Brevet FR3138179A1 — publié le 20240126

L’invention concerne un dispositif (1) de détection d'une anomalie d'une vanne (V) montée dans une canalisation (E, S) agencée pour permettre à un fluide (G) de circuler d’amont (E) en aval (S), le dispositif (1) comportant : un capteur de débit volumique (Q) du fluide, un premier (P1) et un deuxième (P2) capteur de pression du fluide, un capteur de température (T) du fluide, une mémoire pour le stockage d’une pluralité de premiers vecteurs comportant chacun, une première valeur d’ouverture de la vanne et un premier paramètre de fonctionnement de la vanne respectivement à cette première valeur, une unité de calcul configurée pour : - recevoir des deuxièmes données de mesure des capteurs relatives à une deuxième valeur d’ouverture ; - déterminer un deuxième vecteur comportant la deuxième valeur d’ouverture et un deuxième paramètre de fonctionnement de la vanne (V) ; - détecter une anomalie de la vanne (V) par apprentissage supervisé. Figure d’abrégé : Fig. 1 Dispositif de détection d’une anomalie d’une vanne La présente invention concerne un dispositif de détection d’une anomalie d’une vanne et un procédé de détection d’une anomalie d’une vanne. On connaît un procédé de détection d’une anomalie d’une vanne nécessitant le contrôle d’un opérateur ou ayant lieu de manière ponctuelle. On connaît en outre un procédé de détection d’anomalie d’un dispositif mécanique, par la mise en œuvre d’une méthode d’apprentissage automatique, nécessitant de 20 à 100 paramètres différents pour l’entrainement d’un modèle. Ce type de procédé génère un grand nombre de faux positifs et faux négatifs pendant la phase de détection d’anomalie. La présente invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients en proposant un dispositif de détection d'une anomalie d'une vanne montée dans une canalisation et agencée pour permettre à un fluide de circuler d’amont en aval, le dispositif comportant : un capteur de débit volumique du fluide circulant dans la canalisation, pour mesurer le débit volumique du fluide, en amont ou en aval de la vanne, un premier capteur de pression du fluide circulant dans la canalisation, pour mesurer la pression du fluide en amont de la vanne, un deuxième capteur de pression du fluide circulant dans la canalisation, pour mesurer la pression du fluide en aval de la vanne, un capteur de température du fluide circulant dans la canalisation, pour mesurer la température du fluide, notamment pour mesurer la température du fluide en amont de la vanne, une mémoire pour le stockage d’une pluralité de premiers vecteurs comportant chacun, une première valeur d’ouverture de la vanne et un premier paramètre de fonctionnement de la vanne relativement à cette première valeur d’ouverture de la vanne, le premier paramètre étant déterminé à partir d’une équation physique de la vanne et à partir de premières données de mesure des capteurs relatives à la première valeur d’ouverture de la vanne, une unité de calcul configurée pour recevoir des deuxièmes données de mesure des capteurs relatives à une deuxième valeur d’ouverture de la vanne, l’unité de calcul étant configurée pour déterminer un deuxième vecteur comportant la deuxième valeur d’ouverture et un deuxième paramètre de fonctionnement de la vanne, le deuxième paramètre étant déterminé à partir de l’équation physique de la vanne et des deuxièmes données, l’unité de calcul étant configurée pour détecter une anomalie de la vanne par apprentissage supervisé. L’invention permet ainsi de détecter une anomalie sur une vanne avec une fiabilité significativement améliorée. La combinaison des différents capteurs mis en œuvre et l’utilisation d’une équation physique de la vanne, permet une détection d’anomalie beaucoup plus robuste tout en limitant significativement les ressources nécessaires pour l’apprentissage et pour la détection, notamment en puissance de calcul et en capacité mémoire. Un tel premier paramètre, ainsi déterminé à partir d’une combinaison de quantités physiques de la vanne (notamment, du débit, de la température, etc.) et à partir de l’équation physique de la vanne, permet de ne dépendre que du seul paramètre lié à l'ouverture de la vanne. Ceci permet de réduire drastiquement les faux positifs et faux négatifs. Selon une réalisation, la vanne est montée dans une canalisation agencée pour permettre à un gaz de circuler d’amont en aval. Un tel dispositif est tout particulièrement adapté avec un usage dans des conditions sous-critiques de la vanne, c’est-à-dire lorsque la pression absolue du gaz en aval est supérieure à 50% de la pression absolue du gaz en amont de la vanne. Selon une réalisation, les premières données sont issues uniquement du capteur de débit volumique, du premier capteur de pression, du deuxième capteur de pression et du capteur de température. Selon une réalisation, l’apprentissage supervisé est configuré pour entrainer un modèle de détection d’anomalies à partir des premiers vecteurs et pour détecter à l’aide de ce modèle entrainé, si le deuxième vecteur est une anomalie, l’apprentissage supervisé mettant notamment en œuvre une méthode du type « k plus proches voisins » encore appelée « k-NN », par exemple par une méthode dite « LOF », pour « Local Outlier Factor ». Selon une réalisation, la mémoire est configurée pour permettre le stockage de la pluralité de vecteurs, les vecteurs étant relatifs à un fonctionnement continu de la vanne pendant une période comprise entre un mois et un an, notamment avec le stockage d’un premier vecteur par jour. Selon une réalisation, l’équation physique de la vanne est égale à (ρN x QN) x √(Ta / (DP x Pa)), DP étant la différence entre la pression du fluide en amont et la pression du fluide en aval, QN étant le débit volumique, ρN étant la masse volumique du fluide circulant dans la vanne, Pa étant la pression du fluide en aval et Ta étant la température du fluide. Selon une réalisation, le capteur de température du fluide circulant dans la canalisation étant configuré pour mesurer la température du fluide en amont de la vanne, le capteur de température étant notamment disposé en amont de la vanne. Selon une réalisation, le capteur de débit volumique comporte un débitmètre. Selon une réalisation, les premiers vecteurs sont relatifs à des mesures antérieures à celles du deuxième vecteur, notamment d’au moins une journée, par exemple d’au moins un mois. Selon une réalisation, l’unité de calcul est configurée pour demander à un opérateur de confirmer la prise en compte de l’anomalie et/ou d’effectuer, lors de l’apparition d’une anomalie, un contrôle, notamment de la vanne. Selon une réalisation, la pluralité de premiers vecteurs est déterminée à partir d’uniquement la première valeur d’ouverture de la vanne, la valeur de la température telle que mesurée par le capteur de température, la valeur du débit volumique telle que mesuré par le capteur de débit volumique, la valeur de la pression du fluide en amont de la vanne telle que mesurée par le premier capteur de pression, la valeur de la pression du fluide en aval de la vanne telle que mesurée par le deuxième capteur de pression et la masse volumique du fluide circulant dans la vanne. Selon une réalisation, l’unité de calcul est agencée pour stocker dans la mémoire, la date et/ou l’heure associée à chaque premier vecteur et/ou associée à chaque deuxième vecteur. L’invention concerne en outre un procédé de de détection d'une anomalie d'une vanne montée dans une canalisation et agencée pour permettre à un fluide de circuler d’amont en aval, à l’aide d’un dispositif comportant : un capteur de débit volumique du fluide circulant dans la canalisation, pour mesurer le débit volumique du fluide, en amont ou en aval de la vanne, un premier capteur de pression du fluide circulant dans la canalisation, pour mesurer la pression du fluide en amont de la vanne, un deuxième capteur de pression du fluide circulant dans la canalisation, pour mesurer la pression du fluide en aval de la vanne, un capteur de température du fluide circulant dans la canalisation, pour mesurer la température du fluide, notamment pour mesurer la température du fluide en amont de la vanne, le procédé comportant les étapes de : stocker dans une mémoire, une pluralité de premiers vecteurs comportant chacun, une première valeur d’ouverture de la vanne et un premier paramètre de fonctionnement de la vanne relativement à cette première valeur d’ouverture de la vanne, le premier paramètre étant déterminé à partir d’une équation physique de la vanne et à partir de premières données de mesure des capteurs relatives à la première valeur d’ouverture de la vanne, recevoir des deuxièmes données de mesure des capteurs relatives à une deuxième valeur d’ouverture de la vanne, déterminer un deuxième vecteur comportant la deuxième valeur d’ouverture et un deuxième paramètre de fonctionnement de la vanne, le deuxième paramètre étant déterminé à partir de l’équation physique de la vanne et des deuxièmes données, détecter une anomalie de la vanne par apprentissage supervisé. Selon une réalisation, le procédé est mis en œuvre par ordinateur. Selon une réalisation, le dispositif comporte une unité de calcul, notamment pour la mise en œuvre du procédé. Selon une réalisation, les étapes de recevoir les deuxièmes données, de déterminer le deuxième vecteur et de détecter l’anomalie sont réalisées par l’unité de calcul. Selon une réalisation, la vanne est montée dans une canalisation permettant à un gaz de circuler d’amont en aval. Selon une réalisation, l’étape de détection d’une anomalie de la vanne par apprentissage supervisé comportant les étapes suivantes : entrainer un modèle de détection d’anomalies à partir des premiers vecteurs ; détecter à l’aide de ce modèle entrainé, si le deuxième vecteur est une anomalie, l’apprentissage supervisé mettant notamment en œuvre une méthode du type « k plus proches voisins » encore appelée « k-NN », par exemple une méthode dite « LOF », pour « Local Outlier Factor ». Selon une réalisation, le procédé comporte l’étape d’afficher une information sur un écran, lorsqu’une anomalie de la vanne est détectée. Selon une réalisation, l’équation physique de la vanne est égale à (ρN x QN) x √(Ta / (DP x Pa)), DP étant la différence entre la pression du fluide en amont et la pression du fluide en aval, QN étant le débit volumique, ρN étant la masse volumique du fluide circulant dans la vanne, Pa étant la pression du fluide en aval et Ta étant la température du fluide. Selon une réalisation, le procédé comporte l’étape de demander à un opérateur de confirmer la prise en compte de l’anomalie et/ou d’effectuer, lors de l’apparition d’une anomalie, un contrôle, notamment de la vanne. Les caractéristiques qui précèdent sont applicables, seules ou en combinaison, à ce procédé. L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. Ces figures ne sont données qu’à titre illustratif mais nullement limitatif de l’invention. La est une représentation schématique d’un dispositif selon l’invention ; et La est une représentation schématique d’un procédé selon l’invention. En référence à la , on a représenté un dispositif 1 de détection d'une anomalie d'une vanne V montée dans une canalisation E, S, la canalisation E, S permettant à un fluide G de circuler d’amont E en aval S. Le dispositif 1 comporte : un capteur de débit volumique Q du fluide circulant dans la canalisation E, S, pour mesurer le débit volumique du fluide, en amont ou en aval de la vanne V, un premier capteur de pression P1 du fluide circulant dans la canalisation E, S, pour mesurer la pression du fluide G en amont de la vanne V, un deuxième capteur de pression P2 du fluide circulant dans la canalisation E, S, pour mesurer la pression du fluide G en aval de la vanne V, un capteur de température T du fluide circulant dans la canalisation, pour mesurer la température du fluide G, notamment pour mesurer la température du fluide en amont de la vanne V, une mémoire pour le stockage d’une pluralité de premiers vecteurs x1;y1. Chaque premier vecteur x1;y1 comporte, une première valeur d’ouverture x1 de la vanne et un premier paramètre de fonctionnement de la vanne y1 associé à cette première valeur d’ouverture x1 de la vanne. Le premier paramètre y1 est déterminé à partir d’une équation physique de la vanne V et à partir de premières données de mesure des capteurs relatives à la première valeur d’ouverture x1 de la vanne. Le dispositif 1 comporte en outre une unité de calcul configurée pour recevoir des deuxièmes données de mesure des capteurs relatives à une deuxième valeur d’ouverture x2 de la vanne V, l’unité de calcul étant configurée pour déterminer un deuxième vecteur x2 ;y2 comportant la deuxième valeur d’ouverture x2 et un deuxième paramètre de fonctionnement y2 de la vanne V Le deuxième paramètre y2 est déterminé à partir de l’équation physique de la vanne V et des deuxièmes données. l’unité de calcul est configurée pour détecter une anomalie de la vanne V par apprentissage supervisé. L’apprentissage supervisé est configuré pour entrainer un modèle à partir des premiers vecteurs x1 ;y1 et pour comparer la distance entre le deuxième vecteur x2 ;y2 et une prédiction du modèle entrainé par rapport aux deuxièmes données. L’apprentissage supervisé met en œuvre une méthode du type « k plus proches voisins » encore appelée « k-NN », par exemple par une méthode dite « LOF », pour « Local Outlier Factor ». La mémoire est configurée pour permettre le stockage de la pluralité de premiers vecteurs liés à un fonctionnement continu de la vanne pendant une période comprise entre un mois et un an, notamment avec le stockage d’un premier vecteur par jour. L’équation physique de la vanne est égale à ρN x QN x √Ta / DP x Pa, DP (en bar) étant la différence entre la pression du fluide en amont et la pression du fluide en aval, QN (en Nm3/h) étant le débit volumique, ρN étant la masse volumique du fluide G circulant dans la vanne V (ρN étant une constante, la masse volumique étant considérée à température et pression prédéterminée, notamment 1.013 bar et 20°C), Pa (en bar absolu) étant la pression du fluide en aval et Ta (en kelvin) étant la température du fluide G. Le capteur de température T du fluide circulant dans la canalisation est configuré pour mesurer la température du fluide G en amont de la vanne V. Le capteur de température T est disposé en amont de la vanne V. Les premiers vecteurs x1 ;y1 sont relatifs à des mesures antérieures à celles du deuxième vecteur x2;y2. En référence à la , on a représenté un procédé de de détection d'une anomalie d'une vanne V montée dans une canalisation E, S, la canalisation E, S permettant à un fluide G de circuler d’amont E en aval S, avec un dispositif comportant : un capteur de débit volumique Q du fluide circulant dans la canalisation E, S, pour mesurer le débit volumique du fluide, en amont ou en aval de la vanne V, un premier capteur de pression P1 du fluide circulant dans la canalisation E, S, pour mesurer la pression du fluide en amont de la vanne V, un deuxième capteur de pression P2 du fluide circulant dans la canalisation E, S, pour mesurer la pression du fluide en aval de la vanne V, un capteur de température T du fluide circulant dans la canalisation, pour mesurer la température du fluide, notamment pour mesurer la température du fluide en amont de la vanne V. Le procédé comporte les étapes de : stocker E1 dans une mémoire, une pluralité de premiers vecteurs x1;y1 comportant chacun, une première valeur d’ouverture x1 de la vanne et un premier paramètre de fonctionnement de la vanne y1 associé à cette première valeur d’ouverture x1 de la vanne, le premier paramètre y1 étant déterminé à partir d’une équation physique de la vanne V et à partir de premières données de mesure des capteurs relatives à la première valeur d’ouverture x1 de la vanne, recevoir E2 des deuxièmes données de mesure des capteurs relatives à une deuxième valeur d’ouverture x2 de la vanne V, déterminer E3 un deuxième vecteur comportant la deuxième valeur d’ouverture x2 et un deuxième paramètre de fonctionnement y2 de la vanne V, le deuxième paramètre y2 étant déterminé à partir de l’équation physique de la vanne V et des deuxièmes données, détecter E4 une anomalie de la vanne V par apprentissage supervisé. Plus précisément, l’étape de détection d’une anomalie de la vanne par apprentissage supervisé comporte les étapes suivantes : entrainer E5 un modèle à partir des premiers vecteurs x1;y1; comparer E6 la distance entre le deuxième vecteur x2;y2 et une prédiction du modèle entrainé par rapport à ce deuxième vecteur. L’apprentissage supervisé met en œuvre une méthode du type « k plus proches voisins » encore appelée « k-NN », par exemple une méthode dite « LOF », pour « Local Outlier Factor ». Le procédé comporte l’étape d’afficher E7 une information sur un écran, lorsqu’une anomalie de la vanne V est détectée. L’équation physique de la vanne est égale à ρN x QN x √Ta / DP x Pa, DP étant la différence entre la pression du fluide en amont et la pression du fluide en aval, QN étant le débit volumique, ρN étant la masse volumique du fluide G circulant dans la vanne V, Pa étant la pression du fluide en aval et Ta étant la température du fluide G. Le procédé comporte l’étape de demander à un utilisateur E8 de confirmer la prise en compte de l’anomalie et/ou d’appliquer, lors de l’apparition d’une anomalie, un correctif au niveau d’une commande de la vanne par une unité de commande. Dispositif (1) de détection d'une anomalie d'une vanne (V) montée dans une canalisation (E, S) et agencée pour permettre à un fluide (G) de circuler d’amont (E) en aval (S), le dispositif comportant : un capteur de débit volumique (Q) du fluide circulant dans la canalisation (E, S), pour mesurer le débit volumique du fluide, en amont ou en aval de la vanne (V), un premier capteur de pression (P1) du fluide circulant dans la canalisation (E, S), pour mesurer la pression du fluide (G) en amont de la vanne (V), un deuxième capteur de pression (P2) du fluide circulant dans la canalisation (E, S), pour mesurer la pression du fluide (G) en aval de la vanne (V), un capteur de température (T) du fluide circulant dans la canalisation, pour mesurer la température du fluide (G), notamment pour mesurer la température du fluide en amont de la vanne (V), une mémoire pour le stockage d’une pluralité de premiers vecteurs comportant chacun, une première valeur d’ouverture x1 de la vanne et un premier paramètre de fonctionnement de la vanne y1 relativement à cette première valeur d’ouverture x1 de la vanne, le premier paramètre y1 étant déterminé à partir d’une équation physique de la vanne (V) et à partir de premières données de mesure des capteurs relatives à la première valeur d’ouverture x1 de la vanne, une unité de calcul configurée pour recevoir des deuxièmes données de mesure des capteurs relatives à une deuxième valeur d’ouverture x2 de la vanne (V), l’unité de calcul étant configurée pour déterminer un deuxième vecteur comportant la deuxième valeur d’ouverture x2 et un deuxième paramètre de fonctionnement y2 de la vanne (V), le deuxième paramètre y2 étant déterminé à partir de l’équation physique de la vanne (V) et des deuxièmes données, l’unité de calcul étant configurée pour détecter une anomalie de la vanne (V) par apprentissage supervisé. Dispositif (1) selon la revendication précédente, l’apprentissage supervisé étant configuré pour entrainer un modèle de détection d’anomalies à partir des premiers vecteurs et pour détecter à l’aide de ce modèle entrainé, si le deuxième vecteur est une anomalie, l’apprentissage supervisé mettant notamment en œuvre une méthode du type « k plus proches voisins » encore appelée « k-NN », par exemple par une méthode dite « LOF », pour « Local Outlier Factor ». Dispositif (1) selon l’une des revendications précédentes, la mémoire étant configurée pour permettre le stockage de la pluralité de vecteurs, les vecteurs étant relatifs à un fonctionnement continu de la vanne pendant une période comprise entre un mois et un an, notamment avec le stockage d’un premier vecteur par jour. Dispositif (1) selon l’une des revendications précédentes, l’équation physique de la vanne étant égale à (ρN x QN) x √(Ta / (DP x Pa)), DP étant la différence entre la pression du fluide en amont et la pression du fluide en aval, QN étant le débit volumique, ρN étant la masse volumique du fluide (G) circulant dans la vanne (V), Pa étant la pression du fluide en aval et Ta étant la température du fluide (G). Dispositif (1) selon l’une des revendications précédentes, le capteur de température (T) du fluide circulant dans la canalisation étant configuré pour mesurer la température du fluide (G) en amont de la vanne (V), le capteur de température (T) étant notamment disposé en amont de la vanne (V). Dispositif (1) selon l’une des revendications précédentes, le capteur de débit volumique comportant un débitmètre. Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, les premiers vecteurs étant relatifs à des mesures antérieures à celles du deuxième vecteur, notamment d’au moins une journée, par exemple d’au moins un mois. Dispositif (1) selon l’une des revendications précédentes, l’unité de calcul étant configurée pour demander à un opérateur de confirmer la prise en compte de l’anomalie et/ou d’effectuer, lors de l’apparition d’une anomalie, un contrôle, notamment de la vanne. Dispositif (1) selon l’une des revendications précédentes, la pluralité de premiers vecteurs étant déterminée à partir d’uniquement la première valeur d’ouverture x1 de la vanne, la valeur de la température telle que mesurée par le capteur de température (T), la valeur du débit volumique telle que mesuré par le capteur de débit volumique (Q), la valeur de la pression du fluide en amont de la vanne telle que mesurée par le premier capteur de pression (P1), la valeur de la pression du fluide en aval de la vanne telle que mesurée par le deuxième capteur de pression (P2) et la masse volumique du fluide circulant dans la vanne. Dispositif (1) selon l’une des revendications précédentes, l’unité de calcul étant agencée pour stocker dans la mémoire, la date et/ou l’heure associée à chaque premier vecteur et/ou associée à chaque deuxième vecteur. Procédé de de détection d'une anomalie d'une vanne (V) montée dans une canalisation (E, S) et agencée pour permettre à un fluide (G) de circuler d’amont (E) en aval (S), à l’aide d’un dispositif (1) comportant : un capteur de débit volumique (Q) du fluide circulant dans la canalisation (E, S), pour mesurer le débit volumique du fluide, en amont ou en aval de la vanne (V), un premier capteur de pression (P1) du fluide circulant dans la canalisation (E, S), pour mesurer la pression du fluide en amont de la vanne (V), un deuxième capteur de pression (P2) du fluide circulant dans la canalisation (E, S), pour mesurer la pression du fluide en aval de la vanne (V), un capteur de température (T) du fluide circulant dans la canalisation, pour mesurer la température du fluide, notamment pour mesurer la température du fluide en amont de la vanne (V) ; le procédé comportant les étapes de : stocker (E1) dans une mémoire, une pluralité de premiers vecteurs comportant chacun, une première valeur d’ouverture x1 de la vanne et un premier paramètre de fonctionnement de la vanne y1 relativement à cette première valeur d’ouverture x1 de la vanne, le premier paramètre y1 étant déterminé à partir d’une équation physique de la vanne (V) et à partir de premières données de mesure des capteurs relatives à la première valeur d’ouverture x1 de la vanne, recevoir (E2) des deuxièmes données de mesure des capteurs relatives à une deuxième valeur d’ouverture x2 de la vanne (V), déterminer (E3) un deuxième vecteur comportant la deuxième valeur d’ouverture x2 et un deuxième paramètre de fonctionnement y2 de la vanne (V), le deuxième paramètre y2 étant déterminé à partir de l’équation physique de la vanne (V) et des deuxièmes données, détecter (E4) une anomalie de la vanne (V) par apprentissage supervisé. Procédé selon la revendication précédente, l’étape de détection d’une anomalie de la vanne par apprentissage supervisé comportant les étapes suivantes : entrainer (E5) un modèle de détection d’anomalies à partir des premiers vecteurs ; détecter (E6), à l’aide de ce modèle entrainé, si le deuxième vecteur est une anomalie, l’apprentissage supervisé mettant notamment en œuvre une méthode du type « k plus proches voisins » encore appelée « k-NN », par exemple une méthode dite « LOF », pour « Local Outlier Factor ». Procédé selon l’une des revendications 11 à 12, comportant l’étape d’afficher (E7) une information sur un écran, lorsqu’une anomalie de la vanne (V) est détectée. Procédé selon l’une des revendications 11 à 13, l’équation physique de la vanne étant égale à (ρN x QN) x √(Ta / (DP x Pa)), DP étant la différence entre la pression du fluide en amont et la pression du fluide en aval, QN étant le débit volumique, ρN étant la masse volumique du fluide (G) circulant dans la vanne (V), Pa étant la pression du fluide en aval et Ta étant la température du fluide (G). Procédé selon l’une des revendications 11 à 14, comportant l’étape de demander à un opérateur (E8) de confirmer la prise en compte de l’anomalie et/ou d’effectuer (E8), lors de l’apparition d’une anomalie, un contrôle, notamment de la vanne.