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CONCEPTION DES POSTES DE DETENTE

3.1

Rédacteur : Melle AUBERT Révision : 2 de 1998 TRAN 98.2

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STAGE CFATG « CONCEPTION DES POSTES DE DETENTE »

CONCEPTION DES POSTES DE DETENTE TRANSPORT

Intervenant :

Nathalie AUBERT Département Transport du Centre d'Expertise et de Services Direction Production Transport GAZ DE FRANCE

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1. LE ROLE DES POSTES DE DETENTE................................ DETENTE.......................................................... ................................................3 ......................3 1.1 - Généralités....................... Généralités.............................................. ............................................. ............................................ .............................................. .....................................3 .............3 1.2 - Les postes de prédétente............................ prédétente.................................................. ............................................ ............................................. ..................................3 ...........3 1.3 - Les postes de livraison ....................... ............................................. ............................................ ............................................ .........................................4 ...................4

2. CONCEPTION DES POSTES DE DETENTE .......................... ................................................... ............................................4 ...................4 2.1 - La filtration du gaz ..................... ............................................ .............................................. .............................................. ............................................. ........................4 ..4 2.2 - La détente ..................... ........................................... ............................................. ............................................. ............................................ ........................................5 ..................5 2.3 - La sécurité contre les surpressions ..................... .......................................... ........................................... .............................................. ..........................5 ..5 2.4 - L'isolement du poste................................. poste........................................................ .............................................. ............................................... .................................8 .........8 2.5 - Le bipasse bipasse.................... ........................................... .............................................. .............................................. ............................................. .......................................8 .................8 2.6 - Le comptage .................... ........................................... .............................................. .............................................. ............................................. ...................................8 .............8 2.7 - Le dimensionnement ...................... ............................................ ............................................ ............................................. .............................................9 ......................9 2.8 - Sécurité électrique, él ectrique, télésurveillance, téléréglage, mélange, implantation, ergonomie..........10 ergonomie..........10

3. L'ENVIRONNEMENT L'ENVIRONNEMENT....................... .............................................. .............................................. .............................................. ......................................13 ...............13 3.1 - Le bruit .................... .......................................... ............................................ ............................................ ............................................. ............................................13 .....................13 3.2 - Le froid fr oid..................... ........................................... ............................................ ............................................ ............................................. ...........................................14 ....................14 3.3 - Le paysage............................. paysage.................................................... ............................................. ............................................ ................................................ .............................15 ...15 3.4 - Autres nuisances................... nuisances......................................... ........................................... ........................................... ............................................... ................................16 .......16

4. NORMALISATION EUROPEENNE .................... ........................................... .............................................. ........................................16 .................16 4.1 - Système Qualité.................... Qualité........................................... ............................................. ............................................ ................................................. ..............................16 ...16 4.2 - Systèmes de sécurité de pression ..................... ........................................... ........................................... ........................................... ..........................17 ....17 4.3 - Bipasses....................................... Bipasses............................................................. ............................................ ............................................. ..............................................17 .......................17

5. MAINTENANCE DES POSTES DE DETENTE......................... DETENTE ................................................... ........................................17 ..............17 5.1 - Inspections............... Inspections...................................... ............................................. ............................................ ............................................ ...........................................17 .....................17 5.2 - Essais de fonctionnement ..................... ............................................ ............................................. ............................................ ....................................18 ..............18 5.3 - Révision...................... Révision............................................. .............................................. .............................................. .............................................. ......................................18 ...............18 5.4 - Enregistrement des actes de maintenance .................. ....................................... .......................................... ......................................19 .................19

QUELQUES COUTS INDICATIFS.............. INDICATIFS....................................... ................................................. ................................................. ...........................20 ..20



CONCEPTION DES POSTES DE DETENTE TRANSPORT

1. LE ROLE DES POSTES DE DETENTE

1.1 - Généralités Le gaz naturel provient aujourd'hui de sources éloignées. Il faut donc l'acheminer jusqu'aux centres de consommation au moyen de canalisations qui, pour des raisons économiques, doivent fonctionner sous des pressions élevées. Pour les mêmes raisons, et grâce précisément au fait que le gaz est disponible sous pression, pression, sa distribution peut être assurée par des réseaux fonctionnant sous quelques bar (réseau Moyenne Pression B, MPB, 4 bar) et éventuellement sous des pressions plus élevées mais restant inférieures à celles utilisées pour le transport (MPC, 20 bar). Le gaz arrivant dans un centre de consommation par une canalisation de transport va donc, avant d'être livré à un abonné (alimentation d'un particulier sous 20 mbar environ) passer successivement dans des réseaux fonctionnant sous des pressions de plus en plus faibles, par exemple : - lorsque lorsque le gaz gaz est est envoyé envoyé d'un réseau réseau MPC MPC vers un un réseau réseau MPB, ou lorsq lorsqu'il u'il est livré livré à l'abonné à partir d'un réseau MPC ou MPB, il est nécessaire d'abaisser sa pression. pression. - c'est c'est également également le cas cas lorsque lorsque le gaz doit passer passer d'une d'une canalisati canalisation on de transport transport dans dans une autre dont la pression de service est plus faible ou dans laquelle on veut limiter la pression. L'abaissement de la pression est réalisée au moyen d'installations appelées POSTES DE DETENTE. Un poste de détente a pour principale fonction de fournir un certain volume de gaz à une pression réduite constante à partir d'un gaz à une pression supérieure variable. On distingue deux grands types de postes de détente sur le réseau de transport, voir FIG. 1.

1.2 - Les postes de prédétente Il s'agit des postes placés sur le réseau de transport contrairement aux postes de livraison qui sont situés aux points de sortie du réseau. Les postes de prédétente se subdivisent en deux catégories :



a) la prédétente prédétente technique (voir FIG.2) sert à étager la détente entre 2 réseaux de transport qui peuvent parfaitement avoir la même pression maximale de service. La mise en place d'une telle prédétente est un choix du transporteur afin, par exemple, de limiter les phénomènes de froid au niveau des postes de livraison situés en aval ou de limiter la pression dans un réseau traversant une zone urbaine. Une prédétente technique n'est pas forcément équipée de dispositifs de sécurité de la l a pression aval. b) la prédétente prédétente de sécurité (voir FIG.3) est placée entre le réseau principal et le réseau secondaire lorsque ce dernier a une pression maximale de service inférieure à celle du réseau principal. La prédétente de sécurité est une "installation imposée par la réglementation. Donc, elle est obligatoirement équipée de dispositifs de sécurité de la pression aval.

1.3 - Les postes de livraison Les postes de livraison sont situés à la sortie du réseau de transport et servent à alimenter les réseaux de distribution (MPB, MPC) ou les clients industriels raccordés directement sur le réseau de transport. a) le poste de livraison à une distribution distribution publique (« DP ») alimente des réseaux dits moyenne pression B (MPB, pression 4 bar) ou moyenne pression C (MPC, entre 4 et 20 bar). Ce poste doit avoir une plage étendue de fonctionnement, allant du débit de nuit d'été au débit de pointe d'hiver. Il faut en outre suivre au fil des ans les accroissements d'émission. La pression a besoin assez souvent d'être réglée avec précision. b) le poste de livraison livraison à un un client industriel industriel livre du gaz a une pression de livraison adaptée à l'usage du client (de 1,5 bar pour une chaufferie à 20 bar ou plus pour une turbine à gaz). Les débits peuvent être précisés par le client ainsi que leur croissance. Par contre, on peut rencontrer des variations brutales de débit pouvant aller du tout ou rien et souvent avec une capacité du réseau aval négligeable. Enfin, en France, le choix de l'équipement du poste (une seule ligne de détente ou deux lignes) peut dépendre en partie de l'attitude du client, puisque c'est lui qui le paie.

2. CONCEPTION DES POSTES DE DETENTE Un poste de détente remplit de nombreuses fonctions ; celles-ci sont énumérées ci-après. Les caractéristiques fournies ici sont celles généralement retenues par le GAZ de FRANCE, DIRECTION DE LA PRODUCTION ET DU TRANSPORT (GDF / DPT dans la suite du document).

2.1 - La filtration du gaz Les postes de détente sont équipés d'un dispositif de filtration qui se compose a minima d'un filtre à cartouche (feutre ou papier par exemple), vertical ou horizontal, servant à retenir la poussière que pourrait transporter le gaz.



Ceci permet de protéger les détendeurs-régulateurs (risque de colmatage des pilotages, risque d'érosion des clapets et des sièges) et les compteurs (blocage des compteurs volumétriques, détérioration des ailettes des compteurs à turbine) des dégâts que ne manqueraient pas de causer des particules solides ; d'autre part, on évite ainsi une source d'incident pour les installations du réseau aval. La filtration est assez poussée (5 µm pour les filtres à cartouche, en général) ce qui implique, pour certains postes alimentés par des canalisations empoussiérées à la suite du transport de gaz manufacturé, qu'un filtre dégrossisseur type cyclone soit installé en amont du filtre à cartouche afin d'éviter un colmatage trop rapide. Voir FIG.4.

2.2 - La détente L'abaissement de la pression est réalisée au moyen d'appareils appelés DETENDEURS. On demande en outre à ces appareils de jouer le rôle de régulateurs, r égulateurs, c'est à dire maintenir constant un paramètre qui est généralement la pression aval, mais qui peut aussi être la pression amont (déverseur) ou le débit (régulateur de débit). Partout où la continuité d'alimentation est nécessaire, le bloc de détente du poste comporte deux lignes indépendantes : une ligne principale assure l'alimentation en temps normal , une ligne auxiliaire assure l'alimentation en cas d'incident sur la ligne principale. Pour les postes ne nécessitant pas une grande précision au niveau de la pression régulée et pour lesquels le domaine d'utilisation est limité (par exemple, les prédétentes techniques) les appareils peuvent être à action directe (précision de régulation pour des appareils à action directe: en général + ou - 10 %), voir FIG.5. Pour les autres postes, le régulateur de la ligne principale est toujours du type piloté, le régulateur de la ligne auxiliaire pouvant être soit piloté, soit à action directe (précision de régulation pour des appareils pneumatiques pilotés: en général + ou - 2,5 %) suivant les impératifs d'exploitation. Par exemple, pour un réseau en antenne alimenté par une prédétente de sécurité à une pression proche de la pression maximale de service, les deux détendeurs sont pilotés, voir FIG.6.

2.3 - La sécurité contre les surpressions Cette fonction est imposée par la réglementation (en France, arrêté du 11/05/1970 modifié, articles 31 et 32) afin d'éviter les risques de détérioration du réseau aval (lequel est généralement conçu pour une certaine gamme de pression, inférieure à celle du réseau amont) lors d'incidents sur le bloc de détente, ou en cas de fausse manœuvre entraînant une élévation de pression.



Pour assurer la sécurité contre les surpressions dans le réseau aval, on peut utiliser plusieurs techniques : • Ensemble Ensemble vanne vanne de sécurit sécuritéé (V.S.) (V.S.) sur la ligne ligne princip principale ale plus plus soupapes soupapes

Voir FIG.7, FIG.7 bis et FIG.7 ter. Une vanne de sécurité (VS), ou clapet de sécurité, est un organe qui se ferme automatiquement dès lors que la pression surveillée atteint une pression de consigne. Fonctionnement Fonctionnement dans le cas de la FIG.7 F IG.7 : En cas de surpression, la V.S. installée sur la ligne principale (en amont du détendeur principal) se ferme ; la pression en aval va alors baisser et le détendeur auxiliaire assurer l'alimentation à une pression légèrement inférieure à la pression de consigne de la ligne principale. Si, lors du fonctionnement du détendeur auxiliaire une surpression apparaît, celle-ci est éliminée par la mise à l'atmosphère d'un certain débit de gaz, au moyen des soupapes. L'utilisation des soupapes en dernière sécurité de pression permet d'assurer l'alimentation en gaz du client. GDF, DPT installe souvent deux soupapes sur ses postes « types », FIG.7, placées de part et d'autre du robinet de sortie du poste. Dans tous les cas, l'ensemble du dispositif de sécurité de la pression aval (VS + soupapes) doit être tel qu'un premier dispositif fonctionne à la PMS du réseau aval et que l'ensemble du dispositif ne permette pas que la pression aval dépasse les 110% de la PMS aval (réglementation française, arrêté du 11/05/70 modifié). • Ensemble de deux vannes de sécurité sécurité (V.S.) Voir FIG.8. En zone urbaine dense ou à proximité de zones à risques d'allumage (voies ferrées électrifiées, lignes à haute tension ... ), il n'est pas possible de mettre en place des soupapes sur les postes, compte tenu de l'importance des quantités de gaz pouvant être mises à l'atmosphère De ce fait, les dispositions suivantes peuvent être adoptées: - mise en en place place d'une VS sur la ligne principale principale et et sur la ligne ligne de secou secours, rs, - mise en en place place de téléalar téléalarmes mes ou ou surveillan surveillance ce signala signalant nt toute toute anomalie anomalie.. En général, les postes situés en zone urbaine dense sont bouclés entre eux (c'est à dire que le réseau aval est alimenté par au moins 2 postes de livraison). Les risques d'interruption de fourniture, même pour des postes à double VS, sont alors limités. En ce qui concerne la ligne principale le processus de fonctionnement est équivalent à celui du paragraphe précédent.



Lorsque la VS de la ligne principale est actionnée, une alarme « fermeture VS ligne principale » est transmise à un centre de surveillance. Lors du fonctionnement de la ligne de secours, si une surpression apparaît avant le dépannage de la ligne principale, la deuxième V.S. située sur cette ligne auxiliaire se ferme, ce qui provoque l'arrêt total de l'alimentation en gaz et la transmission d'une alarme (par exemple exempl e « fermeture fermet ure VS ligne li gne secours » ou « Pmini Pmi ni aval ») à un centre ce ntre de surveillance. Les inconvénients de cette solution sont les suivants : - pas de protec protection tion contre contre les les surpression surpressionss lors des des manipulati manipulations ons au bipas bipasse, se, - une VS fermée n'est n'est pas forcéme forcément nt étanche étanche à 100%. 100%. Dans Dans le cas cas d'un poste poste qui qui alimenterait un réseau de faible capacité où le débit est quasi nul, les 2 VS fermées ne garantissent pas la limitation de pression aval. Certains transporteurs européens équipent chaque ligne de détente de 2 VS en série. • Ensemble Ensemble de de deux vannes vannes de sécuri sécurité té et soupa soupape pe « siffle sifflett »

Certains postes, munis de 2 VS, comportent quand même une soupape de faible diamètre en aval. Celle-ci est destinée à évacuer une légère fuite du clapet de sécurité, fuite qui pourrait entraîner une augmentation de la pression aval par exemple pendant les périodes de très faibles débits (comme expliqué ci dessus, la nuit du 15 août ! ) . Cette soupape va aussi servir d'alarme sonore lors des manipulations au bipasse. En aucun cas ce type de soupape n'est suffisant pour palier à un dysfonctionnement important des détendeurs régulateurs. • Mont Montage age Moni Monitor tor avec avec vann vannee de sécur sécurité ité

Voir FIG. 9 et FIG. 10. Dans le cas où il n'est pas possible d'installer des soupapes, et pour un réseau non maillé, une solution est d'adopter un montage Monitor sur la ligne principale ou la ligne auxiliaire ou les deux. Un montage « Monitor » consiste en l'association de deux détendeurs régulateurs pilotés montés en série. Un des détendeurs fonctionne en base, c'est le régulateur principal, lequel est en aval du montage. En cas de non étanchéité du régulateur principal, l'autre régulateur qui est réglé à une pression de consigne supérieure à celle du régulateur principal (et donc grand ouvert en fonctionnement normal du montage) prend le relais (c'est le « Monitor », situé en amont du principal) et limite la pression à l'aval du montage à sa propre pression de consigne. Le régulateur principal doit avoir une technologie telle que les défauts les plus courants conduisent à une ouverture du régulateur plutôt qu'à une fermeture. Comme il n'y a pas de soupape, chaque ligne de détente est généralement équipée d'une vanne de sécurité qui entrera en fonctionnement sur défaut du monitor.



2.4 - L'isolement du poste Les postes de détente sont équipés, au moins en entrée et en sortie, de robinets de barrage permettant l'arrêt du transit de gaz dans le poste (pour la maintenance des ensembles de régulation, les essais de fonctionnement des appareils...). De plus, sur les canalisations amont et aval reliées au poste, des robinets d'isolement ("sectionnements ou robinets d'arrêt amont et aval") sont installés à une certaine distance de la clôture du poste. Ils permettent l'isolement du poste en cas d'anomalie grave ne permettant pas l'accès au poste (incendie du poste). Voir FIG.7 et FIG.8.

2.5 - Le bipasse La conception des postes à GDF DPT, FIG.7, est telle qu'en cas d'incident ou d'opération rendant le bloc de détente inopérant, on peut toujours assurer manuellement l'alimentation en gaz au moyen d'un circuit de bipasse équipé d'un robinet de laminage manuel. Il faut cependant noter que d'autres conceptions sont possibles, notamment la solution avec deux lignes de détente indépendantes parallèles, voir FIG. 11. (c'est à dire équipées de robinet en amont et en aval permettant l'arrêt d'une ligne pendant que l'autre fonctionne). Ce type de conception (2 lignes identiques parallèles) est assez répandu chez les transporteurs européens (RUHR GAS, GASUNIE) ainsi que sur les postes de prédétente importants.

2.6 - Le comptage (Ici à titre d'information générale, voir le cours COMPTAGE) Si le poste de détente est un poste de livraison, il est généralement équipé d'un système de comptage qui permet d'établir la facturation. Le comptage est généralement assuré par un compteur de volume associé à un dispositif de conversion en température (T), pression/température (PT) ou pression/température/facteur de compressibilité (PTZ). Les compteurs sont de type : - volumétriques à pistons rotatifs, - compteurs de vitesse à turbine. Dans un poste de détente, le compteur peut être installé à l'aval des détendeurs (avantage: la pression de comptage est stable) ou à l'amont (la pression de comptage est variable mais élevée ce qui augmente la plage maximale de comptage du compteur). Le choix du meilleur emplacement (amont ou aval) pour le compteur nécessite la connaissance des débits prévisibles (maxi et mini). Si la plage des débits à compter ne peut s'inscrire dans la plage de fonctionnement d'un seul compteur, et qu'un emplacement du compteur à l'amont ne suffit pas à résoudre le problème, alors d'autres solutions doivent être envisagées (exemple: comptage à pression variable).



Dans les postes assurant des débits importants mais sans grandes variations, le comptage peut être assuré par un système à diaphragme (on introduit un obstacle dans la conduite du type plaque avec perçage calibré, lequel va créer une perte de charge), avec capteurs de pression différentielle (de part et d'autre du diaphragme) et calculatrice (conversion de la différence de pression en débit). On parle de comptage « voludéprimogène ». Ce type de comptage se trouve en général sur les postes d e prédétente ou les installations dites « de grand comptage » (livraison aux frontières, stockages souterrains). Si les variations de débit entre l'hiver et l'été sont importantes, alors l'obstacle utilisé doit être changé à chaque période. Il est indispensable lors du choix de l'emplacement du dispositif de comptage de prendre en compte les perturbations qui peuvent altérer fortement la qualité du comptage. En effet, les détendeurs, les té, les coudes, les vannes... sont autant d'obstacles qui modifient la structure des écoulements et génèrent des rotations, turbulences et autres survitesses. Ces problèmes doivent être étudiés et intégrés dès la conception du poste (choix de l'emplacement du système de comptage, aménagement de longueurs droites en amont et en aval du dispositif de comptage, redresseurs de flux...).

2.7 - Le dimensionnement En plus des fonctions ci dessus énumérées, la conception et l'équipement des postes obéissent à certaines règles : • Les vitesses vitesses Tuyauteries amont et aval : la vitesse maximale recommandée pour le gaz dans les conditions de pression les plus défavorables se situe entre 15 et 20 m/s. Robinets entrée et sortie de poste ou ligne : généralement, des robinets à passage réduit conviennent. Vitesse à la bride de sortie du détendeur : elle ne doit pas dépasser 100 m/s pour les appareils silencieux mais elle peut atteindre 150 m/s, voire plus, suivant les constructeurs pour les régulateurs classiques non silencieux. Filtre : pour les filtres ayant un seuil de filtration de 5 µm (99% des impuretés arrêtées), la vitesse de passage du gaz à travers l'élément filtrant est limitée à 0.25 m/s (cartouche en feutre). Dans la tuyauterie d'entrée du filtre, on limitera li mitera la vitesse du gaz à 20 m/s. Il est toujours possible d'économiser sur les diamètres des tuyauteries et des appareillages, mais cela peut être un mauvais choix car le prix de correction acoustique ou d'isolation phonique dépasse dépasse souvent la moins-value obtenue par le choix de diamètres inférieurs.



• Capacités des appareillages Le filtre, la vanne de sécurité, le régulateur principal, le régulateur de secours, le robinet de laminage sont dimensionnés en général pour le débit maximal du poste de détente dans les conditions les plus défavorables (pression amont mini). Les soupapes de sûreté (pour les postes types GDF / DPT) doivent pouvoir évacuer le surplus fourni par un détendeur défectueux dans les conditions également les plus défavorables pour elles (pression amont maxi et débit aval mini). Tous les appareils et tuyauteries sont calculés et éprouvés pour supporter les pressions de service maximales à l'amont et à l'aval du poste. • Les débits Les tuyauteries d'entrée, y compris le robinet entrée poste ainsi que les tuyauteries de sortie, y compris le robinet sortie poste, sont dimensionnées pour assurer le débit correspondant au risque 2 % appliqué aux consommations prévues à l'échéance de 15 ans (cas des postes de livraison aux distributions publiques). Les appareils peuvent quant à eux être calculés pour pouvoir assurer le débit correspondant au risque 2 % appliqué aux consommations prévues à l'échéance de cinq ans (but : éviter les surdimensionnements et le fonctionnement des appareils en dehors des plages optimales c'est à dire entre 25 et 75 % d'ouverture). Pour ce qui est des postes alimentant les clients industriels, le dimensionnement sera effectué à partir des éléments de débit fournis par le client.

2.8 - Sécurité électrique, télésurveillance, télér églage, mélange, implantation, ergonomie... ergonomie... • La sécurité sécurité électrique électrique Les éléments des postes de détente (robinets, régulateurs, tuyauterie, etc.) sont reliés électriquement à la terre. Par ailleurs, afin d'isoler électriquement la zone de travail, les postes sont équipés en entrée et en sortie de raccords isolants. Enfin, tous les matériels électriques situés dans la zone gaz doivent être antidéflagrants ou à sécurité intrinsèque. • La télésurveillance télésurveillance En fonction de leur importance et de leur localisation, certains postes de détente sont équipés de dispositifs permettant la télétransmission d'informations jusqu'à un centre de surveillance. Ces informations peuvent être: le fonctionnement de la VS, une alarme de franchissement d'une valeur de pression aval maxi ou mini, un manque secteur (si le poste est alimenté en électricité), une alarme « présence gaz » (si le poste est équipé d'un détecteur de méthane, c'est le cas des postes en fosse), ...



Il est à noter que de plus en plus de postes, notamment les postes de livraison à la clientèle industrielle sont équipés de systèmes de retransmission des données de comptage dans le but d'accélérer la facturation (cas de industriels) ou de surveiller la répartition du gaz dans le réseau transport (grands comptages, postes clés). • Les télé-réglages télé-réglages Certains gros postes de prédétente situés autour de grandes villes sont équipés, en plus de la télésurveillance, d'appareils permettant le réglage à distance, à partir du centre de surveillance, des détendeurs-régulateurs. détendeurs-régulateurs. Exemple ci-dessous: poste assurant une régulation de débit, voir FIG. 12 Pour les besoins du service des mouvements de gaz, il est parfois nécessaire de réguler le débit d'une installation de transport (ex : ajustement d'une souscription journalière au niveau des approvisionnements nationaux). Ces installations sont comparables, par leur aspect, aux postes de prédétente pour débits très importants, avec les particularités suivantes : - les régulate régulateurs urs sont sont pilotés pilotés suivant suivant un point point de consigne consigne de débit, débit, ce qui qui impose impose la présence d'un organe de comptage (rampe à diaphragme placée généralement côté amont), - la pression pression retenue retenue pour pour le calcul calcul des des éléments éléments constitu constitutifs tifs est identiq identique ue pour pour l'amont et et l'aval du poste (PMS de l'amont). De ce fait, il n'y a pas lieu d'installer des vannes de sécurité ou des soupapes de sûreté sur ce type d'ouvrages. - la téléc télécomm omman ande de est est quasi quasi systé systémati matique que.. • Les postes assurant une une fonction de mélange Suivant les contrats et les contraintes d'approvisionnement, la situation du réseau de grand transport, le niveau de remplissage des stockages et le volume de gaz appelé à l'émission, il est parfois nécessaire de procéder à des mélanges de gaz de qualité et/ou d'origine différente (gaz H et gaz B). Ces mélanges doivent s'effectuer dans des proportions bien définies, ex. : - enrichiss enrichissemen ementt de gaz naturel naturel type B par par du gaz à plus plus haut haut pouvoir pouvoir calorifi calorifique que (gaz (gaz issu de terminal méthanier, gaz de pétrole...) afin d'obtenir après mélange un gaz émissible dans la zone H. - appauvris appauvrisseme sement nt de gaz naturel naturel type type H par injection injection d'azote d'azote pour pour obtention obtention d'un d'un gaz type B. Ce type de poste - complexe - nécessite des régulateurs de pression et de débit avec proportionneur et contrôle de la qualité du gaz émis.



• Implantation Implantation des postes postes Pour le transport, les postes de prédétente sont généralement installés en plein air et en dehors des zones urbanisées. Les postes de livraison sont quant à eux installés dans des constructions ou dans des armoires métalliques voire dans des fosses enterrées (exemple: les postes parisiens situés en bord de Seine: fosses étanches). 

L'implantation doit tenir compte des canalisations de gaz : il faut chercher à se rapprocher le plus possible de l'emplacement idéal du seul point de vue de la fourniture du gaz (raccordement aisé avec le réseau de transport et en même temps bonne implantation par rapport au réseau desservi). Ainsi, pour un poste destiné à renforcer l'alimentation d'un réseau de répartition ou distribution, on cherchera un emplacement dans la zone ou les pressions aux heures de pointe apparaissent les plus insuffisantes.



Le terrain doit permettre une construction aisée, sans trop de frais de fondations (bon sol, terrains meubles ou trop humiques à éviter). Le poste doit être accessible en tout temps. Les voies d'accès doivent donc exister, ou pouvoir être aménagées. Mais, inversement, il est souhaitable que le poste soit en retrait des voies à circulation importante, pour que des travaux ou interventions dans le poste n'occasionnent pas trop de gène à la circulation et aussi pour limiter les risques vis à vis de la sécurité de l'installation (collision avec des véhicules).



Pour les postes de livraison aux clients industriels, les implantations en bordure de clôture avec accès direct de l'extérieur sont recommandées (rapidité d'intervention, gain de temps pour les équipes lors des déplacements pour maintenance, éloignement des bâtiments de production...).

• Ergonomie des postes La dimension "sécurité" fait partie des éléments qui doivent aussi être pris en compte dans la conception pratique des postes de détente : - D'une part, le conce concepteur pteur de de l'installatio l'installation n veillera veillera à respecter respecter les préco préconisat nisations ions et recommandations des constructeurs d'appareillages, pour le bon fonctionnement de ceux-ci donc de l'installation dans son ensemble. - D'autre D'autre part, la situat situation ion des appare appareils ils dans dans l'espace l'espace sera étudié étudiéee de façon à intégre intégrerr l'aspect "ergonomie" qui se traduit par des coûts de maintenance réduits et des risques faibles d'accidents de travail. Il est impératif de toujours se rappeler que la "hauteur ergonomique" se situe entre 0,70 m et 1,40 m. Lorsque la dimension des appareils ne permet pas qu'ils soient placés à cette hauteur, il est indispensable que des structures aménagées soient mises en place dès la construction de l'installation. On peut citer : plates-formes à mi-hauteur, fers et rails de manutention intégrés dans le génie civil pour y accrocher des moyens de levage mobiles ou permanents, potences ... (les matériels utilisés dans le transport de gaz sont lourds). De même, il est nécessaire de prévoir les espaces de manœuvre et de circulation des hommes et des engins, non seulement pour l'entretien courant des appareillages mais aussi éventuellement éventuellement pour leur remplacement.



3. L'ENVIRONNEMENT La détente du gaz naturel dans un poste entraîne deux principales nuisances pour l'environnement : le bruit et le froid. On peut ajouter que des efforts sont aussi faits pour l'insertion dans l'environnement des postes.

3.1 - Le bruit La détente est une source importante de bruit. Dès que Paval / Pamont ≤ 0.5, le gaz atteint la vitesse du son au niveau du point où se réalise la détente et, au delà, il se produit des ondes de choc et des frottements. Cela engendre des turbulences qui peuvent être la source d'un bruit intense. Ces turbulences peuvent également provoquer des vibrations mécaniques, mécaniques, elles aussi sources de bruit. Le bruit se transmet ensuite par le gaz en mouvement et par rayonnement du corps des détendeurs et des canalisations. Les ondes sonores peuvent aussi être amplifiées par les canalisations du fait de phénomènes de résonance. Le bruit peut s'avérer gênant pour le voisinage et pour la sécurité du personnel appelé à intervenir à proximité immédiate de la source de bruit. Il est alors nécessaire d'employer certaines méthodes pour limiter le niveau acoustique. On utilise au choix : • le capotage capotage avec un un isolant isolant phoniqu phoniquee des appare appareils ils et des des tuyauter tuyauteries, ies, • la con const stru ruct ctio ion n d'un d'un bâtim bâtimen ent, t, • l'inst l'install allati ation on sous sous le nive niveau au du sol sol du post poste, e, • la mise en en place place de parois parois insonorisa insonorisantes ntes autour autour du poste: poste: il s'agit s'agit d'effectuer d'effectuer une une isolation isolation phonique du génie civil ou local abritant les régulateurs. Celle ci peut être réalisée par la mise en place de matériaux absorbants sur les parois (flocage par projection, mise en place de panneaux spéciaux...) ou par mise en souterrain de l'installation dès sa conception. • l'installa l'installation tion d'apparei d'appareils ls silencieu silencieux. x. Le bruit est est engendré engendré principale principalement ment par les ondes ondes de choc et surtout les fluctuations très rapides de leur position. Par conséquent, deux solutions sont généralement utilisées : 

éviter que le gaz n'atteigne la vitesse critique au clapet , c'est à dire réaliser la détente progressivement en absorbant au fur et à mesure l'énergie cinétique par frottement. On peut utiliser pour cela soit des corps poreux (exemple : MPS de FRANCEL, voir FIG. 13), soit des labyrinthes (exemple: MAZONEILLAN).



stabiliser les ondes de choc en faisant passer le gaz à travers un grand nombre de petits orifices. De plus, les fréquences émises étant inversement proportionnelle à la section, elles se situent soit dans un domaine ou leur absorption est facilement réalisable, soit dans un domaine où l'oreille humaine est insensible (exemple: BERTIN de FRANCEL, voir FIG. 14). Ces appareils silencieux sont évidement plus chers...



• la suppress suppression ion dans dans la mesure mesure du possib possible le des phénom phénomènes ènes de de résonance. résonance. GDF / DPT opte généralement pour les deux dernières solutions, qui restent les moins onéreuses, en choisissant une conception simple pour ses postes de détente et en les équipant, si besoin est, d'appareils silencieux.

3.2 - Le froid La détente du gaz naturel entraîne un abaissement de la température du gaz suivant la formule approchée suivante :  T

= 0.45

 P,

avec

 T

= refroidissement en °C

 P

= variation de pression en bar

Pour les postes installés sur le réseau de transport, la différence entre la pression amont et la pression aval pouvant être importante, il en résulte une chute de température non négligeable. Exemple: Si P amont = 60 bar / P aval = 4 bar / T° gaz amont = 10°C Alors T° gaz sortie détente voisine de - 18°C Par conséquent, les problèmes qui peuvent se poser sont les suivants : • fragilisat fragilisation ion du matériau matériau de de la canalisatio canalisation n aval: il n'est n'est donc pas pas recommandé recommandé de poser poser une canalisation en polyéthylène directement en sortie d'un poste de livraison transport. De plus, les matériaux constitutifs des appareillages en aval doivent posséder une garantie de résilience à froid. • gel des sols sols (soulèveme (soulèvement nt de route, etc.) etc.) : ce point peut conditionn conditionner er le choix de l'emplacement du poste de livraison transport par rapport à une route (mieux vaut traverser la route avec la canalisation transport amont qu'avec la canalisation aval susceptible de véhiculer du gaz froid). • gel des des conduites conduites avoisi avoisinant nantes, es, en particu particulier lier les canalis canalisation ationss d'eau. d'eau. • formation formation de glace glace ou d'hy d'hydrates drates dans dans le gaz gaz si la températu température re descend descend au dessou dessouss du point point de rosée. Ce givrage se produit dans les détendeurs, et encore plus facilement dans les circuits de pilotage (en particulier dans le prédétendeur qui est soumis à une différence de pression importante). • formation formation de glace glace à l'extérieur l'extérieur (autour (autour des appareilla appareillages ges)) pouvant pouvant obturer obturer des orifices orifices de communication avec l'extérieur ou empêcher le fonctionnement mécanique de certains organes (vannes de sécurité, compteur, robinet) si on ne prend pas de précautions. Les solutions adoptées pour ces problèmes sont soit générales, soit partielles :



Parmi les solutions générales, on note : • la mise en en place en en amont amont du poste poste de livraison livraison (plusie (plusieurs urs kilomètr kilomètres) es) d'un d'un poste poste de prédétente technique qui permettra d'étager la pression, • l'installa l'installation tion d'un d'un réchauffeu réchauffeurr de gaz en amont amont de la détente. détente. Cette Cette solution solution est est généralisée généralisée chez certains transporteurs de gaz européens qui se voient imposée une température minimale du gaz livré (utilisation (uti lisation de chaudières à gaz et échangeurs). Parmi les solutions partielles au problème du gel des sols, on note : • la mise en en place autour autour de de la conduite conduite d'un d'un sol non gélif gélif avec avec des drains drains (remblay (remblayer er avec des matériaux de granulométrie choisie ou traitement hydrofuge du sol ou calorifuger la conduite), • l'installa l'installation tion d'un d'un échang échangeur eur atmosp atmosphériq hérique ue après après la la détente. détente. Pour ce qui concerne le gel des conduites avoisinantes : • l'insolati l'insolation on thermique thermique de la condu conduite ite avoisina avoisinante, nte, • l'isol l'isolati ation on therm thermiqu iquee de la canali canalisat sation ion de de gaz. Enfin, pour ce qui est de prévenir la formation for mation des hydrates : • l'inst l'install allati ation on d'un d'un réchau réchauffe ffeur ur de gaz gaz pilote, pilote, • la mise mise en plac placee de cordo cordons ns cha chauffa uffants nts,, • l'installa l'installation tion d'un d'un dispositif dispositif de déshydra déshydratatio tation n du gaz pilote pilote à l'amont l'amont du circuit du pilotag pilotagee (pots de méthanol ou isopropanol).

3.3 - Le paysage Afin d'intégrer les postes au mieux dans l'environnement. Les actions menées sont du t ype : - aménageme aménagements nts paysage paysagers rs du terrain terrain sur lequel lequel est installé installé le poste poste (plantation (plantation de végéta végétaux, ux, choix des couleurs des peintures), - constructi construction on de bâtimen bâtiments ts dans dans le style archit architectur ectural al du lieu (toiture (toituress de tuiles, tuiles, murs de pierres), - efforts efforts constan constants ts pour pour garder garder le site en bon bon état (effaceme (effacement nt des graffitis, graffitis, entreti entretien en des espaces verts, des clôtures, ...).



3.4 - Autres nuisances D'autre nuisances peuvent survenir occasionnellement lors des opérations de maintenance de postes. Il s'agit essentiellement des odeurs dégagées : - soit par par des poussièr poussières es récoltée récoltéess dans les les filtres lors lors des purges purges ou des des opérations opérations de remplacement de cartouches filtrantes, - soit par par des condensa condensats ts liquides liquides recueilli recueilliss dans les les tuyauterie tuyauteriess des postes. postes. Les agents de maintenance doivent donc veiller à enfermer les produits recueillis dans des récipients étanches et à les faire traiter par des entreprises spécialisées pour éviter toute pollution de l'environnemen l 'environnement. t.

4. NORMALISATION EUROPEENNE Une norme européenne est actuellement (12/97) en projet Ce projet, aujourd'hui en phase terminale, porte la référence pr EN 12186 (CEN / TC 234 / WG6) et s'intitule « réseaux d'alimentation en gaz - postes de détente-régulation de la pression de gaz pour le transport et la distribution - prescriptions fonctionnelles». fonctionnelles». Sont ici évoqués les points clés du document projet.

4.1 - Système Qualité La vie du poste peut se décomposer en trois phases : - la phas phasee con conce cept ptio ion, n, - la phase phase const construc ructio tion n et et ess essais ais,, - la pha phase se exp explo loit itat atio ion. n. Le projet de norme recommande d'appliquer un système qualité pour ce qui concerne les activités liées à ces 3 phases. Ce système qualité peut faire référence à la série des normes ISO 9000 ou à des systèmes d'assurance de la qualité équivalents.



4.2 - Systèmes de sécurité de pression En cas de défaillance du système de détente-régulation de la pression, le système de sécurité de pression doit fonctionner automatiquement pour empêcher que la pression dans le réseau aval ne dépasse les niveaux autorisés. Les principes suivants sont autorisés pour les systèmes de sécurité de pression des postes de détente-régulation : - sans mise mise à l'atmosp l'atmosphère hère:: il peut s'agir s'agir d'un d'un monitor, monitor, d'une d'une vanne vanne de sécurité sécurité opérant opérant en cas de surpression ou d'un dispositif de commande de fermeture de robinet opérant en cas de surpression, - avec avec mise à l'atmosp l'atmosphère hère du du gaz: il peut peut s'agir d'une d'une soupape soupape de sécurité sécurité à action action directe directe ou indirecte. Le projet de norme recommande de n'utiliser la soupape de sécurité à pleine capacité qu'en tant que second dispositif de sécurité associé à un dispositif de sécurité sans mise à l'atmosphère du gaz. Il est donc recommandé de limiter les quantités de gaz mises à l'atmosphère. De plus, un premier système de sécurité de pression plus un second dispositif est exigé dans certaines configurations où la différence entre la PMS des réseaux amont et aval est importante. Le rôle du second s econd dispositif est d'augmenter la sécurité.

4.3 - Bipasses Les dispositions permanentes de bipasse d'une ligne de détente-régulation destinée à assurer le maintien de l'alimentation en gaz ne sont pas recommandées si le système de sécurité se trouve lui aussi bipassé. Tout bipasse permanent d'un système de sécurité doit être équipé à minima d'un robinet de régulation manuel, d'un manomètre et de dispositions appropriées en matière de sécurité.

5. MAINTENANCE DES POSTES DE DETENTE

5.1 - Inspections Généralement, il convient d'effectuer une inspection visuelle des postes et de leurs organes constitutifs selon des fréquences hebdomadaires à mensuelles. Durant ces inspections, il s'agit en particulier de s'assurer : - de l'ab l'abse senc ncee de de fui fuite te,, - du bon bon fonctio fonctionnem nnement ent de de l'appare l'appareil il de détente détente principa principal, l, - de la posi positio tion n ouvert ouvertee des des clapet clapetss de sécur sécurité ité,,



- du bon bon fonctionn fonctionnemen ementt des apparei appareils ls de mesure, mesure, notamment notamment des des diagramme diagrammess d'enregistrement de pression (déroulement, indication des aiguilles, changement des supports enregistreurs tels que les bandes...) ou du dispositif de comptage (index du compteur non bloqué, pas d'anomalie visible sur la calculatrice)... - de l'ét l'état at du gén génie ie civil civil,, clôtur clôture, e, porta portail. il... ..

5.2 - Essais de fonctionnement Il s'agit de vérifier le fonctionnement de l'ensemble des principaux appareils constitutifs du poste de détente. On vérifie en particulier : - le point point de consig consigne ne du régula régulateur teur princip principal al et son son étanchéité étanchéité à débit nul, nul, - le fonctionn fonctionnemen ementt du régulateu régulateurr de secours secours (démarrag (démarrage, e, point point de consigne consigne), ), - le fonctionn fonctionnemen ementt du (des) (des) clapet(s) clapet(s) de sécurit sécuritéé (test de fermetu fermeture, re, point point de consigne consigne), ), - le fonctionn fonctionnemen ementt de la (ou des) soupape( soupape(s) s) (ouverture, (ouverture, point point de consigne, consigne, étanché étanchéité). ité). Un essai d'ouverture complète peut être recommandé 1 fois par an, - la manœuvre manœuvre des des robinets robinets principau principaux x (entrée, (entrée, sortie...), sortie...), graissa graissage ge éventuel éventuel (cette (cette manœuvre manœuvre est généralement obligatoire pour les essais de fonctionnement des appareils). Pour les postes de détente dits « types » de la DPT, ceci impose de prendre le poste en bipasse. Les robinets d'entrée et de sortie de poste sont donc automatiquement manœuvrés. L'équipe d'intervention doit veiller à la bonne fermeture et à la bonne étanchéité du bipasse avant de quitter l'installation tout comme elle doit s'assurer de l'absence de fuite ( savonnage). savonnage). Les dispositifs d'alarmes et de transmission de données sont aussi vérifiés à cette occasion (exemple : simulation des alarmes et vérification de la bonne transmission au centre de surveillance). La fréquence de réalisation de ces opérations à GDF / DPT varie entre 3 fois et 4 fois par an. Il est clair que les fréquences doivent être adaptées en fonction des conditions locales : postes nouvellement mis en service, réseau amont chargé de poussière ou transportant du gaz humide, poste sensible (client industriel non interruptible...)... i nterruptible...)...

5.3 - Révision Le révision consiste en un démontage complet d'un appareil dans un but préventif (changement de certaines pièces d'usure ou pièces sensibles afin d'éviter une anomalie) ou dans le cadre d'une intervention corrective suite à découverte d'une anomalie (incident ou anomalie constatée lors des essais de fonctionnement).



Pour ce qui est des fréquences à appliquer, elles varient entre « interventions correctives » et révision systématique (régulateurs, VS, soupapes) tous les quatre ans. On notera que certains constructeurs imposent une maintenance minimale à affecter sur leur matériel afin de garantir leur bon fonctionnemen f onctionnement. t. Toute révision doit être suivie d'un essais de fonctionnement. Cas des filtres : les fréquences de purge, de nettoyage et de changement des éléments filtrants varient suivant la positon et le type d'appareil, la nature et la composition du gaz, les changements de régime d'exploitation. Il est recommandé de manœuvrer la culasse de filtre et de vérifier l'état de la cartouche de filtrage au moins une fois par an. Pour certains postes sensibles, placés sur des antennes sous dimensionnées, une mesure de la perte de charge entrée/sortie peut être utile pour une programmation des interventions.

5.4 - Enregistrement des actes de maintenance Toute visite ou intervention effectuée sur le poste doit être consignée sur un support qui peut être soit du type « carnet de poste » soit de type informatique (logiciel de suivi des actes de maintenance). Dans tous les cas, il doit être possible de reconstituer la vie de l'installation (enregistrements de la pression livrée, compte rendu des réglages et de la maintenance relative au poste de détente...).



QUELQUES COUTS INDICATIFS... On trouvera ci-après quelques exemples de prix moyens (prix 96) : - Robinet à boisseau sphérique, à passage intégral, à brides ISO PN 100, diamètre 80, environ 6 000 F ISO PN 100, diamètre 100, environ 7 800 F - Filtres verticaux à brides : 3

ISO PN 100, diamètre 80, 17000 Nm /h, environ 30 000 F ISO PN 100, diamètre 100, 30000 Nm3 /h, environ 47 000 F - Soupapes pilotées : ISO PN 20,

diamètre 50, environ 10 000 F

ISO PN 100, diamètre 50, environ 25 000 F ISO PN 100, diamètre 80, environ 30 000 F - Régulateurs : ISO PN 100, diamètre 50, non silencieux, environ 17 000 F ISO PN 100, diamètre 80, non silencieux, environ 24 000 F ISO PN 100, diamètre 50, silencieux,

environ 22 000 F

ISO PN 100, diamètre 80, silencieux,

environ 32 000 F


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conception des postes de detente.pdf

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