Brevet FR2955661A1 — publié le 20110729

L'invention concerne un procédé et un dispositif de vérification d'étanchéité d'échangeurs thermiques utilisables dans le cadre de la maintenance des échangeurs thermiques à plaques à deux fluides, à circulation parallèle à contre-courant. Il est connu de faire effectuer dans le cadre de la maintenance de ce type d'échangeurs, des tests d'étanchéité afin de s'assurer que les plaques ne sont pas percées ou fissurées, car il pourrait alors y avoir passage de fluide entre les circuits. 10 Il existe pour cela actuellement : - un test hydraulique, consistant à mettre en pression les deux circuits afin de vérifier qu'aucun passage n'existe entre ceux-ci. Ce test présente l'avantage 15 de ne pas nécessiter l'ouverture de l'échangeur et d'offrir une précision de détection pouvant être considérée comme moyenne, liée aux propriétés de l'eau, - un test hélium/air consistant à mettre en pression un circuit à l'hélium et à 20 «renifler» dans l'autre, afin de détecter la présence d'hélium. Ce test offre une bonne précision, mais présente l'inconvénient de nécessiter l'ouverture de l'échangeur pour effectuer sa vidange, - un test à la fluorescéine, consistant à faire circuler de l'eau et de la 25 fluorescéine dans un circuit et à vérifier si de la fluorescéine se retrouve dans l'autre, une circulation d'eau étant également effectuée dans ce second circuit. Ce test offre une meilleure précision que le test hydraulique évoqué plus haut, grâce à l'utilisation de la fluorescéine, mais reste moins performant que le test à l'hélium, 30 - un test au sel utilisé à la place de la fluorescéine.5 A souligner qu'avec les tests à la fluorescéine et à la solution saline, des traces de ces produits restent présents dans l'échangeur après réalisation du test, ce qui peut poser problème dans certains processus. Quant aux tests hélium/air, ils présentent l'inconvénient de nécessiter l'ouverture de l'échangeur, ce qui privilégie le test hydraulique malgré la précision moyenne qu'il permet seulement d'obtenir, car il ne nécessite pas l'ouverture de l'échangeur. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients. Cette invention telle qu'elle se caractérise résout le problème consistant à proposer un test en place offrant une précision élevée, sans nécessiter l'ouverture de l'échangeur, pouvant être utilisé dans la plupart des cas sans nécessiter l'arrêt du processus, sous réserve uniquement qu'il permette l'injection d'un gaz dans le premier circuit et la pose d'une sonde dans le second. Le procédé de contrôle de l'intégrité des échangeurs thermiques à plaques consistant à détecter les éventuels défauts d'étanchéité des plaques en recourant à un fluide dont le passage d'un circuit à l'autre, peut être détecté et évalué, se caractérise principalement selon l'invention en ce qu'il consiste à utiliser comme fluide, pour ce contrôle, un gaz dissous dans un liquide porteur sous pression qui en assure la diffusion et l'entraînement dans l'un des circuits de l'échangeur, à rechercher la présence du gaz dans l'autre circuit et à mesurer le débit d'une éventuelle fuite. Selon un mode d'utilisation du procédé selon l'invention, la dissolution du gaz dans le liquide porteur et l'entraînement de celui-ci dans l'un des circuits de l'échangeur à contrôler s'effectue par l'intermédiaire d'un circuit en boucle sous pression et la recherche de la présence du gaz dans l'autre circuit s'effectuant par l'intermédiaire d'un autre circuit en boucle, maintenu à une pression inférieure à celle induite et maintenue dans le premier circuit de l'échangeur, en recherchant dans le liquide, ainsi mis sous pression, la présence du gaz utilisé pour le test, en mesurant éventuellement la proportion en vue d'établir le diagnostic d'intégrité de l'échangeur. Le dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, se caractérise principalement en ce que les deux circuits en boucle sont constitués chacun d'une tuyauterie reliant les parties haute et basse du circuit d'échangeur concerné sur laquelle sont montés une pompe de circulation et de mise en pression et une prise d'eau, et respectivement un dispositif d'injection de gaz dans le premier circuit et un détecteur de gaz dans le second ainsi qu'un manomètre de contrôle de la pression et une tuyauterie de purge sur les deux circuits ; la mise en circuit du dispositif d'injection de gaz, de la pompe de circulation, de la prise d'eau et de la purge étant contrôlées par des vannes. Préférentiellement, le gaz inerte utilisé est de l'hélium ou de l'azote hydrogéné ; et le détecteur de gaz est connecté au circuit par l'intermédiaire d'une paroi perméable au gaz et imperméable au liquide. Les avantages obtenus, grâce à cette invention, consistent pour l'essentiel en ce que le liquide utilisé pour la diffusion du gaz à l'intérieur de l'échangeur peut être constitué de celui normalement utilisé avec l'échangeur, sous réserve de compatibilité avec les équipements utilisés pour le test et en ce que l'utilisation simultanée d'un gaz et d'un liquide permet une meilleure répartition du gaz dans l'échangeur en facilitant le passage de celui-ci, par d'éventuelles fissures ou défaut d'étanchéité, en permettant ainsi une mesure suffisamment précise du débit de fuite par rapport à l'intégrité de l'échangeur, avec classement des mesures à prendre éventuellement, en cumulant ainsi les avantages de la solution hydraulique et du test hélium/air. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation d'un banc de test d'intégrité en service sur un échangeur à une seule plaque, réalisé selon l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif au regard des dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique du banc de test en place sur l'échangeur, - la figure 2 représente une matrice de la sanction programmée (débit de fuite/intégrité) après réalisation du test. Les figures montrent le dispositif de contrôle d'étanchéité d'un échangeur 10 comportant un circuit primaire 11 et un circuit secondaire 12, séparés par une plaque 13, comportant respectivement des connexions supérieures 111 et 121 et inférieures 112 et 122 auxquelles sont reliées les extrémités des circuits en boucle 20 et 30 équipées respectivement d'un dispositif d'injection de gaz 21 d'une pompe 22, d'un manomètre 23, d'une prise d'eau 24, d'une purge 25, de quatre vannes 26 à 29 et d'un boîtier de contrôle 31 comportant un détecteur de fuite 311, une sonde 312, une pompe 32, un manomètre 33, une prise d'eau 34, une purge 35 et trois vannes 36 à 38. En examinant plus en détail la figure 1, on remarque que le banc de test, ainsi constitué, est relié à l'échangeur 10 par l'intermédiaire des connexions supérieures 111 et inférieures 112 du circuit primaire 11 de l'échangeur 10, pour ce qui concerne le circuit en boucle 20, et des connexions supérieures 121 et inférieures 122 du circuit secondaire 12 dudit échangeur 10 pour ce qui concerne le circuit en boucle 30. Après paramétrage des différents temps de cycles de la température, de la pression etc..., le test est lancé en procédant comme suit : 1) remplissage d'eau des circuits primaires 11 et 12 de l'échangeur 10 par ouverture des vannes 26 et 36 reliant les circuits en boucle 20, 30 aux prises d'eau 24 et 34 avec ouvertures des vannes de purge 25 et 35 et des vannes 27,28 et 37,38. Quelques cycles de purge sont alors effectués par action sur les vannes de purge 25 et 35, 2) une mise en pression des circuits en boucle 20, 30 est effectuée avec contrôle et différentiation des pressions à l'aide des manomètres 23 et 33, 3) les pompes de circulation 22 et 32 sont alors activées en maintenant les vannes 27, 28 et 37,38 ouvertes et les vannes 25,26 et 35,36 fermées. La pression des circuits étant continuellement contrôlée et réajustée automatiquement, 4) injection du gaz traceur dans le circuit primaire 11 par action sur la vanne 29 du dispositif d'injection 21 et la vanne 27 jusqu'à obtention de la pression désirée sur le manomètre 23. Les données de pression et de température des deux circuits ainsi que les mesures fournies par le détecteur de fuite 311 étant alors soumises à enregistrement, 5) le détecteur 311 est connecté au circuit par l'intermédiaire d'un organe spécifique 313 perméable aux gaz et imperméable aux liquides. L'enregistrement des données et leur analyse étant réalisé en temps réel par le banc de test en privilégiant les débits de fuite ; le résultat étant émis par le banc de test en fonction des paramètres de débit de fuite du gaz, des facteurs de pression et de temps. Le test étant ainsi réalisé, le dispositif est purgé si nécessaire. En se reportant à la figure 2, on constate que les résultats du test sont représentés sur un graphique dont l'abscisse est graduée en intégrité et l'ordonnée en débit de fuite mesure en M bar. L. S-1, le niveau d'intégrité de l'échangeur étant délimité en zone : A : correspondant à l'absence de risque, B : mesure préventive (20 à 50 microns), C : limite de nécessité d'un ressuage pour localiser la fuite constatée, D : communication interne entre les deux circuits de l'échangeur.5 REVENDICATIONS1) Procédé de contrôle de l'intégrité des échangeurs thermiques à plaques, consistant à détecter les éventuels défauts d'étanchéité des plaques en recourant à un fluide dont le passage d'un circuit à l'autre peut être détecté et évalué, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser comme fluide un gaz dissous dans un liquide qui en assure la diffusion et l'entraînement dans l'un des circuits (11), à rechercher la présence du gaz dans l'autre circuit (12), à mesurer le débit d'une éventuelle fuite et à traduire celui-ci en terme de risque. 2) Procédé de contrôle selon la revendication 1, caractérisé en ce que la dissolution du gaz dans le liquide et l'entraînement de celui-ci dans le circuit primaire (11) de l'échangeur (10) à contrôler, s'effectue par l'intermédiaire d'un circuit en boucle (20) sous pression et en ce que la recherche de la présence de gaz dans le circuit secondaire (12) de l'échangeur s'effectue par l'intermédiaire d'un autre circuit en boucle (30) maintenu à une pression inférieure à celle induite et maintenue dans le circuit primaire (11) de l'échangeur (10) dans lequel on recherche la présence éventuelle du gaz utilisé pour le test en mesurant la proportion. Dispositif d'application du procédé selon les revendications 1 et 2 prises dans leur ensemble consistant à détecter les éventuels défauts d'étanchéité des plaques (13) d'un échangeur thermique (10) en recourant à un fluide dont le passage d'un circuit (11) à l'autre (12) peut être détecté, caractérisé en ce que les deux circuits en boucle (20,30) sont constitués chacun d'une tuyauterie reliant les parties haute et basse du circuit de l'échangeur concerné (11,12) sur laquelle sont montés une pompe (22,32) de circulation et de mise en pression du liquide et une prise d'eau (24,34) contrôlée par une vanne (26,36) et respectivement un dispositif d'injection de gaz (21) contrôlé par une vanne (29) dans le premier circuit (20) et un boîtier de contrôle (31) de gaz 3) 2 5comportant un détecteur de fuite (311) et une sonde (312) dans le second circuit (30) complété chacun d'un manomètre de contrôle (23,33) ainsi que d'une tuyauterie de purge (25,35) contrôlée par une vanne. 4) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le détecteur de fuite (311) est équipé d'un séparateur perméable au gaz et imperméable au liquide. 5) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le gaz utilisé est de l'hélium. 6) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le gaz utilisé est de l'azote hydrogéné.