Brevet FR2964574A1 — publié le 20120316

B 10-0098FR 1 Procédé et système de contrôle d'un filtre L'invention concerne les filtres pour conduite d'admission d'air dans une turbine, en particulier une turbine à gaz. Plus particulièrement l'invention concerne les filtres utilisés dans des installations situées dans un environnement riche en eau salée. Comme on le sait, l'air contient de fines particules de poussière, dont la majorité sont de l'ordre de quelques microns. Dans la mesure où elle aspire une quantité considérable d'air, une turbine est très sensible aux effets négatifs de ces particules de poussière. L'air atmosphérique peut contenir de la poussière, de la brume, de l'eau de pluie, de l'eau salée, des particules de carbone.... Par conséquent, l'air aspiré par la turbine est susceptible de provoquer une corrosion et une pollution à l'intérieur de la conduite de la turbine et notamment à l'intérieur du compresseur d'air qui se trouve en premier dans la conduite. La performance du compresseur est réduite, générant ainsi une réduction du rendement du générateur de puissance de la turbine. Afin de réduire ces risques, un filtre est en général placé à l'entrée de la conduite d'admission d'air de la turbine, de façon à éviter le dépôt de particules de poussières contenues dans l'air dans le compresseur de la turbine. Pour cela, il est important de bien contrôler les filtres utilisés afin qu'ils permettent de filtrer un maximum de résidus présents dans l'atmosphère et notamment le sel présent dans l'eau de mer. L'amélioration des performances des filtres permet de réduire les arrêts des turbines, de prolonger leur durée de vie et d'augmenter leur rendement. Il existe différents tests principaux d'efficacité de filtration. Un paramètre qui permet de contrôler l'efficacité de filtration est la rétention du filtre. La rétention correspond au rapport entre le poids des particules de poussières retenues et le poids total des poussières exposées au filtre. La trace de poussière correspondant aux caractéristiques relatives d'encrassement visuel dû aux poussières qui ont traversé le filtre peut également être considérée. L'objectif de l'invention est donc de fournir un procédé et un système de contrôle des performances de filtres pour conduite d'admission d'air d'une turbine. Dans un mode de réalisation, l'invention concerne un procédé de contrôle d'un filtre pour une conduite d'admission d'air d'une turbine dans lequel on soumet le filtre à un flux incident d'eau salée pulvérisée, et on mesure des paramètres du flux de part et d'autre du filtre représentatifs de l'efficacité de rétention en sel du filtre. Ainsi on peut déterminer les performances d'un filtre présent dans un milieu maritime. Cependant on ne sort pas du cadre de l'invention lorsque le filtre à contrôler est utilisé dans un environnement autre que le milieu maritime. Avantageusement, les étapes de mesure sont réalisées en une séquence d'au moins un test. Par exemple, à chaque test, on déplace des organes de mesure dans une conduite de test dans laquelle est placée le filtre. On peut effectuer trois tests de quinze minutes, espacés chacun de vingt minutes. En outre, on effectue quatre séquences de test. On peut éventuellement sécher le filtre entre les séquences. Avantageusement, le filtre est incliné de dix degrés par rapport à l'axe horizontal. Par exemple, chaque test comprend la mesure de la concentration en sel, de la distribution en goutteles d'eau salée et de la quantité d'eau et de sel. On peut charger le filtre sec avec de la poussière et effectuer au moins une séquence de test sur le filtre sec chargé de poussière. Par exemple, on mesure l'efficacité de rétention en sel du filtre. Selon au second aspect, l'invention concerne un système de contrôle d'un filtre pour conduite d'admission d'air dans une turbine comportant un moyen d'injection d'un flux d'eau salée pulvérisée vers le filtre. Le système de contrôle comprend en outre des organes de mesures de paramètres du flux de part et d'autre du filtre représentatifs de l'efficacité de rétention en sel du filtre. Par exemple, les organes de mesure comprennent au moins un organe choisi parmi un débitmètre, un conductimètre, un photomètre, un spectromètre à lumière blanche, un capteur d'humidité, un capteur de pression et un dispositif de mesure de particules. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence au dessin annexé qui illustre un système de contrôle d'un filtre dans une conduite de test selon l'invention. Tel qu'illustré à la figure annexée, le système de contrôle 1 comprend une conduite de test 2 dans laquelle vient se monter un filtre à tester 3 et dans laquelle sont réalisés des étapes de test permettant de déterminer la capacité de rétention en sel des filtres 3. La conduite de test 2 est ainsi pourvue d'un support approprié pour le filtre 3 (non représenté) afin de le positionner transversalement dans la conduite sur le trajet d'un flux d'air incident illustré par des flèches F. Un filtre à haute performance 4, appelé filtre « HEPA » est monté à l'entrée de la conduite de test 2 de manière à fournir de l'air de qualité dans la conduite, en particulier dans différentes zones de mesures A, B, C et D. La zone de mesure A est située entre le filtre HEPA 4 et le filtre à tester 3 jusqu'à la zone B qui est située directement en amont du filtre 3. La zone C est située directement en aval du filtre 3 et la zone D est située en aval de la zone C. La conduite de test 2 comprend un moyen d'injection 5 d'un flux d'eau salée vers le filtre 3 et un dispositif de transmission d'air (non représenté) situé en amont de la conduite de test 2. Le système de contrôle 1 comprend des organes de mesure de paramètres du flux disposés de part et d'autre du filtre 3. Ces organes de mesure sont reliés à un calculateur 6 qui permet d'enregistrer les mesures effectuées. Les organes de mesure comprennent, par exemple, un débitmètre 7, un capteur d'humidité 8, un capteur de pression statique 8a, un spectromètre à lumière blanche 9, un moyen gradué 9a, un photomètre 10, un conductimètre 11 et un moyen de mesure 12 du nombre de particules. Bien entendu, un ou plusieurs de ces organes peuvent être utilisés selon les types de test à réaliser. D'autres types d'organes de mesure peuvent également être utilisés. Le débitmètre 7 est situé en amont de filtre HEPA 4 et permet de déterminer le débit de l'air entrant. Un capteur d'humidité 8 et un capteur de pression statique 8a sont situés dans chacune des zones A et D. Le spectromètre à lumière blanche 9 et permet de déterminer la quantité d'eau dans la zone A injectée par le moyen d'injection 5 et la quantité d'eau dans la zone D. Le moyen gradué 9a est situé dans les zones B et C et permet de déterminer la quantité d'eau présente dans ces zones. Le photomètre 10 est situé dans la zone A et permet de déterminer la concentration en sel. Le conductimètre 11 et le moyen de mesure 12 du nombre de particules sont situés dans les zones B et C de part et d'autre du filtre 3. Le conductimètre 11 détermine la concentration en sel et le moyen de mesure 12 permet de déterminer l'efficacité partielle du filtre 3. L'efficacité partielle correspond au nombre de particules situées en aval du filtre 3 comparé au nombre de particules de même taille situées en amont du filtre 3. La conduite 2 telle que représentée présente, à titre d'exemple non limitatif, une forme dénivelée de façon à obtenir une meilleure répartition de l'injection de l'eau salée sur le filtre 3. Un premier dénivelé 13 forme un angle (3 avec l'axe horizontal, puis un second dénivelé 14 forme un angle y avec l'axe horizontal. L'angle (3 peut être inférieur à 7° et l'angle 'y peut être supérieur à 20°. Une conduite droite ou avec différents angles y et (3 peut également être envisagée pour effectuer le contrôle du filtre 3. Le filtre 3 à tester est incliné d'un angle a par rapport à l'axe horizontal de la conduite 2. L'angle a peut être de 10°. Le filtre 3 est monté dans la conduite 2 par des moyens de fixation étanches (non représentés) afin de diriger le flux d'eau salée uniquement à travers le filtre 3. La concentration en sel injectée par le moyen d'injection 5 peut être, par exemple, de 35g/L. Une première étape de contrôle consiste à tarer le spectromètre à lumière blanche 9 ainsi que les moyens de mesure 12 du nombre de particules. Lors de cette première étape, le filtre à tester 3 n'est pas positionné dans la conduite 2. Un flux d'air est dirigé par le dispositif de transmission d'air à travers le filtre HEPA 4 de manière à obtenir une bonne qualité d'air dans les zones de mesures A, B, C et D, puis l'eau salée est injectée par le moyen d'injection 5. Le flux d'air permet d'obtenir un flux incident d'eau salée pulvérisée vers le filtre 3. Le calculateur 6 relève les valeurs du spectromètre à lumière blanche 9, du conductimètre 11 et des moyens de mesure 12 du nombre de particules en amont et en aval du filtre HEPA 4, c'est-à-dire respectivement les valeurs de la quantité d'eau, de la concentration en sel et du nombre de particules. Une deuxième étape consiste à insérer et à verrouiller le filtre 3 dans la conduite 2, puis le flux d'air est transmis par dispositif de transmission d'air et l'on soumet le filtre 3 au flux incident d'eau salée pulvérisée par le moyen d'injection 5 pendant une durée déterminée, par exemple de trois heures. Une troisième étape consiste à réaliser trois tests pendant une heure. Chaque test comprend la mesure de la quantité d'eau par le spectromètre à lumière blanche 9, la mesure de la concentration en sel par le photomètre 10 et la mesure du nombre de particules par le moyen de mesure 12 afin de déterminer l'efficacité partielle du filtre 3. Chaque test dure environ quinze minutes. Un intervalle d'environ vingt minutes existe entre chaque début de tests. Après chaque test, le spectromètre à lumière blanche 9 et le photomètre 10 sont déplacées dans la conduite 2 suivant l'axe horizontal. Lors des tests, les organes de mesure 9 et 10 peuvent être positionnés dans la zone B, puis dans la zone A, puis dans la zone D. Lors d'une quatrième étape, les trois tests sont répétés pendant environ deux heures, afin d'obtenir trois mesures de chaque organes de mesure 9, 10 et 12 et d'en déduire une moyenne. Les étapes une à quatre sont appelées ultérieurement « séquences de test ». La cinquième étape consiste à sécher le filtre 3, par exemple en augmentant le débit de l'air. Le filtre est séché pendant environ douze heures puis son taux d'humidité est vérifié. Lorsque le filtre 3 est sec, la séquence de test est répétée au moins une fois. La séquence de test peut être répétées jusqu'à quatre fois. Lorsque la cinquième étape est terminée, on charge le filtre 3 sec avec de la poussière à 450 Pa, par exemple de type ASHRAE, et on répète à nouveau la séquence de tests au moins deux fois, puis on charge à nouveau le filtre 3 avec de la poussière à 700 Pa, par exemple de type ASHRAE, et on répète la séquence de tests au moins deux fois. Enfin, on mesure l'efficacité de rétention de poussière du filtre 3 par le test issu de la norme EN 779. La perte de charge doit être contrôlée régulièrement durant le test. On notera que l'invention qui vient d'être décrite permet de contrôler un filtre et déterminer son efficacité de rétention de sel et de poussière dans un environnement maritime, en fonction de la quantité d'eau salée en amont et en aval du filtre 4, de la quantité de sel récupérée en amont du filtre 4. Ainsi pour qu'un filtre soit performant, la quantité d'eau salée récupérée en amont du filtre doit être supérieure à la quantité d'eau salée récupérée en aval du filtre, la valeur de l'efficacité de gouttelettes d'eau salée et la quantité de dépôt de sel doivent être supérieures ou égales à des valeurs de référence. On peut noter, qu'il y a généralement une quantité d'eau, par exemple 25% de la quantité d'eau initiale, qui ne parvient pas jusqu'au filtre 3. Si deux des trois paramètres ci-dessous sont corrects, la performance du filtre est discutable et il convient de refaire le test. Cependant, si un seul des trois paramètres est correct, le filtre est considéré comme défaillant. On notera également que l'invention ne se limite pas au contrôle de filtres utilisés dans un environnement maritime mais permet de contrôler n'importe quel filtre. REVENDICATIONS1. Procédé de contrôle d'un filtre (3) pour conduite d'admission d'air d'une turbine, caractérisé en ce que - on soumet le filtre (3) à un flux incident d'eau salée pulvérisée, - on mesure des paramètres du flux de part et d'autre du filtre représentatifs de l'efficacité de rétention en sel du filtre. 2. Procédé de contrôle d'un filtre selon la revendication 1, dans lequel les étapes de mesure sont réalisées en une séquence d'au moins un test de contrôle. 3. Procédé de contrôle d'un filtre selon la revendication 2, dans lequel à chaque test, on déplace des organes de mesure (9, 10) dans une conduite de test (2) dans laquelle est placée le filtre (3). 4. Procédé de contrôle d'un filtre selon l'une des revendications 2 ou 3, dans lequel on effectue trois tests de quinze minutes, espacés chacun de vingt minutes. 5. Procédé de contrôle d'un filtre selon l'une des revendications 2 à 4, dans lequel on effectue quatre séquences de test. 6. Procédé de contrôle d'un filtre selon la revendication 5, dans lequel on sèche le filtre (3) entre les séquences. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, selon lequel le filtre (3) est incliné de dix degrés par rapport à l'axe horizontal. 8. Procédé selon l'une des revendications 2 à 7, selon lequel chaque test comprend la mesure de la concentration en sel, du nombre de la distribution de goutteles d'eau salée et de la quantité d'eau. 9. Procédé selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que l'on charge le filtre sec avec de la poussière. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'on effectue au moins une séquence de test sur le filtre (3) sec chargé de poussière. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'on mesure l'efficacité de rétention en sel du filtre (3). 12. Système de contrôle d'un filtre (3) pour conduite d'admission d'air dans une turbine comportant un moyen d'injection (5) d'un flux d'eau salée pulvérisée vers le filtre (3), caractérisé en ce qu'il comprend des organes de mesures (9, 10, 12) de paramètres du flux de part et d'autre du filtre représentatifs de l'efficacité de rétention en sel du filtre (2). 13. Système de contrôle selon la revendication 12, selon lequel les organes de mesure comprennent au moins un organe de mesure choisi parmi un débitmètre (7), un conductimètre (11), un photomètre (10), un spectromètre à lumière blanche (9), un capteur d'humidité (8), un capteur de pression et un dispositif de mesure de particules (12).