EP3987216B1 - Dispositif de transfert d'un fluide d'une cuve d'alimentation à une cuve réceptrice - Google Patents

Dispositif de transfert d'un fluide d'une cuve d'alimentation à une cuve réceptrice Download PDF

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EP3987216B1
EP3987216B1 EP20785771.5A EP20785771A EP3987216B1 EP 3987216 B1 EP3987216 B1 EP 3987216B1 EP 20785771 A EP20785771 A EP 20785771A EP 3987216 B1 EP3987216 B1 EP 3987216B1
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EP
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gas
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valve
tank
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EP3987216A1 (fr
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Maxime GOSSET
Arnaud Bouvier
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Gaztransport et Technigaz SA
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Definitions

  • the present invention relates to a device for transferring a fluid and relates more particularly to the transfer of liquid between a first structure and a second structure.
  • the barge conventionally comprises a device for transferring a fluid which comprises a liquid loading pipe connected to the tank of the ship for the transfer of the fluid in the liquid state, as well as a gas return pipe which makes it possible to on the one hand, to evacuate the gaseous phase present in the tank of the vessel during the loading of the liquid phase and on the other hand, to inject this gaseous phase into the tank of the barge in order to maintain a stable pressure in the latter.
  • a device for transferring a fluid which comprises a liquid loading pipe connected to the tank of the ship for the transfer of the fluid in the liquid state, as well as a gas return pipe which makes it possible to on the one hand, to evacuate the gaseous phase present in the tank of the vessel during the loading of the liquid phase and on the other hand, to inject this gaseous phase into the tank of the barge in order to maintain a stable pressure in the latter.
  • the tank of the barge stores the LNG at a substantially atmospheric pressure.
  • the ship's tank can store the LNG at atmospheric pressure, in particular in a membrane tank, or at a higher pressure, in particular in a so-called spherical or cylindrical tank.
  • taking a gas return can be complicated or even prohibited, because too high a pressure can damage the membrane tank. from the barge.
  • the object of the invention is therefore to provide a fluid transfer device which can be used for loading LNG both from ships with tanks subjected to high pressure and from ships with tanks at atmospheric pressure.
  • the invention therefore covers a device for transferring a liquefied gas from a supply tank of a first structure to a receiving tank of a second structure, at least one of the structures being floating, the transfer device comprising at least one line for loading liquid from the receiving tank and at least one line for returning the gas present in the receiving tank to the supply tank, characterized in that the gas return line comprises at least one pressure regulator comprising at least a first branch equipped with a gas expansion device and a second branch arranged in parallel with the expansion device and equipped with a valve configured to authorize or interrupt gas circulation in the second branch .
  • the supply tank can in particular be a tank of a floating structure such as a barge and the receiving tank can be a tank of a vessel for transporting liquefied gas used as a fuel tank for the supply of this fuel to a consumer component on the ship, for example the propulsion system.
  • the supply tank then constitutes the tank from which the fluid to be transferred is taken to fill the receiving tank.
  • the supply tank or the receiving tank can also be that of a land structure, such as a tank or a land convoy for loading liquid gas or a tank or a land convoy for receiving liquefied gas transported by sea.
  • the liquid gas transferred from the supply tank to the receiving tank can be liquefied natural gas (LNG), the return line then being traversed by a gaseous phase of the LNG.
  • LNG liquefied natural gas
  • the fluid transfer device then allows the transfer of LNG from the supply tank to the receiving tank, passing through the liquid loading line.
  • the transfer device avoids this situation by allowing the gas to return to the supply tank at a flow rate and pressure compatible with filling. It is the role of the gas return pipe connecting the receiving tank to the supply tank which then makes it possible to transfer the gas from the receiving tank to the supply tank.
  • the tanks can have similar pressures or significantly different pressures, the latter hypothesis requiring an adjustment of the gas pressure before it enters the supply tank.
  • a pressure regulation system then allows this pressure adjustment, by providing different passages in the event of similar pressures or different pressures.
  • the first branch then comprises the gas expansion member, while the second branch comprises the valve configured to authorize or interrupt gas circulation in the second branch.
  • the expansion device generates a pressure drop on the gas arriving from the supply tank, while the valve configured to authorize or interrupt gas circulation in the second branch is an all or nothing valve in the sense that it is used open or closed, but never in between. Subsequently, this valve configured to authorize or interrupt gas circulation in the second branch will be called the first valve.
  • Said first valve then allows the passage of the gas coming from the receiving tank without loss of pressure. This first valve thus allows a faster return of the gases since it does not generate any pressure drop.
  • the gas flow rate circulating in the carrier branch of the first valve is thus greater than that which circulates in the carrier branch of the expansion member.
  • a control device controls the valve configured to authorize or interrupt gas circulation in the second branch as a function of a first pressure measured on the gas return pipe.
  • the first pressure can for example be measured downstream of the pressure regulation system.
  • downstream - upstream are defined with respect to the direction of gas flow in the gas return line.
  • the terms downstream - upstream can also be used to refer to the location of elements on the gas return line, depending on the direction of gas flow in the gas return line, i.e. from the receiving tank to the supply tank.
  • the control device consists in particular of a measuring device making it possible to measure the first pressure of the supply tank and of a pneumatic or hydraulic control member making it possible to open or close the valve configured to authorize or interrupt a circulation of the gas in the second branch, depending on the pressure measured by the measuring device.
  • the first pressure can be measured upstream of the pressure regulation system. It is understood by upstream, that the pressure is measured at the outlet of the receiving tank and before the pressure regulation system.
  • the pressure regulation system is configured to keep the valve itself configured to authorize or interrupt gas circulation in the second branch closed, when the first pressure measured on the gas return pipe is greater than a first safety threshold, the expansion member being traversed by the gas.
  • the system requires the return gas to pass through the expansion member when the pressure measured on the gas return line is above the first safety threshold.
  • the first safety threshold is for example set at 0.63 barg.
  • the pressure regulation system is configured to keep open the valve configured to authorize or interrupt gas circulation in the second branch when the first pressure measured on the gas return line is less than or equal at a first safety threshold.
  • a first safety threshold is identical to that mentioned above and is for example set at 0.63 barg.
  • the expansion member is mechanically controlled.
  • the expansion member then comprises an element that an operator can manually actuate directly on the expansion member, such as a tap, such a mechanical element thus making it possible to adjust the pressure downstream of the expansion member.
  • the expansion device makes it possible in particular to generate a minimum pressure drop of 0.250 bar on the gas flowing in the gas return pipe, such a pressure drop being moreover adjustable by the mechanical control. of the trigger organ.
  • the supply tank is configured to operate at a pressure of between 0.05 barg and 0.700 barg, while the receiving tank is configured to operate at a pressure of between 0.05 barg and 10 barg.
  • the supply tank has the configuration of a membrane tank while the receiving tank can be a tank of any type, such as a type B or C tank.
  • the pressure downstream, corresponding to the first pressure measured in the supply tank and the pressure upstream of the pressure regulation system can be adjusted between these two terminals thanks to the mechanical control of the expansion device.
  • the pneumatic or hydraulic control member keeps the first valve open.
  • Such a configuration allows the gas to pass through the first valve of the second branch of the gas return line without loss of pressure, which makes it possible to increase the gas return and thus reduce the time required to fill a receiving tank.
  • a first pressure measuring device makes it possible to measure the first pressure which prevails in the supply tank and compares it with a fourth safety threshold corresponding to a maximum pressure value defined by the operator.
  • This fourth safety threshold can be set at 0.63 barg and exceeding it activates a first response device.
  • the first response member responds to this exceeding of the fourth safety threshold, measured by the first measuring member, by closing the pressure control valve by sending a signal.
  • a second pressure measuring device makes it possible to measure the first pressure which prevails in the supply tank and compares it with a fifth safety threshold corresponding to a maximum pressure value defined by the operator.
  • This fifth safety threshold can be set at 0.65 barg and exceeding it activates a second response device.
  • the second response member then makes it possible to send a signal to the pressure control valve so that it closes.
  • the second pressure measurement member also communicates with a third response member.
  • the third response organ is then activated by the second measuring device when the first pressure measured by the latter crosses a sixth safety threshold equal to 0.67 barg.
  • the third response member then sends a signal to the pressure control valve so that the latter remains closed, and also a signal to a release valve arranged at the end of the gas return line, the signal opening said release valve . Opening the release valve allows gas to be vented from the supply vessel outside of it, i.e. into the atmosphere, through a venting tube. 'outdoors. The evacuation of the gas outside the supply tank thus makes it possible to reduce the pressure prevailing in said supply tank.
  • the expansion member is configured to manage a gas inlet pressure whose range of values is between a first value and a second value and to set a gas outlet pressure whose value range is between a third value and a fourth value.
  • the first value can for example be 0.05 barg and the second value can be 9 barg.
  • the second value corresponds to a maximum gas pressure value which can be managed by the expansion device.
  • the third value can be for example 0.05 barg and the fourth value can be 0.8 barg.
  • the expansion member generates a pressure drop in the pressure of the gas flowing in the first branch.
  • the valve configured to authorize or interrupt gas circulation in the second branch authorizes gas circulation in the second branch up to a fifth gas pressure value, the fifth value being greater than the first value and less than the fourth value.
  • the fifth value may be equal to 0.63 barg and greater than the first value, while being strictly less than the fourth value corresponding to the maximum value of the pressure emerging from the expansion member of the first branch.
  • the fifth value is then similar to the first pressure which prevails in the supply tank. It is understood that the first valve allows the passage of gas whose pressure is substantially equal to the fifth value of 0.63 barg, the first valve only allowing not generate a pressure drop in the gas flowing on the gas return line, before it enters the supply tank.
  • the gas return pipe comprises a pressure control valve placed between the pressure regulation system and the supply tank.
  • the pressure control valve is a regulator configured to operate a relaxation of the gas circulating in the gas return line in order to stabilize the pressure at the inlet of the supply tank. More specifically, the pressure control valve makes it possible to generate a gas pressure drop at the outlet of the pressure regulation system.
  • the pressure control valve comprises a control interface controlled electrically by a ship's operator who defines the acceptable inlet pressure in the supply tank.
  • the pressure control valve therefore has a safety role vis-à-vis the pressure regulation system, for example in the event of a malfunction of the control device of the pressure regulation system or when the pressure drop of the gas at the outlet of the pressure regulation system proves insufficient for its entry into the feed tank.
  • the pressure control valve can then comprise three pressure measurement members, all arranged downstream of the pressure regulation system at different points of the fluid transfer device.
  • the pressure control valve manages a gas inlet pressure whose range of values is between the third value and the fourth value and fixes a gas outlet pressure whose range of values is between the third value and a sixth value less than the fourth value.
  • the sixth value can for example be equal to 0.4 barg. It is then understood that the pressure control valve allows a final adjustment of the pressure of the gas flowing in the gas return line, when it leaves the pressure regulation system.
  • the pressure between the third value and the sixth value is the pressure acceptable by the supply tank.
  • the gas return pipe comprises a safety device arranged between the receiving tank and the system for regulating the pressure and configured to interrupt the flow of gas in the gas return line when the gas pressure measured between the pressure control valve and the supply tank crosses a second safety threshold with a value greater than the sixth value.
  • the safety device is configured to interrupt the flow of gas in the gas return line when the gas pressure measured between the receiving tank and the safety device crosses a third safety threshold of value greater than the second value.
  • the safety device comprises a first pressure measuring element disposed between the pressure regulating system and the supply tank.
  • the first pressure measurement element is then configured to measure the pressure of the gas flowing in the gas return pipe, and in particular the pressure prevailing in the supply tank and compare it to the second safety threshold corresponding to the seventh value .
  • the seventh value can then be equal to 0.66 barg.
  • the safety device comprises a second pressure measuring element disposed between the receiving vessel and the pressure regulating system.
  • the second pressure measurement element is then configured to measure the pressure of the gas flowing in the gas return line, and compare it to the third safety threshold corresponding to the second value, equal to 9 barg.
  • the safety device can thus comprise two measuring elements, including the first element for measuring the pressure downstream of the pressure regulation system allowing, in the event that the measured pressure reaches a second safety threshold fixed at the seventh value, to close a safety valve positioned at the outlet of the receiving tank.
  • the second element for measuring the pressure upstream of the pressure regulation system that is to say on the return pipe at the outlet of the receiving tank, allows in the event of measurement of a pressure greater than the third safety threshold corresponding to the second value, to close the safety valve positioned at the outlet of the receiving tank.
  • the third security threshold is then defined as being greater than the first security threshold. More specifically, the third security threshold corresponds to a pressure according to the second value that can no longer be managed by the expansion member, which is no longer able to lower the pressure to the level accepted by the supply tank.
  • the transfer device may comprise at least one isolation valve placed on the gas return pipe.
  • the isolation valve is a manually operated valve, having an ultimate safety function. It closes under the manual action of the operator, in particular in the event of malfunction of the other safety systems of the gas return line mentioned above.
  • the invention also covers a structure comprising at least one device for transferring a fluid comprising any one of the preceding characteristics and at least one tank intended to contain gas in the liquid state, advantageously natural gas in the liquid.
  • the tank can be the supply tank or the receiving tank of the structure and the fluid transfer device according to the invention is advantageously placed on the floating structure.
  • the floating structure can in particular be a barge comprising the supply tank which is used to support the ships of a port such as LNG carriers, container ships, bulk carriers or cruise ships.
  • the receiving tank can be a fuel tank for the propulsion of the floating structure.
  • the invention also covers a system for loading liquid natural gas, which combines at least one structure comprising the receiving tank intended to contain liquid natural gas and at least one structure according to the preceding characteristic and which comprises at least the supply tank , at least one of these structures being floating.
  • the invention also relates to a method for transferring a liquid natural gas from a supply tank to a receiving tank, which implements a fluid transfer device according to any one of the preceding characteristics relating to the device of transfer.
  • the valve configured to authorize or interrupt gas circulation in the second branch is kept closed when the first pressure measured on the gas return pipe, for example upstream or downstream of the regulation system pressure, is greater than a first safety threshold, the expansion member then being traversed by the gas, or the configured valve is kept open to authorize or interrupt gas circulation in the second branch when the first pressure measured on the gas return pipe, for example upstream or downstream of the pressure regulation system, is less than or equal to the first safety threshold.
  • variants and different embodiments of the invention may be associated with each other, in various combinations, insofar as they are not mutually exclusive or mutually exclusive. It is possible in particular to imagine variants of the invention comprising only a selection of characteristics described below in isolation from the other characteristics described, if this selection of characteristics is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention from to the state of the prior art.
  • first structure 1 comprising a supply tank 10 and a second structure 2 comprising a receiving tank 20.
  • first structure 1 is floating and may in particular be a barge.
  • second structure 2 is floating and can for example be a ship of the LNG carrier, bulk carrier, container ship or cruise ship type. Alternatively, at least one of the works can be terrestrial.
  • the supply tank 10 has a first internal volume V1 which contains a liquid cargo, in particular natural gas in the liquid state at a first pressure P1 comprised between 0.05 barg and 0.700 barg and at a temperature comprised between -163° C. and -155°C.
  • the supply tank 10 comprises a supply tank wall 10 comprising at least one insulation layer and a membrane. The membrane then constitutes the part in contact with the liquid cargo, and can present waves in order to better resist the mechanical shocks of the liquid cargo against the vessel wall.
  • the supply tank 10 is a tank with membranes, that is to say consisting of a primary layer and a secondary layer, each layer comprising a membrane which provides sealing and a thickness of a thermally insulating material, so as to insulate the contents of the supply tank 10 with respect to the external environment thereof.
  • the receiving vessel 20 has a second internal volume V2 which contains a liquid cargo, in particular natural gas in the liquid state at a second pressure P2 and at a temperature between -163°C and -130°C.
  • the second pressure P2 can be a pressure close to the first pressure P1 which prevails in the supply tank 10.
  • the receiving tank 20 then comprises a receiving tank wall 20 which can be of technology similar to that of the supply tank. 10, that is to say with membranes, with a pressure of up to 0.700barg.
  • the receiving tank 20 can be made using type B or C technology, that is to say tanks with self-supporting walls capable of withstanding pressures comprised between 1barg and 10barg. These tanks are recognizable in that they take the form of a sphere or a prism.
  • the purpose of the first floating structure 1 is to supply the receiving tank 20 of the second floating structure 2 with liquid natural gas.
  • a fluid transfer device 0 is arranged between the receiving tank 20 and the supply tank 10, so that it connects them.
  • the fluid transfer device 0 is composed of at least one liquid loading pipe 3 and one gas return pipe 4 .
  • the liquid loading pipe 3 is in the form of a tube through which the liquid cargo circulates in order to pass from the supply tank 10 of the first floating structure 1 to the receiving tank 20 of the second floating structure 2.
  • This transfer of the fluid in the liquid state is carried out by means of a pump 2.
  • the liquefied natural gas extracted from the supply tank 10 releases the first internal volume V1 of the latter, while the liquefied natural gas arriving in the receiving tank 20 fills the second internal volume V2 of this receiving tank 20.
  • the unloading of the liquefied natural gas leads to pressure variations which it is necessary to stabilize, so as not to damage the wall of the supply tank 10.
  • the loading of the latter increases the second pressure P2 in the second internal volume V2.
  • Such an increase in the second pressure P2 in the second internal volume V2 can both damage the receiving vessel 20 but also damage transfer pumps (not shown), which would then have to exert a greater pushing force to counterbalance a counterpressure in the second internal volume V2. It is therefore necessary to evacuate the gas as the bunkering of the receiving vessel 20 progresses in order to lower this pressure in the second internal volume V2.
  • the gas return pipe 4 is for its part arranged between the receiving tank 20 and the supply tank 10, in such a way that it connects them.
  • the gas return pipe 4 makes it possible, during the bunkering of the receiving tank 20, to transfer the gas from the second internal volume V2 into the first internal volume V1 of the supply tank 10.
  • the gas from the second internal volume V2 to be evacuated outside the receiving tank 20 to prevent its rise in pressure during its filling is injected into the first internal volume V1 of the supply tank 10 in order to stabilize the first pressure P1 of the first internal volume V1.
  • the supply tank 10 stores the liquefied natural gas and has a gaseous headspace at the first pressure P1 while the receiving tank 20 contains the liquefied natural gas and a gaseous headspace at the second pressure P2.
  • the purpose of the gas return pipe 4 is mainly to keep the first pressure P1 constant in the supply tank 10 during the bunkering operation.
  • the second pressure P2 of the receiving tank 20 can be close to the first pressure P1, but it can also be significantly different if the receiving tank 20 of the second structure 2 has load-bearing walls, that is to say capable of resisting a pressure of 10 barg. It is then understood that a problem arises when the first pressure P1 and the second pressure P2 are different. Indeed, the return of gas from the supply tank 10 with higher pressure gas could damage it.
  • the gas return line 4 comprises a pressure regulation system 5.
  • the pressure regulation system 5 is presented as a system which comprises a first branch 51 for passing the gas and a second branch 52 for passage of gas.
  • the first branch 51 includes a gas expansion device 510, while the second branch 52 includes a valve 520 configured to authorize or interrupt gas circulation in the second branch.
  • the gas expansion member 510 is in the form of a mechanically controlled member, ie it comprises an element which can be actuated by an operator, for example a valve.
  • the expansion device 510 then has the function of reducing the pressure of the gas passing through the first branch 51.
  • the valve 520 configured to authorize or interrupt a flow of gas in the second branch is an all or nothing valve , in the sense that it is either open or closed, but never in between.
  • the 520 valve configured to authorize or_interrupt a flow of gas in the second branch will be called first valve in the following detailed description.
  • the first valve 520 allows gas to pass through the second branch 52 without significant modification of its pressure.
  • the first valve 520 is therefore an alternative to the expansion device 510 for the gas of the first branch 51, when the pressure downstream of the regulation system 5 remains below a determined pressure threshold.
  • gas return pipe 4 allows the use of gas from the receiving tank 20 both when the second pressure P2 is close to the first pressure P1, but also when the pressures P1, P2 are significantly distinct.
  • the pressure regulation system 5 by means of the picture 2 showing a first configuration of the fluid transfer device and the picture 3 showing a second configuration of the fluid transfer device.
  • the gas return pipe 4 comprises other elements than the pressure regulation system 5 and that these will be detailed in the following description at figure 4 .
  • six security thresholds and seven distinct values will be exposed in the rest of the description and this in a non-linear manner, the numbering in no way reflecting an order of importance of the security thresholds and distinct values.
  • FIG. 2 illustrates the pressure regulation system 5 of the gas return pipe 4 with in particular the first branch 51 comprising the gas expansion device 510 and the second branch 52 comprising the first valve 520.
  • the supply tank 10 comprises liquid natural gas and a tank top, that is to say the gaseous top at the first pressure P1 equal to 0.4 barg.
  • the receiving vessel 20 contains the liquid natural gas and its gaseous overhead at the second pressure P2 close to the first pressure P1, that is to say around 0.4 barg.
  • This first configuration of the fluid transfer device therefore corresponds to the situation where the supply tank 10 and the receiving tank 20 are both membrane tanks.
  • a control device 54 of the pressure regulation system 5 is positioned in parallel with said pressure regulation system 5.
  • the control device 54 notably comprises a measuring device 540 and a pneumatic or hydraulic control member 542.
  • the measuring device 540 makes it possible to measure on the gas return line 4, the first pressure P1, that is to say the first pressure P1 of the supply tank 10. More precisely, the first pressure P1 is measured downstream of the pressure regulation system 5.
  • the pneumatic or hydraulic control member 542 then makes it possible to act on the first valve 520, in particular by closing it. More specifically, the pneumatic or hydraulic control member 542 acts on the first valve 520 as a function of the first pressure P1 measured by the measuring device 540 of the control device 54.
  • the pneumatic or hydraulic control member 542 closes the first valve 520.
  • This first safety threshold can for example be of a fifth value E equal to 0.63 barg.
  • the first valve 520 manages a gas inlet pressure equal to the fifth value E and fixes a gas outlet pressure equal to the fifth value E, that is to say without loss of pressure.
  • the first pressure P1 of the supply tank 10 must remain stable and less than 0.63 barg, so as not to damage it.
  • the first safety threshold set at 0.63 barg makes it possible, in the event of exceeding said value, to close the first valve 520. More precisely, when the first pressure P1 measured by the measuring device 540 exceeds the first threshold safety equal to the fifth value E set at 0.63 barg, the latter sends a signal to the pneumatic or hydraulic control member 542 so that it closes the first valve 520.
  • the supply tank 10 and the receiving tank 20 both comprise gas overheads at a first pressure P1 and a second pressure P2 that are close but different.
  • a pressure difference of the order of 0.100 to 0.150 bar generally allows the flow free of gas from the receiving tank 20 to the supply tank 10. It is then understood that the pressure along the gas return line 4 should only undergo a small variation and that thus the first pressure P1 measured by the measuring device 540 does not exceed the first safety threshold equal to the fifth value E fixed at 0.63 barg.
  • the pneumatic or hydraulic control member 542 does not close the first valve 520, so that the gas mainly passes through the second branch. 52 of the pressure regulation system 5.
  • the gas naturally passes by the easiest route, which in the present case is the passage without loss of pressure, through the first valve 520. It is still necessary to consider that a minimal part of the gas circulating in the gas return line 4 also passes through the first branch 51 when the first valve 520 is open.
  • a pressure control valve 40 is arranged downstream of the control device 54 and comprises at least one measuring member and one response member, here a first measuring member 401a and a first response member 402a.
  • the pressure control valve 40 is more precisely a regulator controlled electrically by a control system on board the floating structure which carries the supply tank 10.
  • the pressure control valve 40 is positioned downstream of the pressure control system. pressure 5 so that it controls and adjusts the pressure of the gas flowing in the gas return pipe 4, in particular at the outlet of the pressure regulation system 5. More precisely, the pressure control valve 40 allows a loss of charge of the gas circulating in the gas return pipe 4, this pressure drop being less than that effected by the expansion device 510 but sufficient for the entry of the gas into the supply tank 10.
  • the pressure control valve 40 manages a gas inlet pressure whose range of values is between a third value C and a fourth value D and sets a gas outlet pressure whose range of values is between the third value C and a sixth value F.
  • the third value C and the fourth value D can then be equal respectively to 0.05barg and 0.8barg, while the gas outlet pressure between the third value C and the sixth value F, are respectively equal to 0.05barg and 0.4 barg. It can be seen from these values taken by way of example that the pressure control valve 40 can cause a pressure drop in the gas pressure of the order of 0.700 barg, but can also be passed through by the gas without this it does not suffer a significant loss of charge.
  • An operator then defines a fourth safety threshold on the first measuring device 401a, corresponding to a pressure that the supply tank 10 can withstand.
  • the first measuring device 401a then makes it possible to ensure that the pressure set by the operator is respected, in particular that the pressure control valve has made a sufficient pressure drop to the gas flowing in the gas return line 4, downstream of the pressure regulation system 5.
  • the first pressure P1 measured by the first measuring device 401a exceeds the fourth safety threshold set by the operator, the latter sends a signal to the first response device 402a.
  • the first response member 402a then acts on the pressure control valve 40 by closing it, which makes it possible to isolate the supply tank 10 from the receiving tank 20 as far as the gas return is concerned.
  • the pressure control valve 40 is therefore arranged downstream of the control device 54 in order to play a safety role in the event of malfunction of the latter but also in order to perform a final pressure drop on the gas leaving the control system. pressure 5, before entering the supply tank 10
  • the liquid natural gas is stored in the receiving tank 20 and the latter comprises a gas overhead at a second pressure P2 greater than the first pressure P1 by about 0.4 barg, this second pressure P2 being greater than 0.63 barg and for example between 0.700 barg and 10 barg.
  • This second configuration of the fluid transfer device therefore corresponds to the situation where the supply tank 10 is a membrane tank and the receiving tank 20 is a type B or type C tank.
  • the gas contained in the receiving tank 20 at the second pressure P2 will initially pass mainly through the first valve 520 of the second branch 52, since this is the easiest path according to the reasons mentioned. previously.
  • the second pressure P2 being higher than the first pressure P1, the pressure downstream of the pressure regulation system 5 will increase, that is to say be higher than the first pressure P1 fixed at 0.4 barg.
  • the control device 54 placed downstream of the pressure regulation system 5 detects, thanks to its measuring device 540, an intermediate pressure, the latter then being greater than the first safety threshold equal to the fifth value E fixed at 0, 63barg.
  • intermediate pressure is meant a pressure of the gas flowing in the gas return line 4, between the pressure regulation system 5 and the pressure control valve 40.
  • the pneumatic or hydraulic control member 542 of control device 54 acts on first valve 520 by closing it.
  • the closing of the first valve 520 then prevents the gas from passing through the second branch 52 and forces it to pass through the expansion member 510 of the first branch 51.
  • the expansion member 510 then manages a gas inlet pressure the range of values of which is comprised between a first value A and a second value B and fixes an outlet pressure of the gas whose range of values is comprised between the third value C and the fourth value D.
  • the first value A and second value B can be 0.05 barg and 9 barg respectively.
  • the expansion device 510 then allows the gas subjected to the second pressure P2 to undergo a pressure drop of a minimum of 0.250 barg.
  • the pressure control valve 40 makes it possible to verify that the first pressure P1 of the supply tank 10 is still below the fourth safety threshold set by the operator, and acts in the event of said fourth threshold being exceeded safety observed by the first measuring device 401a, by closing the pressure control valve 40 as described above.
  • the pressure control valve 40 makes it possible, in this second configuration, to generate a gas pressure drop at the outlet of the pressure regulation system 5, and in the present case, in the event of an insufficient gas pressure drop carried out by the expansion device 510, for its entry into the supply tank 10.
  • the pressure regulation system 5 is therefore a system making it possible to inject gas from the receiving tank 20 into the supply tank 10 at the same time when the first pressure P1 and the second pressure P2 are close, one being necessarily more important than the other to generate the circulation of the gas flow, but also when these pressures P1, P2 are significantly different, in particular when the gas return pressure in the receiving tank 20 is greater than the gas pressure in the tank supply 10.
  • the gas return line 4 will now be described in its overall context as illustrated in figure 4 , with the pressure regulation system 5 previously exposed to the figure 2 And 3 .
  • the expansion device 510 allows a pressure drop of a minimum of 0.250 barg.
  • the expansion device 510 acts on the pressure of the gas coming from the receiving vessel 20, only when the latter reaches at least a value around 0.8 barg, this value corresponding to the first pressure P1, equal to 0.63 barg, to which is added the minimum 0.250 barg pressure drop caused by the expansion device 510.
  • the expansion device 510 will have no impact on it.
  • the pressure control valve 40 making it possible, in the case described above, to generate a loss of additional pressure to the gas leaving the expansion device 510 before it enters the supply tank 10.
  • a safety device 42 is arranged at the outlet of the receiving tank 20, that is to say upstream of the pressure regulation system 5.
  • the safety device 42 is composed of a safety valve 420 with electrical control or tire and at least one pressure measuring element.
  • the safety device 42 comprises a first pressure measuring element 421a positioned downstream of the pressure regulating system 5 and a second pressure measuring element 421b positioned upstream of the pressure regulating system 5.
  • the first measuring element 421a makes it possible to measure the first pressure P1 on the gas return pipe 4, and more precisely that downstream of the pressure regulation system 5 and therefore that which prevails in the supply tank 10.
  • the first measuring element 421a comprises a second safety threshold of a seventh value G, fixed for example at 0.66 barg.
  • the expansion device 510 has an impact on the pressure reduction only when the second pressure P2 is a minimum of 0.8 barg.
  • the second pressure P2 is between 0.63 barg and 0.8 barg, and in the case where the pressure control valve 40 is faulty and does not perform the additional pressure drop of the gas at the outlet of the pressure regulation system 5, said pressure P2 tends to increase an intermediate pressure located between the regulation system 5 and the control valve 40.
  • the first measuring element 421a therefore has the function of controlling that the first pressure P1 does not reach not a seventh value fixed at 0.66 barg, in the event of inaction of the expansion device 510.
  • the first measuring element 421a therefore measures the first pressure P1 and compares it with the value of the second safety threshold equal to the seventh value G. In the case where the measured pressure reaches the seventh value G of the second safety threshold fixed at 0.66 barg, the first measuring element 421a sends an electric signal to a first response element 422a so that the latter closes the safety valve 420, then preventing any gas return inlet to supply tank 10.
  • the second measuring element 421b is positioned upstream of the pressure regulation system 5, that is to say it measures the second pressure P2 which prevails in the receiving vessel 20.
  • the second measuring element 421b has a third safety threshold equal to the second value B fixed at 9 barg.
  • the second measuring element 421b measures the second gas pressure P2 directly at the outlet of the receiving tank 20 and compares it to the value set by the third safety threshold.
  • the second measuring element 421b sends an electrical signal to a second response element 422b so that the latter closes the safety valve 420, then preventing any gas return inlet to supply tank 10.
  • the value of the third safety threshold then corresponds to a pressure which can no longer be managed by the expansion device 510, that is to say a pressure which it is no longer able to lower to the expected level. in the supply tank 10.
  • the pressure control valve 40 includes the first measuring member 401a.
  • the pressure control valve 40 also comprises a second measuring member 401b which is positioned between the first measuring member 401a and the first measuring element 421a of the safety device 42.
  • An operator can then define a fifth safety threshold that can be for example 0.65 barg.
  • the second measuring device 401b then makes it possible to compare the first pressure P1 measured on the gas return line 4 with the value of the fifth safety threshold. If the first pressure P1 measured by the second measuring device 401b reaches the fifth safety threshold, the latter sends a signal to a second response device 402b which closes the pressure control valve 40.
  • the second measuring device 401b also communicates with a third response device 402c.
  • the third response unit 402c then comprises a sixth safety threshold corresponding to a value of 0.67 barg, measured by the second measuring unit 401b.
  • the third response device 402c sends a signal to the pressure control valve 40 to force it to remain closed, but also a signal to a release valve 403.
  • the latter is an electrically controlled valve positioned at the end of the gas return pipe 4, that is to say downstream of the first pressure measuring element 421a.
  • the opening of such a release valve 403 makes it possible to maintain the pressure in the supply tank 10 at an acceptable level, that is to say less than 0.63 barg, via venting to the atmosphere through a tube vent 404.
  • the fluid transfer device comprises a set of means for securing its gas return pipe 4. These securing means operate according to the pressure measured along the gas return pipe 4, in particular as a function of the first pressure P1 prevailing in the supply tank 10 or the second pressure P2 prevailing in the receiving tank 20.
  • the pneumatic or hydraulic control member 542 with which it communicates leaves the first valve open. 520 so that the gas flows through the second branch 52 without pressure drop.
  • the first pressure measuring device 401a communicating with the first response device 402a makes it possible to secure the control device 54 of the pressure regulation system 5, that is to say that it closes the control valve 40 positioned directly downstream of the pressure regulation system 5 when the first measured or estimated pressure P1 reaches the fourth safety threshold set by the operator.
  • this fourth safety threshold is set at 0.63barg.
  • the second pressure P2 in the receiving tank 20 is between 0.63 barg and 0.8 barg
  • This increase in the first pressure P1 is then be detected by the control device 54 which then closes the first valve 520.
  • the gas then takes the first branch 51 and passes through the expansion device 510.
  • the expansion device 510 has no action on the reduction of this pressure, according to the reasons set out above.
  • the gas contained in the receiving tank 20 at the second pressure P2 between 0.63bagr and 0.80barg increases the first pressure P1 which prevails in the supply tank 10 in the case where the pressure control valve 40 is faulty concerning the additional pressure drop of the gas at the outlet of the expansion device 510.
  • the first measuring element 421a communicating with the first response element 422a closes the safety valve 420, from the safety device 42, positioned at the outlet of receiving vessel 20 when the first measured pressure P1 reaches the seventh value G equal to 0.66 barg, corresponding to the second safety threshold.
  • the second measuring member 401b in communication with the third response member 402c, makes it possible to close the pressure control valve 40 and to open release valve 403.
  • Such opening of release valve 403 allows gas to escape to atmosphere through vent tube 404. This action is performed when the first pressure P1 measured by the second measuring device 401b reaches the sixth safety threshold set at 0.67 barg.
  • the second pressure P2 which prevails in the receiving tank 20 is greater than 0.8 barg, this tends to increase the first pressure P1 of the supply tank 10 above 0.63 barg.
  • This increase in the first pressure P1 is then detected by the measuring device 540, the first safety threshold of which is set at 0.63 barg, and which, in combination with the pneumatic or hydraulic control member 542, closes the first valve 520 The closing of the first valve 520 then forces the gas to pass through the expansion device 510 of the first branch 51 of the pressure regulation system 5 so that it undergoes a pressure drop of a minimum of 0.250 barg before its entry into the supply tank 10.
  • the pressure control valve 40 allows following the passage of the gas in the expansion device 510, to perform a second loss of pressure of the gas pressure before its entry into the supply tank 10.
  • At least one isolation valve 44a, 44b, 44c can be arranged along the gas return pipe 4.
  • the pipe 4 of the gas return comprises four isolation valves 44a, 44b, 44c.
  • the isolation valves 44 are manually operated valves controlled by the action of an operator, in particular in the event of major malfunction of the electrically operated safety systems of the gas return pipe 4 mentioned above. These isolation valves 44 make it possible to block any circulation of gas from the receiving tank 20 and to the supply tank 10.
  • a first isolation valve 44a is arranged upstream of the pressure regulation system 5.
  • a second isolation valve 44b, a third isolation valve 44c and a fourth isolation valve 44d are arranged downstream of the regulation system pressure 5.
  • the second isolation valve 44b is positioned downstream of the pressure control valve 40 and upstream of the second pressure measuring device 401b.
  • the third isolation valve 44c is positioned upstream of the release valve 403 and downstream of the first measuring element 421a, in such a way that it prevents any flow of gas from the gas return pipe 4 towards the venting 404, in particular in the event of breakage of the release valve 403 or malfunction of its electrically controlled closing system.
  • the fourth isolation valve 44d is positioned at the inlet of the supply tank 10, between this inlet and the first measuring element 421a. This fourth isolation valve 44d is then open during the bunkering of the receiving tank 20 and is closed during a malfunction of one of the electrically controlled valves positioned upstream.
  • the invention achieves the goal it had set itself, and makes it possible to propose a system for regulating the return pressure of the tank, which allows the filling of the tank of a floating structure equipped with membrane tanks or self-supporting tanks, from another floating structure equipped with at least one membrane tank.
  • Variants not described here could be implemented without departing from the context of the invention, provided that, in accordance with the invention, they comprise a fluid transfer device in accordance with the invention,

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  • Pipeline Systems (AREA)

Description

  • La présente invention concerne un dispositif de transfert d'un fluide et se rapporte plus particulièrement au transfert de liquide entre un premier ouvrage et un deuxième ouvrage.
  • Il est connu d'utiliser une barge pour alimenter en gaz naturel liquide (GNL) un navire disposé à quai ou en mer. Cette barge se comporte alors comme un navire ravitailleur qui fournit ce GNL, notamment lorsque ce GNL est utilisé comme carburant pour la propulsion du navire. Cette barge comprend ainsi des cuves de stockage de GNL, notamment des cuves à membranes permettant de stocker le GNL à pression atmosphérique et à -163°C.
  • La barge comporte classiquement un dispositif de transfert d'un fluide qui comporte une conduite de chargement en liquide raccordée à la cuve du navire pour le transfert du fluide à l'état liquide, ainsi qu'une conduite de retour du gaz qui permet d'une part, d'évacuer la phase gazeuse présente dans la cuve du navire pendant le chargement de la phase liquide et d'autre part, d'injecter cette phase gazeuse dans la cuve de la barge afin de maintenir une pression stable dans cette dernière. Un tel système est décrit dans le document US2006254676 .
  • Un problème apparaît lorsque des écarts de pression sont constatés entre la pression dans la cuve du navire et la pression que la cuve de la barge peut supporter. En effet, la cuve de la barge stocke le GNL à une pression sensiblement atmosphérique. La cuve du navire quant à elle peut stocker le GNL à pression atmosphérique, notamment dans une cuve à membranes, ou à une pression plus élevée, notamment dans une cuve dite sphérique ou cylindrique. Dans le cas de l'emploi d'une cuve de barge à membranes pour charger une cuve sphérique d'un navire, la prise d'un retour gaz peut se révéler compliqué voire proscrite, car une pression trop élevée peut endommager la cuve à membranes de la barge.
  • L'invention a donc pour but de fournir un dispositif de transfert de fluide pouvant être utilisé pour le chargement de GNL à la fois de navires avec des cuves soumis à une haute pression et de navires avec des cuves à pression atmosphérique. L'invention couvre donc un dispositif de transfert d'un gaz liquéfié d'une cuve d'alimentation d'un premier ouvrage à une cuve réceptrice d'un deuxième ouvrage, au moins l'un des ouvrages étant flottant, le dispositif de transfert comprenant au moins une conduite de chargement en liquide de la cuve réceptrice et au moins une conduite de retour du gaz présent dans la cuve réceptrice vers la cuve d'alimentation, caractérisé en ce que la conduite de retour du gaz comprend au moins un système de régulation de pression comprenant au moins une première branche équipée d'un organe de détente du gaz et une deuxième branche disposée en parallèle de l'organe de détente et équipée d'une vanne configurée pour autoriser ou interrompre une circulation du gaz dans la deuxième branche.
  • La cuve d'alimentation peut notamment être une cuve d'un ouvrage flottant telle qu'une barge et la cuve réceptrice peut être une cuve d'un navire de transport de gaz liquéfié utilisée comme réservoir de carburant pour la fourniture de ce carburant à un organe consommateur sur le navire, par exemple le système de propulsion. La cuve d'alimentation constitue alors la cuve duquel le fluide à transférer est prélevé pour remplir la cuve réceptrice. La cuve d'alimentation ou la cuve réceptrice peut également être celle d'un ouvrage terrestre, telle qu'une cuve ou un convoi terrestre de chargement en gaz liquide ou une cuve ou un convoi terrestre de réception de gaz liquéfié acheminé par voie maritime.
  • Le gaz liquide transvasé de la cuve d'alimentation à la cuve réceptrice peut être du gaz naturel liquéfié (GNL), la conduite de retour étant alors parcourue par une phase gazeuse du GNL. Le dispositif de transfert de fluide permet alors le transfert du GNL de la cuve d'alimentation vers la cuve réceptrice, en passant par la conduite de chargement en liquide.
  • Lors du chargement de la cuve réceptrice, il est nécessaire d'évacuer du gaz au fur et à mesure de son remplissage afin que celle-ci ne monte pas en pression pendant l'étape de remplissage, une telle montée en pression venant ralentir le remplissage de la cuve réceptrice en exerçant une contre-pression. Une telle montée en pression pourrait endommager la cuve réceptrice dans le cas où cette cuve est une cuve réceptrice à membranes.
  • De même, pendant cette opération de remplissage de la cuve réceptrice, il est nécessaire de stabiliser la pression de la cuve d'alimentation pour éviter une mise en dépression de celle-ci. Le dispositif de transfert selon l'invention évite cette situation en permettant au gaz de revenir vers la cuve d'alimentation à débit et pression compatibles avec le remplissage. C'est le rôle de la conduite de retour du gaz reliant la cuve réceptrice à la cuve d'alimentation qui permet alors de transférer le gaz de la cuve réceptrice vers la cuve d'alimentation.
  • Les cuves peuvent présenter des pressions similaires ou des pressions significativement distinctes, cette dernière hypothèse nécessitant un ajustement de la pression du gaz avant son entrée dans la cuve d'alimentation. Un système de régulation de pression permet alors cet ajustement de pression, en ménageant des passages différents en cas de pressions similaires ou de pressions distinctes.
  • La première branche comprend alors l'organe de détente du gaz, tandis que la deuxième branche comprend la vanne configurée pour autoriser ou interrompre une circulation du gaz dans la deuxième branche. L'organe de détente génère une perte de charge sur le gaz arrivant depuis la cuve d'alimentation, tandis que la vanne configurée pour autoriser ou interrompre une circulation du gaz dans la deuxième branche, est une vanne tout ou rien en ce sens qu'elle est utilisée ouverte ou fermée, mais jamais entre les deux. Par la suite, cette vanne configurée pour autoriser ou interrompre une circulation du gaz dans la deuxième branche sera nommée première vanne. Ladite première vanne permet alors le passage du gaz venant de la cuve réceptrice sans perte de charge. Cette première vanne permet ainsi un retour des gaz plus rapide puisqu'elle ne génère pas de perte de charge. Le débit de gaz circulant dans la branche porteuse de la première vanne est ainsi supérieur à celui qui circule dans la branche porteuse de l'organe de détente.
  • Selon une caractéristique de l'invention, un dispositif de commande pilote la vanne configurée pour autoriser ou interrompre une circulation du gaz dans la deuxième branche en fonction d'une première pression mesurée sur la conduite de retour du gaz.
  • La première pression peut par exemple être mesurée en aval du système de régulation de pression.
  • On définit les termes en aval - en amont par rapport au sens de circulation du gaz dans la conduite de retour du gaz. Les termes en aval - en amont peuvent également être utilisés pour désigner l'emplacement d'éléments sur la conduite de retour du gaz, en fonction du sens de circulation du gaz dans la conduite de retour du gaz, c'est-à-dire depuis la cuve réceptrice jusqu'à la cuve d'alimentation.
  • Le dispositif de commande est notamment constitué d'un dispositif de mesure permettant de mesurer la première pression de la cuve d'alimentation et d'un organe de commande pneumatique ou hydraulique permettant d'ouvrir ou de fermer la vanne configurée pour autoriser ou interrompre une circulation du gaz dans la deuxième branche, en fonction de la pression mesurée par le dispositif de mesure.
  • Selon une caractéristique alternative de l'invention, la première pression peut être mesurée en amont du système de régulation de pression. On comprend par en amont, que la pression est mesurée en sortie de la cuve réceptrice et avant le système de régulation de pression.
  • Selon une caractéristique de l'invention, le système de régulation de pression est configuré pour maintenir fermée la vanne elle-même configurée pour autoriser ou interrompre une circulation du gaz dans la deuxième branche, quand la première pression mesurée sur la conduite de retour du gaz est supérieure à un premier seuil de sécurité, l'organe de détente étant parcouru par le gaz. En d'autres termes, le système impose un passage du gaz de retour au travers de l'organe de détente quand la pression mesurée sur la conduite de retour du gaz est au-dessus du premier seuil de sécurité. Le premier seuil de sécurité est par exemple fixé à 0,63barg.
  • Selon une caractéristique de l'invention, le système de régulation de pression est configuré pour maintenir ouverte la vanne configurée pour autoriser ou interrompre une circulation du gaz dans la deuxième branche quand la première pression mesurée sur la conduite de retour du gaz est inférieure ou égale à un premier seuil de sécurité. Dans cette situation, on tire avantage de la première vanne qui ne génère pas de perte de charge, comparé à l'organe de détente. Le débit de gaz peut ainsi être maintenu à un niveau élevé, ce qui réduit le temps de remplissage de la cuve réceptrice. Le premier seuil de sécurité est identique à celui évoqué précédemment et est par exemple fixé à 0,63barg.
  • Selon une caractéristique de l'invention, l'organe de détente est à commande mécanique. L'organe de détente comporte alors un élément qu'un opérateur peut actionner manuellement directement sur l'organe de détente, comme par exemple un robinet, un tel élément mécanique permettant ainsi de régler la pression en aval de l'organe de détente.
  • Selon une caractéristique de l'invention, l'organe de détente permet notamment de générer une perte de charge minimum de 0,250bar sur le gaz circulant dans la conduite de retour du gaz, une telle perte de charge étant par ailleurs réglable par la commande mécanique de l'organe de détente.
  • Selon une caractéristique de l'invention, la cuve d'alimentation est configurée pour opérer à une pression comprise entre 0,05barg et 0,700barg, tandis que la cuve réceptrice est configurée pour opérer à une pression comprise entre 0,05barg et 10barg.
  • Dit autrement, la cuve d'alimentation présente la configuration d'une cuve à membranes tandis que la cuve réceptrice peut être une cuve de tout type, comme par exemple une cuve de type B ou C.
  • La pression en aval, correspondant à la première pression mesurée dans la cuve d'alimentation et la pression en amont du système de régulation de pression peut être réglée entre ces deux bornes grâce à la commande mécanique de l'organe de détente.
  • On comprend de ce qui précède que lorsque la pression mesurée par le dispositif de commande, et notamment par son dispositif de mesure disposé en aval du système de régulation de pression, est supérieure au premier seuil de sécurité, la première vanne est fermée sous l'action de l'organe de commande pneumatique ou hydraulique du dispositif de commande. Une telle configuration oblige le gaz à passer par la première branche de la conduite de retour du gaz, c'est-à-dire par l'organe de détente, permettant de diminuer la pression du gaz par perte de charge avant son entrée dans la cuve d'alimentation.
  • Dans le cas où la pression mesurée par le dispositif de mesure en aval du système de régulation de pression est inférieure ou égale au premier seuil de sécurité, l'organe de commande pneumatique ou hydraulique maintient ouverte la première vanne. Une telle configuration permet au gaz de traverser la première vanne de la deuxième branche de la conduite de retour de gaz sans perte de charge, ce qui permet d'augmenter le retour gaz et ainsi de diminuer le temps nécessaire pour remplir une cuve réceptrice.
  • Un premier organe de mesure de pression permet de mesurer la première pression qui règne dans la cuve d'alimentation et la compare à un quatrième seuil de sécurité correspondant à une valeur de pression maximum définit par l'opérateur. Ce quatrième seuil de sécurité peut être fixé à 0,63barg et son dépassement active un premier organe de réponse. Le premier organe de réponse répond alors à ce dépassement de quatrième seuil de sécurité, mesuré par le premier organe de mesure, en fermant la vanne de contrôle de pression par envoie d'un signal.
  • Un deuxième organe de mesure de pression permet de mesurer la première pression qui règne dans la cuve d'alimentation et la compare à un cinquième seuil de sécurité correspondant à une valeur de pression maximum définit par l'opérateur. Ce cinquième seuil de sécurité peut être fixé à 0,65barg et son dépassement active un deuxième organe de réponse. Le deuxième organe de réponse permet alors d'envoyer un signal à la vanne de contrôle de pression afin qu'elle se ferme.
  • Le deuxième organe de mesure de pression communique également avec un troisième organe de réponse. Le troisième organe de réponse est alors activé par le deuxième organe de mesure lorsque la première pression mesurée par ce dernier franchit un sixième seuil de sécurité égale à 0,67barg. Le troisième organe de réponse envoie alors un signal à la vanne de contrôle de pression afin que celle-ci reste fermée, et également un signal à une vanne de libération disposée en fin de conduite de retour du gaz, le signal ouvrant ladite vanne de libération. L'ouverture de la vanne de libération permet d'évacuer du gaz de la cuve d'alimentation en dehors de celle-ci, c'est-à-dire dans l'atmosphère, par le biais d'un tube de mise à l'air libre. L'évacuation du gaz en dehors de la cuve d'alimentation permet ainsi de réduire la pression régnant dans ladite cuve d'alimentation.
  • Selon une caractéristique de l'invention, l'organe de détente est configuré pour gérer une pression d'entrée du gaz dont la plage de valeurs est comprise entre une première valeur et une deuxième valeur et pour fixer une pression de sortie de gaz dont la plage de valeurs est comprise entre une troisième valeur et une quatrième valeur.
  • La première valeur peut par exemple être de 0,05barg et la deuxième valeur peut être de 9barg. La deuxième valeur correspond à une valeur maximum de pression du gaz qui peut être gérée par l'organe de détente. La troisième valeur peut être par exemple de 0,05barg et la quatrième valeur peut être de 0,8barg.
  • On comprend de ce qui précède que l'organe de détente génère une perte de charge de la pression du gaz circulant dans la première branche.
  • Selon une caractéristique de l'invention, la vanne configurée pour autoriser ou interrompre une circulation du gaz dans la deuxième branche autorise une circulation de gaz dans la deuxième branche jusqu'à une cinquième valeur de pression du gaz, la cinquième valeur étant supérieure à la première valeur et inférieure à la quatrième valeur.
  • La cinquième valeur peut être égale à 0,63barg et supérieure à la première valeur, tout en étant strictement inférieure à la quatrième valeur correspondant à la valeur maximale de la pression sortant de l'organe de détente de la première branche. La cinquième valeur est alors similaire à la première pression qui règne dans la cuve d'alimentation. On comprend que la première vanne autorise le passage du gaz dont la pression est sensiblement égale à la cinquième valeur de 0,63barg, la première vanne ne permettant pas de générer une perte de charge du gaz circulant sur la conduite de retour du gaz, avant son entrée dans la cuve d'alimentation.
  • Selon une caractéristique de l'invention, la conduite de retour du gaz comprend une vanne de contrôle de pression disposée entre le système de régulation de pression et la cuve d'alimentation.
  • La vanne de contrôle de pression est un détendeur configuré pour opérer une détente du gaz circulant dans la conduite de retour du gaz afin de stabiliser la pression en entrée de cuve d'alimentation. De manière plus précise, la vanne de contrôle de pression permet de générer une perte de charge du gaz en sortie du système de régulation de pression. A cette fin, la vanne de contrôle de pression comprend une interface de commande pilotée électriquement par un opérateur du navire qui définit la pression d'entrée acceptable dans la cuve d'alimentation. La vanne de contrôle de pression a donc un rôle de sécurité vis-à-vis du système de régulation de pression, par exemple en cas de dysfonctionnement du dispositif de commande du système de régulation de pression ou lorsque la perte de charge du gaz en sortie du système de régulation de pression s'avère insuffisante pour son entrée dans la cuve d'alimentation. La vanne de contrôle de pression peut alors comprendre trois organes de mesure de pression, tous disposés en aval du système de régulation de pression en différents points du dispositif de transfert de fluide.
  • Selon une caractéristique de l'invention, la vanne de contrôle de pression gère une pression d'entrée du gaz dont la plage de valeurs est comprise entre la troisième valeur et la quatrième valeur et fixe une pression de sortie de gaz dont la plage de valeurs est comprise entre la troisième valeur et une sixième valeur inférieure à la quatrième valeur.
  • La sixième valeur peut par exemple être égale à 0,4barg. On comprend alors que la vanne de contrôle de pression permet un dernier ajustement de la pression du gaz circulant dans la conduite de retour du gaz, lors de sa sortie du système de régulation de pression. La pression comprise entre la troisième valeur et la sixième valeur est la pression acceptable par la cuve d'alimentation.
  • Selon une caractéristique de l'invention, la conduite de retour du gaz comprend un dispositif de sécurité disposé entre la cuve réceptrice et le système de régulation de pression et configuré pour interrompre la circulation du gaz dans la conduite de retour du gaz quand la pression du gaz mesurée entre la vanne de contrôle de pression et la cuve d'alimentation franchie un deuxième seuil de sécurité de valeur supérieure à la sixième valeur.
  • Selon une caractéristique de l'invention, le dispositif de sécurité est configuré pour interrompre la circulation du gaz dans la conduite de retour du gaz quand la pression du gaz mesurée entre la cuve réceptrice et le dispositif de sécurité franchie un troisième seuil de sécurité de valeur supérieure à la deuxième valeur.
  • Le dispositif de sécurité comprend un premier élément de mesure de la pression disposé entre le système de régulation de pression et la cuve d'alimentation. Le premier élément de mesure de la pression est alors configuré pour mesurer la pression du gaz circulant dans la conduite de retour du gaz, et notamment la pression régnant dans la cuve d'alimentation et la comparer au deuxième seuil de sécurité correspondant à la septième valeur. La septième valeur peut alors être égale à 0,66barg.
  • Le dispositif de sécurité comprend un deuxième élément de mesure de la pression disposé entre la cuve réceptrice et le système de régulation de pression. Le deuxième élément de mesure de la pression est alors configuré pour mesurer la pression du gaz circulant dans la conduite de retour du gaz, et la comparer au troisième seuil de sécurité correspondant à la deuxième valeur, égale à 9barg.
  • Le dispositif de sécurité peut comprendre ainsi deux éléments de mesure, dont le premier élément de mesure de la pression en aval du système de régulation de pression permettant au cas où la pression mesurée atteint un deuxième seuil de sécurité fixé à la septième valeur, de fermer une vanne de sécurité positionnée en sortie de cuve réceptrice. Le deuxième élément de mesure de la pression en amont du système de régulation de pression, c'est-à-dire sur la conduite de retour en sortie de cuve réceptrice, permet en cas de mesure d'une pression supérieure au troisième seuil de sécurité correspondant à la deuxième valeur, de fermer la vanne de sécurité positionnée en sortie de cuve réceptrice. On définit alors le troisième seuil de sécurité comme étant supérieur au premier seuil de sécurité. De manière plus précise, le troisième seuil de sécurité correspond à une pression selon la deuxième valeur ne pouvant plus être gérée par l'organe de détente, qui n'est plus en mesure d'abaisser la pression au niveau accepté par la cuve d'alimentation.
  • Le dispositif de transfert peut comprendre au moins une vanne d'isolement disposée sur la conduite de retour du gaz.
  • La vanne d'isolement est une vanne à commande manuelle, ayant une fonction de sécurité ultime. Elle se ferme sous l'action manuelle de l'opérateur, notamment en cas de dysfonctionnement des autres systèmes de sécurité de la conduite de retour du gaz précédemment évoqués.
  • L'invention couvre également un ouvrage comprenant au moins un dispositif de transfert d'un fluide comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes et au moins une cuve destinée à contenir du gaz à l'état liquide, avantageusement du gaz naturel à l'état liquide. La cuve peut être la cuve d'alimentation ou la cuve réceptrice de l'ouvrage et le dispositif de transfert de fluide selon l'invention est avantageusement disposé sur l'ouvrage flottant.
  • L'ouvrage flottant peut notamment être une barge comprenant la cuve d'alimentation qui sert à souter les navires d'un port tels que des méthaniers, des porte-conteneurs, des vraquiers ou des navires de croisières. Dans un tel cas, la cuve réceptrice peut être un réservoir de carburant pour la propulsion de l'ouvrage flottant.
  • L'invention couvre aussi un système pour charger un gaz naturel liquide, qui combine au moins un ouvrage comprenant la cuve réceptrice destinée à contenir du gaz naturel liquide et au moins un ouvrage selon la caractéristique précédente et qui comprend au moins la cuve d'alimentation, au moins l'un de ces ouvrages étant flottant.
  • L'invention porte également sur un procédé de transfert d'un gaz naturel liquide d'une cuve d'alimentation vers une cuve réceptrice, qui met en oeuvre un dispositif de transfert de fluide selon l'une quelconque des caractéristiques précédentes portants sur le dispositif de transfert.
  • Selon une caractéristique du procédé de transfert, on maintient fermée la vanne configurée pour autoriser ou interrompre une circulation du gaz dans la deuxième branche quand la première pression mesurée sur la conduite de retour du gaz, par exemple en amont ou en aval du système de régulation de pression, est supérieure à un premier seuil de sécurité, l'organe de détente étant alors parcouru par le gaz, ou on maintient ouverte la vanne de configurée pour autoriser ou interrompre une circulation du gaz dans la deuxième branche quand la première pression mesurée sur la conduite de retour du gaz, par exemple en amont ou en aval du système de régulation de pression, est inférieure ou égale au premier seuil de sécurité.
  • D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit d'une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d'autre part, sur lesquels :
    • [Fig 1] est une vue schématique d'un dispositif de transfert d'un fluide selon l'invention
    • [Fig 2] est une vue schématique d'un système de régulation de pression constitutif du dispositif de transfert de fluide de la figure 1 selon une première configuration ;
    • [Fig 3] est une vue schématique du système de régulation de pression constitutif du dispositif de transfert de fluide selon l'invention selon une deuxième configuration ;
    • [Fig 4] est une vue schématique de l'ensemble de la conduite de retour du gaz du dispositif de transfert de fluide selon l'invention ;
  • Les caractéristiques, variantes et les différentes formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes aux autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolée des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieur.
  • La figure 1 illustre un premier ouvrage 1 comprenant une cuve d'alimentation 10 et un deuxième ouvrage 2 comprenant une cuve réceptrice 20. Dans l'exemple illustré, le premier ouvrage 1 est flottant et peut notamment être une barge. Également, le deuxième ouvrage 2 est flottant et peut par exemple être un navire de type méthanier, vraquier, porte-conteneurs ou navire de croisière. Alternativement, au moins un des ouvrages peut être terrestre.
  • La cuve d'alimentation 10 présente un premier volume interne V1 qui contient une cargaison liquide, notamment du gaz naturel à l'état liquide à une première pression P1 comprise entre 0,05barg et 0,700barg et à une température comprise entre -163°C et - 155°C. Pour ce faire, la cuve d'alimentation 10 comporte une paroi de cuve d'alimentation 10 comprenant au moins une couche d'isolation et une membrane. La membrane constitue alors la partie en contact avec la cargaison liquide, et peut présenter des ondes afin de mieux résister aux chocs mécaniques de la cargaison liquide contre la paroi de cuve. Selon l'invention, la cuve d'alimentation 10 est une cuve à membranes, c'est-à-dire constituée d'une couche primaire et d'une couche secondaire, chaque couche comprenant une membrane qui assure l'étanchéité et une épaisseur d'un matériau thermiquement isolant, de manière à isoler le contenu de la cuve d'alimentation 10 par rapport à l'environnement extérieur de celle-ci.
  • La cuve réceptrice 20 présente un deuxième volume interne V2 qui contient une cargaison liquide, notamment du gaz naturel à l'état liquide à une deuxième pression P2 et à une température comprise entre -163°C et -130°C. La deuxième pression P2 peut être une pression proche de la première pression P1 qui règne dans la cuve d'alimentation 10. La cuve réceptrice 20 comprend alors une paroi de cuve réceptrice 20 qui peut être de technologie similaire à celle de la cuve d'alimentation 10, c'est-à-dire à membranes, avec une pression allant jusqu'à 0,700barg. Alternativement, et c'est tout l'intérêt de l'invention, la cuve réceptrice 20 peut être réalisée selon une technologie de type B ou C, c'est-à-dire des cuves à parois autoporteuses capables de résister à des pressions comprises entre 1barg et 10barg. Ces cuves sont reconnaissables en ce qu'elles prennent la forme d'une sphère ou d'un prisme.
  • Le but du premier ouvrage 1 flottant est d'approvisionner la cuve réceptrice 20 du deuxième ouvrage 2 flottant en gaz naturel liquide. Pour ce faire, un dispositif de transfert 0 de fluide est disposé entre la cuve réceptrice 20 et la cuve d'alimentation 10, de telle sorte qu'il les relie. Le dispositif de transfert 0 de fluide est composé au moins d'une conduite 3 de chargement en liquide et d'une conduite 4 de retour du gaz.
  • La conduite 3 de chargement en liquide se présente sous la forme d'un tube par lequel la cargaison liquide circule afin de passer de la cuve d'alimentation 10 du premier ouvrage 1 flottant à la cuve réceptrice 20 du deuxième ouvrage 2 flottant. Ce transfert du fluide à l'état liquide est opéré au moyen d'une pompe 2. Lors d'un tel transfert, le gaz naturel liquéfié extrait de la cuve d'alimentation 10 libère le premier volume interne V1 de cette dernière, tandis que le gaz naturel liquéfié arrivant dans la cuve réceptrice 20 rempli le deuxième volume interne V2 de cette cuve réceptrice 20.
  • Au niveau de la cuve d'alimentation 10, le déchargement du gaz naturel liquéfié entraine des variations de pression qu'il est nécessaire de stabiliser, pour ne pas endommager la paroi de la cuve d'alimentation 10. Au niveau de la cuve réceptrice 20, le chargement de cette dernière augmente la deuxième pression P2 dans le deuxième volume interne V2. Une telle augmentation de la deuxième pression P2 dans le deuxième volume interne V2 peut à la fois endommager la cuve réceptrice 20 mais également endommager des pompes de transvasement (non représentées), qui devraient alors exercer un effort de pousser supérieur pour contrebalancer une contrepression dans le deuxième volume interne V2. Il est donc nécessaire d'évacuer le gaz au fur et à mesure du soutage de la cuve réceptrice 20 afin de faire baisser cette pression dans le deuxième volume interne V2.
  • La conduite 4 de retour du gaz est quant à elle disposée entre la cuve réceptrice 20 et la cuve d'alimentation 10, de telle sorte qu'elle les relie.
  • La conduite 4 de retour du gaz permet, lors du soutage de la cuve réceptrice 20, de transférer le gaz du deuxième volume interne V2 dans le premier volume interne V1 de la cuve d'alimentation 10. Dit autrement, le gaz du deuxième volume interne V2 devant être évacué en dehors de la cuve réceptrice 20 pour éviter sa montée en pression lors de son remplissage, est injecté dans le premier volume interne V1 de la cuve d'alimentation 10 afin de stabiliser la première pression P1 du premier volume interne V1.
  • L'intérêt d'un tel dispositif de transfert est notamment d'éviter l'expulsion du gaz dans l'atmosphère et également de maintenir une pression stable dans la cuve d'alimentation 10 du premier ouvrage 1.
  • Comme évoquée précédemment, la cuve d'alimentation 10 stocke le gaz naturel liquéfié et présente un ciel gazeux à la première pression P1 tandis que la cuve réceptrice 20 contient le gaz naturel liquéfié et un ciel gazeux à la deuxième pression P2. Le but de la conduite 4 de retour du gaz est principalement de conserver constante la première pression P1 dans la cuve d'alimentation 10 durant l'opération de soutage.
  • La deuxième pression P2 de la cuve réceptrice 20 peut être proche de la première pression P1, mais elle peut également être significativement distincte si la cuve réceptrice 20 du deuxième ouvrage 2 est à parois porteuses, c'est-à-dire capable de résister à une pression de 10barg. On comprend alors qu'un problème se pose lorsque la première pression P1 et la deuxième pression P2 sont différentes. En effet, le retour de gaz de la cuve d'alimentation 10 avec du gaz de pression supérieure pourrait l'endommager.
  • Ainsi selon l'invention, la conduite 4 de retour du gaz comporte un système de régulation de pression 5. Le système de régulation de pression 5 se présente comme un système qui comprend une première branche 51 de passage du gaz et une deuxième branche 52 de passage du gaz. La première branche 51 comporte un organe de détente 510 du gaz, tandis que la deuxième branche 52 comporte une vanne 520 configurée pour autoriser ou interrompre une circulation du gaz dans la deuxième branche.
  • L'organe de détente 510 du gaz se présente sous la forme d'un organe à commande mécanique, c'est-à-dire que celui-ci comprend un élément qui peut être actionné par un opérateur, par exemple un robinet. L'organe de détente 510 a alors pour fonction de diminuer la pression du gaz traversant la première branche 51. A l'inverse, la vanne 520 configurée pour autoriser ou interrompre une circulation du gaz dans la deuxième branche, est une vanne tout ou rien, en ce sens qu'elle est soit ouverte soit fermée, mais jamais entre les deux. Dans un souci de facilitation de la lecture, la vanne 520 configurée pour autoriser ou_interrompre une circulation du gaz dans la deuxième branche sera nommée première vanne dans la suite de la description détaillée. La première vanne 520 permet le passage du gaz par la deuxième branche 52 sans modification significative de sa pression. La première vanne 520 est donc une alternative à l'organe de détente 510 du gaz de la première branche 51, quand la pression en aval du système de régulation 5 reste en dessous d'un seuil de pression déterminé.
  • On comprend de ce qui précède que la conduite 4 de retour du gaz permet l'utilisation du gaz de la cuve réceptrice 20 à la fois lorsque la deuxième pression P2 est proche de la première pression P1, mais également lorsque les pressions P1, P2 sont significativement distinctes.
  • On va maintenant décrire plus en détail le système de régulation de pression 5 au moyen de la figure 2 montrant une première configuration du dispositif de transfert de fluide et la figure 3 montrant une deuxième configuration du dispositif de transfert de fluide. Il convient de considérer que la conduite 4 de retour du gaz comprend d'autres éléments que le système de régulation de pression 5 et que ceux-ci seront détaillés dans la suite de la description à la figure 4. Également, six seuils de sécurité et sept valeurs distinctes vont être exposés dans la suite de la description et ce de manière non linéaire, la numérotation ne traduisant nullement un ordre d'importance des seuils de sécurité et des valeurs distinctes
  • La figure 2 illustre le système de régulation de pression 5 de la conduite 4 de retour du gaz avec notamment la première branche 51 comprenant l'organe de détente 510 du gaz et la deuxième branche 52 comprenant la première vanne 520.
  • La cuve d'alimentation 10 comprend le gaz naturel liquide et un ciel de cuve, c'est-à-dire le ciel gazeux à la première pression P1 égale à 0,4barg. Dans cette première configuration du dispositif de transfert de fluide, la cuve réceptrice 20 contient le gaz naturel liquide et son ciel gazeux à la deuxième pression P2 proche de la première pression P1, c'est-à-dire autour de 0,4barg. Cette première configuration du dispositif de transfert de fluide correspond donc à la situation où la cuve d'alimentation 10 et la cuve réceptrice 20 sont toutes deux des cuves à membranes.
  • Un dispositif de commande 54 du système de régulation de pression 5 est positionné en parallèle dudit système de régulation de pression 5. Le dispositif de commande 54 comprend notamment un dispositif de mesure 540 et un organe de commande pneumatique ou hydraulique 542. Le dispositif de mesure 540 permet de mesurer sur la conduite 4 de retour du gaz, la première pression P1, c'est-à-dire la première pression P1 de la cuve d'alimentation 10. De manière plus précise, la première pression P1 est mesurée en aval du système de régulation pression 5. L'organe de commande pneumatique ou hydraulique 542 permet alors d'agir sur la première vanne 520, notamment en la fermant. De manière plus précise, l'organe de commande pneumatique ou hydraulique 542 agit sur la première vanne 520 en fonction de la première pression P1 mesurée par le dispositif de mesure 540 du dispositif de commande 54. Dans le cas où la première pression P1 dépasse un premier seuil de sécurité, l'organe de commande pneumatique ou hydraulique 542 ferme la première vanne 520. Ce premier seuil de sécurité peut par exemple être d'une cinquième valeur E égale à 0,63barg. Dit autrement, la première vanne 520 gère une pression d'entrée du gaz égale à la cinquième valeur E et fixe une pression de sortie du gaz égale à la cinquième valeur E, c'est-à-dire sans perte de charge.
  • Lors du soutage de la cuve réceptrice 20, la première pression P1 de la cuve d'alimentation 10 doit rester stable et inférieure à 0,63barg, afin de ne pas l'endommager. A cette fin, le premier seuil de sécurité fixé à 0,63barg permet en cas de dépassement de ladite valeur de fermer la première vanne 520. De manière plus précise, lorsque la première pression P1 mesurée par le dispositif de mesure 540 dépasse le premier seuil de sécurité égale à la cinquième valeur E fixée à 0,63barg, ce dernier envoie un signal à l'organe de commande pneumatique ou hydraulique 542 afin qu'il ferme la première vanne 520.
  • Dans cette première configuration du dispositif de transfert de fluide, la cuve d'alimentation 10 et la cuve réceptrice 20 comprennent toutes deux des ciels gazeux à une première pression P1 et une deuxième pression P2 proches mais différentes. Un différence de pression de l'ordre de 0,100 à 0,150 bar permet généralement l'écoulement libre du gaz de la cuve réceptrice 20 à la cuve d'alimentation 10. On comprend alors que la pression le long de la conduite de retour du gaz 4 ne doit subir qu'une variation faible et qu'ainsi la première pression P1 mesurée par le dispositif de mesure 540 ne dépasse pas le premier seuil de sécurité égale à la cinquième valeur E fixée à 0,63barg.
  • Lorsque la première pression P1 mesurée par le dispositif de mesure 540 ne dépasse pas le premier seuil de sécurité, l'organe de commande pneumatique ou hydraulique 542 ne ferme pas la première vanne 520, de telle sorte que le gaz passe majoritairement par la deuxième branche 52 du système de régulation de pression 5. En effet, le gaz passe naturellement par la voie la plus facile, ce qui est dans le cas présent le passage sans perte de charge, par la première vanne 520. Il convient tout de même de considérer qu'une part minime du gaz circulant dans la conduite 4 de retour du gaz passe également par la première branche 51 lorsque la première vanne 520 est ouverte.
  • Une vanne de contrôle de pression 40 est disposée en aval du dispositif de commande 54 et comprend au moins un organe de mesure et un organe de réponse, ici un premier organe de mesure 401a et un premier organe de réponse 402a. La vanne de contrôle de pression 40 est plus précisément un détendeur contrôlé électriquement par un système de contrôle embarqué sur l'ouvrage flottant qui porte la cuve d'alimentation 10. La vanne de contrôle de pression 40 est positionnée en aval du système de régulation de pression 5 afin qu'elle contrôle et ajuste la pression du gaz circulant dans la conduite 4 de retour du gaz, notamment en sortie du système de régulation de pression 5. De manière plus précise, la vanne de contrôle de pression 40 permet une perte de charge du gaz circulant dans la conduite 4 de retour du gaz, cette perte de charge étant inférieure à celle effectuée par l'organe de détente 510 mais suffisante pour l'entrée du gaz dans la cuve d'alimentation 10.
  • Selon un exemple non limitatif, la vanne de contrôle de pression 40 gère une pression d'entrée du gaz dont la plage de valeurs est comprise entre une troisième valeur C et une quatrième valeur D et fixe une pression de sortie du gaz dont la plage de valeurs est comprise entre la troisième valeur C et une sixième valeur F.
  • La troisième valeur C et la quatrième valeur D peuvent alors être égales respectivement à 0,05barg et 0,8barg, tandis que la pression de sortie du gaz comprise entre la troisième valeur C et la sixième valeur F, sont respectivement égale à 0,05barg et 0,4barg. On constate de ces valeurs prises à titre d'exemple que la vanne de contrôle de pression 40 peut occasionner une perte de charge de la pression du gaz de l'ordre de 0,700barg, mais peut également être traversée par le gaz sans que celui-ci ne subisse une perte de charge conséquente.
  • Un opérateur définit alors un quatrième seuil de sécurité sur le premier organe de mesure 401a, correspondant à une pression que la cuve d'alimentation 10 peut supporter. Le premier organe de mesure 401a permet alors de s'assurer que la pression fixée par l'opérateur est respectée, notamment que la vanne de contrôle de pression a effectué une perte de charge suffisante au gaz circulant dans la conduite 4 de retour de gaz, en aval du système de régulation de pression 5.
  • Dans le cas où la première pression P1 mesurée par le premier organe de mesure 401a dépasse le quatrième seuil de sécurité fixé par l'opérateur, celle-ci envoie un signal au premier organe de réponse 402a. Le premier organe de réponse 402a agit alors sur la vanne de contrôle de pression 40 en la fermant, ce qui permet d'isoler la cuve d'alimentation 10 de la cuve réceptrice 20 pour ce qui concerne le retour de gaz.
  • La vanne de contrôle de pression 40 est donc disposée en aval du dispositif de commande 54 afin de jouer un rôle de sécurité en cas de disfonctionnement de ce dernier mais également afin d'effectuer une dernière perte de charge sur le gaz sortant de système de régulation de pression 5, avant son entrée dans la cuve d'alimentation 10
  • Une deuxième configuration du dispositif de transfert de fluide va maintenant être décrite avec la figure 3. Il convient de considérer que les caractéristiques structurelles et fonctionnelles des composants de la conduite 4 de retour du gaz et du système de régulation de pression 5 exposées précédemment s'appliquent à la deuxième configuration du dispositif de transfert de fluide. Pour les éléments déjà décrits, il conviendra de se reporter aux figures 1 et 2 et la description qui vient d'en être faite.
  • Dans cette deuxième configuration du dispositif de transfert de fluide, le gaz naturel liquide est stocké dans la cuve réceptrice 20 et celle-ci comprend un ciel gazeux à une deuxième pression P2 supérieure à la première pression P1 de l'ordre de 0,4barg, cette deuxième pression P2 étant supérieure à 0,63barg et par exemple comprise entre 0,700barg et 10barg. Cette deuxième configuration du dispositif de transfert de fluide correspond donc à la situation où la cuve d'alimentation 10 est une cuve à membranes et la cuve réceptrice 20 est une cuve de type B ou de type C.
  • Lors du soulage, le gaz contenu dans la cuve réceptrice 20 à la deuxième pression P2 va dans un premier temps passer majoritairement par la première vanne 520 de la deuxième branche 52, puisqu'il s'agit du chemin le plus facile selon les raisons évoquées précédemment. La deuxième pression P2 étant supérieure à la première pression P1, la pression en aval du système de régulation de pression 5 va augmenter, c'est-à-dire être plus élevée que la première pression P1 fixée à 0,4barg.
  • Le dispositif de commande 54 placé en aval du système de régulation de pression 5 détecte, grâce à son dispositif de mesure 540, une pression intermédiaire, celle-ci étant alors supérieure au premier seuil de sécurité égale à la cinquième valeur E fixée à 0,63barg. On entend par pression intermédiaire, une pression du gaz circulant dans la conduite 4 de retour du gaz, entre le système de régulation de pression 5 et la vanne de contrôle de pression 40. En réponse à ce franchissement du premier seuil de sécurité, l'organe de commande pneumatique ou hydraulique 542 du dispositif de commande 54 agit sur la première vanne 520 en la fermant.
  • La fermeture de la première vanne 520 empêche alors le gaz de passer par la deuxième branche 52 et le contraint à traverser l'organe de détente 510 de la première branche 51. L'organe de détente 510 gère alors une pression d'entrée du gaz dont la plage de valeurs est comprise entre une première valeur A et une deuxième valeur B et fixe une pression de sortie du gaz dont la plage de valeurs est comprise entre la troisième valeur C et la quatrième valeur D. A titre d'exemple, la première valeur A et la deuxième valeur B peuvent être respectivement de 0,05barg et 9barg. L'organe de détente 510 permet alors au gaz soumis à la deuxième pression P2 de subir une perte de charge d'un minimum de 0,250barg.
  • Comme pour la première configuration exposée à la figure 2, la vanne de contrôle de pression 40 permet de vérifier que la première pression P1 de la cuve d'alimentation 10 est toujours en dessous du quatrième seuil de sécurité fixé par l'opérateur, et agit dans le cas d'un dépassement dudit quatrième seuil de sécurité constaté par le premier organe de mesure 401a, en clôturant la vanne de contrôle de pression 40 comme cela est décrit précédemment.
  • Également, la vanne de contrôle de pression 40 permet dans cette deuxième configuration, de générer une perte de charge du gaz en sortie du système de régulation de pression 5, et dans le cas présent, en cas de perte de charge du gaz insuffisante effectuée par l'organe de détente 510, pour son entrée dans la cuve d'alimentation 10.
  • Le système de régulation de pression 5 est donc un système permettant d'injecter du gaz de la cuve réceptrice 20 dans la cuve d'alimentation 10 à la fois lorsque la première pression P1 et la deuxième pression P2 sont proches, l'une étant nécessairement plus importante que l'autre pour générer la circulation du flux de gaz , mais également lorsque ces pressions P1, P2 sont significativement distinctes, en particulier lorsque la pression de retour gaz dans la cuve réceptrice 20 est supérieure à la pression du gaz dans la cuve d'alimentation 10.
  • La conduite 4 de retour du gaz va maintenant être décrite dans son contexte global tel qu'illustré à la figure 4, avec le système de régulation de pression 5 exposé précédemment aux figures 2 et 3.
  • Dans le cadre d'une compréhension de la description qui va suivre il convient de considérer, comme cela a été évoqué précédemment, que l'organe de détente 510 permet une perte de charge d'un minimum de 0,250barg. Dit autrement, l'organe de détente 510 agit sur la pression du gaz en provenance de la cuve réceptrice 20, uniquement lorsque celui-ci atteint au moins une valeur autour de 0,8barg, cette valeur correspondant à la première pression P1, égale à 0,63barg, auquel on ajoute les 0,250barg minimum de perte de charge occasionnée par l'organe de détente 510. On comprend alors que dans le cas d'une deuxième pression P2 de la cuve réceptrice 20 comprise entre 0,63barg et 0,8barg, l'organe de détente 510 n'aura pas d'impact sur celle-ci. On comprend également la nécessité de la vanne de contrôle de pression 40 permettant dans le cas exposé ci-dessus, de générer une perte de charge complémentaire au gaz sortant de l'organe de détente 510 avant son entrée dans la cuve d'alimentation 10.
  • Un dispositif de sécurité 42 est disposé en sortie de la cuve réceptrice 20, c'est-à-dire en amont du système de régulation de pression 5. Le dispositif de sécurité 42 est composé d'une vanne de sécurité 420 à commande électrique ou pneumatique et d'au moins un élément de mesure de pression. Dans l'exemple illustré, le dispositif de sécurité 42 comprend un premier élément de mesure de pression 421a positionné en aval du système de régulation de pression 5 et un deuxième élément de mesure de pression 421b positionné en amont du système de régulation de pression 5.
  • Le premier élément de mesure 421a permet de mesurer la première pression P1 sur la conduite 4 de retour du gaz, et plus précisément celle en aval du système de régulation de pression 5 et donc celle qui règne dans la cuve d'alimentation 10. Le premier élément de mesure 421a comprend un deuxième seuil de sécurité d'une septième valeur G, fixée par exemple à 0,66barg. Comme cela a été expliqué précédemment, l'organe de détente 510 présente un impact sur la réduction de la pression uniquement lorsque la deuxième pression P2 est d'un minimum de 0,8barg. Ainsi, dans le cas où la deuxième pression P2 est comprise entre 0,63barg et 0,8barg, et dans le cas où la vanne de contrôle de pression 40 est défaillante et n'effectue pas la perte de charge complémentaire du gaz en sortie du système de régulation de pression 5, ladite pression P2 tend à augmenter une pression intermédiaire située entre le système de régulation 5 et la vanne de contrôle 40. Le premier élément de mesure 421a a donc pour fonction de contrôler que la première pression P1 n'atteigne pas une septième valeur fixée à 0,66barg, en cas d'inaction de l'organe de détente 510.
  • Le premier élément de mesure 421a mesure donc la première pression P1 et la compare avec la valeur du deuxième seuil de sécurité égal à la septième valeur G. Dans le cas où la pression mesurée atteint la septième valeur G du deuxième seuil de sécurité fixée à 0,66barg, le premier élément de mesure 421a envoie un signal électrique à un premier élément de réponse 422a afin que celui-ci ferme la vanne de sécurité 420, empêchant alors toute entrée de retour de gaz dans la cuve d'alimentation 10.
  • Le deuxième élément de mesure 421b quant à lui est positionné en amont du système de régulation de pression 5, c'est-à-dire qu'il mesure la deuxième pression P2 qui règne dans la cuve réceptrice 20. Le deuxième élément de mesure 421b présente un troisième seuil de sécurité égal à la deuxième valeur B fixée à 9barg. Ainsi, le deuxième élément de mesure 421b mesure la deuxième pression P2 du gaz directement en sortie de la cuve réceptrice 20 et la compare à la valeur fixée par le troisième seuil de sécurité. Dans le cas où la pression mesurée atteint la deuxième valeur B du troisième seuil de sécurité, le deuxième élément de mesure 421b envoie un signal électrique à un deuxième élément de réponse 422b afin que celui-ci ferme la vanne de sécurité 420, empêchant alors toute entrée de retour de gaz dans la cuve d'alimentation 10.
  • La valeur du troisième seuil de sécurité correspond alors à une pression qui ne peut plus être gérée par l'organe de détente 510, c'est-à-dire une pression qu'il n'est plus en mesure d'abaisser au niveau attendu dans la cuve d'alimentation 10.
  • Comme évoqué précédemment, la vanne de contrôle de pression 40 comprend le premier organe de mesure 401a. Dans le mode de réalisation illustré à cette figure 4, la vanne de contrôle de pression 40 comprend également un deuxième organe de mesure 401b qui est positionné entre le premier organe de mesure 401a et le premier élément de mesure 421a du dispositif de sécurité 42. Un opérateur peut alors définir un cinquième seuil de sécurité pouvant être par exemple de 0,65barg. Le deuxième organe de mesure 401b permet alors de comparer la première pression P1 mesurée sur la conduite 4 de retour de gaz à la valeur du cinquième seuil de sécurité. Dans le cas où la première pression P1 mesurée par le deuxième organe de mesure 401b atteint le cinquième seuil de sécurité, ce dernier envoie un signal à un deuxième organe de réponse 402b qui ferme la vanne de contrôle de pression 40.
  • Le deuxième organe de mesure 401b communique également avec un troisième organe de réponse 402c. Le troisième organe de réponse 402c comprend alors un sixième seuil de sécurité correspondant à une valeur de 0,67barg, mesurée par le deuxième organe de mesure 401b. Lorsque la première pression P1 mesurée par le deuxième organe de mesure 401b atteint la valeur du sixième seuil de sécurité, le troisième organe de réponse 402c envoie un signal à la vanne de contrôle de pression 40 pour lui imposer de demeurer fermée, mais également un signal à une vanne de libération 403. Cette dernière est une vanne à commande électrique positionnée en fin de conduite 4 de retour du gaz, c'est-à-dire en aval du premier élément de mesure de pression 421a. L'ouverture d'une telle vanne de libération 403 permet de maintenir la pression dans la cuve d'alimentation 10 à un niveau acceptable, c'est-à-dire inférieure à 0.63barg, via une mise à l'atmosphère par un tube de mise à l'air libre 404.
  • On comprend alors que le dispositif de transfert de fluide comporte un ensemble de moyen de sécurisation de sa conduite de retour du gaz 4. Ces moyens de sécurisation fonctionnent suivant la pression mesurée le long de la conduite 4 de retour du gaz, notamment en fonction de la première pression P1 régnant dans la cuve d'alimentation 10 ou de la deuxième pression P2 régnant dans la cuve réceptrice 20.
  • Lorsque la première pression P1 mesurée par le dispositif de mesure 540 est égale ou inférieure à la valeur de son premier seuil de sécurité fixé à 0,63barg, l'organe de commande pneumatique ou hydraulique 542 avec lequel elle communique, laisse ouverte la première vanne 520 afin que le gaz circule par la deuxième branche 52 sans perte de charge.
  • Le premier organe de mesure de pression 401a communiquant avec le premier organe de réponse 402a permet de sécuriser le dispositif de commande 54 du système de régulation de pression 5, c'est-à-dire qu'il clôture la vanne de contrôle 40 positionnée directement en aval du système de régulation de pression 5 lorsque la première pression P1 mesurée ou estimée atteint le quatrième seuil de sécurité fixé par l'opérateur. Habituellement, ce quatrième seuil de sécurité est fixé à 0,63barg.
  • Dans le cas où la deuxième pression P2 dans la cuve réceptrice 20 est comprise entre 0,63barg et 0,8barg, celle-ci augmente la première pression P1 qui règne dans la cuve d'alimentation 10. Cette augmentation de la première pression P1 est alors être détectée par le dispositif de commande 54 qui clôture alors la première vanne 520. Le gaz emprunte alors la première branche 51 et traverse l'organe de détente 510. Cependant l'organe de détente 510 n'a pas d'action sur la réduction de cette pression, suivant les raisons exposées précédemment. Ainsi, le gaz contenu dans la cuve réceptrice 20 à la deuxième pression P2 comprise entre 0,63bagr et 0,80barg augmente la première pression P1 qui règne dans la cuve d'alimentation 10 dans le cas où la vanne de contrôle de pression 40 est défectueuse concernant la perte de charge complémentaire du gaz en sortie de l'organe de détente 510.
  • Dans le cas où le premier organe de mesure de pression 401a est défectueux, une telle augmentation de la première pression P1 est alors détectée par le deuxième organe de mesure de pression 401b qui par communication avec le deuxième organe de réponse 402b, clôture la vanne de contrôle de pression 40 en aval du système de régulation de pression 5 lorsque la première pression P1 mesurée atteint le cinquième seuil de sécurité fixé à 0,65barg. La fermeture de cette vanne de contrôle de pression 40 n'empêche cependant pas la sortie du gaz directement depuis la cuve réceptrice 20.
  • Ainsi, en cas de poursuite du remplissage du premier volume interne V1 pour cause de fermeture incomplète de la vanne de contrôle de pression 40, le premier élément de mesure 421a communiquant avec le premier élément de réponse 422a, clôture la vanne de sécurité 420, du dispositif de sécurité 42, positionnée en sortie de cuve réceptrice 20 lorsque la première pression P1 mesurée atteint la septième valeur G égale à 0,66barg, correspondant au deuxième seuil de sécurité.
  • Dans le cas d'une défaillance du premier élément de mesure 421a et du premier élément de réponse 422a, le deuxième organe de mesure 401b en communication avec le troisième organe de réponse 402c, permet de fermer la vanne de contrôle de pression 40 et d'ouvrir la vanne de libération 403. Une telle ouverture de la vanne de libération 403 permet au gaz de s'échapper dans l'atmosphère par le biais du tube de mise à l'air libre 404. Cette action est effectuée lorsque la première pression P1 mesurée par le deuxième organe de mesure 401b atteint le sixième seuil de sécurité fixé à 0,67barg.
  • Dans le cas où la deuxième pression P2 qui règne dans la cuve réceptrice 20 est supérieure à 0,8barg, celle-ci tend à augmenter la première pression P1 de la cuve d'alimentation 10 au-dessus de 0,63barg. Cette augmentation de la première pression P1 est alors détectée par le dispositif de mesure 540, dont le premier seuil de sécurité est fixé à 0,63barg, et qui en combinaison avec l'organe de commande pneumatique ou hydraulique 542, clôture la première vanne 520. La fermeture de la première vanne 520 oblige alors le gaz à passer par l'organe de détente 510 de la première branche 51 du système de régulation de pression 5 afin qu'il subisse une perte de charge d'un minimum de 0,250barg avant son entrée dans la cuve d'alimentation 10.
  • La vanne de contrôle de pression 40 permet à la suite du passage du gaz dans l'organe de détente 510, d'effectuer une deuxième perte de charge de la pression du gaz avant son entrée dans la cuve d'alimentation 10.
  • Enfin, dans le cas où la pression en sortie de cuve réceptrice 20 mesurée par le deuxième élément de mesure 421b du dispositif de sécurité 42, atteint le troisième seuil de sécurité de deuxième valeur B par exemple fixée à 9barg, un signal est envoyé par le deuxième élément de réponse 422b pour clôturer la vanne de sécurité 420. Cette action empêche l'arrivée du gaz contenu dans la cuve réceptrice 20 vers la cuve d'alimentation 10, puisqu'une une telle deuxième pression P2 ne peut plus être gérée par l'organe de détente 510.
  • Au moins une vanne d'isolement 44a, 44b, 44c peut être disposée le long de la conduite 4 de retour du gaz. Dans l'exemple illustré, la conduite 4 du retour du gaz comprend quatre vannes d'isolement 44a, 44b, 44c.
  • Les vannes d'isolement 44 sont des vannes à commande manuelle contrôlées par l'action d'un opérateur, notamment en cas de disfonctionnement important des systèmes de sécurité à commande électrique de la conduite 4 de retour du gaz évoqués précédemment. Ces vannes d'isolement 44 permettent de bloquer toute circulation du gaz depuis la cuve réceptrice 20 et vers la cuve d'alimentation 10.
  • Une première vanne d'isolement 44a est disposée en amont du système de régulation de pression 5. Une deuxième vanne d'isolement 44b, une troisième vanne d'isolement 44c et une quatrième vanne d'isolement 44d sont disposées en aval du système de régulation de pression 5.
  • De manière plus précise, la deuxième vanne d'isolement 44b est positionnée en aval de la vanne de contrôle de pression 40 et en amont du deuxième organe de mesure 401b de pression.
  • La troisième vanne d'isolement 44c est positionnée en amont de la vanne de libération 403 et en aval du premier élément de mesure 421a, de telle sorte qu'elle empêche toute circulation de gaz de la conduite 4 de retour du gaz vers le tube de mise à l'air libre 404, notamment en cas de rupture de la vanne de libération 403 ou de disfonctionnement de son système de fermeture commandé électriquement.
  • Enfin, la quatrième vanne d'isolement 44d est positionnée à l'entrée de la cuve d'alimentation 10, entre cette entrée et le premier élément de mesure 421a. Cette quatrième vanne d'isolement 44d est alors ouverte lors du soutage de la cuve réceptrice 20 et est fermée lors d'un disfonctionnement d'une des vannes à commande électrique positionnées en amont.
  • Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention.
  • L'invention, telle qu'elle vient d'être décrite, atteint bien le but qu'elle s'était fixé, et permet de proposer un système de régulation de la pression de retour cuve, qui permet le remplissage de cuve d'un ouvrage flottant équipé de cuves à membranes ou de cuves autoporteuses, à partir d'un autre ouvrage flottant équipé d'au moins une cuve à membranes. Des variantes non décrites ici pourraient être mises en oeuvre sans sortir du contexte de l'invention, dès lors que, conformément à l'invention, elles comprennent un dispositif de transfert de fluide conforme à l'invention,

Claims (16)

  1. Dispositif de transfert (0) d'un gaz liquéfié d'une cuve d'alimentation (10) d'un premier ouvrage (1) à une cuve réceptrice (20) d'un deuxième ouvrage (2), au moins l'un des ouvrages (1, 2) étant flottant, le dispositif de transfert (0) comprenant au moins une conduite (3) de chargement en liquide de la cuve réceptrice (20) et au moins une conduite (4) de retour du gaz présent dans la cuve réceptrice (20) vers la cuve d'alimentation (10), caractérisé en ce que la conduite (4) de retour du gaz comprend au moins un système de régulation de pression (5) comprenant au moins une première branche (51) équipée d'un organe de détente (510) du gaz et une deuxième branche (52) disposée en parallèle de l'organe de détente (510) et équipée d'une vanne (520) configurée pour autoriser ou interrompre une circulation du gaz dans la deuxième branche (52).
  2. Dispositif de transfert (0) de fluide selon la revendication précédente, comprenant un dispositif de commande (54) qui pilote la vanne (520) configurée pour autoriser ou interrompre une circulation du gaz dans la deuxième branche (52), en fonction d'une première pression mesurée sur la conduite (4) de retour du gaz.
  3. Dispositif de transfert (0) de fluide selon la revendication 2, dans lequel le système de régulation de pression (5) est configuré pour maintenir fermée la vanne (520) elle-même configurée pour autoriser ou interrompre une circulation du gaz dans la deuxième branche (52), quand la première pression (P1) mesurée sur la conduite (4) de retour du gaz est supérieure à un premier seuil de sécurité, l'organe de détente (510) étant parcouru par le gaz.
  4. Dispositif de transfert (0) de fluide selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le système de régulation de pression (5) est configuré pour maintenir ouverte la vanne (520) configurée pour autoriser ou interrompre une circulation du gaz dans la deuxième branche (52) quand la première pression (P1) mesurée sur la conduite (4) de retour du gaz est inférieure ou égale à un premier seuil de sécurité.
  5. Dispositif de transfert (0) de fluide selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'organe de détente (510) est à commande mécanique.
  6. Dispositif de transfert (0) de fluide selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'organe de détente (510) est configuré pour gérer une pression d'entrée du gaz dont la plage de valeurs est comprise entre une première valeur (A) et une deuxième valeur (B) et pour fixer une pression de sortie de gaz dont la plage de valeurs est comprise entre une troisième valeur (C) et une quatrième valeur (D).
  7. Dispositif de transfert (0) de fluide selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la vanne (520) configurée pour autoriser ou interrompre une circulation du gaz dans la deuxième branche (52) autorise une circulation de gaz dans la deuxième branche (52) jusqu'à une cinquième valeur (E) de pression du gaz, la cinquième valeur (E) étant supérieure à la première valeur (A) et inférieure à la quatrième valeur (D).
  8. Dispositif de transfert (0) de fluide selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la conduite (4) de retour du gaz comprend une vanne de contrôle de pression (40) disposée entre le système de régulation de pression (5) et la cuve d'alimentation (10).
  9. Dispositif de transfert (0) de fluide selon la revendication précédente, dans lequel la vanne de contrôle de pression (40) gère une pression d'entrée du gaz dont la plage de valeurs est comprise entre la troisième valeur (C) et la quatrième valeur (D) et fixe une pression de sortie de gaz dont la plage de valeurs est comprise entre la troisième valeur (C) et une sixième valeur (F) inférieure à la quatrième valeur (D).
  10. Dispositif de transfert (0) de fluide selon la revendication précédente, dans lequel la conduite (4) de retour du gaz comprend un dispositif de sécurité (42) disposé entre la cuve réceptrice (20) et le système de régulation de pression (5) et configuré pour interrompre la circulation du gaz dans la conduite (4) de retour du gaz quand la pression du gaz mesurée entre la vanne de contrôle de pression (40) et la cuve d'alimentation (10) franchie un deuxième seuil de sécurité de valeur supérieure à la sixième valeur (F).
  11. Dispositif de transfert (0) de fluide selon la revendication précédente, dans lequel le dispositif de sécurité (42) est configuré pour interrompre la circulation du gaz dans la conduite (4) de retour du gaz quand la pression du gaz mesurée entre la cuve réceptrice (20) et le dispositif de sécurité (42) franchie un troisième seuil de sécurité de valeur supérieure à la deuxième valeur (B).
  12. Ouvrage (1, 2) comprenant au moins un dispositif de transfert (0) d'un fluide selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 et au moins une cuve d'alimentation (10) destinée à contenir du gaz à l'état liquide ou une cuve réceptrice (20) destinée à contenir du gaz à l'état liquide.
  13. Système pour charger un gaz naturel liquide, qui combine au moins un ouvrage (2) comprenant la cuve réceptrice (20) destinée à contenir du gaz naturel liquide et au moins un ouvrage (1) selon la revendication précédente et qui comprend au moins la cuve d'alimentation (10), au moins l'un de ces ouvrages (1, 2) étant flottant.
  14. Système selon la revendication précédente, dans lequel la cuve d'alimentation (10) est configurée pour opérer à une pression comprise entre 0,05barg et 0,700barg, tandis que la cuve réceptrice (20) est configurée pour opérer à une pression comprise entre 0,05barg et 10barg.
  15. Procédé de transfert d'un gaz naturel liquide d'une cuve d'alimentation (10) vers une cuve réceptrice (20), qui met en oeuvre un dispositif de transfert (0) de fluide selon l'une quelconque des revendications 1 à 11.
  16. Procédé de transfert selon la revendication précédente, au cours duquel on maintient fermée la vanne (520) configurée pour autoriser ou interrompre une circulation du gaz dans la deuxième branche (52) quand la première pression (P1) mesurée sur la conduite (4) de retour du gaz est supérieure à un premier seuil de sécurité, l'organe de détente (510) étant alors parcouru par le gaz, ou on maintient ouverte la vanne (520) configurée pour autoriser ou interrompre une circulation du gaz dans la deuxième branche (52) quand la première pression (P1) mesurée sur la conduite (4) de retour du gaz est inférieure ou égale au premier seuil de sécurité.
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