédé selon l'invention peuvent être appliqués à des fins variées, notamment au soudage de l'aluminium, ou de l'acier.

[0040] En effet, l'aluminium est extrêmement sensible à des agents polluant comme O₂ et H₂O, qui conduisent à la formation néfaste de porosités dans les soudures.

[0041] En maintenant la canalisation dé gaz, par exemple véhiculant de l'argon ou un mélange d'argon sous pression, en assurant au besoin un léger débit de fuite entre 6 et 30 l/min, le soudage peut être commencé, sans purger la canalisation à grand débit, même après une interruption longue, tel un weekend, et évite, en plus, le problème de sécurité lié à une sous-oxygénation possible de l'atmosphère de travail.

[0042] Avec la solution proposée, les soudures effectuées dès le démarrage présentent la qualité requise si pour autant le client a pris les précautions d'usage concernant le procédé en son ensemble : étuvage du fil, décapage des tôles juste avant utilisation ...

[0043] De manière analogue, pour fabriquer de l'acier, il est habituel d'utiliser des canalisations d'acheminement de gaz de longueur importante, c'est-à-dire couramment de plusieurs dizaine de mètres. Or, après une interruption longue, en particulier après les week-ends, il a été observé, un taux de rebuts important dépassant 10 % pendant 2 heures. Ces problèmes sont dus à certaines fuites sur la canalisation faisant entrer l'air dans la canalisation. En particulier, l'azote et l'eau provoquent des porosités débouchant sur les pièces en acier produites.

[0044] Un débit de fuite assure un maintien de la qualité du gaz de soudage, tout en évitant une réfection onéreuse du réseau pouvant atteindre 1 à 2 km au total.

[0045] Par ailleurs, l'intérêt de l'invention est encore plus grand sur les chantiers navals où le réseau de canalisations de gaz atteint souvent une longueur de plusieurs kilomètres ou dans le domaine agroalimentaire où les réseaux de canalisations doivent respecter, en permanence, des normes hygiéniques très strictes; toute entrée d'air ou d'impuretés pouvant conduire à une formation de nids de bactéries.

Revendications

1. Procédé pour éviter ou minimiser une contamination par une ou plusieurs impuretés gazeuses susceptibles d'être présentes dans l'atmosphère ambiante, pendant au moins une période de temps durant laquelle un site utilisateur ne consomme pas ledit gaz, d'au moins une portion d'au moins une canalisation de gaz susceptible de véhiculer ledit gaz entre au moins une source de gaz et ledit site utilisateur utilisant ledit gaz, dans lequel :

(a) on détermine, pendant ladite période de temps, une valeur de pression (Vpd) correspondant à la pression à l'intérieur d'au moins une portion de ladite canalisation, et

(b) on ajuste la pression régnant dans au moins ladite portion de canalisation pour maintenir ladite pression entre une valeur de pression minimale (Vpo) préfixée supérieure à 10⁵ Pa et une valeur de pression maximale (Vpm) préfixée supérieure à la valeur de pression minimale (Vpo), le maintien ou l'ajustage de pression étant réalisé par introduction de gaz sous pression dans au moins ladite portion de canalisation.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, une étape de comparaison de la valeur de pression (Vpd) déterminée à l'étape (a) avec au moins la valeur de pression minimale (Vpo) préfixée.

3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, une étape de comparaison de la valeur de pression (Vpd) déterminée à l'étape (a) avec au moins la valeur de pression maximale (Vpm) préfixée.

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en que la valeur de pression minimale (Vpo) est inférieure ou égale à 1,5.10⁵ Pa et en ce que la valeur de pression maximale (Vpm) est supérieure ou égale à 1,5.10⁵ Pa et inférieure à 3.10⁵ Pa.

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la plage de valeurs de pressions minimale (Vpo) et maximale (Vpm) est d'environ 1,1.10⁵ Pa à environ 1,8.10⁵ Pa, de préférence de 1,3.10⁵ Pa à environ 1,5.10⁵ Pa.

6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le gaz est choisi parmi l'argon, l'hélium ou leurs mélanges.

7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on maintient, en outre, un débit de fuite compris entre 3 et 30 l/min.

8. Installation susceptible de mettre en oeuvre un procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle comporte :

- au moins une canalisation de gaz permettant de véhiculer un gaz entre au moins une source de gaz et au moins un site utilisateur,

- des moyens de détermination de la pression régnant à l'intérieur d'au moins une portion de ladite canalisation, pendant ladite période de temps,

- des moyens de pilotage reliés auxdits moyens de détermination de la pression permettant de comparer la valeur de pression mesurée à une valeur de pression minimale (Vpo) préfixée supérieure à 10⁵ Pa et une valeur de pression maximale (Vpm) préfixée supérieure à la valeur de pression minimale (Vpo),

- des moyens d'ajustage de pression permettant d'ajuster ou de maintenir la pression régnant dans au moins ladite portion de canalisation entre lesdites valeur de pression minimale (Vpo) et valeur de pression maximale (Vpm) préfixées, en agissant en réponse auxdits moyens de pilotage de manière à introduire une quantité contrôlée de gaz sous pression dans au moins ladite portion de canalisation.

9. Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que les moyens de détermination de la pression sont choisis parmi les capteurs de pression et/ou en ce que les moyens d'ajustage de pression comprennent une vannes, de préférence une électrovanne.

10. Installation selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisée en ce que les moyens de pilotage comprennent une unité de type contrôleur logique programmable.

Dessins