Brevet FR2490818A1 — publié le 19820326

La présente invention est relative à la technique du contrôle des systèmes de tuyauteries, et a notamment pour objet un procédé de localisation des dégradations des tuyaux dans un réseau en charge. On connait un procédé de localisation d'un défaut de la tuyauterie (voir le certificat d'auteur U.R.S.S. N0%o9o9 publié en 1973) par mesure, sur la surface du tracé de la tuyauterie, des oscillations acoustiques prenant naissance à l'endroit de la dégradation et se propageant dans le sol. Suivant ce procédé, on trouve sur la surface du sol, au-dessus de la tuyauterie dégradée, deux maximums d'onde stationnaire, de préférence les plus voisins, ayant des amplitudes égales, et on détermine la coordonnée du lieu de dégradation en divisant par deux la distance mesurée entre lesdits maximums. Le procédé cité ne permet pas la recherche du lieu du défaut pendant le jour à cause des perturbations produites par les moyens de transport et diverses installations industrielles. D'autre part, même en l'absence relative de perturbations, l'application de ce procédé pour la recherche de l'endroit du défaut dans des systèmes de tuyauteries ramifiés complexes exige beaucoup de temps, étant donné qu'il faut déterminer le tracé de la tuyauterie et visiter toute sa longueur avec un dispositif de mesure. On connatt également un procédé de localisation du lieu d'endommagement d'une tuyauterie (voir le brevet U.S.A. NO 3691819 publié en 1972), basé lui aussi sur la mesure des oscillations acoustiques, mais dans ce cas on introduit le dispositif de mesure à l'intérieur de la tuyauterie à contrôler, où il est déplacé par le produit véhiculé dans la tuyauterie. Ce procédé exige généralement un arrêt du pompage du produit pour l'introduction du dispositif de mesure dans la tuyauterie, ce qui est difficile à réaliser dans1 conditions d'un réseau de conduites ramifié bouclé. On connatt aussi un procédé de localisation d'une dégradation dans une tuyauterie en charge (voir le certificat d'auteur U.R.S.S. N0 327425 publié en 1972), consistant à placer aux extrémités de la tuyauterie à contrôler des capteurs réagissant à des pulsations de pression du produit véDicaxlé dans la gamme de frequences audibles, pulsations qui sont engendrées par les oscillations d'un jet s'échappant par le trou résultant de l'endommagement d'une tuyauterie, et à déterminer le lieu de la dégradation d'après l'importance du décalage des phases des pulsations agissant sur des capteurs. Ce dernier procédé exige l'emploi d'une voie de transmission entre les capteurs et le dispositif de mesure; de plus, il est d'une préclsion insuffisante dans l'évaluation de l'angle de déphasage, ce qui entrasse une erreur importante dans la localisation du défaut. En outre, quand on applique ce procédé à des réseaux ramifiés complexes, il est nécessaire de compliquer notablement les moyens pour le mettre en oeuvre. On connaît également un procédé de localisation d'un défaut dans une tuyauterie sans recourir à une voie de transmission spéciale, dans lequel, au lieu de ladite voie de transmission, on utilise leWiquide véhiculé dans la tuyauterie, et la fonction de porteur d'information est remplie par une onde de perturbation artificielle produite par une valve électromagnétique placée à une distance connue du dispositif de mesure (voir l'article par A.B. Shturmin et autres "Détection automatique des lieux de dégradation des tuyauteries sans emploi d'une voie de transmission spéciale", dans le recueil édité par TSINIS Gosstroia URSS,"Etude des projets d'adduction d'eau et des égouts, série IV, fascicule 2/71, Moscou, 1971). La valve s'ouvre sous l'action d'une onde de chute de pression qui y parvient de l'endroit du défaut, en simulant une fuite au point d'emplacement de la valve. On détermine l'endroit du défaut selon la différence de temps entre les instants d'arrivée sur un dispositif de mesure de deux ondes différentes de chute de pression. Ce procédé est pratiquement difficile à appliquer à des réseaux de tuyauteries complexes et exige l'emploi d'un appareillage compliqué, par suite. de quoi il présente une fiabilité relativement faible. On connaît un autre procédé de localisation d'un défaut dans des systèmes de tuyauteries (voir le certificat d'auteur U.R.S.S. NO 403920 publié en 1973), selon lequel, sur la base d'une étude préalable d'un réseau de conduites particulier, on définit une séquence d'interrogations de capteurs de pression et les vitesses admissibles de baisse de pression, on mesure la pression dans les parties contrô lées, on calcule la vitesse de variation de la pression dans chaque partie pendant l'intervalle de temps entre les mesures, et on la compare à ladite vitesse admissible de variation de la pression. En décelant la partie dans laquelle la vitesse de variation de la pression excède la valeur admissible, on constate l'existence d'une dégradation du réseau.Pour localiser le défaut, on choisit, parmi toutes les parties sous contrôle, deux parties adjacentes caractérisées par des vitesses maximales de variation de la pression, ces parties limitant la portion endommagée. Ce procédé ne permet pas de localiser avec précision l'endroit du défaut et ne permet de délimiter que la zone où se trouve le défaut. En tant que prototype de la présente invention, a été retenu le procédé de localisation de défauts dans un réseau de conduites en charge, décrit dans le certificat d'auteur U.R.S.S. NO 191284 publié en 1967. Suivant ce procédé, on place aux extrémités opposées de la partie à contrôler de la tuyauterie, des capteurs sensibles à l'action d'une onde de chute de pression prenant naissance à l'endroit du défaut et se propageant à travers le produit canalisé par la tuyauterie, et on déterminesltendroit du défaut d'après la différence dé temps entre les instants de fonctionnement des capteurs. En appliquant le procédé prototype pour localiser un endroit endommagé dans un réseau de conduites ramifié et bouclé, il est nécessaire de contrôler pratiquement chaque portion d'un tel réseau qu'on peut imaginer comme étant une canalisation principale avec un nombre minimal de dérivations. Or, dans un réseau complexe, il peut y avoir un très grand nombre de telles portions, rendant indispensa- ble de placer aux extrémités de chaque portion des capteurs dont débouchera une voie de transmission aboutissant au dispositif mettant en oeuvre ledit procédé. Il s'ensuit que le système de contrôle devient encombrant, difficile à réaliser et non rentable; de plus, à cause du grand nombre de voies de transmission et de dispositifs enregistreurs (capteurs) à utiliser, la fiabilité du système de contrôle se trouve sensiblement abaissée. Le but de la présente invention est notamment de permettre la mise en oeuvre d'un procédé pour la localisation de défauts dans un réseau de conduites en charge conçu de manière que les capteurs détectant l'existence d'une dégradation soient disposés de façon à simplifier la mise en oeuvre du procédé dans les conditions d'un réseau de conduites complexe ramifié et bouclé et à augmenter sa fiabilité. L'objectif visé est atteint gracie au fait que dans un procédé de localisation de défauts dans un réseau de conduites en charge, consistant à placer, sur des portions du réseau, des capteurs sensibles à l'action d'une onde de chute de pression prenant naissance à l'endroit du défaut et se propageant à travers le produit véhiculé dans le réseau deconduites, et à déterminer l'endroit du défaut en utilisant la différence de temps entre les instants de fonctionnement des capteurs, suivant l'invention on place lesdits capteurs en au moins trois points decontrtle du réseau de conduites séparés l'un de l'autre par une distance maximale, mesurée le long des tuyauteries, pour laquelle, et pour une valeur donnée de la fuite minimale, l'onde de chute de pression survenant en un point de contrôle quelconque présente, aux deux points de contrôle les plus voisins, une amplitude suffisante pour faire fonctionner les capteurs placés en ces deux points, on enregistre les instants de fonctionnement des trois capteurs les plus voisins du lieu d'endommagement, auxquels l'onde de chute de pression par vient plus vite, on détermine un premier groupe d'emplacements éventuels du défaut recherché selon la différencie de temps entre les instants de fonctionnement du premier et du deuxième des trois capteurs mentionnés, on détermine ensuite un deuxième groupe d'emplacements éventuels du défaut selon la différence de temps entre les instants de fonctionnement du premier et du troisième desdits capteurs, et on détermine enfin un troisième groupe d'emplacements éventuels du défaut selon la différence de temps entre les instants de fonctionnement du deuxième et du troisième desdits capteurs, après quoi on détermine l'endroit du défaut d'après la colacidence de l'un des emplacements éventuels du défaut d'un groupe avec l'un des emplacements éventuels du défaut de l'un au moins des deux autres groupes. En choississant de la façon indiquée les endroits d'emplacement des capteurs, leur nombre est réduit au minimum nécessaire à la localisation de défauts en n'importe quel point d'un réseau ramifié complexe, toute complication du réseau n'entratnant qu'une augmentation insignifiante du nombre de capteurs. Grâce au nombre minimal de capteurs utilisés, celui des voies de liaison entre les capteurs et les dispositifs de traitement des données fournies par les capteurs sera lui aussi réduit au minimum, en augmentant ainsi la fiabilité et en réduisant le court du système mettant en oeuvre le procédé proposé. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle -ci apparattront mieux à la lumière de la description explicative qui suivre d'un mode de réalisat'?on donne uniquement à titre d'exemple non limitatif, avec références au dessin unioue non limitatif annéxé. Soit un réseau complexe de conduites en charge tel que celui représenté sur le dessin et dont on veut assurer le contrôle. Le réseau de conduites est constitué par des tuyauteries, représentées par des lignes droites, qui communiquent entre elles en des points nodaux, parmi lesquels marqués sur le dessin les points nodaux 1,2,3 ... 19,2Q,21 qui sont utilisés dans la description pour rendre plus claire la substance-de l'invention. Le lieu de l'endommage- ment existant dans le réseau de conduites est déterminé en enregistrant une onde de chute de pression qui prend naissance à cet endroit et se propage à travers le produit, liquide ou gazeux, canalisé par les tuyauteries (eau,pétrole > essence, gaz combustible, etc). Pour enregistrer l'onde de chute de pression, on dispose en des points déterminés, dits de contrôle, du réseau de conduites, des capteurs sensibles à l'action de cette onde, des capteurs de pression par exemple, montés sur les parois des tuyauteries de façon à contacter le produit véhiculé, ou des capteurs de vibrations montés sur les parois des tuyauteries sans être en contact avec le produit véhiculé. te choix des points de contrôle, qui sont entourés de petits cercles sur le dessin, se fait de la manière suivante. Tout d'abord, on définit la valeur de la fuite minimale dans les tuyauteries, fuite qui doit être détectée par les capteurs et considérée comme un endommagement de la tuyauterie, par exemple une fuite de 10 % du débit total de produit pompé suivant la section de la tuyauterie. Le premier point de contrôle est choisi en n'importe quel endroit du réseau de conduites, par exemple au point nodal 3. Le deuxième point de contrôle, par exemple le point de contrôle 9, est choisi à une distance maximale du point de contrôle 3 telle qu'une onde de chute de pression survenue au point de contrôle 3 ait à l'arrivée au point de contrôle 9 une amplitude suffisante pour que cette onde soit enregistrée par le capteur monté au point de contrôle 9. Il va de soi que, puisque l'onde de chute de pression se propage à travers le produit véhiculé dans les conduites, la distance entre les points 3 et 9 doit être mesurée le long des tuyauteries reliant ces points. Il est également évident que cette distance doit être choisie suivant le plus court chemin possible de propagation de l'onde de chute de pression entre les points de contrôle 3 et 9, ctest-à-dire parmi les chemins 3-2-1-5-9, 3-2-6-10-9, 3-7-6-10-9, etc. On peut, par exemple, déterminer le chemin le plus court de parcours de l'onde de chute de pression entre les deux points à travers le produit pompé en employant la méthode de Ford. On supposera que le chemin le plus court de parcours de l'onde entre les points de contrôle 3 et 9 est le chemin 3-2-6-10-9. Ainsi, en choisissant le point de contrôle 9 pour y installer des capteurs, on a à tenir compte du premier, dans le temps, de tous les fonctionnements possibles du capteur monté au point de contrôle 9, sous l'effet de l'onde de chute de pression survenue au point de contrôle 3. Quand cette condition du choix du point de contrôle 9 est satisfaite, ladite onde de chute de pression ne provoque pas de fonctionnements répétés du capteur placé an ce point, en se propageant suivant d'autres, plus longues portions du réseau de conduites. Par la suite, en choisissant les points de contrôle suivants, on sera guidé par les mêmes considérations concernant les premiers fonctionnements des capteurs intéressés. On choisira donc le troisième point de contrôle 18 à une distance maximale des points de contrôle 3 et 9, telle que l'onde de chute de pression survenue au point de contrôle 18 ait, à l'arrivée aux points de contrôle 3 et 9, une amplitude suffisante pour faire fonctionner les capteurs montés en ces points de contrôle. Ce faisant, la condition du choix des distances maximales suivant les chemins les plus. courts de parcours de l'onde de chute de pression reste valable pour le troisième point de contrôle 18, comme pour tous les points de contrôle suivants. On supposera, par exemple, que le chemin le plus court de parcours de l'onde de chute de pression du point 18 au point 3 se situe sur les portions 18-13-8-4-3, et du point 18 au point 9 sur les portions 18-17-16-15-10-9. On choisit le quatrième point de contrôle 19 en partant des considérations énoncées plus haut, c'est-àdire à des distances maximales des points de contrôle 9 et 18, permettant d'enregistrer l'onde de chute de pression survenue au point de contrôle 19, par les capteurs montés au point de contrôle 9 et 18, en tenant toujours compte, tout comme dans les cas précédents, du fonctionnement des capteurs sous l'action de l'onde qui les atteint suivant les chemins les plus courts entre les points de contrôle correspondants. De la même manière, on choisit les noints de contrôle suivants 20 et 21. En généralinant 1n règle du choix des points de contrôle. on nellt. dire que chaque point de contrôle est séparé des deux points de contrôle qui en sont les plus nroches par des distances maximales, pour lesquelles une onc.- de chute de pression survenue en ce point présente, en par- venant auxdits noints de contrôle, une amplitude suffisante pour faire fonctionner les capteurs placés en ces points de contrôle, à condition que ladite onde de chute de pression suive les chemins les plus courts. Le choix des points de contrôle continue jusqu'8 ce que leur nombre soit suffisant pour le contrôle de tout le réseau de conduites. En d'autres termes, le nombre de points de contrôle pour y placer des capteurs doit être tel que. quel que soit l'endroit où s'est produit l'endommagement du réseau de conduites en charge, l'onde de chute de pression originaire de cet endroit nuise gagner au moins trois points de contrôle. Aven cette disposition, si on observe la règle ci-dessus énoncée du choix des points de contrôle, le nombre de capteurs à utiliser dans le système de contrôle sera minimal. On supposer qu'en un certain endroit du réseau de conduites en charge représenté sur le dessin. il s'est produit un endommagement de le tuyauterie. A l'endroit de l'endommagement prendra alors naissance une onde de chute de pression qui se propagers à travers le produit @analisé à une vitesse connue qui est fonction des caractéristiques hydrauliques des tuyauteries et des propriétés phystoues du produit pompé, onde qui fait fonctionner trois capteurs, nar exemple les capteurs montés aux toints de contrôle 3, 9 et 18; le premier à fonctionner sera, par exemple, le capteur placé au point de @ontrôle 3, puis fonctionnera le capteur placé au point de contrôle 9 et le dernier des trois. celui placé au point de contrôle 18. Suivant l'invention, on enregistre le temps de fonctionnement de ces capteurs. On supposera que le temps de fonctionnement du capteur placé au point de contrôle 3 est t1, que le temps de fonctionnement du capteur placé au point de contrôle 9 est t2 et que celui du capteur placé au point de contrôle 18 est t3. On détermine alors la différence At1 entre les instants de fonctionnement des capteurs montés aux points de con trôle 3 et 9, la différence#t2 entre les instants de fonctionnement des capteurs montés aux points de contrôle 9 et 18 et la différence#t3 entre les instants de fonc tionnement des capteurs montés aux points de contrôle 3 et 18. #t1 = t2 - t1 #t2 = t3 - t2 #t3 = t3 - t1. Ensuite, d'après les différences#t1, /\t2 ett3 obtenues, on détermine trois groupes de lieux de dégrada tion éventuels, de façon que le point recherché, où l'endommagement de la tuyauterie s'est produit, neut se trouver soit sur l'une quelconque des portions du réseau de conduites entre les points 3 et 9, soit sur l'une quelconque des parties du réseau de conduites entre les points 9 et 18, ou bien sur l'une quelconque des portions du réseau de conduites entre les points 3 et 18. Sur chaque i ième chemin possible de parcours de l'onde de chute de pression entre les points 3 et 9, on trouve la distance Xi du milieu de ce chemin au lieu possible de dégradation selon la formule: Xi = 1/2 V # t1 où V est la vitesse de propagation de l'onde de chute de pression à travers le produit véhiculé dans le réseau de conduites considéré, i = 1,2,3 ... n, le nombre n des chemins possibles de parcours de l'onde entre les points 3 et 9 étant fonction de la configuration du réseau de conduites entre ces points. On détermine ensuite la distance ai sur chaque iième chemin de l'un des points de contrôle 3 ou 9, par exemple du point 3 à l'endroit possible de l'endommagement ai= Si - Xi , 2 où Si est l'étendue du iième chemin. Comme on ignore sur lequel des chemins reliant, par l'intermédiaire des tuyauteries, les points de contrôle 3 et 9 se trouve en fait le lieu d'endommagement, on obtient n lieux possibles de dégradation du premier groupe, par exemple un point a sur le chemin 3-7-6-10-9,un point a2 sur le chemin 3-2-6-10-9, un point a3 sur le chemin 3-2-1-5-9, etc. De la même manière, on détermine un deuxième groupe de lieux possibles de dégradation, notamment sur chaque ième chemin j chemin possible de parcours de l'onde de chute de pression entre les points 9 et 18, on trouve la distance Yj du milieu de ce chemin au lieu possible de la dégradation, en utilisant la relation Yj = /2 V # t2, où j= 1,2,3, ..., m, le nombre m de chemins possibles de parcours de l'onde de chute de pression entre les points 9 et 18 étant fonction de la configuration du réseau de conduites entre ces points. Ensuite, on détermine la distance bj suivant chaque jième chemin de l'un des points 9 ou 18, par exemple du point 9 au lieu possible de la dégradation S. bj=@/2 - Yj, où S. est l'étendue du jième chemin. J Comme on ignore sur lequel des chemins reliant, par l'intermédiaire des tuyauteries, les points de contrôle 9 et 18 se trouve en fait le lieu de la dégradation, on obtient m lieux possibles de dégradation du deuxième groupe, par exemple un point b1 sur le chemin 9-10-6-7-8 -13-18, un point b2 sur le chemin 9-10-15-16-17-18, un point b3 sur le chemin 9-10-11-12-13-18, etc. On détermine de la même manière un troisième groupe de lieux possibles de dégradation, notamment sur chaque kième chemin possible de parcours de l'onde de chute de pression entre les points 3 et 18, on trouve la distance Zk du milieu de ce chemin au lieu possible de la dégradation, en utilisant la relation Zk= - V t t3, où k = 1, 2, 3,...l, le nombre 1 de chemins possibles de parcours de l'onde de chute de pression entre les points 3 et 18 étant fonction de B configuration du réseau de conduites entre ces points. Ceci fait, on détermine la distance ck suivant chaque kième chemin de l'un des points 3 ou 18, par exemple du point 3 au lieu possible de la dégradation =Sk 2 - Zk, où Sk est l'étendue du kième chemin. Comme on ignore sur lequel des chemins reliant les points de contrôle 3 et 18 par l'intermédiaire des tuyauteries se trouve en fait le lieu de b dégradation on obtient 1 lieux possibles de dégradation du troisième groupe par exemple un point c1 sur le chemin 3-4-8-13-18, un point c2 sur le chemin 3-7-12-17-18, un point c3 air le chemin 3-7-8-13-18, etc. Le lieu réel de la dégradation se détermine avec une erreur admissible diaprès la coincidence de l'un des lieux possibles de dégradation d'un groupe avec l'un des lieux possibles de dégradation d'un autre groupe ou d'autres groupes. Dans notre cas, ce sont les points a1 et b1 qui coïncident à peu près7alnsi on conclut que le lieu de dégradation de la tuyauterie se trouve en un certain point A qui se situe sur le tronçon limité par les points a1 et b1. Dans le cas idéal, la longueur de ce tronçon est nulle (les points a1et b1 coTncident exactement), mais dans la pratique, on obtient une coincidence des points a1 et b1 dans les limites d'un tronçon de longueur allant jusqu'a 3 m. Les points qui coîncideront seront-ils ceux des lieux possibles de dégradation du premier et du deuxième groupe ou du premier et du troisième groupe, ou bien du deuxième et du troisième groupe, ou encore des points des trois groupes : cela dépend de l'endroit de disposition du défaut par rapport aux trois points de contrôle où le fonctionnement des capteurs s'est produit, ainsi que de la configuration du réseau entre ces points. Si par exemple, le lieu de dégradation se trouvait à proximité du point 12, il y aurait cotncidence de trois points, à savoir d'un point du groupe "a" avec l'un des points du groupe "b" et avec l'un des points du groupe "c".En effet, dans ce cas, l'onde de chute de pression issue du point 12 prendrait le chemin 12-7-3, pour arriver au point de contrôle 3, le chemin 12-13-18 pour arriver au noint de contrôle 18, et le chemin 12-11-10-9, pour arriver au point de contrôle 9, le chemin de l'onde entre les roints de contrôle 9 et 3, 9 et 18, 3 et 18 constituant alors la somme des chemins de mouvement de l'onde du point 12 vers deux points de contrôle, c'est-à-dire, des chemins 12-11-10-9 plus 12-7-3, 12-11-10-9, plus 12-13-18, et 12-7-3 plus 12-13-18, respectiv-ement. L'invention peut être utilisée avantageusement dans les services publics pour le contrôle des réseaux d'adduction d'eau et de chauffage des villes et c'ans ''industrie chimique pour le contrôle de systèmes de tuyauteries coniplexes dans les granues entreprises chimioues. L'invention se distingue avantageusement des procédés connus de destination analogue par sa fiabilité accrue, la simplicite de sa mise en oeuvre et son coflt relativement bas. Bien enten @u, l'invention n'est nullement limitée au mode de ré@lisation décrit et représenté qui nia été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. REVENDICATION Procédé de localisation de défauts dans un réseau de conduites en charge, du type consistant à placer, sur des tronçons du réseau, des capteurs sensibles à l'action d'une onde de chute de pressionErenant naissance à l'endroit du défaut et se propageant à travers le produit véhiculé dans ledit réseau, et à déterminer l'endroit du défaut en utilisant la différence de temps entre les instants de fonctionnement des capteurs, caractérisé en ce qu'on place lesdits capteurs en au moins trois points de contrôle du réseau de conduites, séparés l'un de l'autre par des distances maximales mesurées le long des tuyauteries, pour lesquélles, pour une valeur donnée de fuite minimale, l'onde de chute de pression survenant en un point de contrôle quelconque aura, aux deux points de contrôle les plus voisins, une amplitude suffisante pour faire fonctionner les capteurs placés en ces deux points, on enregistre les instants de fonctionnement des trois capteurs les plus voisins du lieu du défaut que l'onde de chute de pression atteindra le plus vite, on détermine un premier groupe d'emplacements éventuels du défaut selon la différence de temps entre les instants de fonctionnement du premier et du deuxième des trois capteurs mentionnés, on détermine ensuite un deuxième groupe d'emplacements éventuels du défaut selon la différence de temps entre les instants de fonctionnement du premier et du troisième desdits capteurs, et on détermine enfin un troisième groupe d'emplacements éventuels du défaut selon la différence de temps entre les instants de fonctionnement du deuxième et du troisième desdits capteurs, après quoi on localise le défaut d'après la coincidence de l'un des emplacements éventuels du défaut d'un groupe avec l'un des emplacements éventuels du défaut d'au moins l'un des deux autres groupes.