Brevet FR2883491A1 — publié le 20060929

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de validation d'un cycle d'inertage d'une enceinte fermée. Dans de nombreuses activités industrielles notamment dans le domaine de la chimie, de la pharmacie, des cosmétiques ou de l'agroalimentaire, il peut se former des atmosphères explosives du fait de la manipulation de certains produits; des explosions peuvent donc se produire avec des dommages humains et matériels pouvant être extrêmement graves. Les conséquences sur une personne d'une explosion se traduisent souvent par des blessures irréversibles, voire par son décès. De nombreuses opérations industrielles pouvant générer une explosion ont lieu dans une enceinte fermée. On utilisera le terme d'enceinte fermée pour désigner tous types de cuves, réacteurs, réservoirs ou citernes, c'est-à-dire une enceinte où se déroule une opération industrielle ou un stockage, notamment dans l'industrie chimique, pharmaceutique, pétrolière, cosmétique, etc... On sait que, pour réduire le risque d'explosion, on peut procéder à un inertage de l'enceinte en question. L'inertage est une opération qui consiste à injecter un gaz inerte dans une enceinte pour remplacer l'oxygène qui s'y trouve et; ainsi, le taux d'oxygène est abaissé à un taux en dessous duquel toute inflammation devient impossible en l'absence de comburant ou tout au moins en présence d'un comburant en quantité insuffisante. Une ignition accidentelle par étincelle ou par point chaud ne pourra pas provoquer d'inflammation ou d'explosion. On voit donc que l'inertage d'une enceinte contenant une ou plusieurs substances susceptibles d'exploser en cas d'ignition est une fonction essentielle vis-à-vis de la sécurité des personnes et des biens. Une défaillance humaine ou matériel dans une opération d'inertage peut donc avoir des conséquences désastreuses. L'invention a pour but de proposer un procédé et un dispositif 30 visant à valider un cycle d'inertage d'une enceinte. L'invention a essentiellement pour objet un procédé de validation d'un cycle d'inertage d'une enceinte fermée. Le cycle d'inertage, connu en luimême, comprend les phases consistant à : a - former une dépression dans l'enceinte à une pression de 35 consigne Pv inférieure à la pression atmosphérique, b - injecter un gaz inerte dans l'enceinte rompant la dépression dans l'enceinte, Selon l'invention, le procédé de validation comprend les étapes consistant à : 1 - mesurer une variation de la pression de l'intérieur de l'élément au cours de la phase de formation de la dépression, 2 - contrôler une non variation, sur un laps de temps, de la dépression par rapport à sa valeur de consigne Pv, 3 - vérifier en amont de l'enceinte la présence du gaz inerte au 10 cours de la phase b) du cycle d'inertage, 4 - mesurer une variation du taux d'oxygène dans l'enceinte, après injection du gaz inerte dans l'enceinte. L'invention propose une assurance de la qualité de l'inertage obtenu, en d'autres termes une assurance sur le taux d'oxygène restant 15 dans l'enceinte après le cycle d'inertage. Le but est atteint en contrôlant au moins deux paramètres, à savoir la variation de l'étanchéité de l'enceinte et la variation du taux d'oxygène en fin d'inertage. En effet, il n'est pas possible de parvenir à une assurance quant à la fiabilité de l'inertage par une mesure d'un unique paramètre significatif de l'inertage. La mesure peut être erronée à cause d'une défaillance de l'instrument de mesure, d'une dérive dans la mesure ou encore d'une défaillance dans le traitement de cette mesure. L'invention propose, donc, de mesurer deux paramètres intervenant durant le cycle d'inertage. Ces deux paramètres sont fondamentaux pour un inertage fiable. II s'agit, d'une part, d'assurer un contrôle de l'étanchéité de l'enceinte. En effet, un défaut d'étanchéité peut réduire à néant l'inertage puisque l'introduction d'air ambiant dans l'enceinte implique l'introduction d'oxygène dans l'enceinte. Le deuxième paramètre à contrôler est la variation du taux d'oxygène restant après l'introduction du gaz d'inertage. Ce taux est bien entendu très significatif de l'inertage; la mesure de ce taux permet notamment de s'assurer que l'air ambiant a effectivement été chassé par le gaz inerte. Cette information combinée à l'information concernant l'étanchéité de l'enceinte permet de garantir la pérennité de l'inertage. Dans une forme de réalisation le procédé comprend une étape 5 qui suit l'étape 4, consistant à vérifier que la pression à l'intérieur de l'enceinte est égale à la pression atmosphérique. Dans cette forme de réalisation il est prévu que l'enceinte est, au terme de son inertage, est à la pression atmosphérique. Il peut, cependant, être envisagé que l'enceinte soit en légère surpression au terme de son inertage. Selon la qualité de l'inertage souhaitée, il est envisagé de réitérer plusieurs fois les étapes définies précédemment. Selon un cas de figure, le procédé prévoit de déclencher un signal de fonctionnement en mode défaillant dans le cas où la pression à l'intérieur de l'enceinte mesurée à l'étape 1 ne varie pas au cours de la phase a) du cycle d'inertage. Une telle mesure peut être le signe: - d'un défaut des moyens de mesure de la pression, - d'un défaut des moyens de réalisation de la dépression dans l'enceinte, - d'un défaut important de l'étanchéité de l'enceinte. La détection de la pression régnant dans l'enceinte après sa mise en dépression permet donc détecter plusieurs sources de dysfonctionnement qui peuvent chacune avoir un impact sur la qualité de l'inertage. Selon un autre cas de figure, le procédé prévoit de déclencher un signal de fonctionnement en mode défaillant dans le cas où le contrôle de la non variation de la dépression mesuré à l'étape 2 montre une variation de la dépression à l'intérieur de l'enceinte en fin de phase a du cycle d'inertage. Une telle mesure peut, en effet, être le signe: - d'un défaut des moyens de mesure de la pression montrant une baisse ou une augmentation de la pression, - d'un défaut d'étanchéité de l'enceinte entraînant une baisse de la dépression, - d'un défaut d'étanchéité d'une vanne. Le contrôle de la stabilité de la dépression dans l'enceinte permet, là encore, de détecter plusieurs sources de dysfonctionnement qui 35 chacune peuvent avoir un impact sur la qualité de l'inertage. Selon un autre cas de figure, le procédé prévoit consiste à déclencher un signal en fonctionnement en mode défaillant dans le cas où la vérification de la présence mesurée à l'étape 3 montre une absence du gaz inerte. Une telle mesure peut en effet être le signe q'aucun gaz d'inertage ne parvient dans l'enceinte, ce qui est une cause majeure de défaut d'inertage. Selon un autre cas de figure, le procédé prévoit de déclencher un signal de fonctionnement en mode défaillant (50) dans le cas où la 10 mesure de la variation du taux d'oxygène montre une variation du taux d'oxygène. Une telle mesure peut, en effet, être le signe: - d'un défaut des moyens de mesure de taux d'oxygène, - de l'injection d'un gaz autre qu'un gaz d'inertage, - d'un défaut d'étanchéité de l'enceinte, - d'un défaut d'étanchéité d'une vanne. Selon une possibilité, le déclenchement d'un signal de fonctionnement en mode défaillant prévoit l'interruption du cycle d'inertage à la phase dans laquelle il se trouve. L'invention concerne également un dispositif de validation d'un équipement d'inertage d'une enceinte fermée. De façon connue en elle-même, l'équipement d'inertage comprend: - une pompe à vide reliée à l'enceinte, - un conduit d'injection d'un gaz inerte dans l'enceinte, - un automate commandant la mise en oeuvre de la pompe à vide et l'injection du gaz inerte, Selon l'invention, le dispositif de validation comprend: - un moyen de mesure de la pression régnant à l'intérieur de l'enceinte, - un moyen de mesure de la pression dans le conduit d'injection, - un moyen de mesure de la teneur en oxygène à l'intérieur de l'enceinte et, - une unité de validation reliée notamment au moyen de mesure de pression et au moyen de mesure de la teneur en oxygène. Selon une forme de réalisation: - les moyens de mesure de la pression sont constitués par au moins un capteur de pression, - le moyen de la teneur en oxygène est un oxygénomètre, - le moyen de détection de la présence d'un gaz inerte dans le conduit d'injection est un capteur de pression. La mesure d'un fluide sous pression dans le conduit d'injection est utilisée comme indication de la présence ou de l'absence du gaz inerte dans le conduit d'injection. Pour sa bonne compréhension, l'invention est décrite en référence au dessin ci annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation du dispositif. Figure 1 représente schématiquement une forme de réalisation du dispositif, Figure 2 est un diagramme d'une forme de réalisation du procédé selon l'invention. Sur la figure 1 est représentée schématiquement une enceinte fermée qui doit être protégée par inertage. Cette enceinte 100 peut être par exemple un réacteur chimique dont la capacité peut être de quelques litres à quelques dizaines de milliers de litres. Comme on peut le voir sur la figure 1, l'enceinte est équipée de 20 façon classique d'une vidange 101 et d'un mélangeur 102. Un équipement d'inertage est prévu pour réaliser l'inertage de l'enceinte 100; il est prévu que l'enceinte 100 soit connectée à une pompe à vide 103 qui permet donc de créer une dépression. Un conduit d'injection 104 d'injection d'un gaz inerte est relié à l'enceinte 100; le gaz inerte, le plus souvent, est de l'azote même si d'autres gaz inertes peuvent être envisagés, par exemple de l'argon, qui peut être stocké dans une cuve qui est connectée au conduit d'injection 104. Deux vannes 105, 106 sont placées respectivement sur le 30 conduit reliant l'enceinte 100 à la pompe à vide 103 et sur le conduit 104. On note également la présence d'une troisième vanne 107 qui permet de mettre à l'air le contenu de l'enceinte. Un automate 108 assure la gestion du cycle d'inertage, c'est-à-dire la formation d'une dépression dans l'enceinte 100 puis l'injection de gaz inerte dans l'enceinte 100. Pour une meilleure lisibilité de la figure 1, 2883491 6 les liaisons entre l'automate et les moyens de mise en dépression de l'enceinte et les moyens d'injections de gaz inerte ne sont pas représentés. Dans le cadre de l'invention, l'enceinte 100 est, par ailleurs, équipée de deux types de capteur à savoir un capteur de pression 109 et 5 un oxygénomètre 110 c'est-à-dire un capteur mesurant un taux d'oxygène. Le capteur de pression 109 et l'oxygénomètre 110 sont reliés à une unité de validation 112 qui peut être constitué, par exemple, de plusieurs contrôleurs programmables. On note également la présence d'un capteur de pression 113 10 sur le conduit d'injection 104 en gaz inerte. A l'état initial, l'enceinte 100 est à la pression atmosphérique. Il est fixé alors, à l'automate 108, une valeur de consigne d'inertage, c'est-à-dire un taux d'oxygène à l'intérieur de l'enceinte en fin de cycle d'inertage. L'automate 108 ordonne le départ du cycle d'inertage et fixe une valeur de consigne de dépression Pv dans l'enceinte 100; il ordonne la mise en fonction de la pompe à vide 103 pour créer une dépression dans l'enceinte 100. La valeur de cette dépression dépend bien entendu du taux d'oxygène final que l'on souhaite obtenir dans l'enceinte en fin de cycle d'inertage. Lorsque l'étape de mise en dépression de l'enceinte 100 débute, l'automate 108 envoie un signal à l'unité de validation 112 indiquant le début de l'opération d'inertage. L'unité de validation 1 12 reçoit du capteur 109 une donnée sur 25 une variation de la pression régnant dans l'enceinte 100. Le capteur de pression 109 peut, soit renvoyer à l'unité de validation 112, une information selon laquelle l'enceinte 100 est en dépression, soit renvoyer à l'unité de validation 112, une information selon laquelle l'enceinte 100 est à la pression atmosphérique. Dans le cas où le capteur de pression 109 ne détecte pas de variation de la dépression dans l'enceinte, il est émis un signal de fonctionnement en mode défaillant 10. L'absence de variation de la pression peut avoir comme cause: - un défaut du capteur de pression 109, -un défaut de la pompe à vide 103, - un défaut important de l'étanchéité de l'enceinte 100. 2883491 7 Il est à noter que la mesure de la variation de la pression devant la formation de la dépression dans l'enceinte permet d'autocontrôler le capteur 109. L'émission d'un signal de fonctionnement en mode défaillant peut exiger une intervention puisque l'absence de variation de pression est causée par un dysfonctionnement qui peut avoir un impact sur la qualité de I'inertage. En fin de phase de formation de la dépression dans l'enceinte, il est prévu une étape de contrôle de la non variation de la dépression. En pratique, il est prévu une temporisation de la mesure de la dépression. Cette temporisation peut être de l'ordre de 20 à 30 secondes. Dans le cas où le capteur de pression 109 mesure une dérive de la pression, il est émis un signal de fonctionnement en mode défaillant 20. Une variation de la dépression mesurée dans l'enceinte peut avoir comme cause: - un défaut de capteur de pression, - un défaut d'étanchéité entraînant une lente baisse de la dépression, - un défaut d'étanchéité de la vanne 106 ou la vanne de 20 vidange 101. L'émission d'un signal de fonctionnement en mode défaillant est le signe d'un dysfonctionnement qui peut avoir un impact sur le bon inertage de l'enceinte 100. L'intervention d'un opérateur peut être requise pour contrôler les causes de dysfonctionnement. Dans le cas où le capteur de pression 109 constate une stabilité de la dépression, l'automate 108 peut alors commander la poursuite du cycle d'inertage et l'introduction d'un gaz inerte dans l'enceinte 100; l'automate 108 communique à l'unité de validation 112 une donnée selon laquelle l'étape d'injection de gaz inerte débute. L'injection d'azote se fait ainsi dans une enceinte 100 dont l'étanchéité a été contrôlée. Le procédé de validation présente une étape de contrôle de la variation du taux d'oxygène dans l'enceinte. Préalablement au contrôle de la variation du taux d'oxygène, il est vérifié par le capteur de pression 113 qui change d'état et détecte effectivement un fluide sous pression dans le conduit d'alimentation 104. 2883491 8 Cette étape permet de contrôler le fait qu'un gaz est bien présent dans le canal d'alimentation et permet de signaler le cas où la source du gaz serait tarie. L'unité de validation 112 reçoit, ensuite, la mesure de variation 5 du taux d'oxygène dans l'enceinte 100 par l'oxygénomètre 110. Si le taux d'oxygène dans l'enceinte ne varie pas et si le capteur 113 détecte un gaz sous pression dans le conduit 104, le cycle d'inertage est validé. En revanche, si le taux d'oxygène dans l'enceinte varie ou si le capteur 113 ne détecte pas de gaz dans le conduit 104, le cycle d'inertage n'est pas validé. En effet, la détection de l'un de ces phénomènes indique un dysfonctionnement pouvant affecter l'inertage de l'enceinte. Une mesure de variation du taux d'oxygène peut avoir plusieurs causes, notamment: - un défaut de l'oxygénomètre, - l'injection d'un gaz comprenant de l'oxygène, - un défaut d'étanchéité de l'enceinte, - un défaut d'étanchéité de la vanne. Bien entendu, le dispositif et le procédé d'inertage, selon 20 l'invention, ne sont pas limités aux formes de réalisation décrites cidessus à titre d'exemples, mais ils en embrassent au contraire toutes les formes de réalisation. 2883491 9 REVENDICATIONS 1. Procédé de validation d'un cycle d'inertage d'une enceinte (100) fermée, le cycle d'inertage comprenant les phases consistant à : a former une dépression dans l'enceinte (100) à une pression de consigne Pv inférieure à la pression atmosphérique, b - injecter un gaz inerte dans l'enceinte rompant la dépression dans l'enceinte (100), caractérisé en ce que le procédé de validation comprend les 10 étapes consistant à : 1 mesurer une variation de la pression de l'intérieur de l'enceinte (100) au cours de la phase de formation de la dépression, 2 - contrôler une non variation, sur un laps de temps, de la dépression par rapport à sa valeur de consigne Pv, 3 - vérifier en amont de l'enceinte (100) la présence du gaz inerte au cours de la phase b) du cycle d'inertage, 4 -mesurer une variation du taux d'oxygène dans l'enceinte, après injection du gaz inerte dans l'enceinte. 2. Procédé de variation d'un cycle d'inertage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une étape 5 qui suit l'étape 4, consistant à vérifier que la pression à l'intérieur de l'enceinte est égale à la pression atmosphérique. 3. Procédé de variation d'un cycle d'inertage selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce qu'il consiste à réitérer plusieurs 25 fois les étapes visées aux revendications 1 à 2. 4. Procédé de variation d'un cycle d'inertage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste à déclencher un signal de fonctionnement en mode défaillant (10) dans le cas où la pression à l'intérieur de l'enceinte (100) mesurée à l'étape (1) ne varie pas au cours de la phase a) du cycle d'inertage. 5. Procédé de validation d'un cycle d'inertage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il consiste à déclencher un signal de fonctionnement en mode défaillant (20) dans le cas où le contrôle de la non variation de la dépression mesuré à l'étape (2) montre une variation de la dépression à l'intérieur de l'enceinte (100) en fin de phase a du cycle d'inertage. 2883491 10 6. Procédé de validation d'un cycle d'inertage selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il consiste à déclencher un signal en fonctionnement en mode défaillant (30) dans le cas où la vérification de la présence mesurée à l'étape (3) montre une absence du gaz inerte. 7. Procédé de validation d'un cycle d'inertage selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il consiste à déclencher un signal de fonctionnement en mode défaillant (40) dans le cas où la mesure de la variation du taux d'oxygène mesurée à l'étape (4) montre une variation du taux d'oxygène. 8. Procédé d'inertage selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le déclenchement d'un signal de fonctionnement en mode défaillant prévoit l'interruption du cycle d'inertage à la phase dans laquelle il se trouve. 9. Dispositif de validation d'un équipement d'inertage d'une 15 enceinte (100) fermée comprenant: - une pompe à vide (103) reliée à l'enceinte (100), - un conduit d'injection (104) d'un gaz inerte dans l'enceinte (100), - un automate commandant la mise en oeuvre de la pompe à 20 vide et l'injection du gaz inerte, caractérisé en ce que le dispositif de validation comprend: - un moyen de mesure de la pression régnant à l'intérieur de l'enceinte, - un moyen de détection de la présence d'un gaz inerte dans le 25 conduit d'injection (104), - un moyen de mesure de la teneur en oxygène à l'intérieur de l'enceinte et, - une unité de validation (112) reliée notamment au moyen de mesure de pression et au moyen de mesure de la teneur en oxygène. 10. Dispositif de validation d'un équipement d'inertage selon la revendication 9, caractérisé en ce que le moyen de mesure de la pression est un capteur de pression (103). 11. Dispositif de validation d'un équipement d'inertage selon la revendication 5 ou la revendication 10, caractérisé en ce que le moyen de 35 la teneur en oxygène est un oxygénomètre (110). 12. Dispositif de validation d'un équipement d'inertage, caractérisé en ce que le moyen de détection de la présence d'un gaz inerte dans le conduit d'injection (104) est un capteur de pression (113).