Paré pour l'avenir : mesures de débit par ultrasons dans les installations de torchage

Les réglementations environnementales deviennent de plus en plus strictes dans de nombreuses industries à l'échelle mondiale. Dans les raffineries et dans l'industrie chimique et pétrochimique, la technologie à ultrasons s'est déjà établie depuis de nombreuses années. Désormais, la pression réglementaire accrue et les exigences en matière de rapport entrent en jeu.

La fiabilité de la mesure des gaz de torche et la disponibilité des données, même dans des conditions difficiles, n'en sont que plus importantes. Si les réglementations pour les raffineries et industries chimiques et pétrochimiques sont déjà définies, nous pouvons également voir dans beaucoup d'autres secteurs une recherche proactive de solutions techniques destinées à répondre aux futures réglementations environnementales. Notamment en matière de documentation, la technologie à ultrasons offre là encore de nombreux avantages par rapport aux autres technologies.

La mesure du débit par ultrasons est une technologie bien établie dans la mesure des fluides. Les applications vont du comptage transactionnel à la mesure du débit des gaz de torche ou au contrôle des émissions. En principe, les débitmètres à ultrasons mesurent la différence de temps de transit dans le sens et à contresens du fluide en écoulement sur un trajet acoustique et déterminent la vitesse d'écoulement moyenne à partir de cette mesure. On entend ici par « vitesse d'écoulement moyenne » la vitesse d'écoulement moyenne sur toute la section de la conduite.

L'une des principales finalités de la mesure du débit des gaz de torche est le décompte exact des GES (gaz à effet de serre). La mesure précise des gaz à effet de serre a gagné en importance ces dernières années. Les taxes et impôts sur la pollution de l'air augmentent en permanence. Tout comme la nécessité d'une mesure précise et disponible. En conditions de gaz de torche difficiles, les exigences en matière de technologie de mesure représentent un défi pour le secteur du pétrole et du gaz ainsi que pour les industries chimiques et pétrochimiques :

• Vitesse du gaz de 0 m/s à 120 m/s
• Changements rapides de la vitesse du gaz
• Changement rapide des mélanges de gaz avec du gaz naturel, de l'hydrogène, du dioxyde de carbone, etc.

Garantir la disponibilité de la mesure même à des vitesses de gaz extrêmement élevées est l'une des caractéristiques principales d'un système de mesure des gaz de torche. La technologie ASC (active sound correlation) innovante étend désormais de jusqu'à 30 % la plage de débit maximale. ASC établit une corrélation entre la vitesse du gaz et les bruits spécifiques à l'application générés à haut débit. Dans ce cas, le capteur fonctionne comme un microphone. La technologie ASC brevetée permet ainsi une meilleure couverture des possibles événements des gaz de torche.

La liaison entre un logiciel et un firmware offre de multiples nouvelles fonctions et nouveaux avantages : le système d'autosurveillance fournit des données précieuses concernant l'état de l'appareil, montre les tendances et met en évidence les changements pertinents. Les défauts de l'application sont immédiatement détectés et documentés : pas de long dépannage nécessaire. Sur demande, le système se vérifie lui-même et enregistre son état actuel. Ainsi, les utilisateurs disposent d'un moyen très simple de créer des documents prouvant que les réglementations sur les émissions sont respectées. – le tout à distance et sans technicien de service envoyé sur le terrain. Cela réduit largement les risques de fonctionnement et de sécurité.

Les systèmes d'autosurveillance tels que i-diagnostic™ aident au passage de la maintenance basé sur la durée à la maintenance conditionnelle - ce qui permet de réduire le nombre d'intervalles d'entretien et donc les coûts de maintenance.

Les débitmètres pour gaz de torche à technologie ultrasons sont utilisés dans différentes applications soumises à des exigences diverses, et trouver la solution adéquate implique une connaissance approfondie des défis spécifiques. Dans les raffineries, par exemple, les réglementations US EPA actuelles exigent un pouvoir calorifique minimal de la zone de combustion de 270 BTU/scf. De plus, un paramètre de dilution du pouvoir calorifique net de NHVdil ≥ 22 BTU/ft2 pour toutes les torchères à vapeur est nécessaire. Ceci tout en maintenant une grande efficacité de combustion. Afin de répondre à ces exigences et de maintenir la température de chauffe au niveau requis, les débitmètres à ultrasons peuvent également être utilisés pour contrôler l'alimentation en vapeur.

Le nouveau débitmètre pour gaz de torche FLOWSIC100 Flare-XT est disponible en trois versions différentes. Toutes les versions sont disponibles en tant que système de mesure à 1 ou 2 voies. Une installation croisée et des systèmes de sonde à buse unique sont disponibles pour les deux configurations de voies. La version avec sonde est adaptée pour un montage compact unilatéral, ce qui réduit le travail d'installation requis. La version 2 voies permet des précisions de mesure élevées même dans des conditions d'écoulement difficiles et offre une redondance de la mesure. Un mécanisme d'extraction de l'appareil permet également de remplacer les capteurs simplement et rapidement pendant le fonctionnement de l'installation. L'unité d'interface puissante se connecte facilement à une grande variété de systèmes et de réseaux grâce à ses nombreuses interfaces.

L'unité d'interface traite les signaux entrants et calcule les paramètres, tels que le poids moléculaire, le débit massique et le volume de gaz, ainsi que les valeurs de référence normalisées. Via une interface infrarouge, le système peut être utilisé de manière intuitive à partir d'un ordinateur portable ou d'une tablette grâce au logiciel FLOWgate™. Les interfaces Ethernet et RS-485 intégrées permettent de surveiller l'état de l'appareil à distance.

Les paramètres et données de mesure clés tels que le débit volumique, le débit massique ou le poids moléculaire sont traités, évalués et stockés de manière fiable. A cet égard, la mémoire interne permet d'archiver définitivement les données de manière sécurisée et structurée. Grâce à la communication numérique sans interférence, l'unité d'interface peut être installée jusqu'à 1 000 m du point de mesure. Il n'y a donc plus besoin d'une unité de commande locale, encapsulée sous pression, et potentiellement coûteuse.

Certains principes de mesure, tels que la mesure de la masse thermique, ont besoin de gaz propres pour fonctionner correctement. La technologie à ultrasons permet de surmonter l'encrassement ou la contamination des capteurs en augmentant automatiquement le signal. Cela augmente les intervalles de maintenance, optimise la disponibilité de la mesure et réduit les coûts opérationnels. De plus, la mesure des gaz de torche à ultrasons est la seule technologie qui peut fonctionner dans une étendue de mesure allant jusqu'à 1:4000. Il n'est pas nécessaire de se concentrer sur une condition de haut ou bas débit, des vitesses de mesure de 0,03 m/s à 120 m/s étant possibles.

Pour les exigences en amont, par exemple dans des applications de fracturation, Endress+Hauser propose également le transmetteur FLOWSIC100 Flare-XT - fiable et robuste sans réétalonnage. Les capteurs sont directement raccordés à un calculateur de débit déjà existant. L'unité d'interface n'est pas nécessaire dans cette configuration de produit et aucun transmetteur de pression ou de température n'est nécessaire.

Dans la mesure du débit des gaz de torche, chaque application est différente : la température, la pression, la matrice de gaz, la vitesse, etc. peuvent varier totalement. C'est pourquoi Endress+Hauser propose une évaluation individuelle de l'application pour chaque point de mesure et recherche la solution optimale. Après l'évaluation, une fiche d'évaluation d'application avec gaz de torche pour chaque point de mesure est fournie au client - dans le monde entier.