Brevet FR2849695A1 — publié le 20040709

PROCEDE DE CONTROLE ET DE DIAGNOSTIC DE FUITES SUR UN RESEAU DE DISTRIBUTION D'UN GAZ La présente invention concerne un procédé de contrôle 5 et de diagnostic de fuite sur un réseau de distribution d'un gaz tel qu'air comprimé, hydrogène, oxygène, propane, gaz de ville etc... A ce jour et en application de l'article 29 de l'arrêté ministériel du 2 aot 1977, il est procédé à des contrôles de fuite qui s'effectue: - soit classiquement et simplement en tout ou rien et déclenchant alors, si le contrôle est continu et dans le cas de détection de fuites externes, la coupure souvent automatique, pour des raisons de sécurité, de l'alimentation en gaz tel que décrit à titre d'exemple dans 15 les demandes de brevets FR2806476 publiée le 21 septembre 2001 et W08900682 publiée le 26 janvier 1989, soit d'une manière plus perfectionnée et en contrôle discontinue suivant une évaluation quantitative de fuite de gaz telle que décrit dans la demande de brevet FR 2 549 576 20 déposée le 21 juillet 1983. Dans ce cas, comme dans les contrôles en tout ou rien ponctuel, on isole d'abord la portion du réseau à contrôler, plus particulièrement les capacités qui peuvent être raccordées, et on étanche les organes de sécurité tels 25 que les soupapes; on ferme les organes de coupure du réseau à éprouver et après avoir choisi un point de raccordement, on y raccorde un dispositif de contrôle à la portion du réseau à tester et on insuffle dans cette dernière un fluide d'épreuve sous pression. Dans le procédé classique en tout ou rien on se contente de disposer d'une simple mesure de pression comme dispositif de contrôle et si après un temps prédéterminé la pression au sein de cette portion de réseau a baissé, on en déduit qu'il y a fuite. Suivant le procédé du brevet cité ci-dessus on évalue quantitativement les fuites éventuelles grâce à un dispositif de contrôle comprenant un enregistrement de l'évolution de la pression en cours du temps qui permet de calculer un pourcentage de fuite grâce à l'application de la loi classique des gaz parfaits: P.V/T = constante (loi 5 de MARIOTTE) o P est la pression mesurée, V le volume connu de la partie de réseau à contrôler et T la température en degrés kelvin au moment de la prise de mesure. Si on considère que cette mesure est effectuée à 10 température constante, le produit PV est alors constant pendant toute la durée de la mesure ce qui peut se traduire en dérivant la formule PV = a (a étant une constante) par dPV/dt = 0 ou encore V.dP/dt + P.dV/dt = O soit dV/dt. 1/V = -dP/dt. 1/P On voit ainsi que connaissant le volume V de la partie du réseau à contrôler ainsi que la pression P fixée au départ, quand on mesure et on enregistre la variation de pression dP/dt on peut en déduire aisément le débit de fuite dV/ dt. Cependant la seule connaissance d'un tel débit de fuites éventuelles ne permet pas d'en déduire la gravité ni la raison et nécessite de contrôler mètre par mètre la canalisation et toutes parties de celle-ci (raccords, vannes, joints détendeurs etc...) jusqu'à trouver la partie 25 défectueuse, ce qui demande beaucoup de temps passé par l'opérateur. Le problème posé est alors de pouvoir non seulement quantifier, mais également diagnostiquer la cause de la fuite pour non seulement déterminer l'urgence éventuelle de 30 l'intervention mais également déterminer l'origine de la fuite éventuelle pour d'une part la localiser plus rapidement et d'autre part savoir ce qu'il y a lieu de faire pour la réduire. Après de multiples études et Mesufrs sur le terrain, 35 l'inventeur de la présente invention a pu déterminer et constater d'une manière surprenante que les courbes qu'il pouvait obtenir à partir de son dispositif de contrôle pouvaient permettre d'effectuer un tel diagnostic. Ainsi, une solution au problème posé est un procédé de contrôle et de diagnostic de fuites sur un réseau de 5 distribution de gaz selon lequel d'une manière connue on isole une partie du réseau à contrôler, on la remplit d'un gaz d'épreuve sous pression et on mesure la variation de pression dont on enregistre l'évolution au cours du temps pour évaluer quantitativement les fuites éventuelles de 10 gaz; selon la présente invention: - on trace la courbe de variation de pression durant au moins une période de temps prédéterminée, en général une heure est suffisante, on compare l'allure de cette courbe par rapport à 15 celle d'au moins une courbe caractéristique de référence, = suivant l'évolution quantitative des fuites et le résultat de cette comparaison de courbe on détermine la cause de la fuite. Sur les figures 3 à 5 ci-jointes il est représenté d'une part des exemples de relevés de points de mesure et d'autre part trois courbes, lissées par rapport à de tels points de mesure, prises comme courbes caractéristiques de référence suivant l'invention et dont l'allure générale a 25 été exagérée pour une meilleure compréhension; en considérant par ailleurs le coefficient de perte K dV/V = - dP/P tel que mesuré par le dispositif de contrôle et dont on définit trois classes de valeur à savoir - soit inférieur à 5% pour des enregistrements 30 considérés comme tolérables, soit compris entre 5 et 35% pour des enregistrements nécessitants des travaux de reprise du réseau et, - soit supérieur à 35% pour des enregistrements 35 nécessitant une intervention immédiate au risque d'interrompre la fourniture de gaz, on peut alors diagnostiquer la cause de la fuite que l'on peut répertorier suivant cinq groupes qui sont premier groupe rupture de canalisation nécessitant de déterminer le lieu de cette rupture très rapidement et selon sa situation, le type de canalisation et l'âge du réseau il peut être nécessaire de refaire celui-ci dans les meilleurs délais, - deuxième groupe: raccord défectueux pour lequel un 10 simple démontage avec lubrification de celui-ci avant le remontage peut suffire dans la plupart des cas, - troisième groupe: joint défectueux qui peut être remplacer par un simple démontage puis remonter et serrer sans l'écraser, - quatrième groupe: organe de coupure fermant mal (tel que vanne, déclencheur de débit par manque de pression (DDMP), limiteur de débit etc...) qui en ce cas, avant d'envisager son remplacement, peut être réglé en le désaccouplant du réseau, vers l'aval, et en le purgeant de 20 manière à dégager l'opercule ou le boisseau de fermeture des impuretés, car dans la plupart des cas ce sont cellesci qui sont à l'origine de la mauvaise obturation du flux dans la canalisation, cinquième groupe: détendeur usagé qui correspond à 25 la situation la plus couramment rencontrée en intervention sur des réseaux n'ayant pas eu de maintenance régulière; le détendeur est l'appareil le plus sollicité ; son rôle quand il est fermé étant de jouer celui d'obturateur, et sa structure à chambre à volume variable veut que ses 30 composants constamment sollicités, fatiguent, ou encore que les chambres se saturent en impuretés et qu'il ne joue plus son rôle d'obturateur en position fermée; il est alors nécessaire de remplacer tous ces appareils car si on ne remplace que ceux que l'on pourrait constater défectueux, 35 il s'avère que les autres se révéleront défaillants, eux aussi, très rapidement. La détermination de la nature de la fuite suivant l'une des causes listées dans les groupes ci-dessus permet à l'opérateur de savoir rapidement vers quel organe il doit se diriger pour effectuer la réparation adaptée et telle qu'indiquée ci-dessus. Ainsi suivant un premier exemple de procédé de la présente invention, on prend comme courbe de référence une quasi droite 17cL, telle que représentée sur la figure 3, 10 inclinée vers le bas et, suivant l'évolution quantitative des fuites telle que mesur ée suivant l'explication précédente et exprimée en coefficient de perte K = -dP/P, on détermine, quand l'allure de la courbe de variations de pression telle que relevée en fonction du temps est proche 15 de celle de la courbe de référence 17a: - si le coefficient de perte K est inférieur à 5% environ, on diagnostique qu'il s'agit d'un organe de coupure de la partie du réseau à contrôler qui ferme mal, - si ce coefficient de perte K est compris entre 5 et 20 35% environ et sans que l'on puisse détecter de fuite externe par tout moyen connu, on diagnostique qu'il s'agit également d'un organe de coupure qui ferme mal mais qui fuit davantage que dans le cas précédent, - si le coefficient de perte K est également compris 25 entre 5 et 35% environ et que l'on détecte de plus une fuite externe par tout moyen connu, on diagnostique qu'il s'agit d'un raccord défectueux. suivant un autre exemple de procédé suivant 30 l'invention, on prend comme courbe de référence une courbe incurvée 173, telle que représentée avec une courbure volontairement exagérée pour une meilleure lisibilité sur la figure 4, dont la concavité est orientée vers le haut et, suivant l'évolution quantitative des fuites exprimée eh 35 coefficient de perte K, on détermine, quand l'allure de la courbe de variations de pression mesurée en fonction du temps est proche de la courbe de référence 17P - si le coefficient de perte K est inférieur à 5% environ, on diagnostique qu'il s'agit d'un joint défectueux, - si le coefficient de perte K est supérieur à 35% environ avec une chute de pression assez rapide qui tend vers 0 en moins d'une heure, on diagnostique une rupture de canalisation dans la partie du réseau à contrôler, - si le coefficient de perte K est supérieur à 35% environ mais avec une chute de pression qui diminue moins rapidement que précédemment, celle-ci étant non nulle au bout d'au moins une heure, on diagnostique qu'il s'agit d'un raccord défectueux. Suivant un troisième exemple de procédé suivant l'invention, on prend comme courbe de référence, une courbe incurvée 17y, telle que représentée avec une courbure et des différences de paliers de points de mesures 20 volontairement exagérés pour une meilleure lisibilité sur la figure 5, dont la concavité est orientée vers le basi et si l'allure de la courbe de variations de pression mesurée en fonction du temps est proche de cette courbe de référence 17y, avec une évolution quantitative des fuites, 25 exprimée en coefficient de perte K, inférieure à 5%, on diagnostique qu'il s'agit d'un détenteur basse pression usagé. Pour la mise en òuvre des procédés de contrôle et de 30 diagnostic de fuites, tels que décrits ci-dessus, il est nécessaire de disposer d'un dispositif de contrôle 15 de mesure de fuite adapté, qui peut correspondre à celui décrit dans la demande de brevet FR 2 549 576 et tel que représenté sur les figurés 1 et 2. On utilise ainsi un dispositif de contrôle 15, du genre comportant un capteur de pression 13, apte à être placé dans la partie 16 du réseau à contrôler et préalablement isolé, et associé à un indicateur numérique de pression 5 dont le circuit de traitement alimente un enregistreur 1 apte à relever l'évolution au cours du temps 5 des signaux fournis par le capteur de pression 13: cet enregistreur peut permettre de tracer les courbes d'évolution de la pression P en fonction du temps et de les comparer à celles représentées sur les figures 3 à 5. La sensibilité du capteur est nécessaire d'être au 10 moins de 1/100e de bar pour obtenir des variations significôives en lectufé des ôorbées. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 2, le dispositif de contrôle 15 comporte deux interrupteurs 3 et 4 de mise en marche, respectivement de 15 l'enregistreur 1 et de l'indicateur numérique de pression 5; de plus il comprend un circuit 11 apte à recevoir le fluide gazeux d'épreuve et de contrôle. Un manomètre 2 à lecture directe visuel est avantageusement disposé en parallèle avec la sonde de 20 pression 13 sur la même conduite 14 du circuit 11 de gaz du dispositif de contrôle 15 et qui est connecté à la partie 16 du réseau à contrôler: ce manomètre peut permettre d'effectuer des contrôles même grossiers en cas d'absence de courant, selon la procédure classique connue. Le circuit gaz 11 du dispositif de contrôle 15 comporte un embout 9 de raccordement au réseau 16 par un flexible 19, et un raccord 20, , ainsi qu'un embout 10 de raccordement à la source de fluide d'épreuve, par exemple une bouteille de gaz comprimé qui est reliée à l'embout 10 30 par un flexible 192 de raccordement et son raccord 202. Ces embouts 9 et 10 sont associés à des robinets d'arrêt 6 et 7 respectivement, et le circuit gaz 11 comprend en outre un embout de purge 18 avec son robinet d'arrêt associé 8. L'ensemble des éléments précédemment mentionnés est de préférence disposé dans un coffret non représenté, et alimenté par toute source électrique 12. Le procédé de contrôle et de diagnostic suivant là 5 présente invention est tel qu'on associe également au dispositif de contrôle de fuites 15, et intercalé entre les raccords 20 de connexion à la source de fluide d'épreuve et au réseau 16, un compteur volumétrique 21 apte à mesurer le volume de la partie 16 du réseau à 10 contrôler lorsque l'on remplit celle-ci avec le gaz d'épreuve sous pression. De préférence on associe à l'enregistreur de pression 1 un microprocesseur apte à calculer l'évolution quantitative des fuites à partir de la mesure de variation 15 de pression dP, grâce au capteur de pression 13, et du volume connu de la partie 16 du réseau à contrôler, afin de pouvoir tracer la courbe de la variation de pression P en fonction du temps, durant la durée de la mesure, et de pouvoir la comparer aux courbes de référence représentées 20 sur les figures 3 à 5. Sur la figure 5 on remarquera que la courbe l7y a été lissée par rapport aux points de mesures représentés audessus de cette courbe: ceux-ci forment des sortes de paliers et montrent qu'il y a en fait une remontée en 25 pression après une première baisse, représentative d'un effet élastique de rebond de la pression avant une nouvelle chute plus importante de celle-ci: ceci caractérise le 5éme groupe de cause de fuite correspondant à une perte de pression due à au moins un détenteur basse pression usagé. 30 REVENDICATIONS 1 - Procédé de contrôle et de diagnostic de fuites sur un réseau de distribution de gaz, selon lequel on isole une 5 partie (16) du réseau à contrôler, on la remplit d'un gaz d'épreuve sous pression, on mesure la variation de pression dont on enregistre l'évolution au cours du temps pour évaluer quantitativement les fuites éventuelles de gaz, caractérisé en ce que: - on trace la courbe de variations de pression (17) durant au moins une période de temps prédéterminée, - on compare l'allure de cette courbe (17) par rapport à celle d'au moins une courbe caractéristique de référence - et suivant l'évolution quantitative des fuites et le 15 résultat de cette comparaison de courbes, on détermine la cause de la fuite. 2 - Procédé de contrôle et de diagnostic suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on prend comme courbe de référence, une quasi-droite (17cx) inclinée vers le bas 20 et suivant l'évolution quantitative des fuites exprimée en coefficient de perte K, on détermine, quand l'allure de la courbe de variation de pression en fonction du temps est proche de celle de la courbe de référence (17a) : - si le coefficient de perte K est inférieur à 5% 25 environ, on diagnostique qu'il s'agit d'un organe de coupure de la partie (16) du réseau à contrôler qui ferme mal, - si ce coefficient de perte M est compris entre 5 et 35% environ et sans que l'on puisse détecter de fuite 30 externe par tout moyen connu, on diagnostique qu'il s'agit également d'un organe de coupure qui ferme mal mais qui fuit davantage que dans le cas précédent, - si le coefficient de perte K est également compris entre 5 et 35% environ et que l'on détecte de plus une 35 fuite externe par tout moyen connu, on diagnostique qu'il s'agit d'un raccord défectueux. 3 - Procédé de contrôle et de diagnostic suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on prend comme courbe de référence, une courbe incurvée (171) dont la concavité est orientée vers le haut et suivant l'évolution 5 quantitative des fuites exprimée en coefficient de perte K, on détermine, quand l'allure de la courbe de variation de pression mesurée en fonction du temps est proche de la courbe de référence (17p) : - si le coefficient de perte est inférieur à 5% 10 environ, on diagnostique qu'il s'agit d'un joint défectueux, - si le coefficient de perte est supérieur à 35% environ avec une chute de pression assez rapide qui tend vers 0 en moins d'une heure, on diagnostique une rupture de 15 canalisation dans la partie (16) du réseau à contrôler, - si le coefficient de perte est supérieur à 35% environ mais avec une chute de pression qui diminue moins rapidement que précédemment, celle-ci étant non nulle au bout d'au moins une heure, on diagnostique qu'il s'agit 20 d'un raccord défectueux. 4 - Procédé de contrôle et de diagnostic suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on prend comme courbe de référence, une courbe incurvée (17y) dont la concavité est orientée vers le bas, et si l'allure de la 25 courbe de variation de pression mesurée en fonction du temps est proche de cette courbe de référence (17y) avec une évolution quantitative des fuites, exprimée en coefficient de perte K inférieur à 5%, on diagnostique qu'il s'agit d'un détenteur usagé. 5 - Procédé de contrôle et de diagnostic de fuite suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on utilise un dispositif de contrôle (15) du genre comportant un capteur de pression (13) apte à être placé dans la partie (16) du réseau à contrôler 35 préalablement isolée, et un circuit de traitement avec indicateur numérique de pression (5) associé au dit capteur il (13), lequel circuit alimente un enregistreur (1) apte à relever l'évolution au cours du temps des signaux fournis par le capteur de pression (13). 6 - Procédé de contrôle suivant la revendication 5, 5 caractérisé en ce qu'on associe au dispositif de contrôle (15) de fuites un compteur volumétrique (21) apte à mesurer le volume de la partie (16) du réseau à contrôler lorsqu'on remplit celle-ci du dit gaz d'épreuve sous pression. 7 - Procédé de contrôle suivant la revendication 6, 10 caractérisé en ce qu'on associe à l'enregistreur de pression (1) un microprocesseur apte à calculer l'évolution quantitative de fuites à partir de la mesure de variation de pression et du volume connu de la partie (16) du réseau à contrôler.