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LES ÉQUIPEMENTS SOUPAPES DE SÉCURITÉ et DISQUES DE RUPTURE

SUPPORT DE FORMATION COURS EXP-PR-EQ190 Révision 0.1

Exploration & Production Les Équipements Soupapes de Sécurité et Disques de Rupture

LES ÉQUIPEMENTS SOUPAPES DE SÉCURITÉ et DISQUES DE RUPTURE SOMMAIRE 1. OBJECTIFS .....................................................................................................................4 2. LES FONCTIONS DES SOUPAPES ...............................................................................5 2.1. INTRODUCTION.......................................................................................................5 3. LES PRINCIPALES CATEGORIES .................................................................................6 3.1. SOUPAPE A RESSORT ...........................................................................................6 3.1.1. Différents types...................................................................................................8 3.1.1.1. Soupape a bouchon a visser.......................................................................8 Soupape d’expansion thermique...............................................................................9 3.1.1.2. Soupape de régulation ...............................................................................10 3.1.1.3. Soupape de sécurité avec levier de manœuvre .........................................11 3.2. SOUPAPE PILOTEE...............................................................................................13 3.3. SOUPAPE DE RESPIRATION DE BACS ...............................................................14 3.4. DISQUE DE RUPTURE ..........................................................................................15 4. LES APPLICATIONS DES SOUPAPES ........................................................................16 4.1. SOUPAPE A RESSORTS.......................................................................................16 4.1.1. Pressure Safety Valve (PSV)............................................................................16 4.1.2. Pressure Relief Valve (PRV).............................................................................16 4.2. SOUPAPE DE RESPIRATION DE BACS ...............................................................17 4.3. DISQUE DE RUPTURE ..........................................................................................18 4.3.1. Montage des disques de rupture ......................................................................18 4.3.1.1. Disque de rupture conventionnel................................................................18 4.3.1.2. Supports a contre-pression ou anti vide .....................................................19 4.3.1.3. Disque de rupture inverse ..........................................................................20 4.4. AVANTAGES ET INCONVENIENTS ......................................................................21 5. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT .............................................................................22 5.1. TERMINOLOGIE UTILISÉE ....................................................................................22 5.2. SOUPAPE A RESSORT .........................................................................................22 5.2.1. Soupape installée sur des gaz ou de la vapeur. ...............................................23 5.2.2. Soupape installée sur des liquides ...................................................................24 5.3. SOUPAPE AVEC BAGUE DE RÉGLAGE ..............................................................25 5.4. SOUPAPE PILOTEE...............................................................................................27 5.5. SOUPAPE DE RESPIRATION DE BACS ...............................................................28 5.6. DISQUE DE RUPTURE ..........................................................................................29 5.6.1. Disque de rupture conventionnel ......................................................................29 5.6.2. Disque de rupture inverse.................................................................................29 5.6.3. Avertissement ...................................................................................................29 6. REPRÉSENTATION ET DONNEES..............................................................................31 6.1. REPRESENTATION SUR PID ................................................................................31 6.2. REPRÉSENTATION SCHÉMATIQUE DES SOUPAPES .......................................31 6.3. FEUILLE DE DONNEES .........................................................................................32 Support de Formation EXP-PR-EQ190-FR Dernière Révision: 23/04/2007

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7. CONDUITE DES SOUPAPES .......................................................................................33 7.1. LE TARAGE ............................................................................................................33 7.1.1. Séquence de préparation au tarage et tarage ..................................................35 7.2. MAINTENANCE 1er DEGRÉ ...................................................................................36 7.2.1. Soupape en général .........................................................................................36 7.2.2. Disque de rupture .............................................................................................36 7.2.3. Mise au rebut ....................................................................................................36 7.3. ASSEMBLAGE ET INSTALLATION........................................................................37 7.3.1. Assemblage ......................................................................................................37 7.3.2. Installation ........................................................................................................37 7.3.3. Isolement des soupapes de Sécurité................................................................38 7.4. EXEMPLE DE PROCEDURE D’ORGANISATION DE SUIVI .................................39 7.4.1. Objet .................................................................................................................39 7.4.2. Domaine d’application ......................................................................................39 7.4.3. Normes applicables ..........................................................................................39 7.4.4. Identification et marquage ................................................................................40 7.4.5. Opérations réalisées.........................................................................................41 7.4.5.1. Inspection en service des soupapes ..........................................................41 7.4.5.2. Révision des soupapes en atelier ..............................................................41 7.4.5.3. Essais sur banc AVANT démontage ..........................................................42 7.4.6. Contrôle suite à déclenchement en service ......................................................42 7.4.6.1. Rôle de l'exploitant .....................................................................................42 7.4.6.2. Rôle de l'inspecteur de zone ......................................................................43 7.4.7. Contrôle suite à surpression sans déclenchement ...........................................43 7.4.7.1. Rôle de l'exploitant .....................................................................................43 7.4.7.2. Rôle de l'inspecteur de zone ......................................................................43 7.4.8. Disques de rupture ...........................................................................................43 7.5. EXEMPLES DE LOGIGRAMMES ...........................................................................44 8. EXERCICES ..................................................................................................................47 9. SOMMAIRE DES FIGURES ..........................................................................................50 10. SOMMAIRE DES TABLES ..........................................................................................51 11. CORRIGE DES EXERCICES ......................................................................................52

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1. OBJECTIFS

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2. LES FONCTIONS DES SOUPAPES 2.1. INTRODUCTION Une soupape de sécurité est un organe de sécurité, destiné à protéger les capacités contre les surpressions ou contre les dépressions Son fonctionnement doit être exceptionnel et sa position reste normalement fermée. Les capacités industrielles sont caractérisées par une pression de service maximale qu'il est interdit de dépasser, c'est la pression qui a servi de base aux calcul de résistance des matériaux constituant la capacité.

Figure 1: Exemples de soupapes

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3. LES PRINCIPALES CATEGORIES 3.1. SOUPAPE A RESSORT

Figure 2: Exemples de soupapes à ressort Une soupape à ressort se compose : D’un corps, en acier moulé raccordé à la capacité à protéger, et au réseau d'échappement. D’un siège vissé dans le corps, et dont la partie supérieure est soigneusement usinée pour assurer l'étanchéité. D’une bague de réglage vissée sur le siège et manœuvrable de l'extérieur par une vis sans fin. D’une bague de levée vissée sur la bague de réglage et manœuvrable de l'extérieur par une vis sans fin. D’un guide clapet reposant sur la partie supérieure du corps par l'intermédiaire d'un joint. D’un clapet, coulissant dans le guide clapet, et plaqué sur le siège par le ressort provoquant ainsi l'étanchéité. D’une butée, tenue entre la face supérieure du guide clapet et la gaine de soupape, et contre laquelle vient buter le clapet lorsqu'il s'ouvre. D’un pointal, du ressort et sa rondelle constituant le système d'appui du clapet sur le siège Support de Formation EXP-PR-EQ190-FR Dernière Révision: 23/04/2007

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D’une vis de réglage et de son écrou, permettant de régler la tension du ressort D’une gaine qui repose sur le haut du corps de soupape, par l'intermédiaire d'un joint, serrée par des boulons, et protégeant le ressort D’un chapeau, vissé sur le haut de la gaine et relié à celle-ci par plombage, interdisant une modification du réglage de tarage.

CHAPEAU ECROU DE REGLAGE SOUPAPE DE SURETE CONVENTIONNELLE

VIS DE REGLAGE JOINT S

PLOMBAGE

RONDELLE DE RESSORT RESSORT POINTAL GAINE GUIDE DE CLAPET BUTEE CLAPET

VERS RESEAU D'ECHAPPEMENT

BAGUE DE LEVEE

BAGUE DE REGLAGE SIEGE

CORPS

Figure 3: Composition d’une soupape à ressort

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3.1.1. Différents types 3.1.1.1. Soupape a bouchon a visser Sur ces soupapes, il est possible de placer un "bonhomme" qui appuie sur le clapet et supprime donc la fonction de sécurité de la soupape. Après soulèvement, la soupape peut fuir. Dans ce cas, on peut essayer de retrouver l'étanchéité en appuyant sur le clapet à l'aide du bonhomme Il est interdit de laisser un bonhomme sur une soupape en fonction normal 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 15 16 17 18 19 20 21 22 23 37

Chapeau Bouchon Embase Clapet Bague porte clapet Porte clapet Guide Vis d’arrêt Circlip Tige Vis de réglage Ecrou de vis de réglage Vis de bouchon Joint de vis de bouchon Joint de bouchon Joint de chapeau Joint de vis d’arrêt Rondelle de ressort Ressort Plaque d’identification

Figure 4: Soupape à bouchon à visser

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Soupape d’expansion thermique Type de soupape à levée progressive montée sur les lignes de produit surtout en Off-Sites pour assurer l'expansion des lignes lors d'isolement aussi installées sue les circuits d’eau de refroidissement.

S

Figure 5: Soupape d’expansion thermique

Figure 6: Exemple d’une soupape d’expansion thermique

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3.1.1.2. Soupape de régulation Placée sur le circuit de décharge d'une pompe, elle permet le réglage à une pression donnée et module le débit qui peut varier du maximum à rien. Les surpressions et coups de bélier sont ainsi éliminés en cas de fermeture rapide.

Chapeau Vis S

Rondelle Ressort

Des bouteilles anti pulsatoires sont aussi necessaire pour éviter les coups de bélier

Gaine Bille

Figure 7: Soupape de régulation

Butée

Corps Clapet Entrée

Siège Joint

Échappement

Figure 8: Exemple d’une soupape de régulation

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3.1.1.3. Soupape de sécurité avec levier de manœuvre Installées sur les réseaux de Vapeur d'Eau qu'elles protégent, ces soupapes se distinguent par leur levier, permettant de décoller de temps à autre le clapet de son siège. Cette manoeuvre prévue dans la règlementation de 1926 n’est plus réalisée de nos jours car trop dangereuse et remplacée par des essais (Trévitest) sur site

Figure 9: Soupape avec levier de manœuvre

Figure 10: Exemples d’une soupape avec levier de manoeuvre

Les soupapes de sécurité au nombre de deux par réservoir, sont généralement montées soit sur un robinet de jumelage, soit sur un collecteur qui permet d’isoler une des soupapes tout en garantissant le fonctionnement de l’autre

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Ce montage permet de réaliser la maintenance des soupapes sans arrêt de l’équipement

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3.2. SOUPAPE PILOTEE Dans certains cas d'utilisation où les soupapes conventionnelles fonctionnent mal, il peut être nécessaire de monter des soupapes pilotées (Centrale vapeur – coulage GPL de la D5

Figure 11: Exemple de soupape pilotée

S P

Volume Tête Clape

S P Capacité sous

Figure 12: Soupape pilotée

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3.3. SOUPAPE DE RESPIRATION DE BACS La soupape double est particulièrement recommandée dans le cas de mise en place d'un système d'inertage ou de pressurisation de citernes. Elle permet d'éviter des dommages à la cuve en cas de manque de gaz inerte ou de défaillance d'un composant du système et est donc le complément des systèmes de pressurisation. Elle permet aussi de faire rentrer l’air atmosphérique lors de la vidange du bac ou de baisse de température

Figure 13: Soupape de respiration de bacs

ATMOSPHER

DE RESEAU GAZ

COTE cAPACITE

Figure 14: Schéma d’une soupape de respiration de bacs

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3.4. DISQUE DE RUPTURE Ils constituent un dispositif de protection contre les surpressions ou les dépressions. Élément qui ne se referme pas, désigné pour éclater à une pression prédéterminée pour protéger des systèmes ou installations isolées pour des conditions inacceptables de pression ou de vide. . Figure 15: Disque de rupture

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4. LES APPLICATIONS DES SOUPAPES 4.1. SOUPAPE A RESSORTS 4.1.1. Pressure Safety Valve (PSV) Les PSV sont principalement installées sur les gaz compressibles incluant la vapeur. Elles sont aussi utilisées sur les fluides process et d’utilité pour protéger les équipements contre les surpressions. C’est une soupape qui s’ouvre sans apport d’énergie autre que celle du fluide Figure 16: Exemples de PSV

4.1.2. Pressure Relief Valve (PRV) C’est une PRV qui s’ouvre par la pression du fluide interne et généralement en proportion de l’augmentation de la pression Les PRV sont utilisées sur des systèmes liquides pour protéger la capacité et prévenir l’expansion des thermique. Elles peuvent aussi être utilisées sur le système de pompage pour la protection en cas de surpression.

Figure 17: Exemples de PRV

Les PRV sont caractérisées par une ouverture rapide ou proportionnelle à l’augmentation de pression suivant leurs applications En général une PRV agira comme une PSV quand elle est utilisée sur un système de gaz compressible, mais s’ouvrira proportionnellement quand elle est utilisée sur un système liquide Support de Formation EXP-PR-EQ190-FR Dernière Révision: 23/04/2007

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4.2. SOUPAPE DE RESPIRATION DE BACS Principalement utilisé sur les toits fixes des bacs de stockages du secteur pétrolier, les soupapes de respiration, permettent d’éviter les dépressions ou surpressions dans le bac

Figure 18: Soupape de respiration de bacs

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4.3. DISQUE DE RUPTURE Ils sont généralement installés soit en amont des soupapes, pour les isoler des produits corrosifs. comme dispositif de relâchement.

Figure 19: Disque de rupture (1) Ils doivent être montés avec soin dans des brides spéciales et leurs métaux doivent être étudiés en fonction du fluide en amont.

Figure 20: Disque de rupture (2)

4.3.1. Montage des disques de rupture 4.3.1.1. Disque de rupture conventionnel Les supports de montage type capsule comportent deux bagues assemblées par vis et montées entre deux brides de la tuyauterie qui n'assurent pas l'étanchéité, entre le disque et les bagues, il faut pour cela que l'ensemble soit serré entre des brides de tuyauteries. Deux modèles de supports type capsule existent : Le type à face étroite qui est fixé à l'intérieur de la circonférence de perçage des brides standard. La bride d'un disque de rupture est suffisamment ductile pour assurer l'étanchéité de l'assemblage et faire office de joint.

Figure 21:Montage type à face étroite

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Le type à face pleine dont le diamètre est le même que celui des brides et qui est percé pour le passage des boulons. La figure montre un montage type à face pleine, pour disque de rupture conventionnel installé entre 2 brides de tuyauterie.

Figure 22: Montage type à face pleine

4.3.1.2. Supports a contre-pression ou anti vide Le disque de rupture conventionnel est disposé avec son côté concave face à la pression sous vide ou sous contre-pression, il peut se produire un retournement du dôme ce qui provoquera une rupture prématurée. Pour surmonter cette difficulté on utilise un support perforé, celui-ci épouse exactement la forme du disque qu'il supporte et permet à ce dernier de résister à une pression de service effective de 1 bar.et l’empêche de se retourner

Figure 23: Disque de rupture support à contre-pression anti vide

Certains disques sont suffisamment épais pour résister à un vide complet sans support. Le support à vide, représenté par des pointillés, est toujours placé sous le disque.

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4.3.1.3. Disque de rupture inverse Alors que le disque conventionnel est monté avec son côté concave, face à la pression, le disque inversé ou "reverse" à son côté convexe disposé face à la pression.

Lame coupante

Le disque reverse ou inverse se trouve toujours sous compression. Le disque inversé résiste au vide et ne nécessite donc pas de support à contrepression.

Disque Inversé

Figure 24: Montage d'un disque inversé de type à face étroite

Le disque est monté dans un support dans lequel est aménagé, du coté aval, un croisillon de lames coupantes. Quand il se produit une surpression, le disque est renversé, il est alors fendu ou déchiré par les lames de façon à assurer la décharge.

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4.4. AVANTAGES ET INCONVENIENTS

AVANTAGES

Réutilisable après utilisation si retaré Soupape à Ressort

Simple de montage sur les équipements

INCONVENIENTS

Doit être retaré régulièrement Le tarage doit être effectué par du personnel spécifique Poids de la soupape sur les gros diamètres

Demande un peu plus d’entretien Soupape Pilote

Plus souple d’utilisation Utilisable sur fluide propre

Soupape de respiration

Sécurité total pour décharge instantanée

Disque Rupture

Absence de fuites par construction Bonne tenue à la corrosion si la métallurgie de la soupape a été bien choisie

Ne peut servir qu’une fois car détruit à l’utilisation Remplacement exige l’arrêt de l’unité ou l’isolement de l’appareil

Table 1: Avantages et inconvénients des différents types

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5. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT C'est le résultat de deux actions dynamiques dues à la vitesse du fluide et à l’élévation de pression statique. Dans le soulèvement d'une soupape, deux cas sont à considérer : Soupape installée sur des gaz ou de la vapeur. Soupape installée sur des liquides

5.1. TERMINOLOGIE UTILISÉE Pression Maximum d'Utilisation : Pression. De calcul de l'installation ou Timbre. Pression de Service : Pression. Normale de fonctionnement de l'installation . Pression de Tarage : Pression de réglage du Ressort sur un banc d'essai à température ambiante – Échappement à l'Atmosphère. La pression de tarage est normalement égal à PDO . Pression d'Ouverture : Pression. De début de levée de la soupape (PDO). Cette pression ne doit pas être supérieure au timbre de l'appareil. Pression de Fermeture : Pression. Pour laquelle la soupape est complètement refermée.

5.2. SOUPAPE A RESSORT Soupape fermée : position repos Lorsque la pression interne du réservoir est inférieure à la pression de tarage de la soupape (du ressort) le ressort plaque le clapet sur son siège. Soupape ouverte : position travail Lorsque la pression interne du réservoir dépasse la pression de tarage de la soupape, le clapet se soulève et permet l’échappement du trop plein d’énergie. Le ressort se comprime et reste comprimé tant que la pression interne du réservoir lui est supérieure. Figure 25: Soupape à ressort Support de Formation EXP-PR-EQ190-FR Dernière Révision: 23/04/2007

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L’échappement du fluide permet de diminuer la pression interne. Dès que celle-ci devient de nouveau inférieure à la pression de tarage de la soupape, le ressort plaque le clapet sur son siège. L’orifice de sortie est prolongé d’un évent vertical qui favorise la dilution et qui, en cas d’inflammation, éloigne les flammes de la paroi du réservoir que la soupape protège. Cet évent est lui-même protégé, en partie haute, par un obturateur qui évite l’introduction d’eau ou de corps étrangers dans l’ensemble soupape/tube évent. Le poids de ce chapeau est calibré pour se soulever sous la pression. Ouverture de la soupape quand :

P1 ×

πD ² 4

> P2 ×

πD ² 4

+ kx

kx: action du ressort (réglable). P1 et P2: pressions agissant de chaque côté de la soupape. Poids des pièces négligé. L'action du ressort peut-être remplacée par celle d'un contre poids mais ceci n’est plus d’actualité

5.2.1. Soupape installée sur des gaz ou de la vapeur. Service Normal : Soupape fermée : Pression process : P2 Pression ressort : P1 P2 est inférieur à P1 : P2 < P1 Lorsque P2 s'élève jusqu'à l'équilibre avec P1 (P2 = P1) : L’appui spécifique du clapet devient nul. Les gaz parviennent à s'infiltrer entre les portées pour des Pressions < 1 à 2 % de la pression de Tarage. Il y a un chuintement, on dit que la soupape "fuse". Support de Formation EXP-PR-EQ190-FR Dernière Révision: 23/04/2007

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Si la Pression P2 augmente encore, la soupape s’ouvre à pleine ouverture : Le clapet vient en appui sur la butée, et la surpression s’échappe vers le réseau d’échappement

5.2.2. Soupape installée sur des liquides Service Normal : Soupape fermée : Pression process : P2 Pression ressort : P1 P2 est inférieur à P1 : P2 < P1 Lorsque P2 s'élève jusqu'à l'équilibre avec P1 (P2 = P1) La soupape reste fermée La soupape ne s'ouvre que lorsque Pression du Liquide P2 > P1 Ressort Pour une levée total du clapet : La pression P2 doit être supérieure de 25% CLAPET

P1 GUIDE CLAPET

P2

SIEGE

Figure 26: Fonctionnement d'une soupape simple Support de Formation EXP-PR-EQ190-FR Dernière Révision: 23/04/2007

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5.3. SOUPAPE AVEC BAGUE DE RÉGLAGE Le principe est identique au cas précédent jusqu’à la phase de "chuintement" Le rôle de ce type de soupape est de permettre une ouverture rapide afin d'éviter ce phénomène – une fermeture rapide afin d'éviter une perte de pression dans la capacité et un battement du clapet sur le siège. P1

CLAPET

CHAMBRE 2 Porte CLAPET CHAMBRE 1

BAGUE DE LEVEE OU DEFLECTEUR REGLABLE P2

ROUES DENTEES ENTRAINEES PAR VIS SANS FIN

BAGUE DE REGLAGE REGLABLE SIEGE FIXE

Figure 27: Soupape avec bague de réglage

Rôle de la bague de réglage : Le clapet ayant commencé à se lever, les gaz pénètrent dans la chambre 1 et ne peuvent s'échapper qu'entre l'espace annulaire formé par le bord extérieur de la bague de réglage et le bord du clapet. Cet espace est réglable par la mobilité de la bague. Si l'on resserre cet espace, la vitesse du gaz est diminuée, tandis que la pression augmente. Par ailleurs la surface de portée est accrue, la pression s'y exerçant crée une force capable de vaincre l'action du ressort, et favorise la levée brusque du clapet.

Cas de réglage de la bague : La soupape réglée au Timbre "fuse": La bague de réglage est trop basse. Elle se lève nettement, mais la fermeture est lente occasionnant une perte de pression : La bague de réglage est trop haute. Support de Formation EXP-PR-EQ190-FR Dernière Révision: 23/04/2007

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Rôle du déflecteur : Si l'on remonte le déflecteur, on rapproche son bord extérieur de celui du Porte Clapet, on retrouve le même phénomène de montée de pression dans la chambre 2 que précédemment. Si le déflecteur & la bague sont réglés "HAUT", le ressort sera incapable de vaincre le cumul des forces exercées par P2 + chambres 1 et 2. Pour créer une retombée rapide et revenir à P2 < P. tarage, il faudra régler le déflecteur plus bas.

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5.4. SOUPAPE PILOTEE

PHASE 1 La pression PS < pression PR (pression de réglage) le détecteur pilote est ouvert et le piston de la soupape est sous pression Volume

LA SOUPAPE EST FERMEE

P

PHASE 2 La pression PS s'élève et atteint 95% de PR, le système 3 voies isole hydrauliquement le volume 5. La tête de soupape reste sous pression. LA SOUPAPE RESTE FERMEE

Volum

P

PHASE 3 La pression PS atteint la valeur de PR, le détecteur pilote bascule et le fluide contenu à la surface du piston de la tête est vidangé. P

LA SOUPAPE S'OUVRE

Volum

PHASE 4 L'ouverture de la soupape abaisse la pression PS jusqu'à une valeur < à PR. Le détecteur pilote isole hydrauliquement la vidange de la tête de soupape. Un abaissement supplémentaire de la pression entraîne le basculement du pilote et : RETOUR AU PHASE 1

Volum

P

Figure 28: Fonctionnement d’une soupape pilotée Support de Formation EXP-PR-EQ190-FR Dernière Révision: 23/04/2007

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5.5. SOUPAPE DE RESPIRATION DE BACS Si la capacité baisse en pression : le clapet Côté Réseau Gaz se soulève le clapet vers Atmosphère reste appuyé sur son siège du gaz est admis dans la capacité

Si la capacité monte en pression : le clapet Côté Réseau Gaz est appuyé sur son siège le clapet vers Atmosphère se soulève l'excédent de pression est envoyé vers l'atmosphère

1

2 ATMOSPHER

CAPACIT

Figure 29: Soupape de respiration de bacs CLAPET 1 : PROTECTION CONTRE UNE DEPRESSION CLAPET 2 : PROTECTION CONTRE UNE SURPRESSION

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5.6. DISQUE DE RUPTURE Ils constituent un dispositif de protection contre les surpressions ou les dépressions.

5.6.1. Disque de rupture conventionnel Un disque de rupture conventionnel est un élément qui ne se referme pas, désigné pour éclater à une pression prédéterminée pour protéger des systèmes ou installations isolées pour des conditions inacceptables de pression ou de vide.

5.6.2. Disque de rupture inverse Le disque reverse se trouve toujours sous compression. Le disque est monté dans un support dans lequel est aménagé, du coté aval, un croisillon de lames coupantes.

Lame coupante

Quand il se produit une surpression, le disque est renversé, il est alors fendu par les lames de façon à assurer la décharge.

Figure 30: Disque de rupture inverse

Disque Inversé

5.6.3. Avertissement Pour des raisons de sécurité, il est important de bien noter les conseils suivants : La décharge du disque de rupture continue jusqu’à ce que la pression soit équilibrée. La décharge peut comporter des pièces du disque de rupture. Les produits déchargés doivent être évacués vers un lieu sûr. Les niveaux sonores provoqués sont parfois extrêmement élevés.

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L’intensité de l’éclatement est parfois très élevée, imposant des forces de réaction. Un raccordement incorrect peut provoquer une surpression dans le système. La durée de vie utile d’un disque de rupture ne peut pas être garantie. Certains types de disques ne sont pas adaptés aux applications hydrauliques.(disque dôme inverse) Les dispositifs à disque de rupture sont parfois sensiblement lourds. Les disques de rupture sont parfois fragiles. Les disques de rupture peuvent comporter des arêtes vives. Les défauts d’alignement ou dégâts peuvent provoquer des fuites. Il est recommandé de ne pas réutiliser les disques après leur démontage

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6. REPRÉSENTATION ET DONNEES 6.1. REPRESENTATION SUR PID

Figure 31: Représentation des soupapes sur un PID

6.2. REPRÉSENTATION SCHÉMATIQUE DES SOUPAPES

Vers Réseau d'échappem

Capacité

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Collecteur Réseau

Vanne D'isoleme

Vanne de

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6.3. FEUILLE DE DONNEES

Figure 32: Exemple Data sheet PSV ROSA

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7. CONDUITE DES SOUPAPES 7.1. LE TARAGE Elles sont munies d'une plaque métallique inaltérable fixée à demeure sur le corps des appareils; cette plaque mentionne au moins la pression nominale du corps ou du gabarit de perçage des brides, le diamètre nominal de l'appareil et le tarage de celui-ci. Figure 33: Banc de tarage Les soupapes de sûreté sont tarées, en usine, à 0,1 bar près de la pression fixée par les documents officiel de l’engineering. Elles sont conçues de façon à permettre une correction aisée du réglage. Le tarage des soupapes répond à des règles très précises, car se sont des équipements de SECURITES. Les Spécifications du groupe TOTAL définissent un retarage tout les plus ou moins une fois par an. Mais il faut différencier le retarage et la mise en service d’une soupape. En effet lors du commissioning des équipements les soupapes sont généralement tarées par le fournisseur, mais ce certificats de tarage n’est valide que 60 à 90 jours selon les pays.

Figure 34: Réglage d'une soupape

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Dans tous les cas, un équipement pourra être mis en service avec ces soupapes si le certificat date de moins de 90 jours, après la règle de maintenance prend effet. Chaque soupape est munie d’une plaque signalétique reprenant ces caractéristiques, une plaque supplémentaire informe de la date du dernier tarage, ces plaques sont INDISPENSABLES Toutes les soupapes sont munies de documents data sheet et de certificats que doivent être ABSOLUMENTS gardé, en cas de contrôle Le tarage d'une soupape, c'est à dire la pression à laquelle elle commence à ouvrir doit être obligatoirement au plus égal à la pression maximal de service. Lorsque la pression interne du réservoir est inférieure à la pression de tarage de la soupape le ressort plaque le clapet sur son siège. Lorsque la pression est supérieure à la pression de tarage de la soupape, le clapet se soulève et permet l’échappement du trop plein d’énergie

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7.1.1. Séquence de préparation au tarage et tarage

Démontage de l’unité

VÉRIFICATION au banc

Si pression > 110 % pression ouverture Arrêter la vérification

RÉVISION à l’atelier

Etalonnage au banc

Vérifier Nettoyer Démonter Remonter

Manomètre avec certificat d’étalonnage EM maximum

Pression = 90 % pression ouverture Test étanchéité au banc

Si une bulle dans un temps < 45 s (pas de fuite) Sinon (fuite); nécessite rerodage

Test organisme certification au banc

Remontage sur l’unité

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7.2. MAINTENANCE 1er DEGRÉ 7.2.1. Soupape en général Vérifier l’état extérieure de la corrosion surtout pour les sites offshore ,le graissage de la boulonnerie pour un démontage plus facile lors des inspections

7.2.2. Disque de rupture En général, les disques de rupture ne nécessitent pas d’entretien car ils ne comportent pas de pièces mobiles.

7.2.3. Mise au rebut La mise au rebut des éléments après leur utilisation doit être réalisée conformément aux réglementations locales et nationales. Il est nécessaire de prendre connaissance de ces instructions avant d’installer un disque de rupture.

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7.3. ASSEMBLAGE ET INSTALLATION 7.3.1. Assemblage Placez la partie côté décharge du support sur un établi avec la gorge vers le haut. Vérifiez que toutes les surfaces sont propres et lisses, et que le rayon n’est pas endommagé. Vérifiez les informations indiquées sur l’étiquette du disque (numéro d’identification, pression de rupture, température de service). Emboîtez le partie côté pression du support dans la partie côté décharge. Assemblage o Assemblage standard Insérez et serrez les vis d’assemblage fixant les deux parties du support. Ces vis ne doivent pas être serrées excessivement. o Assemblage à couple prédéfini Retournez soigneusement l’ensemble disque, alignez les trous et insérez les vis d’assemblage. Serrez les vis uniformément et progressivement suivant le couple spécifié. L’ensemble disque peut maintenant être installé dans le système. Note : Aucun joint d’étanchéité ne doit être installé entre le disque et la partie du support côté décharge. Des joints d’étanchéité peuvent éventuellement être installés entre l’ensemble disque et la partie du support côté pression - ils seront fournis par MARSTON si nécessaire.

7.3.2. Installation Vérifiez que les informations indiquées sur les étiquettes du support et du disque sont correctes pour la position en question. Lors de l’installation de l’ensemble entre brides, respectez la position et l’orientation du disque Des joints d’étanchéité doivent être installés entre le support et les brides système.

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Serrez les boulons des brides progressivement pour assurer l’étanchéité du système. Le couple de serrage des boulons des brides n’a aucune influence sur les performances du disque.

7.3.3. Isolement des soupapes de Sécurité Toutes les soupapes reliées aux réseaux torches peuvent être isolées, séparément ou en groupes, grâce à une vanne d'isolement. Vanne d'isolement qui est toujours : Ouverte en fonctionnement. Fermée durant intervention. Cette vanne est nantie d'un système de blocage (chaîne – cadenas) qui protége la soupape contre manipulation sur la vanne. Ce système de sécurité est exploité suivant la consigne CGS 05-05 intitulé : "Isolement des soupapes de sécurité".

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7.4. EXEMPLE DE PROCEDURE D’ORGANISATION DE SUIVI 7.4.1. Objet Cette procédure a pour objet de définir les actions à mener pour la vérification de l’état et du bon fonctionnement des organes de sûreté installés sur les équipements sous pression surveillés par le service Inspection-Corrosion. Elle traite également de la périodicité d'intervention et de la gestion du suivi. Elle concerne les inspections réalisées en service sur le site ainsi que les contrôles réalisés en atelier lors des arrêts d’unités ou sur intervention particulière.

7.4.2. Domaine d’application Cette procédure s’applique aux organes de sûreté destinés à protéger les équipements sous pression contre les surpressions ou les dépressions : soupapes à ressorts, soupapes pilotées, soupapes de respiration de bacs, disques de rupture. recirculation des pompes d’injection de produits de traitement, Ne sont pas suivies les soupapes suivantes : décharge des circuits huile des compresseurs.

7.4.3. Normes applicables A.M. du 4 décembre 1998 : surveillance en exploitation des soupapes de sûreté des installations sous pression de vapeur ou de gaz. Normes françaises NFE 29410 à 29425 Règle RG TUY-F3 du CTG A.M. du 15 mars 2000 relatif à l'exploitation des équipements sous pression Procédure Maintenance TECH 307-1 - GS EXP 212 Support de Formation EXP-PR-EQ190-FR Dernière Révision: 23/04/2007

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7.4.4. Identification et marquage Avant d'être installée sur site, toute soupape neuve est identifiée par le Responsable du Fichier Central du service inspection. Il introduit les caractéristiques de fabrication dans la GMAO. La soupape est ensuite acheminée vers le réparateur agrée qui réalise un essai de déclenchement et fixe sa plaque signalétique métallique, plombée, comportant les indications gravées suivantes : le repère poste le repère équipement la pression de tarage la date du tarage

Figure 35: Exemple d'identification Les disques de rupture sont répertoriés sur les listes du Fichier Central.

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7.4.5. Opérations réalisées 7.4.5.1. Inspection en service des soupapes Nature Elle est réalisée par l’Inspecteur de Zone. Elle comporte les examens suivants : vérification de l’état général de la soupape et des organes associés (robinets de jumelage, tuyauterie), vérification du plombage, vérification des indications de la plaque signalétique, vérification de la cohérence des pressions de tarage requises avec les pressions des équipements protégés au moyen de l'application informatique. Périodicité Pour les soupapes installées sur des équipements en régime réglementaire normal, l'inspection a lieu à l’occasion de la préparation d’arrêt de l’unité, au cours des 12 mois qui précèdent l'arrêt de l'unité. Pour les soupapes installées sur des équipements bénéficiant d'un P.C.S., l'inspection a lieu lors des visites extérieures prévues par la procédure. Pour les soupapes installées sur les réseaux communs, l'inspection a lieu en même temps que l’inspection de ces réseaux. 7.4.5.2. Révision des soupapes en atelier soupape ayant déclenché en service, conformément à 5.4.2, soupape ayant subi une surpression selon 5.5.2, soupape livrée à l'atelier de révision, de manière individuelle (hors Arrêt Programmé) 100% de l'effectif des soupapes sont livrées à l'atelier par lot (Arrêt Programmé). Nature : La révision se fait chez un réparateur agréé par TOTAL GABON, selon une procédure qui lui est propre répondant au cahier des charges TOTAL GABON Support de Formation EXP-PR-EQ190-FR Dernière Révision: 23/04/2007

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Au minimum, la révision comporte : un essai préliminaire au banc selon 5.3.1, un démontage, une vérification des éléments, une remise en conformité si nécessaire, un essai final sur banc. Procès verbal de révision Périodicité Le contrôle en atelier a lieu à chaque requalification et/ou visite intrusive majeure (analyse RBI) de l équipement protégé, qu'il soit réglementé ou non. 7.4.5.3. Essais sur banc AVANT démontage Circonstance Le cahier des charges de la révision des soupapes en atelier comporte un essai systématique sur banc AVANT toute autre vérification Dans tous les cas, une convocation sera adressée a l’inspecteur responsable .De même, l'essai est suivi par un inspecteur ou son représentant désigné.

7.4.6. Contrôle suite à déclenchement en service On considère un déclenchement en service dans tous les cas sauf :si la pression enregistrée est restée dans la limite de 10% supérieure à la pression de tarage de la soupape, l'incident est clos, 7.4.6.1. Rôle de l'exploitant L'exploitant enregistre tout déclenchement de soupape : faits marquants" de la salle de contrôle et établit un avis de panne dans SAP. Lorsqu'un tel incident survient, il en avertit aussi l'inspecteur en charge du site par email sur sa boite électronique.

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Si la soupape s'est bien refermée, il conserve l'enregistrement de pression (lorsque la pression est enregistrée) correspondant à l'incident 7.4.6.2. Rôle de l'inspecteur de zone L'inspecteur de zone valide l avis de panne dans l'application informatique "SAP" et suit jusqu à sa clôture, l ordre de travail. Dans le cas contraire, l'inspecteur demande la dépose de la soupape pour révision en atelier. Si la soupape reste fuyarde, l'inspecteur demande sa dépose pour révision en atelier.

7.4.7. Contrôle suite à surpression sans déclenchement 7.4.7.1. Rôle de l'exploitant Cette circonstance est caractérisée par le dépassement du seuil fixé au capteur de pression qui surveille l'ESP, sans que la soupape ait déclenché. L'exploitant en est informé par le déclenchement d'une alarme sur son système de conduite. L'exploitant enregistre l'évènement sur le "fichier journalier : faits marquants" de la salle de contrôle. Lorsqu'un tel incident survient, il en avertit aussi l'inspecteur en charge du site par email sur sa boite électronique et établit un avis de panne dans Unisup 7.4.7.2. Rôle de l'inspecteur de zone L'inspecteur de zone valide l avis de panne dans l'application informatique "SAP" et suit jusqu à sa clôture, l ordre de travail.

7.4.8. Disques de rupture Les disques de rupture sont remplacés à chaque arrêt réglementaire.

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7.5. EXEMPLES DE LOGIGRAMMES Inpecteur de Site

Fichier Central Inspection

Exploitant

Maintenance de Site

EGM base

Réparateur

Coordonne les opérations

Réceptionne Teste Démonte Constate

Réceptionne le matériel

Reconditionne le matériel

Signale le déclenchement (2)

Vérifie selon5.4.2 faut il déposer la soupape

FIN

NON

OUI

Dépose le matériel

procede à l'expertise

Receptionne les travaux cloture les FE,NI

Réceptionne le matériel

Valide la repose

Rédige Signe Transmet le PV

Repose le matériel

Met a jour la base de données technique

Remet en service

Contre-signe et transmet le PV

Met a jour les échéanciers

Contre-signe et classe le PV

Figure 36: Logigramme pour dépose / repose 1) émission par le SIC d'une fiche de dysfonctionnement pour rechercher les causes et les effets induits 2) au cours des réunions journalières 3) l'inspecteur assiste au test 4) en contre-signant la fiche de dysfonctionnement après avoir vérifié sur site la conformité de la repose 5) soit dans le dossier technique de l'équipement, soit dans le classeur prévu à cet effet pour les tuyauteries Support de Formation EXP-PR-EQ190-FR Dernière Révision: 23/04/2007

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Inpecteur de Site

Fichier Central Inspection

EGM base

Réparateur

procede à l'expertise

Coordonne les opérations

Réceptionne Teste Démonte Constate

Receptionne les travaux cloture les FE,NI

Réceptionne le matériel

Reconditionne le matériel

Exploitant

Maintenance de Site

Magasin

Signale le déclenchement (2)

Vérifie selon5.4.2 faut il déposer la soupape

FIN

NON

OUI

Sortie du magasin

Rédige Signe Transmet le PV

Valide la sortie du stock

Met a jour la base de données technique

Contre-signe et transmet le PV

Met a jour les échéanciers

Contre-signe et classe le PV

Figure 37: Logigramme pour sortie du magasin (1) liste complète des soupapes à réviser plus la liste des soupapes à tester avant démontage (2) l'inspecteur assiste aux tests des 10% de soupapes désignées (3) en contre-signant la liste originelle (4) soit dans le dossier technique de l'équipement, soit dans le classeur prévu à cet effet pour les tuyauteries

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Inpecteur de Site

Fichier Central Inspection

Maintenance de Site

Magasin

EGM base

Réparateur

procede à l'expertise

Coordonne les opérations

Réceptionne Teste Démonte Constate

Receptionne les travaux cloture les FE,NI

Réceptionne le matériel

Reconditionne le matériel

Exploitant

Signale le déclenchement (2)

Vérifie selon5.4.2 faut il déposer la soupape

FIN

NON

OUI

Dépose le matériel

Valide la mise en stock

Rédige Signe Transmet le PV

mise en magasin

Met a jour la base de données technique

Contre-signe et transmet le PV

Met a jour les échéanciers

Contre-signe et classe le PV

Figure 38: Logigramme pour dépose en magasin (1) liste complète des soupapes (2) l'inspecteur assiste aux tests (3) en contre-signant la liste originelle (4) soit dans le dossier technique de l'équipement, soit dans le classeur prévu à cet effet pour les tuyauteries

Comme démontre la procédure et les logigrammes, le suivi répond à des règles bien précises qu’il faut impérativement respecter. La soupape est un organe de SECURITE Support de Formation EXP-PR-EQ190-FR Dernière Révision: 23/04/2007

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8. EXERCICES 1. Que veut dire PSV

2. La soupape de sûreté est-elle un organe de ‰ Sécurité ‰ Régulation

3. Par rapport au réservoir qu’elle protège, une soupape est tarée ‰Supérieure à la pression de calcul du réservoir ‰ Inférieure à la pression du réservoir ‰ Au moins égal à la pression du réservoir

4. Qu’est-ce que la pression d’ouverture

5. Quand dit-on qu’une soupape fuse

6. Si P2 > P1 que se passe t-il ‰ Le clapet s’ouvre ‰ Le clapet se fermer ‰ Le clapet ne bouge pas

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7. Combien de soupapes y a-t-il au minimum sur un réservoir ‰1 ‰2 ‰3

8. Dessiner la représentation d’une soupape sur un PID

9. Quelles sont les informations que l’on trouve sur une soupape

10. Lors d’une vérification la pression est à 110% de la pression de tarage normale que dois-je faire ‰ Arrêter ‰ Continuer à 120% Support de Formation EXP-PR-EQ190-FR Dernière Révision: 23/04/2007

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11. SI en 45 secondes j’ai 10 bulles, ma soupape est considérée comme bonne ‰Oui ‰Non

12. Quels sont les avantages des disques de rupture

13. Quels sont les inconvénients des disques de rupture

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9. SOMMAIRE DES FIGURES Figure 1: Exemples de soupapes ........................................................................................5 Figure 2: Exemples de soupapes à ressort..........................................................................6 Figure 3: Composition d’une soupape à ressort ..................................................................7 Figure 4: Soupape à bouchon à visser ................................................................................8 Figure 5: Soupape d’expansion thermique ..........................................................................9 Figure 6: Exemple d’une soupape d’expansion thermique ..................................................9 Figure 7: Soupape de régulation........................................................................................10 Figure 8: Exemple d’une soupape de régulation................................................................10 Figure 9: Soupape avec levier de manœuvre ....................................................................11 Figure 10: Exemples d’une soupape avec levier de manoeuvre........................................11 Figure 11: Exemple de soupape pilotée ............................................................................13 Figure 12: Soupape pilotée................................................................................................13 Figure 13: Soupape de respiration de bacs .......................................................................14 Figure 14: Schéma d’une soupape de respiration de bacs ................................................14 Figure 15: Disque de rupture .............................................................................................15 Figure 16: Exemples de PSV.............................................................................................16 Figure 17: Exemples de PRV.............................................................................................16 Figure 18: Soupape de respiration de bacs .......................................................................17 Figure 19: Disque de rupture (1)........................................................................................18 Figure 20: Disque de rupture (2)........................................................................................18 Figure 21:Montage type à face étroite ...............................................................................18 Figure 22: Montage type à face pleine...............................................................................19 Figure 23: Disque de rupture - support à contre-pression anti vide ...................................19 Figure 24: Montage d'un disque inversé de type à face étroite..........................................20 Figure 25: Soupape à ressort ............................................................................................22 Figure 26: Fonctionnement d'une soupape simple ............................................................24 Figure 27: Soupape avec bague de réglage ......................................................................25 Figure 28: Fonctionnement d’une soupape pilotée ............................................................27 Figure 29: Soupape de respiration de bacs .......................................................................28 Figure 30: Disque de rupture inverse.................................................................................29 Figure 31: Représentation des soupapes sur un PID ........................................................31 Figure 32: Exemple Data sheet PSV ROSA ......................................................................32 Figure 33: Banc de tarage .................................................................................................33 Figure 34: Réglage d'une soupape ....................................................................................33 Figure 35: Exemple d'identification ....................................................................................40 Figure 36: Logigramme pour dépose / repose ...................................................................44 Figure 37: Logigramme pour sortie du magasin ................................................................45 Figure 38: Logigramme pour dépose en magasin .............................................................46

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10. SOMMAIRE DES TABLES Table 1: Avantages et inconvénients des différents types .................................................21

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11. CORRIGE DES EXERCICES

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