CA2723035A1 - Dispositif de detection de gaz dans un fluide emanant d'un appareil - Google Patents
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Abstract
Dispositif de détection de gaz à surveiller dans un fluide comme de l'huile émanant d'un appareil comme un transformateur. Le dispositif comporte une enceinte et une chambre d'extraction des gaz contenus dans le fluide, une chambre de mesure contenant des capteurs pour détecter les gaz à surveiller, et une chambre d'assèchement d'air ayant un organe d'assèchement d'air. Les chambres communiquent par un arrangement de tubes ayant des longueurs et des diamètres intérieurs tels que des transferts de gaz entre les chambres par diffusion dans les tubes soient négligeables sans différentiel de pression produit dans les tubes par une pompe opérée par un circuit.
Description
DISPOSITIF DE DÉTECTION DE GAZ DANS UN FLUIDE ÉMANANT D'UN
APPAREIL
DOMAINE DE L'INVENTION
L'invention porte en général sur la détection de gaz dans un fluide, et plus particulièrement sur un dispositif de détection de gaz à surveiller dans un fluide émanant d'un appareil, comme des gaz dissous dans l'huile isolante d'un transformateur ou des émanation de tels gaz.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE
Il est connu que la présence de certains gaz dans l'huile isolante d'un transformateur est indicative d'un défaut du transformateur, comme un point chaud, une décharge partielle ou un arcage, selon le ou les gaz détectés et leur quantité.
L'analyse ou la surveillance de gaz dans un fluide peut servir aussi à différentes fins, comme pour déterminer l'état d'un équipement, électrique ou non, afin de le remplacer ou le réparer s'il y a lieu. La norme internationale CEI 60599, "Matériels électriques imprégnés d'huile minérale en service - Guide pour l'interprétation de l'analyse des gaz dissous et des gaz libres" de même que le document "Interpretation of dissolved gas-in-oil levels in power transformers", M.Duval, F.Langdeau, G.Bélanger and P.Gervais, Doble conference, Insulating fluid, 10-7.1, (1988), fournissent diverses informations pour faciliter l'interprétation des résultats d'analyse des gaz en pareille circonstance.
De nombreux dispositifs permettent de détecter des gaz particuliers parmi un fluide gazeux, comme un nez électronique. Dans le cas où le fluide est sous forme liquide et les gaz y sont dissous, il est nécessaire d'extraire les gaz du liquide avant de pouvoir les analyser, par exemple au moyen d'une membrane. Les dispositifs de détection existants sont généralement complexes, onéreux et/ou encombrants, par exemple en raison des technologies de détection (spectrométrie IR ou chromatographie en phase gazeuse), ou des systèmes de valves, électrovannes ou clapets qu'ils utilisent dans bien des cas. Or, dans le cas de transformateurs souterrains comme dans d'autres, l'espace disponible est souvent limité et leur nombre requière autant de dispositifs de détection, ce qui peut entraîner des coûts prohibitifs si les dispositifs sont onéreux. De plus, la valeur de l'équipement à
surveiller ne permet pas de justifier un investissement important.
SOMMAIRE
Un objet de la présente invention est de proposer un dispositif de détection de gaz à
surveiller dans un fluide émanant d'un appareil, qui peut avoir un faible encombrement.
Un autre objet de la présente invention est de proposer un tel dispositif qui peut s'installer sur l'équipement à surveiller.
Un autre objet de la présente invention est de proposer un tel dispositif qui peut avoir une construction simple et économique.
Un autre objet de la présente invention est de proposer un tel dispositif qui peut avoir une longévité d'une dizaine d'année ou plus.
Selon un aspect de l'invention, il est proposé un dispositif de détection de gaz à
surveiller dans un fluide émanant d'un appareil, comprenant:
une enceinte ayant une entrée destinée à recevoir le fluide, une ouverture d'alimentation d'air, et une sortie d'évacuation de gaz;
au moins une chambre d'extraction et de mesure s'étendant dans l'enceinte, en communication avec l'entrée pour extraire les gaz contenus dans le fluide, et contenant une unité de détection pour détecter les gaz à surveiller;
APPAREIL
DOMAINE DE L'INVENTION
L'invention porte en général sur la détection de gaz dans un fluide, et plus particulièrement sur un dispositif de détection de gaz à surveiller dans un fluide émanant d'un appareil, comme des gaz dissous dans l'huile isolante d'un transformateur ou des émanation de tels gaz.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE
Il est connu que la présence de certains gaz dans l'huile isolante d'un transformateur est indicative d'un défaut du transformateur, comme un point chaud, une décharge partielle ou un arcage, selon le ou les gaz détectés et leur quantité.
L'analyse ou la surveillance de gaz dans un fluide peut servir aussi à différentes fins, comme pour déterminer l'état d'un équipement, électrique ou non, afin de le remplacer ou le réparer s'il y a lieu. La norme internationale CEI 60599, "Matériels électriques imprégnés d'huile minérale en service - Guide pour l'interprétation de l'analyse des gaz dissous et des gaz libres" de même que le document "Interpretation of dissolved gas-in-oil levels in power transformers", M.Duval, F.Langdeau, G.Bélanger and P.Gervais, Doble conference, Insulating fluid, 10-7.1, (1988), fournissent diverses informations pour faciliter l'interprétation des résultats d'analyse des gaz en pareille circonstance.
De nombreux dispositifs permettent de détecter des gaz particuliers parmi un fluide gazeux, comme un nez électronique. Dans le cas où le fluide est sous forme liquide et les gaz y sont dissous, il est nécessaire d'extraire les gaz du liquide avant de pouvoir les analyser, par exemple au moyen d'une membrane. Les dispositifs de détection existants sont généralement complexes, onéreux et/ou encombrants, par exemple en raison des technologies de détection (spectrométrie IR ou chromatographie en phase gazeuse), ou des systèmes de valves, électrovannes ou clapets qu'ils utilisent dans bien des cas. Or, dans le cas de transformateurs souterrains comme dans d'autres, l'espace disponible est souvent limité et leur nombre requière autant de dispositifs de détection, ce qui peut entraîner des coûts prohibitifs si les dispositifs sont onéreux. De plus, la valeur de l'équipement à
surveiller ne permet pas de justifier un investissement important.
SOMMAIRE
Un objet de la présente invention est de proposer un dispositif de détection de gaz à
surveiller dans un fluide émanant d'un appareil, qui peut avoir un faible encombrement.
Un autre objet de la présente invention est de proposer un tel dispositif qui peut s'installer sur l'équipement à surveiller.
Un autre objet de la présente invention est de proposer un tel dispositif qui peut avoir une construction simple et économique.
Un autre objet de la présente invention est de proposer un tel dispositif qui peut avoir une longévité d'une dizaine d'année ou plus.
Selon un aspect de l'invention, il est proposé un dispositif de détection de gaz à
surveiller dans un fluide émanant d'un appareil, comprenant:
une enceinte ayant une entrée destinée à recevoir le fluide, une ouverture d'alimentation d'air, et une sortie d'évacuation de gaz;
au moins une chambre d'extraction et de mesure s'étendant dans l'enceinte, en communication avec l'entrée pour extraire les gaz contenus dans le fluide, et contenant une unité de détection pour détecter les gaz à surveiller;
2 une chambre d'assèchement d'air s'étendant dans l'enceinte et communiquant avec l'ouverture d'alimentation d'air, la chambre d'assèchement d'air contenant un organe d'assèchement d'air;
un arrangement d'organes de transfert de gaz entre la chambre d'assèchement d'air, l'au moins une chambre d'extraction et de mesure et la sortie d'évacuation de gaz, les organes de transfert de gaz étant configurés de manière que des transferts de gaz à travers les organes de transfert soient négligeables en l'absence d'un différentiel de pression forcé à travers les organes de transfert;
une pompe opérable pour produire de manière contrôlée:
un différentiel de pression à travers les organes de transfert entraînant un transfert d'air de la chambre d'assèchement vers l'au moins une chambre d'extraction et de mesure et un transfert des gaz de l'au moins une chambre d'extraction et de mesure vers la sortie d'évacuation de gaz, et une circulation d'air dans la chambre d'assèchement; et un circuit configuré pour opérer la pompe et mesurer des quantités des gaz à
surveiller détectés par l'unité de détection.
Le dispositif selon l'invention permet notamment une détection précoce de défauts dans des équipements électriques isolés à l'huile. Le dispositif utilise le principe des gaz dissous dans l'huile isolante (ou un autre fluide) pour déceler une concentration anormale de gaz cibles et prévenir l'équipement électrique d'une défaillance.
De préférence, le dispositif selon l'invention utilise un concept analogue à
celui d'un nez électronique avec un nombre possiblement réduit de capteurs formant l'unité de détection pour permettre une mesure des gaz de défauts caractéristiques dans des équipements électriques isolés à l'huile (hydrogène, monoxyde de carbone, acétylène, éthylène, méthane, éthane). Le dispositif peut fonctionner comme un nez électronique avec une extraction des gaz de l'huile par une membrane si nécessaire.
De préférence, la combinaison de capteurs choisie a le potentiel de reconnaître des familles de défauts dans des équipements électriques isolés à l'huile comme un point
un arrangement d'organes de transfert de gaz entre la chambre d'assèchement d'air, l'au moins une chambre d'extraction et de mesure et la sortie d'évacuation de gaz, les organes de transfert de gaz étant configurés de manière que des transferts de gaz à travers les organes de transfert soient négligeables en l'absence d'un différentiel de pression forcé à travers les organes de transfert;
une pompe opérable pour produire de manière contrôlée:
un différentiel de pression à travers les organes de transfert entraînant un transfert d'air de la chambre d'assèchement vers l'au moins une chambre d'extraction et de mesure et un transfert des gaz de l'au moins une chambre d'extraction et de mesure vers la sortie d'évacuation de gaz, et une circulation d'air dans la chambre d'assèchement; et un circuit configuré pour opérer la pompe et mesurer des quantités des gaz à
surveiller détectés par l'unité de détection.
Le dispositif selon l'invention permet notamment une détection précoce de défauts dans des équipements électriques isolés à l'huile. Le dispositif utilise le principe des gaz dissous dans l'huile isolante (ou un autre fluide) pour déceler une concentration anormale de gaz cibles et prévenir l'équipement électrique d'une défaillance.
De préférence, le dispositif selon l'invention utilise un concept analogue à
celui d'un nez électronique avec un nombre possiblement réduit de capteurs formant l'unité de détection pour permettre une mesure des gaz de défauts caractéristiques dans des équipements électriques isolés à l'huile (hydrogène, monoxyde de carbone, acétylène, éthylène, méthane, éthane). Le dispositif peut fonctionner comme un nez électronique avec une extraction des gaz de l'huile par une membrane si nécessaire.
De préférence, la combinaison de capteurs choisie a le potentiel de reconnaître des familles de défauts dans des équipements électriques isolés à l'huile comme un point
3 chaud, une décharge partielle, et un arcage. Le dispositif peut intégrer ces fonctions sous forme d'un dispositif de taille réduite particulièrement bien adaptée à
la surveillance de transformateurs souterrains.
DESCRIPTION BREVE DES DESSINS
Une description détaillée du principe et des réalisations préférées de l'invention sera donnée ci-après en référence avec les dessins suivants:
Figure 1 est un diagramme schématique du dispositif de détection selon l'invention.
Figure 2 est une vue partielle en perspective du dispositif de détection selon l'invention.
Figure 3 est une vue de coupe du dispositif de détection selon l'invention.
Figure 4 est un diagramme schématique d'un circuit du dispositif de détection selon l'invention.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DES RÉALISATIONS PRÉFÉRÉES
En référence à la Figure 2, le dispositif sert à la détection de gaz à
surveiller dans un fluide émanant d'un appareil 1 (tel qu'illustré à la Figure 1). Le dispositif comporte une enceinte 2 ayant une entrée 4 destinée à recevoir le fluide, une ouverture d'alimentation d'air 6, et une sortie d'évacuation de gaz 8 (descendant derrière un dispositif de protection 48 dans la Figure). Une chambre d'extraction 10 des gaz contenus dans le fluide s'étend dans l'enceinte 2, en communication avec l'entrée 4.
Une chambre de mesure 12 s'étend dans l'enceinte 2 et contient une unité de détection pouvant être formée par un ensemble de capteurs 14 pour détecter les gaz à surveiller. Une chambre d'assèchement d'air 16 s'étend dans l'enceinte 2 et communique avec l'ouverture d'alimentation d'air 6. Un organe d'assèchement d'air
la surveillance de transformateurs souterrains.
DESCRIPTION BREVE DES DESSINS
Une description détaillée du principe et des réalisations préférées de l'invention sera donnée ci-après en référence avec les dessins suivants:
Figure 1 est un diagramme schématique du dispositif de détection selon l'invention.
Figure 2 est une vue partielle en perspective du dispositif de détection selon l'invention.
Figure 3 est une vue de coupe du dispositif de détection selon l'invention.
Figure 4 est un diagramme schématique d'un circuit du dispositif de détection selon l'invention.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DES RÉALISATIONS PRÉFÉRÉES
En référence à la Figure 2, le dispositif sert à la détection de gaz à
surveiller dans un fluide émanant d'un appareil 1 (tel qu'illustré à la Figure 1). Le dispositif comporte une enceinte 2 ayant une entrée 4 destinée à recevoir le fluide, une ouverture d'alimentation d'air 6, et une sortie d'évacuation de gaz 8 (descendant derrière un dispositif de protection 48 dans la Figure). Une chambre d'extraction 10 des gaz contenus dans le fluide s'étend dans l'enceinte 2, en communication avec l'entrée 4.
Une chambre de mesure 12 s'étend dans l'enceinte 2 et contient une unité de détection pouvant être formée par un ensemble de capteurs 14 pour détecter les gaz à surveiller. Une chambre d'assèchement d'air 16 s'étend dans l'enceinte 2 et communique avec l'ouverture d'alimentation d'air 6. Un organe d'assèchement d'air
4 représenté partiellement par le repère 18 dans la Figure s'étend dans la chambre d'assèchement d'air 16. Un arrangement d'organes de transfert de gaz tels que formés par des tubes 20, 22, 24 s'étend respectivement entre la chambre d'assèchement d'air 16, la chambre d'extraction 10 et la chambre de mesure 12.
Les tubes 20, 22, 24 ont des longueurs et des diamètres intérieurs tels que des transferts de gaz entre les chambres 16, 10, 12 par diffusion dans les tubes 20, 22, 24 soient négligeables en l'absence d'un différentiel de pression forcé dans les tubes 20, 22, 24. Le dispositif est doté d'une pompe 26. La pompe 26 est opérable pour produire de manière contrôlée un différentiel de pression dans les tubes 20, 22, 24 entraînant un transfert d'air de la chambre d'assèchement 16 vers la chambre d'extraction 10 et un transfert des gaz de la chambre d'extraction 10 vers la chambre de mesure 12 et de la chambre de mesure 12 vers la sortie d'évacuation de gaz 8. La pompe 26 est également opérable pour produire de manière contrôlée une circulation d'air dans la chambre d'assèchement 16, par exemple en aspirant l'air qui s'y trouve pour l'évacuer par la sortie d'évacuation de gaz 8, entraînant une entrée d'air frais par l'ouverture d'alimentation d'air 6. Le dispositif comporte un circuit 28 configuré pour opérer la pompe 26 et mesurer des quantités des gaz à surveiller détectés par les capteurs 14.
La chambre d'extraction 10 et la chambre de mesure 12 peuvent être une seule et même chambre, ou des chambres séparées tel qu'illustré.
Dans le cas où le fluide est sous forme liquide, le dispositif comporte de plus une membrane d'extraction 30 des gaz contenu dans le fluide, s'étendant à travers l'entrée 4. La membrane d'extraction 30 peut être également présente même si le fluide est sous forme uniquement gazeuse.
Le dispositif de détection selon l'invention peut s'installer par exemple sur une valve de l'appareil (non illustré), tel une valve de la cuve principale d'un transformateur (non illustré). Le dispositif peut mesurer soit dans la phase gazeuse (avec ou sans membrane 30), soit dans l'huile (avec membrane 30).
Les tubes 20, 22, 24 ont des longueurs et des diamètres intérieurs tels que des transferts de gaz entre les chambres 16, 10, 12 par diffusion dans les tubes 20, 22, 24 soient négligeables en l'absence d'un différentiel de pression forcé dans les tubes 20, 22, 24. Le dispositif est doté d'une pompe 26. La pompe 26 est opérable pour produire de manière contrôlée un différentiel de pression dans les tubes 20, 22, 24 entraînant un transfert d'air de la chambre d'assèchement 16 vers la chambre d'extraction 10 et un transfert des gaz de la chambre d'extraction 10 vers la chambre de mesure 12 et de la chambre de mesure 12 vers la sortie d'évacuation de gaz 8. La pompe 26 est également opérable pour produire de manière contrôlée une circulation d'air dans la chambre d'assèchement 16, par exemple en aspirant l'air qui s'y trouve pour l'évacuer par la sortie d'évacuation de gaz 8, entraînant une entrée d'air frais par l'ouverture d'alimentation d'air 6. Le dispositif comporte un circuit 28 configuré pour opérer la pompe 26 et mesurer des quantités des gaz à surveiller détectés par les capteurs 14.
La chambre d'extraction 10 et la chambre de mesure 12 peuvent être une seule et même chambre, ou des chambres séparées tel qu'illustré.
Dans le cas où le fluide est sous forme liquide, le dispositif comporte de plus une membrane d'extraction 30 des gaz contenu dans le fluide, s'étendant à travers l'entrée 4. La membrane d'extraction 30 peut être également présente même si le fluide est sous forme uniquement gazeuse.
Le dispositif de détection selon l'invention peut s'installer par exemple sur une valve de l'appareil (non illustré), tel une valve de la cuve principale d'un transformateur (non illustré). Le dispositif peut mesurer soit dans la phase gazeuse (avec ou sans membrane 30), soit dans l'huile (avec membrane 30).
5 Dans une application du dispositif pour surveiller un transformateur isolé à
l'huile, la membrane d'extraction 30 permet d'extraire les gaz de l'huile en empêchant l'huile de pénétrer dans la chambre d'extraction 10. La membrane 30 est de préférence non sélective et permet d'extraire tous les gaz à des vitesses possiblement et relativement comparables. Le temps d'extraction est d'abord caractéristique de la nature de la membrane 30 mais dépend aussi de paramètres physiques tels que le volume de la chambre d'extraction 10, la surface de la membrane 30 et son épaisseur. La membrane 30 peut aussi être sélective si voulu, dans la mesure où elle laisse passer au moins les gaz à surveiller.
La relation cinétique qui décrit l'évolution de la concentration dans la chambre d'extraction 10 en fonction du temps et des paramètres de la membrane 30 est:
C(t) = Co (1 - exp-(DS/vd) t) (1) où
Co représente la concentration à l'équilibre (des deux côtés de la membrane 30);
C(t) représente la concentration au temps t (dans la chambre d'extraction 10);
D représente le coefficient de diffusion de la membrane 30;
S représente la surface active de la membrane 30 v représente le volume de la chambre d'extraction 10; et d représente l'épaisseur de la membrane 30.
La membrane d'extraction 30 peut être faite en un matériau comme le Teflon AF, le polypropylène, le polyéthylène, le polyimide, ou tout autre matériau pouvant extraire des gaz à surveiller d'un fluide si voulu. Il est à noter que l'utilisation de polypropylène, polyéthylène ou polyimide est susceptible d'allonger considérablement le temps d'extraction.
Le tableau I ci-dessous montre un exemple de temps d'extraction obtenus avec un film de téflon AF 2400 de l'ordre de 40 micron d'épaisseur. La chambre d'extraction 10 collecte les gaz extraits par la membrane 30. Le "Temps (90%)(enH)"
représente le temps d'extraction, exprimé en heure, requis pour obtenir une concentration C(t)
l'huile, la membrane d'extraction 30 permet d'extraire les gaz de l'huile en empêchant l'huile de pénétrer dans la chambre d'extraction 10. La membrane 30 est de préférence non sélective et permet d'extraire tous les gaz à des vitesses possiblement et relativement comparables. Le temps d'extraction est d'abord caractéristique de la nature de la membrane 30 mais dépend aussi de paramètres physiques tels que le volume de la chambre d'extraction 10, la surface de la membrane 30 et son épaisseur. La membrane 30 peut aussi être sélective si voulu, dans la mesure où elle laisse passer au moins les gaz à surveiller.
La relation cinétique qui décrit l'évolution de la concentration dans la chambre d'extraction 10 en fonction du temps et des paramètres de la membrane 30 est:
C(t) = Co (1 - exp-(DS/vd) t) (1) où
Co représente la concentration à l'équilibre (des deux côtés de la membrane 30);
C(t) représente la concentration au temps t (dans la chambre d'extraction 10);
D représente le coefficient de diffusion de la membrane 30;
S représente la surface active de la membrane 30 v représente le volume de la chambre d'extraction 10; et d représente l'épaisseur de la membrane 30.
La membrane d'extraction 30 peut être faite en un matériau comme le Teflon AF, le polypropylène, le polyéthylène, le polyimide, ou tout autre matériau pouvant extraire des gaz à surveiller d'un fluide si voulu. Il est à noter que l'utilisation de polypropylène, polyéthylène ou polyimide est susceptible d'allonger considérablement le temps d'extraction.
Le tableau I ci-dessous montre un exemple de temps d'extraction obtenus avec un film de téflon AF 2400 de l'ordre de 40 micron d'épaisseur. La chambre d'extraction 10 collecte les gaz extraits par la membrane 30. Le "Temps (90%)(enH)"
représente le temps d'extraction, exprimé en heure, requis pour obtenir une concentration C(t)
6 égale à 90% de la valeur d'équilibre C(0) dans la chambre d'extraction 10. Un volume entre 10 et 20 ml (33.7 ml dans le tableau I) permet d'atteindre des temps d'extraction par exemple de l'ordre de 2 à 3 heures. Lorsque des concentrations significatives sont atteintes, e.g. après un temps déterminé de manière empirique ou par des calculs selon l'équation 1, une mesure peut être initiée en transférant les gaz dans la chambre de mesure 12 via l'arrangement de tubes 22, 24.
Tableau I
Conditions Volume d'extraction 33.7 ml Surface de membrane estimé à 5 cm2 Température ambiante Gaz Temps (90%)(en H) Méthane 2.8 Éthane 7.1 Monoxyde de carbone 4.5 Éthylène 6.2 Acétylène 4.7 Hydrogène estimé à 0.90 H
La chambre de mesure 12 contient un nombre de capteurs 14, par exemple cinq ou six, dont les natures et les sélectivités sont choisies pour permettre de mesurer les gaz à surveiller, par exemple les gaz caractéristiques de défauts dans un transformateur. Avant la mesure, les capteurs 14 sont balayés par de l'air sec pendant un temps nécessaire pour obtenir une ligne de base (zéro) stable. Le temps nécessaire peut être calculé, ou établi de manière empirique, ou encore variable et déterminé selon que les lectures produites par les capteurs 14 se stabilisent et correspondent à des valeurs pour de l'air sec. L'air sec provient de la chambre d'assèchement 16 via le tube 20.
Tableau I
Conditions Volume d'extraction 33.7 ml Surface de membrane estimé à 5 cm2 Température ambiante Gaz Temps (90%)(en H) Méthane 2.8 Éthane 7.1 Monoxyde de carbone 4.5 Éthylène 6.2 Acétylène 4.7 Hydrogène estimé à 0.90 H
La chambre de mesure 12 contient un nombre de capteurs 14, par exemple cinq ou six, dont les natures et les sélectivités sont choisies pour permettre de mesurer les gaz à surveiller, par exemple les gaz caractéristiques de défauts dans un transformateur. Avant la mesure, les capteurs 14 sont balayés par de l'air sec pendant un temps nécessaire pour obtenir une ligne de base (zéro) stable. Le temps nécessaire peut être calculé, ou établi de manière empirique, ou encore variable et déterminé selon que les lectures produites par les capteurs 14 se stabilisent et correspondent à des valeurs pour de l'air sec. L'air sec provient de la chambre d'assèchement 16 via le tube 20.
7 Lors de leur introduction dans la chambre de mesure 12, les gaz sont détectés par les capteurs 14, permettant ainsi leur identification et leur quantification.
Après un temps de mesure e.g. de l'ordre de 10 à 40 secondes dépendant de la stabilité
des lectures produites par les capteurs 14 ou déterminé d'une autre façon si voulu (comme par calcul ou de manière empirique), les gaz sont évacués de la chambre de mesure 12 à travers la sortie d'évacuation des gaz 8 pour permettre aux capteurs 14 de revenir à leur état initial et ainsi se préparer pour une mesure suivante.
En référence à la Figure 3, l'enceinte 2 peut avoir une forme généralement tubulaire (tel que mieux vu à la Figure 2) ayant des première et deuxième extrémités opposées, la première extrémité comprenant l'entrée 4. L'enceinte 2 peut avoir d'autres formes si voulu. L'enceinte 2 comprend une paroi périphérique 32 s'étendant entre les extrémités, et un corps 34 généralement tubulaire se projetant longitudinalement à l'intérieur de l'enceinte 2 depuis la première extrémité
en étant espacé de la paroi périphérique 32 de manière à laisser une cavité définissant la chambre d'assèchement d'air 16. Le corps 34 a des parois internes 36 définissant respectivement la chambre d'extraction 10 et la chambre de mesure 12. Les chambres d'extraction et de mesure 10, 12 s'étendent de préférence successivement l'une après l'autre dans le corps 34 depuis l'entrée 4. Les chambres 10, 12 peuvent être disposées autrement dans le corps 34 et le corps peut avoir une forme autre que tubulaire si voulu. De préférence, le corps 34 s'étend jusqu'à la deuxième extrémité
de l'enceinte 2 et comprend des parois internes 36 définissant des chambres additionnelles 38, 40 contenant respectivement le circuit 28 et la pompe 26.
Pour la surveillance de défauts dans un transformateur, le dispositif peut disposer de six capteurs 14, chacun ayant un rôle spécifique. Les capteurs 14 de type MOS
qui suivent, commercialisés par la compagnie AlphaMOS, peuvent convenir pour la détection de défauts dans un transformateur isolé à l'huile: P10/2, P10/5, P10/9, cap000500, cap000495, et LY2/gCT. Ces capteurs produisent des lectures sous forme de valeurs de résistances qui peuvent être mesurées par le circuit 28.
Les capteurs P10/9 et LY2/gCT sont spécifiques à la détection de l'hydrogène et
Après un temps de mesure e.g. de l'ordre de 10 à 40 secondes dépendant de la stabilité
des lectures produites par les capteurs 14 ou déterminé d'une autre façon si voulu (comme par calcul ou de manière empirique), les gaz sont évacués de la chambre de mesure 12 à travers la sortie d'évacuation des gaz 8 pour permettre aux capteurs 14 de revenir à leur état initial et ainsi se préparer pour une mesure suivante.
En référence à la Figure 3, l'enceinte 2 peut avoir une forme généralement tubulaire (tel que mieux vu à la Figure 2) ayant des première et deuxième extrémités opposées, la première extrémité comprenant l'entrée 4. L'enceinte 2 peut avoir d'autres formes si voulu. L'enceinte 2 comprend une paroi périphérique 32 s'étendant entre les extrémités, et un corps 34 généralement tubulaire se projetant longitudinalement à l'intérieur de l'enceinte 2 depuis la première extrémité
en étant espacé de la paroi périphérique 32 de manière à laisser une cavité définissant la chambre d'assèchement d'air 16. Le corps 34 a des parois internes 36 définissant respectivement la chambre d'extraction 10 et la chambre de mesure 12. Les chambres d'extraction et de mesure 10, 12 s'étendent de préférence successivement l'une après l'autre dans le corps 34 depuis l'entrée 4. Les chambres 10, 12 peuvent être disposées autrement dans le corps 34 et le corps peut avoir une forme autre que tubulaire si voulu. De préférence, le corps 34 s'étend jusqu'à la deuxième extrémité
de l'enceinte 2 et comprend des parois internes 36 définissant des chambres additionnelles 38, 40 contenant respectivement le circuit 28 et la pompe 26.
Pour la surveillance de défauts dans un transformateur, le dispositif peut disposer de six capteurs 14, chacun ayant un rôle spécifique. Les capteurs 14 de type MOS
qui suivent, commercialisés par la compagnie AlphaMOS, peuvent convenir pour la détection de défauts dans un transformateur isolé à l'huile: P10/2, P10/5, P10/9, cap000500, cap000495, et LY2/gCT. Ces capteurs produisent des lectures sous forme de valeurs de résistances qui peuvent être mesurées par le circuit 28.
Les capteurs P10/9 et LY2/gCT sont spécifiques à la détection de l'hydrogène et
8 l'acétylène respectivement. Les autres capteurs ont des sensibilités relatives différentes suivant le gaz détecté, ce qui permet de différencier la présence de méthane, éthane, éthylène et monoxyde de carbone, selon des combinaisons de lectures obtenues par ces capteurs. Les capteurs 14 peuvent être montés sur une paroi 36 de la chambre de mesure 12 faisant face à l'entrée 4, où autrement dans la chambre de mesure 12 si voulu.
De préférence, les tubes 20, 22, 24 décrivent des enroulements hélicoïdaux autour du corps 34. Cette configuration permet aux tubes 20, 22, 24 d'avoir les longueurs nécessaires pour minimiser les échanges de gaz entre les chambres 10, 12, 16 lorsque la pompe 26 ne fonctionne pas. D'autres configurations peuvent être utilisées si voulu, par exemple à la manière d'un serpentin le long du corps 34.
En référence aux Figures 1 et 3, le tube 20 a des extrémités 20A, 20B en communication respectivement avec la chambre d'assèchement 16 et la chambre d'extraction 10. Le tube 22 a des extrémités 22A, 22B en communication respectivement avec la chambre d'extraction 10 et la chambre de mesure 12. Le tube 24 a des extrémités 24A, 24B respectivement en communication avec la chambre de mesure 12 et la pompe 26.
Les chambres 10, 12, 16 communiquent ainsi entre elles par l'arrangement de tubes 20, 22, 24, pour permettre un transfert des gaz d'une chambre 10, 12, 16 à
l'autre.
Les tubes 20, 22, 24 permettent en outre un transfert des gaz entre l'extérieur et les chambres 16, 10, 12 successives lorsque la pompe 26 est activée et produit un différentiel de pression dans les tubes 20, 22, 24. Quand la pompe 26 est éteinte, la vitesse de diffusion des tubes 20, 22, 24 en raison de leurs longueurs et diamètres intérieurs permet de minimiser les échanges entre les différentes chambres 16, 10, 12 sans avoir recours à des systèmes complexes et onéreux de clapets ou d'électrovannes. Les dimensions des tubes 20, 22, 24 sont par conséquent tels que la perte par diffusion des gaz dans les tubes 20, 22, 24 est négligeable mais qu'à
l'apparition d'une différence de pression initiée par la pompe 26, un transfert de gaz
De préférence, les tubes 20, 22, 24 décrivent des enroulements hélicoïdaux autour du corps 34. Cette configuration permet aux tubes 20, 22, 24 d'avoir les longueurs nécessaires pour minimiser les échanges de gaz entre les chambres 10, 12, 16 lorsque la pompe 26 ne fonctionne pas. D'autres configurations peuvent être utilisées si voulu, par exemple à la manière d'un serpentin le long du corps 34.
En référence aux Figures 1 et 3, le tube 20 a des extrémités 20A, 20B en communication respectivement avec la chambre d'assèchement 16 et la chambre d'extraction 10. Le tube 22 a des extrémités 22A, 22B en communication respectivement avec la chambre d'extraction 10 et la chambre de mesure 12. Le tube 24 a des extrémités 24A, 24B respectivement en communication avec la chambre de mesure 12 et la pompe 26.
Les chambres 10, 12, 16 communiquent ainsi entre elles par l'arrangement de tubes 20, 22, 24, pour permettre un transfert des gaz d'une chambre 10, 12, 16 à
l'autre.
Les tubes 20, 22, 24 permettent en outre un transfert des gaz entre l'extérieur et les chambres 16, 10, 12 successives lorsque la pompe 26 est activée et produit un différentiel de pression dans les tubes 20, 22, 24. Quand la pompe 26 est éteinte, la vitesse de diffusion des tubes 20, 22, 24 en raison de leurs longueurs et diamètres intérieurs permet de minimiser les échanges entre les différentes chambres 16, 10, 12 sans avoir recours à des systèmes complexes et onéreux de clapets ou d'électrovannes. Les dimensions des tubes 20, 22, 24 sont par conséquent tels que la perte par diffusion des gaz dans les tubes 20, 22, 24 est négligeable mais qu'à
l'apparition d'une différence de pression initiée par la pompe 26, un transfert de gaz
9 est possible. Les matériaux utilisés pour les tubes 20, 22, 24 sont de préférence tels qu'ils ne sont pas poreux aux gaz.
Des calculs utilisant l'équation de Poiseuille pour mesurer l'écoulement dans un tube permettent de montrer qu'un tube de 2 m de longueur et d'un diamètre intérieur de 0.25 mm échange en une heure seulement 6% du volume d'une chambre de 30 ml sous des variations de pression naturelle de 200 Pa/h alors qu'un échange complet par une pompe permet de purger un volume de 30 ml en moins de 4 minutes.
D'autre part, des mesures expérimentales qui évaluent le transport d'H2 ont été
réalisées dans les conditions suivantes. Une cuve de 1,8 I en acier inoxydable a été
connectée à un volume de 25 ml par un tuyau de 50 cm de longueur et de 1.58 mm (1/16 de pouce) de diamètre en acier inoxydable. La cuve a été remplie d'un mélange d'H2 dans l'air à une concentration de 100 ppm. Une heure après le remplissage de la cuve, moins de 2% (1.74%) du mélange d'H2 dans l'air a été mesuré dans la cavité de 25 ml. Les calculs et les mesures montrent que des tubes de 50 cm avec un diamètre interne de l'ordre du millimètre peuvent être utilisés pour connecter les chambres 16,
Des calculs utilisant l'équation de Poiseuille pour mesurer l'écoulement dans un tube permettent de montrer qu'un tube de 2 m de longueur et d'un diamètre intérieur de 0.25 mm échange en une heure seulement 6% du volume d'une chambre de 30 ml sous des variations de pression naturelle de 200 Pa/h alors qu'un échange complet par une pompe permet de purger un volume de 30 ml en moins de 4 minutes.
D'autre part, des mesures expérimentales qui évaluent le transport d'H2 ont été
réalisées dans les conditions suivantes. Une cuve de 1,8 I en acier inoxydable a été
connectée à un volume de 25 ml par un tuyau de 50 cm de longueur et de 1.58 mm (1/16 de pouce) de diamètre en acier inoxydable. La cuve a été remplie d'un mélange d'H2 dans l'air à une concentration de 100 ppm. Une heure après le remplissage de la cuve, moins de 2% (1.74%) du mélange d'H2 dans l'air a été mesuré dans la cavité de 25 ml. Les calculs et les mesures montrent que des tubes de 50 cm avec un diamètre interne de l'ordre du millimètre peuvent être utilisés pour connecter les chambres 16,
10, 12 et qu'aucun transport significatif ne sera observé entre deux chambres 16, 10, 12 par diffusion ou par écoulement tant qu'une différence de pression n'est pas appliquée par la pompe 26.
En référence à nouveau à la Figure 3, le circuit 28 fait fonctionner la pompe 26 de façon intermittente quand une mesure est initiée. Le modèle de la pompe 26 (e.g. à
diaphragme ou autre) et sa fréquence de fonctionnement sont de préférence choisis de façon à assurer une longévité d'au moins 10 ans, e.g. pour tenir un nombre de commutations à 1 mesure à l'heure pendant 10 ans. Par exemple, la pompe 26 peut avantageusement être réalisée par le modèle de pompe NMS020L fabriquée par la compagnie KNF Neuberger, en raison notamment de son faible coût et sa qualité
de construction. Ce modèle est réputé durer 6000 heures en utilisation continue.
Toutefois, le mode de fonctionnement mentionnée ci-dessus implique un fonctionnement de la pompe 26 une fois par heure pendant 10 ans, soit environ 87648 cycles de démarrage et arrêt en fonction pendant 6 secondes pour un total d'environ 146 heures. Bien que ce total soit bien en deçà des 6000 heures de durée de vie continue, il implique un nombre important de cycles de démarrage et d'arrêt. Il a été vérifié par les inventeurs que ce modèle de pompe a réussi avec succès un programme d'essai d'une durée totale de 180 heures avec des démarrages et arrêts aux 7 secondes.
L'organe d'assèchement d'air 18 peut avantageusement prendre la forme d'un dessiccant dans lequel s'étend un élément chauffant 42 contrôlé par le circuit 28, de sorte que l'organe d'assèchement d'air 18 puisse être compact. Le dessiccant peut être un gel de silice ou tout autre matériau remplissant une fonction de réservoir d'air pour alimenter les capteurs 14 en air d'humidité constante, e.g. 10%.
L'élément chauffant 42 peut être une résistance chauffante décrivant des enroulements hélicoïdaux autour du corps 34 en s'étendant dans et en contact avec le dessiccant, permettant une régénération régulière du dessiccant par chauffage de la résistance à
une température e.g. supérieure à 100 C pour évaporer l'eau adsorbée dans le dessiccant possiblement à travers l'ouverture 6. Une régénération peut être initiée par le circuit 28 dès qu'un détecteur d'humidité 44A disposé dans la chambre d'assèchement d'air 16 et connecté au circuit 28 signale une humidité
excessive susceptible d'être dommageable pour la durée de vie des capteurs 14, e.g.
dépassant 10%.
Le dispositif peut comporter une sonde de température (non illustrée) à
l'extérieur de l'enceinte 2, connectée au circuit 28 e.g. via un cordon d'alimentation 58 du dispositif.
Un des capteurs 14 peut être un capteur de température, ou une sonde de température 46C peut être disposée dans la chambre de mesure 12. Le circuit 28 peut avoir un mode d'opération où l'élément chauffant 42 est contrôlé selon une température mesurée par la sonde extérieure, une température mesurée par le capteur 14 de température ou la sonde de température 46C, et une température de chauffe de l'élément chauffant 42 déterminée par le circuit 28.
En référence à nouveau à la Figure 3, le circuit 28 fait fonctionner la pompe 26 de façon intermittente quand une mesure est initiée. Le modèle de la pompe 26 (e.g. à
diaphragme ou autre) et sa fréquence de fonctionnement sont de préférence choisis de façon à assurer une longévité d'au moins 10 ans, e.g. pour tenir un nombre de commutations à 1 mesure à l'heure pendant 10 ans. Par exemple, la pompe 26 peut avantageusement être réalisée par le modèle de pompe NMS020L fabriquée par la compagnie KNF Neuberger, en raison notamment de son faible coût et sa qualité
de construction. Ce modèle est réputé durer 6000 heures en utilisation continue.
Toutefois, le mode de fonctionnement mentionnée ci-dessus implique un fonctionnement de la pompe 26 une fois par heure pendant 10 ans, soit environ 87648 cycles de démarrage et arrêt en fonction pendant 6 secondes pour un total d'environ 146 heures. Bien que ce total soit bien en deçà des 6000 heures de durée de vie continue, il implique un nombre important de cycles de démarrage et d'arrêt. Il a été vérifié par les inventeurs que ce modèle de pompe a réussi avec succès un programme d'essai d'une durée totale de 180 heures avec des démarrages et arrêts aux 7 secondes.
L'organe d'assèchement d'air 18 peut avantageusement prendre la forme d'un dessiccant dans lequel s'étend un élément chauffant 42 contrôlé par le circuit 28, de sorte que l'organe d'assèchement d'air 18 puisse être compact. Le dessiccant peut être un gel de silice ou tout autre matériau remplissant une fonction de réservoir d'air pour alimenter les capteurs 14 en air d'humidité constante, e.g. 10%.
L'élément chauffant 42 peut être une résistance chauffante décrivant des enroulements hélicoïdaux autour du corps 34 en s'étendant dans et en contact avec le dessiccant, permettant une régénération régulière du dessiccant par chauffage de la résistance à
une température e.g. supérieure à 100 C pour évaporer l'eau adsorbée dans le dessiccant possiblement à travers l'ouverture 6. Une régénération peut être initiée par le circuit 28 dès qu'un détecteur d'humidité 44A disposé dans la chambre d'assèchement d'air 16 et connecté au circuit 28 signale une humidité
excessive susceptible d'être dommageable pour la durée de vie des capteurs 14, e.g.
dépassant 10%.
Le dispositif peut comporter une sonde de température (non illustrée) à
l'extérieur de l'enceinte 2, connectée au circuit 28 e.g. via un cordon d'alimentation 58 du dispositif.
Un des capteurs 14 peut être un capteur de température, ou une sonde de température 46C peut être disposée dans la chambre de mesure 12. Le circuit 28 peut avoir un mode d'opération où l'élément chauffant 42 est contrôlé selon une température mesurée par la sonde extérieure, une température mesurée par le capteur 14 de température ou la sonde de température 46C, et une température de chauffe de l'élément chauffant 42 déterminée par le circuit 28.
11 Le circuit 28 peut avoir un cycle d'opération dans lequel la pompe 26 est actionnée de manière à produire la circulation d'air dans la chambre d'assèchement 16 durant une première période de temps lors de laquelle la chambre d'extraction 10 collecte les gaz extrait par la membrane 30, puis de manière à produire le différentiel de pression dans les tubes 20, 22, 24 durant une deuxième période de temps lors de laquelle les gaz collectés dans la chambre d'extraction 10 sont transférés vers la chambre de mesure 12 et l'air asséché dans la chambre d'assèchement 16 est transféré vers la chambre d'extraction 10. Puis la pompe 26 est arrêtée durant une troisième période de temps lors de laquelle les capteurs 14 mesurent les gaz, puis la pompe 26 est actionnée de manière à produire le différentiel de pression dans les tubes 20, 22, 24 durant une quatrième période de temps lors de laquelle les gaz dans la chambre de mesure 12 sont évacués à travers la sortie d'évacuation 8 et l'air asséché est transféré de la chambre d'extraction 10 vers la chambre de mesure 12. Le circuit peut avoir un mode d'opération où au moins une des périodes de temps précitée est déterminée selon que les capteurs 14 produisent des lectures ayant un degré
prédéterminé de stabilité.
L'enceinte 2 peut comporter une protection à clapet externe 48 connectée au circuit 28 de manière que le circuit 28 se mette hors service selon que la protection à clapet 48 détecte une condition de submersion, e.g. lors d'une montée d'eau dans une chambre souterraine où le dispositif peut être installé.
L'extrémité de l'enceinte 2 comprenant l'entrée 4 peut avoir la forme d'un goulot 60 se projetant de l'extrémité vers l'extérieur, définissant l'entrée 4 et se couplant à
l'appareil, e.g. un conduit 62 de valve de l'appareil.
Les chambres 10, 12, 16 peuvent être dotées de sondes de température 46A, 46B, 46C et de détecteurs d'humidité 44A, 44B, 44C connectés au circuit 28 pour un contrôle accru des conditions d'opération du dispositif.
prédéterminé de stabilité.
L'enceinte 2 peut comporter une protection à clapet externe 48 connectée au circuit 28 de manière que le circuit 28 se mette hors service selon que la protection à clapet 48 détecte une condition de submersion, e.g. lors d'une montée d'eau dans une chambre souterraine où le dispositif peut être installé.
L'extrémité de l'enceinte 2 comprenant l'entrée 4 peut avoir la forme d'un goulot 60 se projetant de l'extrémité vers l'extérieur, définissant l'entrée 4 et se couplant à
l'appareil, e.g. un conduit 62 de valve de l'appareil.
Les chambres 10, 12, 16 peuvent être dotées de sondes de température 46A, 46B, 46C et de détecteurs d'humidité 44A, 44B, 44C connectés au circuit 28 pour un contrôle accru des conditions d'opération du dispositif.
12 En référence à la Figure 4, le circuit 28 contient les composantes électriques/électroniques nécessaires aux fonctions et opérations du dispositif. Le circuit 28 peut comporter un microcontrôleur 50 pour le pilotage général du dispositif et le pilotage de l'acquisition des données de mesure à travers un ou des convertisseurs analogue/numérique 52. La mise en forme des signaux de mesure produits par les capteurs 14, possiblement sous forme de valeurs de résistance variant selon les concentrations de gaz détectés, peut être assurée par un amplificateur à gain programmable associé à un potentiomètre numérique réalisé
par le microcontrôleur 50. Le microcontrôleur 50 peut être monté sur une carte électronique dotée d'une alimentation 58 et disposant d'une mémoire 54 (e.g.
de type flash ou autre) prévue pour le stockage des données de mesure et le stockage de modèles de décision utilisés par le microcontrôleur 50. Le circuit 28 est de préférence doté d'une interface de communication 56 permettant en outre de transmettre les données de mesure, e.g. par technologie IZC, fibre optique, USB, Ethernet, série, ZigBee /GPRS, Wi-Fi, etc.
La gestion des gaz peut être assurée par des commandes de la pompe 26. La gestion de la température peut être assurée en pilotant l'élément chauffant 42, pilotage qui peut tenir compte de la température extérieure par la lecture de la sonde de température externe (non illustrée), de la température de la chambre de mesure 12 (montrée à la Figure 1) fournie e.g. par l'un des capteurs 14 ou la sonde 46C, et de la température de chauffe de l'élément chauffant 42 pour assurer sa protection. La gestion de l'humidité peut être assurée par le suivi du capteur d'humidité
44A, permettant de déceler une dégradation des conditions d'humidité. La gestion de la pression peut être également assurée par un capteur dédié (non illustré) si voulu.
Bien que des réalisations de l'invention aient été illustrées dans les dessins ci-joints et décrites ci-dessus, il apparaîtra évident pour les personnes versées dans l'art que des modifications peuvent être apportées à ces réalisations sans s'écarter de l'invention. Par exemple, les chambres 10, 12, 16 (et possiblement 38, 40) peuvent être disposées dans l'enceinte 2 sans être contigües et sans former une configuration
par le microcontrôleur 50. Le microcontrôleur 50 peut être monté sur une carte électronique dotée d'une alimentation 58 et disposant d'une mémoire 54 (e.g.
de type flash ou autre) prévue pour le stockage des données de mesure et le stockage de modèles de décision utilisés par le microcontrôleur 50. Le circuit 28 est de préférence doté d'une interface de communication 56 permettant en outre de transmettre les données de mesure, e.g. par technologie IZC, fibre optique, USB, Ethernet, série, ZigBee /GPRS, Wi-Fi, etc.
La gestion des gaz peut être assurée par des commandes de la pompe 26. La gestion de la température peut être assurée en pilotant l'élément chauffant 42, pilotage qui peut tenir compte de la température extérieure par la lecture de la sonde de température externe (non illustrée), de la température de la chambre de mesure 12 (montrée à la Figure 1) fournie e.g. par l'un des capteurs 14 ou la sonde 46C, et de la température de chauffe de l'élément chauffant 42 pour assurer sa protection. La gestion de l'humidité peut être assurée par le suivi du capteur d'humidité
44A, permettant de déceler une dégradation des conditions d'humidité. La gestion de la pression peut être également assurée par un capteur dédié (non illustré) si voulu.
Bien que des réalisations de l'invention aient été illustrées dans les dessins ci-joints et décrites ci-dessus, il apparaîtra évident pour les personnes versées dans l'art que des modifications peuvent être apportées à ces réalisations sans s'écarter de l'invention. Par exemple, les chambres 10, 12, 16 (et possiblement 38, 40) peuvent être disposées dans l'enceinte 2 sans être contigües et sans former une configuration
13 coaxiale si voulu. La pompe 26 et le circuit 28 peuvent être montés à
l'extérieur de l'enceinte si voulu, bien que la configuration à l'intérieure a l'avantage de les protéger d'une manière simple. L'interface 56 du circuit 28 peut être bidirectionnelle ou unidirectionnelle (vers l'extérieur du dispositif) si voulu. L'enceinte 2 peut avoir une forme carrée ou autre, être modulaire, etc. La pompe 26 peut prendre la forme d'un système à piston (non illustré) muni d'une valve antiretour qui transfère le gaz de la chambre d'extraction 10 à la chambre de mesure 12 quand une mesure est initiée.
Dans un tel système à piston, la paroi 36 entre les chambres d'extraction et de mesure 10, 12 peut servir de piston se déplaçant axialement dans le corps 34 et faisant varier le volume des chambres 10, 12 de manière à produire le différentiel de pression entraînant le transfert des gaz. Le dispositif peut combiner un système à
piston avec des tubes comme les tubes 20, 22, 24 pour le transfert des gaz si voulu.
L'ouverture d'alimentation d'air 6 et la sortie d'évacuation de gaz 8 peuvent être dotés de clapets antiretour 62, 64 (tels qu'illustrés dans les Figues 1 et 2) si voulu.
L'alimentation 58 peut être autonome ou non, selon l'environnement où est utilisé le dispositif selon l'invention. Le circuit 28 peut avoir des modes de contrôle et des cycles d'opération qui diffèrent de ceux décrits ci-dessus, selon l'appareil à
surveiller, le type de fluide impliqué et les gaz à détecter. Le nombre de capteurs 14 formant l'unité de détection et leurs technologies peuvent varier selon le ou les gaz à
surveiller, le type d'appareil sous surveillance, les conditions dans lesquelles le dispositif de détection est destiné à être installé et à fonctionner, etc. Par exemple, l'unité de détection peut être réalisée au moyen d'un microcapteur dont la sélectivité
peut être modulée en changeant ses conditions d'opération, telle que des conditions thermiques ou autres. L'entrée 4 peut être disposée sur un côté de l'enceinte 2 si voulu.
l'extérieur de l'enceinte si voulu, bien que la configuration à l'intérieure a l'avantage de les protéger d'une manière simple. L'interface 56 du circuit 28 peut être bidirectionnelle ou unidirectionnelle (vers l'extérieur du dispositif) si voulu. L'enceinte 2 peut avoir une forme carrée ou autre, être modulaire, etc. La pompe 26 peut prendre la forme d'un système à piston (non illustré) muni d'une valve antiretour qui transfère le gaz de la chambre d'extraction 10 à la chambre de mesure 12 quand une mesure est initiée.
Dans un tel système à piston, la paroi 36 entre les chambres d'extraction et de mesure 10, 12 peut servir de piston se déplaçant axialement dans le corps 34 et faisant varier le volume des chambres 10, 12 de manière à produire le différentiel de pression entraînant le transfert des gaz. Le dispositif peut combiner un système à
piston avec des tubes comme les tubes 20, 22, 24 pour le transfert des gaz si voulu.
L'ouverture d'alimentation d'air 6 et la sortie d'évacuation de gaz 8 peuvent être dotés de clapets antiretour 62, 64 (tels qu'illustrés dans les Figues 1 et 2) si voulu.
L'alimentation 58 peut être autonome ou non, selon l'environnement où est utilisé le dispositif selon l'invention. Le circuit 28 peut avoir des modes de contrôle et des cycles d'opération qui diffèrent de ceux décrits ci-dessus, selon l'appareil à
surveiller, le type de fluide impliqué et les gaz à détecter. Le nombre de capteurs 14 formant l'unité de détection et leurs technologies peuvent varier selon le ou les gaz à
surveiller, le type d'appareil sous surveillance, les conditions dans lesquelles le dispositif de détection est destiné à être installé et à fonctionner, etc. Par exemple, l'unité de détection peut être réalisée au moyen d'un microcapteur dont la sélectivité
peut être modulée en changeant ses conditions d'opération, telle que des conditions thermiques ou autres. L'entrée 4 peut être disposée sur un côté de l'enceinte 2 si voulu.
14
Claims (22)
1. Dispositif de détection de gaz à surveiller dans un fluide émanant d'un appareil, comprenant:
une enceinte ayant une entrée destinée à recevoir le fluide, une ouverture d'alimentation d'air, et une sortie d'évacuation de gaz;
au moins une chambre d'extraction et de mesure s'étendant dans l'enceinte, en communication avec l'entrée pour extraire les gaz contenus dans le fluide, et contenant une unité de détection pour détecter les gaz à surveiller;
une chambre d'assèchement d'air s'étendant dans l'enceinte et communiquant avec l'ouverture d'alimentation d'air, la chambre d'assèchement d'air contenant un organe d'assèchement d'air;
un arrangement d'organes de transfert de gaz entre la chambre d'assèchement d'air, l'au moins une chambre d'extraction et de mesure et la sortie d'évacuation de gaz, les organes de transfert de gaz étant configurés de manière que des transferts de gaz à travers les organes de transfert soient négligeables en l'absence d'un différentiel de pression forcé à travers les organes de transfert;
une pompe opérable pour produire de manière contrôlée:
un différentiel de pression à travers les organes de transfert entraînant un transfert d'air de la chambre d'assèchement vers l'au moins une chambre d'extraction et de mesure et un transfert des gaz de l'au moins une chambre d'extraction et de mesure vers la sortie d'évacuation de gaz, et une circulation d'air dans la chambre d'assèchement; et un circuit configuré pour opérer la pompe et mesurer des quantités des gaz à
surveiller détectés par l'unité de détection.
une enceinte ayant une entrée destinée à recevoir le fluide, une ouverture d'alimentation d'air, et une sortie d'évacuation de gaz;
au moins une chambre d'extraction et de mesure s'étendant dans l'enceinte, en communication avec l'entrée pour extraire les gaz contenus dans le fluide, et contenant une unité de détection pour détecter les gaz à surveiller;
une chambre d'assèchement d'air s'étendant dans l'enceinte et communiquant avec l'ouverture d'alimentation d'air, la chambre d'assèchement d'air contenant un organe d'assèchement d'air;
un arrangement d'organes de transfert de gaz entre la chambre d'assèchement d'air, l'au moins une chambre d'extraction et de mesure et la sortie d'évacuation de gaz, les organes de transfert de gaz étant configurés de manière que des transferts de gaz à travers les organes de transfert soient négligeables en l'absence d'un différentiel de pression forcé à travers les organes de transfert;
une pompe opérable pour produire de manière contrôlée:
un différentiel de pression à travers les organes de transfert entraînant un transfert d'air de la chambre d'assèchement vers l'au moins une chambre d'extraction et de mesure et un transfert des gaz de l'au moins une chambre d'extraction et de mesure vers la sortie d'évacuation de gaz, et une circulation d'air dans la chambre d'assèchement; et un circuit configuré pour opérer la pompe et mesurer des quantités des gaz à
surveiller détectés par l'unité de détection.
2. Le dispositif selon la revendication 1, comprenant de plus une membrane d'extraction des gaz contenu dans le fluide, s'étendant à travers l'entrée.
3. Le dispositif selon la revendication 2, dans lequel la membrane d'extraction est faite en un matériau choisi du groupe comprenant le Teflon® AF, le polypropylène, le polyéthylène et le polyimide.
4. Le dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel l'organe d'assèchement d'air comprend un dessiccant et un élément chauffant s'étendant dans le dessiccant, le circuit étant configuré pour contrôler l'élément chauffant.
5. Le dispositif selon la revendication 4, dans lequel le dessiccant comprend un gel de silice.
6. Le dispositif selon l'une des revendications 4 à 5, dans lequel la chambre d'assèchement comprend un capteur d'humidité connecté au circuit, le circuit ayant un mode d'opération où l'élément chauffant est contrôlé selon un degré
d'humidité
capté par le capteur d'humidité.
d'humidité
capté par le capteur d'humidité.
7. Le dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, comprenant de plus une sonde de température à l'extérieur de l'enceinte et connectée au circuit, et un capteur de température dans l'au moins une chambre d'extraction et de mesure, le circuit ayant un mode d'opération où l'élément chauffant est contrôlé selon une température mesurée par la sonde, une température mesurée par le capteur de température, et une température de chauffe de l'élément chauffant déterminée par le circuit.
8. Le dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel l'unité de détection comprend un arrangement de capteurs sensibles aux gaz à surveiller.
9. Le dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel les gaz auxquels l'unité de détection est sensible sont choisis du groupe comprenant l'hydrogène, l'acétylène, le méthane, l'éthane, le monoxyde de carbone et l'éthylène.
10. Le dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel le circuit a un cycle d'opération dans lequel la pompe est actionnée de manière à produire le différentiel de pression dans les organes de transfert et la circulation d'air dans la chambre d'assèchement durant une période de temps, puis la pompe est arrêtée durant une autre période de temps lors de laquelle l'au moins une chambre d'extraction et de mesure collecte les gaz et l'unité de détection mesure les gaz à
surveiller, puis la pompe est actionnée de manière à produire le différentiel de pression dans les organes de transfert durant une autre période de temps lors de laquelle les gaz dans l'au moins une chambre d'extraction et de mesure sont évacués à travers la sortie d'évacuation et l'air asséché est transféré de la chambre d'assèchement vers l'au moins une chambre d'extraction et de mesure.
surveiller, puis la pompe est actionnée de manière à produire le différentiel de pression dans les organes de transfert durant une autre période de temps lors de laquelle les gaz dans l'au moins une chambre d'extraction et de mesure sont évacués à travers la sortie d'évacuation et l'air asséché est transféré de la chambre d'assèchement vers l'au moins une chambre d'extraction et de mesure.
11. Le dispositif selon la revendication 10, dans lequel le circuit a un mode d'opération où au moins une des périodes de temps est déterminée selon que les capteurs produisent des lectures ayant un degré prédéterminé de stabilité.
12. Le dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, dans lequel l'enceinte comporte une protection à clapet externe connectée au circuit de manière que le circuit se mette hors service selon que la protection à clapet détecte une condition de submersion.
13. Le dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, dans lequel l'appareil comprend un transformateur isolé à l'huile, et le fluide est l'huile du transformateur, les gaz surveillés étant des gaz caractéristiques d'un défaut dans le transformateur.
14. Le dispositif selon l'une des revendications 1 à 13, dans lequel le circuit comprend un module de mémoire pour emmagasiner des données représentatives des quantités des gaz à surveiller détectés, et une interface pour transmettre les données.
15. Le dispositif selon l'une des revendications 1 à 14, dans lequel l'enceinte a une extrémité et un goulot se projetant de l'extrémité vers l'extérieur, le goulot définissant l'entrée et se couplant à l'appareil.
16. Le dispositif selon l'une des revendications 1 à 15, dans lequel l'enceinte a une forme généralement tubulaire ayant des première et deuxième extrémités opposées, la première extrémité de l'enceinte comprenant l'entrée, l'enceinte comprenant une paroi périphérique s'étendant entre les extrémités, et un corps généralement tubulaire se projetant longitudinalement à l'intérieur de l'enceinte depuis la première extrémité
en étant espacé de la paroi périphérique de l'enceinte de manière à laisser une cavité
définissant la chambre d'assèchement d'air, le corps généralement tubulaire ayant des parois internes définissant respectivement l'au moins une chambre d'extraction et de mesure.
en étant espacé de la paroi périphérique de l'enceinte de manière à laisser une cavité
définissant la chambre d'assèchement d'air, le corps généralement tubulaire ayant des parois internes définissant respectivement l'au moins une chambre d'extraction et de mesure.
17. Le dispositif selon la revendication 16, dans lequel l'au moins une chambre d'extraction et de mesure comprend une chambre d'extraction et une chambre de mesure s'étendant successivement l'une après l'autre dans le corps généralement tubulaire depuis l'entrée, l'arrangement d'organes de transfert de gaz comprenant un organe de transfert de gaz entre la chambre d'extraction et la chambre de mesure.
18. Le dispositif selon l'une des revendications 16 et 17, dans lequel le corps généralement tubulaire s'étend jusqu'à la deuxième extrémité de l'enceinte et comprend des parois internes définissant des chambres additionnelles contenant respectivement le circuit et la pompe.
19. Le dispositif selon l'une des revendications 1 à 18, dans lequel au moins un des organes de transferts comprend un tube s'étendant entre deux parties à
relier parmi la chambres d'assèchement d'air, l'au moins une chambre d'extraction et de mesure, et la sortie d'évacuation de gaz, le tube ayant une longueur et un diamètre intérieur tel que des transferts par diffusion de gaz dans le tube entre les deux parties soient négligeables en l'absence du différentiel de pression forcé.
relier parmi la chambres d'assèchement d'air, l'au moins une chambre d'extraction et de mesure, et la sortie d'évacuation de gaz, le tube ayant une longueur et un diamètre intérieur tel que des transferts par diffusion de gaz dans le tube entre les deux parties soient négligeables en l'absence du différentiel de pression forcé.
20. Le dispositif selon l'une des revendications 16 à 18, dans lequel au moins un des organes de transferts comprend un tube s'étendant entre deux parties à
relier parmi la chambres d'assèchement d'air, l'au moins une chambre d'extraction et de mesure, et la sortie d'évacuation de gaz, le tube ayant une longueur et un diamètre intérieur tel que des transferts par diffusion de gaz dans le tube entre les deux parties soient négligeables en l'absence du différentiel de pression forcé, le tube décrivant un enroulement hélicoïdal autour du corps généralement tubulaire, le tube ayant des extrémités en communication respectivement avec les deux parties à relier.
relier parmi la chambres d'assèchement d'air, l'au moins une chambre d'extraction et de mesure, et la sortie d'évacuation de gaz, le tube ayant une longueur et un diamètre intérieur tel que des transferts par diffusion de gaz dans le tube entre les deux parties soient négligeables en l'absence du différentiel de pression forcé, le tube décrivant un enroulement hélicoïdal autour du corps généralement tubulaire, le tube ayant des extrémités en communication respectivement avec les deux parties à relier.
21. Le dispositif selon l'une des revendications 1 à 20, dans lequel les organes de transfert comprennent des tubes dont l'un a des extrémités en communication respectivement avec la chambre d'assèchement et l'au moins une chambre d'extraction et de mesure, et un autre a des extrémités en communication respectivement avec l'au moins une chambre d'extraction et de mesure et la pompe, les tubes ayant des longueurs et des diamètres intérieurs tel que des transferts par diffusion de gaz dans les tubes soient négligeables en l'absence du différentiel de pression forcé.
22. Le dispositif selon l'une des revendications 4 à 7, dans lequel:
l'enceinte a une forme généralement tubulaire et comprend une paroi périphérique et un corps généralement tubulaire s'étendant longitudinalement à
l'intérieur de l'enceinte en étant espacé de la paroi périphérique de manière à laisser une cavité définissant la chambre d'assèchement d'air, le corps généralement tubulaire ayant des parois internes définissant respectivement l'au moins une chambre d'extraction et de mesure; et l'élément chauffant décrit des enroulements hélicoïdaux autour du corps généralement tubulaire en s'étendant dans le dessiccant.
l'enceinte a une forme généralement tubulaire et comprend une paroi périphérique et un corps généralement tubulaire s'étendant longitudinalement à
l'intérieur de l'enceinte en étant espacé de la paroi périphérique de manière à laisser une cavité définissant la chambre d'assèchement d'air, le corps généralement tubulaire ayant des parois internes définissant respectivement l'au moins une chambre d'extraction et de mesure; et l'élément chauffant décrit des enroulements hélicoïdaux autour du corps généralement tubulaire en s'étendant dans le dessiccant.
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