Brevet FR2003481A1 — publié le 19691107

i 2003481 La présente invention est relative à un circuit pour détecter une anomalie telle qu'une mise à la masse causée par la rupture de l'isolant d'un conducteur d'alimentation dans un dispositif de chauffage électrique de grande longueur, par exemple 5 une canalisation dont la température doit être maintenue par chauffage électrique ; le circuit peut aussi détecter une variation anormale de température ou des anomalies analogues . Quand un liquide qui a une viscosité élevée à la température ordinaire, tel qu'une huile combustible lourde , doit être 10 transporté par une canalisation ou un oléoduc, il est de pratique courante de l'amener à l'état de faible viscosité en élevant sa température .En outre, des moyens tels qu'un dispositif de maintien de la température sont généralement prévus dans un tel oléoduc afin d'empêcher la température du liquide de s'abaisser 15 au cours du transport . Suivant le brevet japonais N° 460 224 (Bulletin japonais des brevets N° 12128/1965) , l'usage d'une tubulure accompagnatrice d'une canalisation génératrice de chaleur qui utilise l'effet Kelvin ou effet de peau du courant alternatif est pro-20 posé pour le maintien de la température et pour le chauffage d'une canalisation de transport à longue distance . Dans la suite de la présente description, le procédé de chauffage qui utilise une tubulure génératrice de chaleur au moyen d'un courant à effet Kelvin sera désigné par l'expression 25 " procédé CE P"( chauffage par effet de peau) .Le procédé CEP peut aussi être appliqué aux dispositifs de chauffage électrique pour les surfaces des routes, les surfaces des murs, etc... (comme décrit par exemple dans le Bulletin japonais des brevets N° 16 981/1968). 30 Le circuit détecteur de l'invention peut être appliqué ef ficacement dans le procédé CEP , mais il peut aussi être avantageusement utilisé dans tout dispositif électrique de grande longueur générateur de chaleur . Les caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours 35 de la description qui va suivre, faite en se référant au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple et dans lequel : la Fig.l est un schéma d'un circuit d'alimentation pour une canalisation génératrice de chaleur utilisé dans le procédé CEP; la Fig.2 est un schéma d'un mode de réalisation d'un cir -40 cuit détecteur d'anomalie suivant l'invention destiné à une ca- 69 06191 2 2003481 nallsation génératrice de chaleur employée dans le procédé CEP; la Fig.3 est également un schéma d'un autre mode de réalisation du circuit détecteur destiné à une canalisation génératrice employée dans le procédé CEP ; 5 et les Fig.4 et 5 sont des vues schématiques de deux autres modes de réalisation du circuit détecteur combiné à une canalisation génératrice de chaleur par impédance .. Comme le montre la Fig.l, le courant fourni par une source de courant alternatif 3 passe dans un circuit constitué par un fil 10 isolé 2 disposé dans l'espace interne d'une tubulure en acier 1 et traversant cet espace . Dans ce cas, si une relation déterminée est maintenue entre les dimensions de la tubulure d'acier et la profondeur de l'effet de peau du courant alternatif, le courant se concentre sur la partie interne de la paroi de la tubulure et 15n'apparaît pas sur la surface externe de celle-ci .Par suite, non seulement la tubulure d'acier peut servir de corps générateur de chaleur, mais encore, si la tubulure est soudée à une canalisation de transport d'un liquide, par exemple à un oléoduc à huile combustible lourde , il n'est pas à craindre que le courant apparaisse 20 et circule dans la canalisation de transport . Sur la Fig.l, on a seulement représenté la tubulure d'acier servant de corps chauffant, et on a omis la canalisation de transport qui est à chauffer . Comme procédé de détection pour le cas d'une perte de courant due à une anomalie d'isolement 6 dans le fil isolé 2 de la Fig.l, 25 on connaît par exemple un procédé qui consiste à détecter une différence entre une intensité i^ en un point 4 et une intensité i2 en un point 5, en installant des appareils détecteurs de courant en ces deux points et actionnant un relais . Avec ce procédé, si la longueur de la tubulure d'acier 1 dé-30 passe quelques centaines de mètres, la distance entre les appareils de mesure placés en 4 et 5 s'accroît considérablement .Non seulement cela rend difficile une opération précise, mais encore cela est coûteux . La Fig.2 représente schématiquement le circuit détecteur d'a-55 nomalie suivant l' invention, dans lequel les inconvénients précédents sont éliminés .Les tubulures génératrices de chaleur 7 et 15 sont semblables à la tubulure d'acier 1 de la Fig.l, et sont considérées comme étant la tubulure 1 divisée électriquement en deux parties . Des fils isolés 8 et 16 sont disposés dans les espaces 40 internes des tubulures 7 et 15 respectivement .Les références 9 et 69 06191 2003481 l4 désignent des transformateurs d'alimentation des tubulures 7 et 15 respectivement . Un appareil 10 détecteur de courant est relié par les fils 12 et 13 comme représenté , de sorte que cet appareil est traversé 5 par un courant d'intensité ®gale a la différence entre l'in tensité i^ en 8 et l'intensité ig en 16 .Afin que le courant puisse passer dans l'appareil 10 détecteur de courant, les phases de tension des transformateurs d'alimentation 9 et 14 doivent être les mêmes, comme l'indiquent les flèches .Quant au rapport des ^0 longueurs des tubulures d'acier 7 et 15, c'est-à-dire à la position du point de division, il y a de nombreux cas: par exemple, la longueur de la tubulure 7 atteint plusieurs centaines, et parfois plusieurs milliers, de mètres, tandis que celle de la tubulure 15 peut avoir quelques mètres ou être égale à la longueur de la tubulure 15 7- Quel que soit le rapport des longueurs, il est naturel de rendre aussi courtsr que possible les fils de connexion venant des transformateurs d'alimentation 9 et 14. De plus, quand ces tubulures sont utilisées par exemple comme appareils de chauffage pour maintenir la température d'ûn oléoduc , elles sont soudées à la 20 canalisation de transport du liquide .Afin de rendre l'appareil détecteur 10 aussi sensible que possible, il est préférable de chercher à-avoir i^ = ig. Il suffirait pour cela de choisir les tensions des transformateurs d'alimentation 9 et 14 proportionnelles aux longueurs des tubulures 7 et 15 lorsque les diamètres et les é-25 paisseurs des deux tubulures sont égaux .Dans un circuit ainsi construit, si une anomalie d'isolement 11 se produit et que l'égalité de i^ et ig cesse, un relais peut être actionné par l'appareil 10. La Fig.2 représente un mode de réalisation du circuit de l'in-30 vention dans lequel l'appareil détecteur 10 est intercalé dans le conducteur 13, mais il existe d'autres modes d'exécution du circuit de l'invention ; par exemple l'appareil 10 peut être disposé comme le montre la Fig.3 , où les références 17 et 17' désignent des transformateurs intercalés dans les lignes électriques l6 et 11, et la 35 différence des intensités i1 et ig des courants qui parcourent les parties divisées peut de la même façon être détectée par l'appareil 10 placé dans le circuit formé par le transformateur 17,l'appareil 10 et le transformateur 17'.Les autres références de la Fig.3 sont les mêmes que celles des éléments correspondants de la Fig.2. 40 En outre, bon seulement une anomalie d'isolement, mais aussi 69 06191 4 2003481 une anomalie de température peut être détectée, dans le cas par exemple d'une augmentation anormale de la différence de température entre les tubulures d'acier 7 et 15, car les résistances électriques de ces tubulures varient avec la température et met-5 tent fin à la relation i^ = ig Il n'est pas nécessaire d'installer deux transformateurs séparés pour alimenter chaque tubulure chauffante .On peut utiliser un transformateur construit de telle sorte que ses enroulements secondaires puissent fournir deux tensions proportionnelle les aux longueurs respectives des tubulures d'acier 7 et 15. Le circuit détecteur d'anomalie suivant l'invention peut être appliqué non seulement au dispositif générateur de chaleur du procédé CEP, mais aussi |t un dispositif générateur de chaleur suivant le procédé par impédance, dans lequel de la chaleur est 15 engendré© par alimentation directe d'une canalisation de trahs-port en courant électrique. Dans ce cas, les tubulures génératrices de chaleur 7 et 15 sont constituées par les canalisations de transport du liquide, et les fils isolés 8 et 16 doivent être installés à l'extérieur des conduites en acier . 20 Les Fig.4 et 5 représentent les circuits détecteurs d'ano malie dans le cas du procédé de génération de chaleur par impé -dance . Comme les références numériques des Fig.4 et 5 sont les mêmes que sur les Fig.l et 2, une explication détaillée est inutile . Du fait que l'appareil détecteur suivant l'invention ne 25 nécessite pas de connexion sur une distance aussi longue que les appareils détecteurs des procédés connus, plus long est le dispositif générateur de chaleur, plus avantageux économiquement est le présent circuit détecteur, qui est également celui permettant d'obtenir la sensibilité de détection de beaucoup la meilleure . 69 06191 5 2003481 REVENDICATIONS 1-Circuit détecteur d'anomalie pour un dispositif générateur de chaleur sur longue distance, caractérisé en ce qu'il est inséré entre deux parties électriquement divisées, la première et la 5 seconde parties ducfit dispositif générateur de chaleur,et en ce qu'il comprend : une première source de courant alternatif, un conducteur reliant l'une des bornes de la première source de courant alternatif à l'extrémité éloignée de la première partie divisée du dispositif générateur, la première partie divisée de 10 la tubulure génératrice de chaleur, et u$ conducteur reliant l'extrémité rapprochée de la première partie divisée de la tubulure génératrice à l'autre borne de la première source de courant alternatif, l'ensemble étant disposé de telle sorte que le courant alternatif circule depuis la première borne de la source jusqu'à -15 l'extrémité éloignée de la première partie divisée de la tubulure génératrice de chaleur, puis vers l'extrémité rapprochée de ladite première partie divisée et ensuite vers l'autre borne de la première source de courant alternatif; une seconde source de courant alternatif, un conducteur reliant l'une des bornes de la 20 seconde.source de courant alternatif à l'extrémité rapprochée de la seconde partie divisée de la tubulure génératrice de chaleur, la seconde partie divisée de la tubulure génératrice .et un conducteur reliant l'extrémité éloignée de la seconde partie divisée de la tubulure génératrice à l'autre borne de la seconde 25 source de courant alternatif, l'ensemble étant disposé de telle sorte que le courant alternatif circule à partir de la première borne de la source jusqu'à l'extrémité rapprochée de la seconde partie divisée du dispositif générateur de chaleur, puis vers l'extrémité éloignée de ladite seconde partie divisée et ensuite 30 vers l'autre borne de la seconde source de courant alternatif, une partie du conducteur précité reliant une borne de la seconde source de courant alternatif à l'extrémité rapprochée de la seconde partie divisée de la tubulure génératrice de chaleur formant un conducteur commun avec une partie du conducteur précité 35 reliant une borne de la première source de courant alternatif à l'extrémité rapprochée de la première partie divisée du dispositif générateur de chaleur, et un appareil détecteur de courant intercalé dans ledit conducteur commun pour détecter la différence des intensités des courants circulant à travers la première partie 40 divisée et à travers la seconde partie divisée . 69 06191 6 2003481 2-Circuit suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le conducteur reliant une borne de la première source de courant alternatif à l'extrémité éloignée de la première partie divisée, et le conducteur reliant l'extrémité éloignée de la seconde par-5 tie divisée à l'autre borne de la seconde source de courant alternatif passent tous les deux à l'intérieur de la partie correspondante du dispositif chauffant . 3-Circuit suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le conducteur reliant une borne de la première source de courant 10 alternatif à l'extrémité éloignée de la première partie divisée et le conducteur reliant l'extrémité éloignée de la seconde partie divisée à l'autre borne de la seconde source de courant alternatif sofrt tous les deux disposés à l'extérieur de la partie correspondante du dispositif chauffant . 15 4-Circuit détecteur d'anomalie pour un dispositif générateur de chaleur sur longue distance, caractérisé en ce qu'il est inséré entre deux parties électriquement divisées, la première et la seconde parties, dudit dispositif générateur de chaleur, et en ce qu'il comprend : une première source de courant alternatif, 20 un conducteur reliant l'une des bornes de la première source à l'extrémité éloignée de la première partie divisée du dispositif générateur, la première partie divisée de la tubulure génératrice et un conducteur reliant l'extrémité rapprochée de la tubulure génératrice de chaleur à l'autre borne de la première source de 25 courant alternatif, l'ensemble étant disposé de façon que le courant alternatif circule à partir de la première borne de la source vers l'extrémité éloignée de la première partie divisée de la tubulure génératrice, puis vers l'extrémité rapprochée de la première partie divisée et ensuite vers l'autre borne de la pre-30 mière source de courant alternatif ; une seconde source de courant alternatif, un conducteur reliant l'une des bornes de la seconde source à l'extrémité rapprochée de la seconde partie divisée de la tubulure génératrice de chaleur, la seconde partie divisée de la tubulure génératrice et un conducteur reliant 35 l'extrémité éloignée de la seconde partie divisée de la tubulure génératrice de chaleur à l'autre borne de la seconde source de courant alternatif, l'ensemble étant disposé de telle sorte que le courant alternatif circule à partir de la première borne de la source vers l'extrémité rapprochée de la seconde partie di-^0 visée du dispositif générateur de chaleur, puis vers l'extrémité 69 06191 7 2003481 éloignée de la seconde partie divisée du dispositif générateur et ensuite vers l'autre borne de la seconde source de courant alternatif, une partie du conducteur précité reliant une borne de la seconde source à l'extrémité rapprochée de la seconde par-5 tie divisée de la tubulure génératrice de chaleur formant un conducteur commun avec une partie du conducteur reliant une borne de la première source à l'extrémité rapprochée de la première partie divisée du dispositif générateur et un circuit pour détecter la différence d'intensité entre le courant circulant dans 10 la première partie divisée et le courant circulant dans la seconde partie divisée, ledit circuit détecteur consistant en un premier transformateur dont le primaire est intercalé dans le conducteur reliant la première source de courant alternatif à la première partie divisée, un appareil détecteur des différences 15 d'intensité, et un second transformateur dont le primaire est intercalé dans le conducteur reliant la seconde partie divisée à la seconde source de courant alternatif, de telle sorte que le courant circule à partir du secondaire du premier transformateur vers l'appareil détecteur des différences d'intensité, puis du 20 secondaire du second transformateur à l'appareil détecteur . 5-Circuit suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le conducteur reliant une borne de la source de courant alternatif à l'extrémité éloignée de la première partie divisée et le conducteur reliant l'extrémité éloignée de la seconde partie dl- 25 visée à l'autre borne de la source de courant alternatif passent tous les deux à l'intérieur de la partie correspondante du dispositif chauffant . 6-Circuit suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le conducteur reliant une borne de la source de courant alterna- 30 tif à l'extrémité éloignée de la première partie divisée et le conducteur reliant l'extrémité éloignée de la seconde partie divisée à l'autre borne de la source de courant alternatif sont tous les deux disposés à l'extérieur de la partie correspondante du dispositif chauffant .