Brevet FR3055327A1 — publié le 20180302

La présente invention concerne, d'une manière générale, les systèmes de transfert de fluide et, plus particulièrement, les systèmes de chargement marine, tels que notamment des bras articulés de chargement ou des systèmes de chargement du type à conduite flexible, pour le transfert d'un fluide d'un emplacement à un autre (chargement et/ou déchargement). On entend par fluide, un produit liquide ou gazeux, tel qu'un produit pétrolier, gazier ou chimique. Il s'agit plus particulièrement de gaz naturel liquéfié ou de gaz naturel basse ou haute pression. Ce type de produit est destiné à être transféré, par exemple, entre un navire et un quai ou une jetée ou entre deux navires. Pour les systèmes de chargement marine, il peut s'agir : - De bras de chargement marine classiques tels que définis par exemple dans les demandes de brevet FR2813872, FR2854156, FR2931451 ; - De bras de chargement marine sans embase tels que définis par exemple dans la demande de brevet FR2964093 ; - De bras bunkering tels que définis par exemple dans la demande de brevet FR3003855 ; - De bras de chargement permettant d'atteindre des points de connexion bas, du genre définis dans le brevet US 3 249 121 ; -De systèmes de chargement à conduite flexible tels que définis par exemple dans la demande de brevet FR2968058 ; et - De systèmes de chargement hybrides (une partie rigide et une partie flexible), tels que définis par exemple dans la demande de brevet FR3003855. Les fabricants de tels systèmes de transfert sont de plus en plus confrontés à une demande de réduction du temps d'installation et de réception sur site de ceux-ci. 3055327 2 La présente invention vise à proposer un système répondant à cette demande et conduisant en outre à d'autres avantages. Elle propose, à cet effet, un module de déplacement d'un premier emplacement à un second emplacement d'un système de transfert de fluide, caractérisé en ce qu'il comporte une structure porteuse destinée à être fixée au second emplacement, sur laquelle est monté le système de transfert de fluide et portant en outre des moyens de commande du système de transfert de fluide, reliés fonctionnellement à celui-ci. Grâce à ces dispositions, il est possible de réduire de façon substantielle le temps d'installation et de réception sur site, en particulier par le fait que le nombre d'éléments du système restant encore à connecter au moment de l'installation sur site et le nombre de points de liaison au site sont notablement réduits. En outre, le pré-montage du système et des moyens de commande sur la structure porteuse peut se faire pendant la construction d'un navire et il n'est donc pas nécessaire d'attendre la fin de la construction de celui-ci pour réaliser l'assemblage du système de transfert et de ses moyens de commande. De plus, un tel module permet de déplacer le système de transfert d'un premier site d'utilisation à un second site d'utilisation, lorsque l'utilisation sur le premier site ne présente plus d'intérêt. Suivant d'autres dispositions de la présente invention, qui peuvent être mises en oeuvre de façon indépendante ou combinée, notamment pour des raisons de commodité de fabrication ou d'utilisation : - La structure porteuse comporte des moyens pour la fixer, de manière amovible, au second emplacement ; - Les moyens de commande comportent des moyens de fourniture d'énergie hydraulique, pneumatique ou électrique au système de transfert de fluide ; 3055327 3 - Les moyens de fourniture d'énergie hydraulique comportent une unité de puissance hydraulique, au moins un ensemble de vannes de sélection et des accumulateurs hydrauliques de secours ; - Le système de transfert comporte des actionneurs électriques et les moyens de fourniture d'énergie électrique comportent l'équipement électrique nécessaire à la commande des actionneurs électriques ; - Les moyens de commande comportent en outre un panneau de commande du système de transfert de fluide, relié fonctionnellement aux moyens de fourniture d'énergie ; - Le module comporte en outre un local pour équipement, qui est pressurisé, et les moyens de commande comportent un dispositif d'acquisition de données et de calcul installé dans le local ; - Le panneau de commande et / ou l'équipement électrique est (sont) également installé(s) dans le local ; - Le module comporte en outre au moins un équipement additionnel choisi dans le groupe comprenant un tronçon de tuyauterie amovible, un dispositif de mesure de débit, un dispositif de suivi de processus, des vannes actionnées par moteur, des liaisons navire à navire et un dispositif de suivi de position du système de transfert ; - La structure porteuse comporte une plateforme ; - La structure porteuse est munie de moyens permettant le levage de cette structure ainsi que des éléments installés sur celle-ci ; - Les moyens permettant le levage de la structure porteuse comportent des moyens d'accrochage à un appareil de levage ; - Le système de transfert de fluide comporte au moins un système de chargement marine. L'exposé de la présente invention sera maintenant poursuivi par la description détaillée d'exemples de réalisation, donnés ci-après à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés. 3055327 4 Sur ceux-ci : - La figure 1 est une vue schématique en perspective d'un module conforme à un premier mode de réalisation de la présente invention ; - La figure 2 est une vue en perspective d'un module conforme à un second mode de réalisation de la présente invention ; - La figure 3 est un schéma représentant les connexions et interfaces d'un module selon un autre mode de réalisation de l'invention; - Les figures 4a et 4b représentent schématiquement l'installation d'un module du genre de celui de la figure 3 sur un navire méthanier au moyen d'un ponton-grue. La figure 1 représente de manière schématique un module de déplacement 1 d'un premier emplacement à un second emplacement d'un système de transfert de fluide 2, selon un premier mode de réalisation de l'invention. Il peut s'agir, par exemple, pour le premier emplacement, d'une unité de fabrication du système de transfert de fluide et, pour le second emplacement, d'un quai, d'une jetée ou d'un navire. Le système de transfert de fluide 2 comporte, ici, quatre bras équilibrés 3 de transfert du fluide, sans embase et identiques. Le fluide est, ici, du gaz naturel liquéfié. Chacun de ces bras 3 comporte un compas de transfert 4 comportant un élément de transfert interne 5 et un élément de transfert externe 6, articulés entre eux et portés par une structure support 7. Chaque bras 3 comporte en outre un système d'équilibrage par contrepoids 8 du compas de transfert 4. Le compas est installé sur une table tournante mobile 9 en rotation autour d'un axe vertical, pour entrainer en rotation le compas de transfert 4 autour de cet axe. L'élément de transfert externe 6 porte, par ailleurs, un ensemble de couplage 10 permettant le transfert du fluide, qui est destiné à être raccordé à une tubulure cible, telle qu'un manifold, disposée par exemple sur un navire. 3055327 S'agissant de bras connus en soi, ceux-ci ne seront pas décrits plus en détails ici. On rappellera simplement que ce genre de bras articulé de chargement marine est notamment décrit dans la demande de brevet FR2964093 identifiée supra. Il s'agit en pratique d'un bras de chargement offshore commercialisé par la demanderesse sous la dénomination « OLAF ». Conformément à la présente invention, le système de transfert de fluide 2 comportant, ici, les quatre bras de chargement marine sans embase 3, est monté sur une structure porteuse 11 du module de déplacement 1. En pratique, il s'agit d'une plateforme 12 à laquelle sont fixées les tables tournantes 9 de chacun des bras de chargement 3. Cette plateforme 12 comporte des moyens pour fixer le module 1, de manière amovible, au second emplacement (quai, jetée ou navire). Il s'agit, ici, de pieds 13 agencés à chaque angle de la plateforme. En variante, il peut s'agir de pièces d'interface équivalentes. Ces pieds 13 peuvent, par exemple, être fixés par soudure sur le pont d'un navire. En variante, la plateforme peut, par exemple, être fixée par boulonnage au second emplacement en vue, par exemple, de la déplacer vers un autre emplacement en fin d'utilisation sur le pont de ce navire ou un autre second emplacement. En pratique, cette plateforme 12 comporte un châssis ayant un cadre rectangulaire 14 auquel sont fixées, par exemple par soudure, plusieurs plaques métalliques 15. Des poutrelles métalliques entrecroisées sont également prévues, ici, pour renforcer le cadre et offrir des points de fixation 3055327 6 pour les bras de chargement 3. Celles-ci ne sont pas visibles sur la figure 1 en raison du fait qu'elles sont fixées aux côtés du cadre 14 en dessous des plaques métalliques 15. Dans le cas du présent mode de réalisation, ces poutrelles sont agencées sur la moitié de la largeur de la plateforme portant les bras et fixées, par soudure, aux trois côtés correspondants du cadre. En variante, elles pourraient bien entendu être fixées aux quatre côtés du cadre et s'étendre sur toute la largeur de la plateforme. Conformément à la présente invention, la structure porteuse 11 du module de déplacement porte en outre des moyens de commande de ces bras de chargement 3, reliés fonctionnellement à ceux-ci. S'agissant ici de bras de chargement à actionneurs hydrauliques (par exemple des vérins), les moyens de commande comportent des moyens de fourniture d'énergie hydraulique. Ces moyens de fourniture d'énergie hydraulique comportent, plus précisément, une unité de puissance hydraulique 16, des accumulateurs hydrauliques de secours 17 logés dans une armoire 18 fixée à la plateformel2, ainsi qu'un ensemble de vannes 19 de sélection pour chacun des bras. Chacun de ces ensembles de vannes est logé dans un caisson 20 fixé à la plateforme. L'unité de puissance hydraulique 16 a pour fonction, d'une manière connue en soi, de fournir l'énergie hydraulique servant à faire fonctionner les vannes de commande, les vérins et les moteurs hydrauliques du système de transfert 2. Chaque ensemble de vannes 19 de sélection sert, d'une manière connue en soi, à distribuer l'énergie hydraulique reçue de l'unité de puissance hydraulique à l'actionneur hydraulique ou aux actionneurs hydrauliques devant 3055327 7 être mis en fonctionnement. Les accumulateurs hydrauliques 17 de secours sont, quant à eux et également de manière connue en soi, destinés à fournir l'énergie hydraulique nécessaire a minima à une déconnexion d'urgence dans le cas d'une défaillance électrique. Les moyens de commande du présent mode de réalisation de l'invention comportent en outre un dispositif d'acquisition de données et de calcul qui est, dans le cas de ce mode de réalisation, un automate programmable industriel (API ou PLC en anglais pour « Programmable Logic Controller »). Cet automate sert notamment à commander l'unité de puissance hydraulique 16 et les ensembles de vannes 19 de sélection via un panneau de commande 22. Il est adapté à traiter des signaux reçus de moyens de mesure, associés à chacun des bras de chargement, au moyen d'algorithmes préprogrammés. Il est en outre logé, ici, dans une salle électrique dédiée se trouvant sur le navire, le quai ou la jetée où l'on vient installer le présent module 1. Un système de commande de distribution (DCS en anglais pour « Distribution Control System ») y est également logé et relié fonctionnellement à l'automate. Une interface de commande à distance, associée à ce panneau de commande, peut également être prévue pour permettre à un opérateur de faire fonctionner les bras depuis la base de la plateforme 12. En effet, comme on le voit sur la figure 1, le panneau de commande 22 est, ici, installé en hauteur. Dans d'autres modes de réalisation, un local pour équipement, pressurisé, pourra être monté sur la plateforme 12 afin d'accueillir le dispositif d'acquisition de données et de calcul. Le panneau de commande peut également être installé dans ce local. Les différents éléments du système électrohydraulique ainsi formé sont bien entendu raccordés les uns aux autres par des câbles électriques ainsi que des conduites d'alimentation des bras en fluide en provenance de l'unité de puissance hydraulique 16 ou des accumulateurs de secours 17. Ces moyens 3055327 8 de raccordement ne sont pas visibles sur la figure 1 car montés sous les plaques 15.Les éléments de transfert interne 5 et externe 6 de chacun de ces bras sont destinés à être reliés, pour le transfert de fluide, à des lignes produit agencées sur le navire, le quai ou la jetée où l'on vient installer le module de déplacement 1. Chacun des bras comporte donc également, dans le cas du présent mode de réalisation, une ligne produit 23 destinée à être reliée à l'une de celles précitées, avec interposition d'une vanne (ici les lignes 23 représentent 3 lignes d'arrivée de fluide et une de retour vapeur). Il peut également être prévu de raccorder une ligne d'arrivée d'azote permettant d'alimenter des lignes de purge à l'azote des bras 3 selon des dispositions également connues en soi. Cette ligne peut également servir pour sécher les articulations des bras 3. On notera également que les dimensions d'une telle plateforme, en pratique, sont de l'ordre de 22 mètres de longueur sur 7 mètres de largeur. Ainsi, grâce au module de déplacement 1 de la présente invention et comme on le verra plus en détails ci-après, les seules connexions nécessaires une fois le module 1 installé sur site, sont celles des lignes produit, de la ligne d'arrivée d'azote et de l'alimentation électrique du panneau de commande, de l'unité de puissance hydraulique ainsi que des accumulateurs de secours. En outre, le nombre de points de connexion au site d'installation est relativement restreint en ce qu'il suffit de fixer les pieds, par exemple au pont du navire. De plus, un levage unique suffit pour installer le module de déplacement 1 sur son site de destination. 3055327 9 Par ailleurs, le module de déplacement 1 aura pu être pré-monté pendant la construction d'un navire et donc une partie de l'assemblage aura pu être faite sans attendre la fin de la construction de celui-ci. Tout cela réduit de façon considérable le temps d'installation sur site du système de transfert 2. En particulier, le temps nécessaire au câblage est réduit, mais également simplifié. Le système de transfert 2 clé en main de la présente invention se révèle aussi particulièrement compact. Par ailleurs, pour pouvoir amener, par exemple, ce module 1 de l'emplacement de fabrication au pont d'un navire où il est destiné à être installé, la structure porteuse 11 est munie de moyens permettant son levage. En pratique, dans le cas du mode de réalisation de la figure 1, il s'agit de poteaux 24 montés dans chacun des quatre coins de la plateforme 12 et pourvus chacun de moyens d'accrochage à un appareil de levage. Il s'agit, en pratique, du sommet de chaque poteau 24 qui est traversé par une ouverture 25 de passage d'un câble ou d'une élingue de grue. Suivant un second mode de réalisation représenté sur la figure 2, le module de déplacement 100 met en oeuvre, en tant que système de transfert de fluide, deux bras articulés de chargement et de déchargement de produit fluide 103, tel que par exemple du gaz naturel à haute pression. Ces bras sont du type à double contrepoids, tels que décrits dans la demande de brevet précitée FR2813872. Ils ne seront donc pas décrits plus en détails ici. On observera simplement qu'il s'agit de bras articulés ayant un compas de canalisation 104 monté par l'une de ses extrémités sur une embase 105 et pourvu à l'autre de ses extrémités d'un système de raccordement 106 du compas de canalisation à un moyen de couplage complémentaire. Il est en outre équilibré par un système à deux contrepoids 107, 108. 3055327 Ils permettent par exemple de transférer le gaz d'un navire méthanier vers des réservoirs ou vers un réseau de tuyauterie dédié installé(s) sur une jetée ou à proximité de celle-ci. Les deux bras 103 sont montés sur une plateforme 109 sur laquelle sont également montés l'unité de puissance hydraulique 110, les accumulateurs de secours 111 ainsi que les deux ensembles de vannes de sélection 112 montés dans des caissons 113 également fixés à la plateforme. On observera également que les deux conduites 114 raccordées au compas de canalisation 104 de chacun de ces bras, au niveau de l'embase 105 de ceux-ci, se rejoignent au niveau d'une tubulure commune 115 intégrant une vanne et pourvue d'une bride 116 pour le raccordement d'une ligne produit. Un réseau de dépressurisation 117, connu en soi, est également prévu ici. Par ailleurs, la plateforme 109 comporte une partie inférieure à base d'un cadre 118 rectangulaire et de poutrelles parallèles 119 joignant les deux côtés longitudinaux du cadre 118 et un plateau 120 fixé rigidement au cadre 118. Ce plateau 120 forme une partie principale du module 100 car portant les bras 103 et les équipements hydrauliques et électriques, tandis que le cadre 118 forme une partie auxiliaire pour le support de tuyauterie des lignes produit (conduites 114) et de fonctions supplémentaires, telles que les lignes du réseau de dépressurisation 117. En pratique, la longueur maximale de la plateforme 109 est de 12 mètres pour une largeur de 6 mètres. L'automate programmable industriel et le panneau de commande ne sont, dans le cas de ce mode de réalisation, pas montés sur la plateforme 109 mais directement sur l'emplacement recevant cette dernière. 3055327 11 La figure 3 représente les points de connexion nécessaire d'un module 200 selon un autre mode de réalisation de l'invention, représenté très schématiquement et portant quatre bras articulés de chargement et de déchargement 201 formant système de transfert de fluide et du type de ceux décrits dans la demande précitée FR2813872. Comme on peut le voir, il suffit de raccorder une ligne produit 202 à chacun des bras ainsi qu'une ligne de purge à l'azote 203 alimentant chacun des bras, et raccorder un local pressurisé 204 intégrant un automate programmable industriel et un panneau de commande à une alimentation en énergie 205 et un DCS client 206, installés dans une zone sûre de l'emplacement où est installé le module in fine, tel que le pont d'un navire. On observera encore que, comme pour les modes de réalisation précédents, ce module 200 porte une unité de puissance, des accumulateurs de puissance et des ensembles à vanne de sélection, représentés schématiquement en 207 et alimentés en énergie via l'alimentation énergie du local pressurisé 204. Comme on peut le voir sur les figures 4a et 4b, un ponton-grue 300 peut être mis en oeuvre pour déplacer et installer un tel module 200 sur un navire méthanier 400. A cet effet, une structure de levage 301 comportant des câbles 302 fixés de manière temporaire au module 200 et raccordés à une barre transversale 303 peut être mise en oeuvre. Cette barre est accrochée au ponton-grue pour monter le module de déplacement 200 sur le pont du navire 400. Une fois l'installation terminée, cette structure de levage temporaire 301 est ôtée, comme on peut le voir sur la figure 4b. On notera encore que, dans le cas d'un bras électrique, c'est-à-dire un bras comportant des actionneurs électriques, les moyens de fourniture d'énergie électrique, installés par exemple sur le module, comportent l'équipement électrique nécessaire à la commande des actionneurs électriques, tel que par exemple des variateurs, des filtres et des inductances. 3055327 12 Le panneau de commande est, dans ce cas, relié à l'équipement électrique. Il peut être installé avec l'équipement électrique dans un local pressurisé. De nombreuses autres variantes sont possibles en fonction des circonstances et l'on rappelle à cet égard que la présente invention ne se limite pas aux exemples représentés et décrits. En particulier, les bras de chargement marine mis en oeuvre dans les trois modes de réalisation décrits supra peuvent être remplacés par tout autre système de transfert de fluide du genre de ceux décrits également supra. La structure porteuse peut, également, être fixée au second emplacement par toute autre méthode de fixation équivalente à la soudure ou au boulonnage. L'automate programmable industriel peut, quant à lui, être remplacé, par exemple, par une centrale d'acquisition de données et de calcul. Par ailleurs, d'autres fonctions peuvent être proposées sur le module (hors ou dans le local), telles que : - un rideau d'eau, tel qu'utilisé par exemple sur les FLNG (Floating Liquefied Natural Gas ou gaz naturel liquéfié flottant) et FSRU (Floating Storage Regazeification Unit ou unité flottante de stockage et regazéification) pour empêcher que du gaz naturel liquéfié ne se répande et endommage la partie latérale de la coque ; - un tronçon de tuyauterie amovible (utilisé sur les FLNG et FSRU pour changer de bras de retour de vapeur) ; - un dispositif de mesure de débit (mesure de débit des lignes de transfert de gaz naturel liquéfié) ; - un dispositif de suivi de processus (suivi de la température et de la pression des lignes, en communication avec le DCS) ; 3055327 13 - des vannes actionnées par moteur (ouvertes en position de chargement et fermées en position de repos) ; - des liaisons navire à navire (utilisées entre le FSRU/FLNG et le navire méthanier pour un transfert côte à côte), telles que des liaisons d'arrêt d'urgence (ESD en anglais pour « Emergency Shutdown »), d'alarme générale et d'interphonie (PAGA en anglais pour « Public Adress General Alarm ») ou téléphoniques ; - un dispositif de suivi de position du système de transfert et de déclenchement d'alarme si besoin (PMS en anglais pour « Position Monitoring System »). REVENDICATIONS1. Module de déplacement (1 ;100 ; 200) d'un premier emplacement à un second emplacement d'un système de transfert de fluide (2 ; 103 ; 201), caractérisé en ce qu'il comporte une structure porteuse (11 ; 109) destinée à être fixée au second emplacement, sur laquelle est monté le système de transfert de fluide (2 ; 103 ; 201), et portant en outre des moyens de commande (16, 17, 19, 22 ; 110-113 ; 204, 207) du système de transfert de fluide (2 ; 103 ; 201), reliés fonctionnellement à celui-ci. 2. Module selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure porteuse comporte des moyens (13) pour la fixer, de manière amovible, au second emplacement. 3. Module selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de commande comportent des moyens de fourniture d'énergie hydraulique, pneumatique ou électrique au système de transfert de fluide. 4. Module selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de fourniture d'énergie hydraulique comportent une unité de puissance hydraulique (16), au moins un ensemble de vannes de sélection (19) et des accumulateurs hydrauliques de secours (17). 5. Module selon la revendication 3, caractérisé en ce que le système de transfert comporte des actionneurs électriques et les moyens de fourniture d'énergie électrique comportent l'équipement électrique nécessaire à la commande des actionneurs électriques. 6. Module selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les moyens de commande comportent en outre un panneau de commande (22) du système de transfert de fluide, relié fonctionnellement aux moyens de fourniture d'énergie. 3055327 15 7. Module selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un local (204) pour équipement, qui est pressurisé, et les moyens de commande comportent un dispositif d'acquisition de données et de calcul installé dans le local. 8. Module selon la revendication 7 et l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que le panneau de commande et / ou l'équipement électrique est (sont) également installé(s) dans le local. 9. Module selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins un équipement additionnel choisi dans le groupe comprenant un tronçon de tuyauterie amovible, un dispositif de mesure de débit, un dispositif de suivi de processus, des vannes actionnées par moteur, des liaisons navire à navire et un dispositif de suivi de position du système de transfert. 10. Module selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la structure porteuse comporte une plateforme (12 ; 109). 11. Module selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la structure porteuse est munie de moyens (24, 25) permettant le levage de cette structure ainsi que des éléments installés sur celle-ci. 12. Module selon la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens permettant le levage de la structure porteuse comportent des moyens d'accrochage (25) à un appareil de levage. 13. Module selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de transfert de fluide comporte au moins un système de chargement marine.