Brevet FR2851301A1 — publié le 20040820

L'invention concerne une installation pour la fourniture de combustible gazeux à un ensemble de production énergétique d'un navire de transport de gaz liquéfié, ce combustible gazeux étant comprimé à une certaine pression d'alimentation par un ou plusieurs appareils avant d'alimenter l'ensemble de production énergétique à travers au moins un collecteur. L'invention concerne la régulation et l'asservissement de l'alimentation en gaz sous pression du générateur d'énergie électrique à alimentation gaz d'un navire de transport de gaz liquéfié, cet ensemble pouvant comprendre par exemple un ou plusieurs groupes diesels-alternateurs ou une ou plusieurs 10 turbines à gaz. Les caractéristiques de fonctionnement d'un générateur d'énergie électrique à alimentation gaz impliquent généralement que cette alimentation en gaz soit réalisée sous une faible pression d'alimentation qui peut être par exemple de l'ordre de six bars. En régime permanent, cette alimentation est généralement réalisée dans des conditions correctes par les 15 appareils de compression existants qui sont capables de délivrer le débit et la pression d'alimentation souhaités. Ces appareils qui incluent par exemple un compresseur et/ou une pompe alimentant un évaporateur sont généralement pilotés par un régulateur de pression situé au niveau du collecteur de manière à maintenir dans ce collecteur une pression proche de 20 la pression d'alimentation de consigne. Lorsqu'une augmentation brutale de la charge appliquée au générateur d'énergie électrique apparaît, celle-ci produit une hausse rapide de la consommation de gaz qui se traduit généralement par une chute de la pression d'alimentation dans le collecteur. En effet, compte tenu du volume 25 limité du collecteur, des distances séparant les appareils du collecteur et du temps de réaction des appareils qui compriment le gaz, l'asservissement de la pression délivrée par les appareils de compression sur le régulateur de pression présente une hystérésis non négligeable. Par conséquent, un certain intervalle de temps correspondant à une phase transitoire est 30 nécessaire pour rétablir la pression d'alimentation dans le collecteur après une augmentation subite de la charge du générateur d'énergie électrique. Une telle augmentation de la charge de l'ensemble de production énergétique peut être due à une demande d'accélération de la vitesse du navire, à la mise en service de gros consommateurs tels que des pompes de 35 cargaison ou autres. Durant cette phase transitoire, le régime du générateur d'énergie électrique et la puissance qu'ils délivrent sont perturbés, si bien que cette transition peut provoquer l'arrêt non souhaité du générateur d'énergie électrique par manque de pression du gaz combustible. D'autre part, lorsque la charge de l'ensemble de production énergétique est faible, par exemple lorsque le navire navigue à petite vitesse, le ou les 5 compresseurs qui sont habituellement utilisés pour leur alimentation en gaz ne sont pas dimensionnés ni conçus pour fournir un faible débit de gaz à une pression située autour de six bars. Le fonctionnement de l'ensemble n'est donc pas satisfaisant pouvant même provoquer l'arrêt de l'alimentation en gaz. Ce problème n'a, à ce jour, pas été mis en avant et n'a fait l'objet d'aucune étude antérieure. Le but de l'invention est de remédier à cet inconvénient. A cet effet, l'invention a pour objet une installation pour la fourniture de 15 combustible gazeux à un ensemble de production énergétique d'un navire de transport de gaz liquéfié, à partir du contenu d'au moins une cuve dudit navire, comprenant au moins un compresseur entraîné par un moteur dont l'entrée aspire dans ladite cuve, la sortie du compresseur débitant dans un collecteur d'alimentation dudit ensemble de production énergétique, et une 20 pompe immergée au fond de la cuve reliée à l'entrée d'un évaporateur, la sortie de l'évaporateur étant reliée audit collecteur d'alimentation dudit ensemble de production énergétique, et caractérisée en ce qu'elle comprend un réservoir tampon renfermant du gaz provenant des cuves du navire sous une pression supérieure à la pression d'alimentation, ce réservoir tampon 25 étant relié au collecteur par l'intermédiaire d'une vanne, cette vanne étant destinée à décharger progressivement le réservoir tampon dans le collecteur pour en réguler la pression en cas d'augmentation subite de la charge de l'ensemble de production énergétique tendant à faire chuter temporairement la pression d'alimentation. De cette manière, les conditions d'alimentation de l'ensemble de production énergétique sont optimales, y compris durant les phases transitoires d'augmentation brutale de la charge. Selon un mode de réalisation préféré, le réservoir tampon est alimenté en gaz par un compresseur dédié, recevant du gaz prélevé par exemple dans 35 les cuves ou une canalisation d'alimentation de l'ensemble de production énergétique ou par une pompe dédiée, prélevant du gaz liquide par exemple dans une cuve ou dans le collecteur d'alimentation du vaporisateur forcé principal. Ce compresseur ou cette pompe peut être piloté par un régulateur de pression équipant le réservoir tampon de manière à maintenir une pression prédéterminée dans le réservoir tampon. Le réservoir tampon a 5 ainsi un fonctionnement autonome qui lui permet de se remplir automatiquement lorsqu'une phase transitoire est terminée et d'être ainsi en permanence en situation de pallier toute nouvelle baisse de pression brutale du gaz dans le collecteur. Selon l'invention, le gaz d'alimentation est comprimé par au moins un 10 compresseur mu par un moteur piloté par un automate, et en cas de faible charge du générateur d'énergie électrique, l'automate pilote les différents paramètres de l'ensemble moteur-compresseur, c'est à dire par exemple la vitesse de rotation du moteur ou le pas des aubes du compresseur pour ajuster la pression d'alimentation du générateur d'énergie électrique. En 15 effet, la pression d'alimentation nécessaire de l'ensemble de production énergétique décroît quand la charge de ce dernier décroît. Selon une réalisation préférée de l'invention, l'automate pilote le pas des aubes du compresseur pour ajuster la pression d'alimentation à la valeur la plus adaptée à la charge du générateur d'énergie électrique. De cette 20 manière le compresseur est exploité dans des conditions techniques et économiques plus favorables, les rejets étant diminués du fait de la combustion du juste nécessaire. L'invention sera maintenant décrite plus en détail, et en référence aux 25 dessins annexés qui en illustrent une forme de réalisation à titre d'exemple non limitatif. La figure 1 est une représentation schématique d'un premier mode de réalisation de l'invention; La figure 2 est une représentation schématique d'un second mode de 30 réalisation de l'invention. Figure 1, les éléments dédiés à la production d'énergie sur un méthanier sont représentés schématiquement, ils comprennent ici un ensemble dieselsalternateurs 1 pour produire un courant électrique. Comme 35 communément sur les méthaniers, l'ensemble de production énergétique 1 est alimenté par du gaz qui est prélevé dans une ou plusieurs cuves 2 du méthanier. Le gaz d'alimentation est le plus souvent du méthane qui est directement prélevé des cuves en étant mis sous une pression d'alimentation de quelques bars. Ce gaz d'alimentation est prélevé parallèlement de deux manières. D'une 5 part une pompe 3 immergée en fond de cuve et alimentée électriquement prélève du méthane liquide 2' qui est conduit dans un évaporateur principal 4 à travers une vanne de régulation 4'. En sortie de l'évaporateur principal 4, le méthane est sous forme gazeuse, à la pression d'alimentation désirée pour alimenter le collecteur d'alimentation de l'ensemble diesels-alternateurs 1 10 par l'intermédiaire d'une conduite d'alimentation. D'autre part, du gaz évaporé 2" est également prélevé dans la cuve, au-dessus de la surface du méthane liquide 2' pour être comprimé dans un compresseur 5 qui est entraîné par un moteur électrique 6. Ce gaz est ensuite injecté dans le collecteur conjointement avec le méthane issu de l'évaporateur principal 4. 15 Une vanne 1' est connectée à la conduite d'alimentation pour évacuer du gaz vers l'atmosphère ou un brleur en cas de surpression dans cette conduite, c'est à dire dans le collecteur. Une telle surpression peut par exemple survenir suite à une baisse brutale de la charge de l'ensemble diesels-alternateurs 1, conduisant à une baisse subite de leur consommation 20 de gaz. Selon l'invention un réservoir tampon 7 est placé en amont du collecteur de l'ensemble diesels-alternateursl de manière à pallier une chute brutale de pression d'alimentation dans ce collecteur. Ce réservoir tampon 7 est gonflé à une haute pression qui est supérieure à la pression d'alimentation 25 de l'ensemble diesels-alternateurs, ce qui permet de limiter son volume à quelques mètres cubes ou moins. Lorsque la charge de l'ensemble dieselsalternateurs 1 augmente de manière brutale, une vanne 7' située en aval de ce réservoir et connectée à la conduite d'alimentation en gaz de l'ensemble de production énergétique 1 s'ouvre pour décharger une partie du contenu 30 de ce réservoir tampon 7 dans la conduite d'alimentation. Ceci permet de compenser durant la phase transitoire la chute de pression d'alimentation due à l'augmentation brutale de charge de l'ensemble diesels-alternateurs 1, afin de maintenir la pression d'alimentation à sa valeur de consigne. La vanne 7' peut être asservie notamment par un régulateur de pression 35 équipant le collecteur et plus généralement être pilotée par un automate de régulation. Avantageusement, ce réservoir tampon 7 est alimenté en gaz par un compresseur 8 qui lui est dédié et qui est asservi sur un régulateur de pression 7" équipant le réservoir tampon 7, de manière à maintenir par exemple une pression de cent bars en permanence disponible dans le 5 réservoir tampon 7. Lorsque la pression dans le réservoir tampon 7 est inférieure à la pression de réglage du régulateur de pression 7", le compresseur se met ainsi automatiquement en service pour faire remonter la pression à une centaine de bars. Un clapet anti-retour 8' est monté entre le compresseur 8 et le réservoir tampon 7 de manière à éviter un retour du 10 gaz comprimé vers le compresseur 8. Dans l'exemple de la figure 1, ce compresseur 8 récupère du gaz directement dans la conduite d'alimentation de l'ensemble diesels-alternateurs 1 à savoir du gaz provenant du compresseur 5 et de l'évaporateur principal 4 pour gonfler le réservoir tampon. Dans un autre mode de réalisation représenté figure 2, le gaz qui alimente le réservoir tampon 7 provient du gaz en phase liquide de la cuve. Comme visible dans la figure 2, une pompe 10 refoule du méthane liquide dans un évaporateur secondaire 10' pour alimenter le réservoir tampon 7, cette pompe 10 étant pilotée par un régulateur de pression 7" équipant le réservoir 20 tampon 7. Plus particulièrement, le méthane liquide est vaporisé dans l'évaporateur secondaire 10' avant d'être injecté dans le réservoir tampon 7. L'invention concerne également la régulation de l'alimentation en gaz lorsque l'ensemble diesels-alternateurs est soumis à une faible charge. Dans ce cas, le compresseur 5 qui est classiquement un compresseur centrifuge 25 doit fonctionner de manière à maintenir une certaine pression d'alimentation tout en produisant un faible débit. Les compresseurs centrifuges qui sont habituellement utilisés ne sont pas dimensionnés ni conçus pour fournir un faible débit de gaz à une pression d'alimentation située habituellement autour de six bars. Les faire fonctionner avec de tels paramètres conduit à 30 des fonctionnements non satisfaisants. Selon l'invention, la pression d'alimentation est diminuée lorsque la charge de l'ensemble de production énergétique est faible. Lorsque la charge est faible, la pression d'alimentation idéale est en fait plus faible que la pression d'alimentation de six bars qui est nécessaire seulement lorsque l'ensemble 35 diesels-alternateurs fonctionne à un régime élevé. Selon l'invention, le moteur d'alimentation 6 et le compresseur 5 sont donc pilotés pour fournir une pression plus faible lorsque la charge de l'ensemble diesels-alternateurs est faible. Ceci permet à la fois de faire fonctionner les compresseurs 5 selon des conditions plus favorables. Dans l'exemple illustré sur les figures 1 et 2, un automate centralisé 9 est 5 relié au moteur 6 et au compresseur 5 pour modifier leurs paramètres de fonctionnement. Cet automate 9 reçoit en entrée des données incluant la charge de l'ensemble diesels-alternateurs 1, ainsi que d'autres valeurs instantanées de pression et de débit. Il agit en sortie sur le moteur 6 et sur le compresseur 5 pour faire varier la pression d'alimentation et ajuster le débit 10 souhaité lorsque la charge de l'ensemble diesels-alternateurs 1 est faible. Le compresseur 5 pourra comprendre par exemple des aubes à pas variables commandées par l'automate 9 pour ajuster la pression d'alimentation à la valeur la plus adaptée. La pression d'alimentation pourra par exemple se situer à six bars lorsque la charge de l'ensemble de production énergétique 15 est maximale, et descendre jusqu'à quatre bars et demi lorsque la charge se situe à vingt pour cent de la charge maximale. REVENDICATIONS 1/ Installation pour la fourniture de combustible gazeux à un ensemble (1) de production énergétique d'un navire de transport de gaz liquéfié, à partir du contenu d'au moins une cuve (2) dudit navire, comprenant au moins un 5 compresseur (5) entraîné par un moteur (6) dont l'entrée aspire dans ladite cuve (2), la sortie du compresseur (5) débitant dans un collecteur d'alimentation dudit ensemble (1) de production énergétique, et une pompe (3) immergée au fond de la cuve (2) reliée à l'entrée d'un évaporateur (4), la sortie de l'évaporateur (4) étant reliée audit collecteur d'alimentation dudit 10 ensemble (1) de production énergétique, caractérisée en ce qu'elle comprend un réservoir tampon (7) renfermant du gaz provenant des cuves (2) du navire sous une pression supérieure à la pression d'alimentation, ce réservoir tampon (7) étant relié au collecteur par l'intermédiaire d'une vanne (7'). 2/ Installation selon la revendication 1, dans laquelle le réservoir tampon (7) est alimenté en gaz par un compresseur dédié (8) recevant du gaz prélevé dans une canalisation d'alimentation de l'ensemble (1) de production énergétique, ce compresseur (8) étant piloté par un régulateur de pression 20 (7") équipant le réservoir tampon (7). 3/ Installation selon la revendication 1, dans laquelle le réservoir tampon (7) est alimenté en gaz par une pompe dédiée (10) recevant du gaz liquide provenant de la cuve (2), le gaz sortant de cette pompe traversant un 25 vaporisateur secondaire (10') avant d'être injecté dans le réservoir tampon (7), cette pompe (10) étant pilotée par un régulateur de pression (7") équipant le réservoir tampon (7). 4/ Installation selon les revendications précédentes, dans laquelle le 30 compresseur (5) et/ou le moteur (6) sont pilotés par un automate (9) pour faire varier la pression d'alimentation en gaz de l'ensemble (1) de production énergétique. 5/ Installation selon la revendication 4, dans laquelle l'automate (9) pilote 35 le pas des aubes du compresseur (5).