Rénovation de l'automatisation des vannes manuelles des stations de transport de gaz naturel

Les risques d’efficacité et de sécurité du fonctionnement manuel

La station de transport de gaz naturel à grande échelle située au Texas, aux États-Unis, est chargée de réguler la pression et de distribuer le débit du réseau de gazoducs régional. Certaines des principales vannes à vanne manuelles à coin sur les canalisations de la station sont chargées de l'isolation d'urgence. Au cours de l’opération réelle, deux points sensibles majeurs ont été identifiés :

1. Les vannes manuelles ont une vitesse de réponse lente. En cas de suspicion de fuite ou de pression anormale du système, les opérateurs doivent se rendre sur place pour faire fonctionner les vannes manuelles. Entre le déclenchement de l'alarme et la fermeture complète, il peut s'écouler plus de 10 minutes, ce qui est loin de répondre aux exigences de sécurité en matière d'isolement rapide et augmente le risque d'escalade de l'accident.
2. Les tailles de vannes se situent généralement entre 10 pouces (DN250) et 16 pouces (DN400). Le couple de fonctionnement est important. Dans des situations de haute pression ou d'urgence, le fonctionnement manuel pose un fardeau physique et des risques potentiels pour la sécurité du personnel. Dans le même temps, les tests réguliers d’ouverture et de fermeture consomment également beaucoup d’heures de travail.

Solution technique : Transition de la sélection d'automatisation manuelle à pneumatique

L'équipe du projet a formulé un plan de transformation de l'automatisation dont l'essentiel est de remplacer les vannes manuelles par desvanne à commande pneumatique.

1. La pression de conception du pipeline est de 720 psi (environ 4,96 MPa), ce qui correspond à la pression nominale de classe 300. Le milieu est du gaz naturel sec. Cependant, compte tenu de l'environnement du Texas et de la possibilité de gaz acides, le matériau du corps de vanne est sélectionné comme ASTM A216 WCB (acier au carbone).
2. Pour obtenir un arrêt de sécurité, un actionneur pneumatique à simple effet et à ressort de rappel a été sélectionné. Le couple de sortie du ressort a été calculé avec précision pour garantir un fonctionnement stable sous une source d'air d'instrument standard de 6 à 8 bars et une fermeture fiable en cas de perte d'air.
3. Chaque vanne pneumatique est équipée d'une vanne électromagnétique à cinq voies à deux positions et d'un fin de course (indicateur de position). Les signaux sont connectés au système de contrôle distribué existant au sein de la station. Cela permet à l'opérateur de commuter la vanne à distance d'un simple clic depuis la salle de contrôle et de recevoir un retour en temps réel sur la position de la vanne.

L'effet principal après la mise en œuvre

• Temps de réponse : Le temps de fermeture complète de la vanne a été réduit de plus de 10 minutes à environ 8 à 10 secondes, répondant pleinement aux exigences de réponse du système d'instruments de sécurité.
• Mode de fonctionnement : il permet un contrôle à distance en un clic depuis la salle de contrôle centrale, éliminant complètement les risques et l'épuisement physique associés au fonctionnement sur site par le personnel.
• Conformité en matière de sécurité : le système a la capacité d'un arrêt automatique en toute sécurité, améliorant ainsi le niveau global d'intégrité de sécurité de la station de transport.
• Maintenance et tests : des tests fonctionnels réguliers peuvent être lancés à distance via DCS, réduisant considérablement la complexité et les coûts d'exploitation et de maintenance.

Dans le système d'arrêt d'urgence, le rôle du robinet-vanne pneumatique est loin d'être un simple dispositif de commutation ; il s'agit plutôt d'un composant spécialement conçu pour la sécurité.