Brevet FR2128201A1 — publié le 19721020

î 2128201 Il est connu de surveiller des conduites lors du transport de liquides en mesurant les quantités introduites (QA) et les cjuantités arrivant à la fin (QE), et en comparant ces résultats de mesure (Siemens-Zeitschrift volume 39, 1965, pages 5 1060 à 1063, 01-Zeitschrift 1965, pages 2 à 6, Energie und Technik, décembre 1966, pages 460 à 468). Les mesures des quantités sont des mesures de débit (tn3/h) intégrées en fonction du temps ou du nombre de vidanges de la chambre de mesure. L'expérience montre qu'il faut des périodes d'intégration de plusieurs 10 minutes pour que les erreurs absolues des compteurs restent petites. Une fuite est indiquée ouand la différence QA - QE est différente de zéro, étant entendu qu'il faut tenir compte des tolérances de mesure des compteurs individuels. Les dispositifs connus appartenant à l'état de la technique ne permettent pas de 15 reconnaître rapidement une fuite lors du transport de liquides dans des conduites. Il faut attendre d'abord environ 30 à 60 secondes et en général, une intervention manuelle est tout de môme nécessaire. Or ce laps de temps est déterminant pour le liquide qui 20 s'écoule après l'apparition de la fuite et qu'il faut réduire au minimum pour éviter les conséquences importantes d'une fuite. Un autre inconvénient réside dans les dépenses élevées d'investissement représentées par ces dispositifs de mesure, particulièrement pour les conduites de grand diamètre et à haute 25 pression. Par contre, la disposition selon l'invention permet de résoudre avantageusement ce problème économiquement important. Etant donné que les fuites - abstraction faite des fissures fines et des pores de corrosion - ne peuvent se produire 30 que brusquement, le courant de fuite s'établit aussi spontanément. Dans le cas de liquides, et par suite de la large incompressibilité du fluide, la variation instantanée de débit se propage rapidement, sous forme d'impulsion, jusqu'aux points de mesure parfois éloignés. -■5 Avec la disposition selon l'invention, il devient possible d'engendrer, pratiquement sans retard, donc en l'espace de 0,5 à 3 secondes, un signal net qui peut servir immédiatement à arrêter automatiquement le transport dans les conduites. La reconnaissance rapide d'une fuite au moyen du 40 dispositif selon l'invention est possible même lorsqu'il existe 71 08431 2 2128201 simultanément plusieurs points d'introduction ou plusieurs appareils de consommation à l'entrée ou à la sortie du tronçon de conduites. Cette possibilité n'existe pas avec les dispositifs connus de l'état de la technique. La disposition selon l'invention 5 permet pour la première fois line large application mâne pour de petites conduites. On peut remplacer la comparaison de quantité par une comparaison des valeurs de mesure proportionnelles au débit, au début (F^) et à la fin 0?E). Les valeurs de mesure sont dispo-10 nibles à tout moment puisque Q = * F.dt. Le temps d'intégration est supprimé et l'indication de la fuite coïncide avec son apparition. Toutefois, l'inconvénient de ce procédé est oue les erreurs des mesures individuelles se retrouvent dans la somme ou la différence formée et indiquent un écoulement apparent de 15 fuite. Il n'est pas possible d'établir de façon fixe une valeur limite pour le déclenchement de l'alarme car ce point peut déjà être atteint lorsque la valeur de mesure est faussée par suite d'une variation de la température, de la densité et de la viscosité. Par suite, la comparaison des valeurs de mesure propor-20 tioimelles au débit ne convient pas à l'application pratique. La demanderesse a trouvé un dispositif permettant de reconnnaltre rapidement une fuite lors du transport de liquides dans des conduites qui, en utilisant des points de mesure de débit et en formant la différence de ces points de mesure, assure 25 une détection rapide des fuites et évite les indications erronées dues à des erreurs de mesure. Pour résoudre ce problème, le dispositif de l'invention utilise une différentiation continue dans le temps de la somme précédemment formée, conformément au T'A — LV quotient différentiel d—■■ . Les erreurs qui se produisent 30 ou les valeurs de mesure provoquées par une variation progressive des résultats effectifs de mesure lorsque les valeurs initiales sont différentes de zéro donnent lieu à des quotients TjiÂ „ LV différentiels d——- de moindre valeur. Les fuites qui se produisent soudainement dans les conduites et la fuite non mesu- 35 rable FT qui s'établit immédiatement donnent lieu, par contre, FÂ —T?E J-FL à une grande valeur de d dF . Une valeur de seuil choisie à l'avance est alors dépassée et un signal d'alarme optique et /ou acoustique est déclenché. On peut amorcer un arrêt automatique du transport du produit. 40 L'invention a pour objet un dispositif permettant de 71 08431 3 2128201 reconnaître rapidement une fuite lors du transport de liquides dans des conduites, dans lequel des points respectifs de mesure du débit, 2 et 3, sont prévus au début et à la fin du tronçon de conduite à surveiller 1, leurs valeurs de mesure étant 5 additionnées ou soustraites au moyen d'un organe sommateur 4, dispositif caractérisé par le fait que pour actionner rapidement des organes de connexion, la valeur fournie par l'organe sommateur est différenciée par un organe différentiateur aval et est utilisée comme impulsion de déclenchement, 10 Une variante du dispositif de l'invention est carac térisée par le fait qu'au lieu d'utiliser une valeur exacte de débit, on utilise une mesure approximativement proportionnelle au débit, en prélevant une pression en amont et en aval d'un étranglement situé le long de la conduite, pour former la valeur 13 de mesure approximativement proportionnelle au débit. Avantageusement les points de mesure des débits sont espacés entre eux de plusieurs kilomètres, par exemple de 1 à 100 km, ou de plusieurs mètres, par exemple de 10 à 1000 m et on détermine les valeurs de mesure servant à mesurer les débits soit 20 en continu soit à des intervalles d'environ 1 à 60 secondes, ces valeurs de mesure étant fournies par des instruments électriques, hydrauliques ou pneumatiques en eux-mêmes connus. Une autre caractéristique du dispositif de l'invention réside dans le fait qu'il est utilisable pour le transport d'un 25 hydrocarbure, en particulier du pétrole brut, du mazout, des carburants ou des produits chimiques, en particulier des acides ou des bases anhydres ou aqueux comme l'ammoniac et que l'on pompe l'un derrière l'autre à travers la conduite à surveiller des liquides ayant des propriétés chimiques différentes. 30 En outre, le dispositif de l'invention peut servir par exemple pour les conduites d'eau potable à longue distance et pour les conduites d'eaux usées, en particulier pour limiter dans la mesure du possible les dégâts aux bâtiments et aux chaussées en cas d'éclatement de conduites. 2-5 A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et représenté au dessin annexé une forme de réalisation de l'objet de l'invention. Par une conduite 1 de 400 rmn de diamètre, on transporte du pétrole brut à une distance de 50 km par exemple. Il passe par cette conduite 700 m3/h. Au début de la conduite, après la pompe 40 7 servant à élever la pression et à laquelle du pétrole brut 71 08431 4 2128201 venant d'un réservoir est amené par une pompe foulante amont, un diaphragme de mesure 2 est intercalé dans la conduite, éventuellement en amont du sas de décantation. A la fin de la conduite, avant la cuve collectrice 10, est installé un deuxième 5 diaphragme de mesure 3 qui mesure également le débit. Les diaphragmes de mesure sont conçus de telle sorte que lorsque le débit est de 100 %, soit par exemple de 700 nu/h, ils donnent une pression différentielle de 2500 mm de colonne d'eau, appelée pression active, dont la racine carrée est extraite dans un con-10 vertisseur de mesure 11 et convertie en un courant injecté de 0 à 20 mA. Les valeurs électriques de mesure sont amenées à un mélangeur 4 où la valeur FE est soustraite de par un montage en pont, (F^ - F^). Quand la conduite n'a pas de fuites, le résultat est une valeur de mesure différente de 0 mA. Une fuite 15 oui apparaît le long de la conduite donne lieu, à l'extrémité FE, à un débit diminué du débit de fuite non mesurable F^, par exemple égal à 550 m3/h, auquel correspond un courant injecté de 15,7 mA. La soustraction par le mélangeur 4 donne une valeur ~ Fg - 20 mA - 15,7 nA - 4,3 nv\. Ce courant est amené 20 à l'organe différentiateur 5. Si l'on fait abstraction des dégâts dûs à la corrosion, les fuites ne peuvent se produire qu'après des fissurations ou ruptures de tuyau. Ces dégâts apparus spontanément sont suivis d'écoulements de fuite F^ qui s'établissent immédiatement et qui atteignent leur valeur normale 25 en quelques secondes. La pente de cet accroissement se situe de 1 à 2 mA par seconde. Cette variation dans le temps est convertie par l'organe différentiateur en un courant de 10 à 20 mA. qui revient à 0 mA après l'établissement d'un débit constant F^. Le traceur 9 rend ce processus visible et il est possible de contrô- 30 1er l'effet des fuites et donc d'apprécier l'importance et la forme de la fuite. La valeur de crête du courant engendré par l'organe différentiateur 5 est amenée à un comparateur 6 qui compare cette valeur à une valeur limite ou de seuil prédéterminé et qui, lorsqu'elle dépasse par exemple 5 mA, cause l'exci-35 tation d'un relais incorporé dont les contacts se ferment. Des lampes témoins reliées à ces contacts s'allument et la sirène d'alarme retentit. Un autre contact de ce relais de valeur limite ouvre le circuit de commande de l'alimentation électrique de la pompe d'élévation de pression 7 qui s'arrête alors. En outre, un 40 contact sert à mettre en action la commande électrique à distance 71 08431 5 2128201 pour fermer toutes les vannes 8 le long de la conduite. Le relais qui déclenche le débranchement reste excité.par auto-alimentation jusou'à ce qu'il soit remis dans son état initial par les opérateurs. 5 L'avantage du dispositif selon l'invention est que l'on peut reconnaître immédiatement des fuites et obtenir un arrêt automatiaue du transport tandis que si les valeurs de mesure sont lentement faussées, il n'en est pas tenu compte. Un autre avantage est qu'au lieu d'une valeur exacte de débit, on 1° peut aussi utiliser une mesure approximativement proportionnelle au débit. Des vannes partiellement fermées causent une pression différentielle lors du prélèvement d'impulsions en amont et en aval de la vanne. Cette pression est sensiblement proportionnelle au débit et peut servir de valeur de mesure. 71 08431 6 2128201 REVENDICATIONS 1. Dispositif pour reconnaître rapidement une fuite lors du transport de liquides dans des conduites, dans lequel les valeurs de mesure effectuées en des points de mesure du débit prévus respectivement au début et à la fin du tronçon de conduite 5 à surveiller, sont additionnées ou soustraites au moyen d'un organe sommateur, caractérisé par le fait que pour actionner rapidement des organes d'arrêt, la valeur fournie par l'organe sommateur est différenciée par un organe différentiateur placé en aval et est utilisée comme impulsion de déclenchement. 10 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'au lieu d'une valeur exacte du débit on utilise une mesure sensiblement proportionnelle au débit, en prélevant la pression en amont et en aval d'un rétrécissement situé le long de la conduite, pour former la valeur de mesure sensiblement 15 proportionnelle au débit. 3. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les points de mesure du débit sont espacés entre eux de plusieurs kilomètres, par exemple de 1 à 100 km, ou de plusieurs mètres, par exemple de 10 à 1000 m. 20 4. Dispositif selon les revendications 1 à 3 prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait que l'on détermine les valeurs de mesure servant à mesurer le débit soit en continu soit à des intervalles d'environ 1 à 60 secondes, ces valeurs de mesure étant engendrées par des instruments électriques, hydrau-25 liques ou pneumatiques en eux-mêmes connus. 5. Dispositif selon les revendications 1 à 4 prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait qu'il est utilisé pour le transport d'hydrocarbures, en particulier du pétrole brut, du mazout, de carburants ou de produits chimiques, en 30 particulier des acides ou bases anhydrides ou aqueux comme l'ammoniac. 6. Dispositif selon les revendications 1 à 5 prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait que l'on pompe l'un après l'autre à travers la conduite à surveiller des liquides 35 ayant des propriétés chimiques différentes.