EP4630779A1 - Circulateur de fluide, dispositif et procede de prelevement d'un fluide dans une conduite - Google Patents

Circulateur de fluide, dispositif et procede de prelevement d'un fluide dans une conduite

Info

Publication number
EP4630779A1
EP4630779A1 EP23801483.1A EP23801483A EP4630779A1 EP 4630779 A1 EP4630779 A1 EP 4630779A1 EP 23801483 A EP23801483 A EP 23801483A EP 4630779 A1 EP4630779 A1 EP 4630779A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fluid
sampling
circulator
pipe
piston
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23801483.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Damien Gille
Isabelle Harter
Christophe Barbe
Olivier PERNOT
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Original Assignee
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IFP Energies Nouvelles IFPEN filed Critical IFP Energies Nouvelles IFPEN
Publication of EP4630779A1 publication Critical patent/EP4630779A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/10—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
    • G01N1/20—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state for flowing or falling materials
    • G01N1/2035—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state for flowing or falling materials by deviating part of a fluid stream, e.g. by drawing-off or tapping
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/10—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
    • G01N1/14—Suction devices, e.g. pumps; Ejector devices
    • G01N2001/1418—Depression, aspiration
    • G01N2001/1427—Positive displacement, piston, peristaltic
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/10—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
    • G01N1/14—Suction devices, e.g. pumps; Ejector devices
    • G01N2001/1445—Overpressure, pressurisation at sampling point
    • G01N2001/1454—Positive displacement, piston
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/10—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
    • G01N1/20—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state for flowing or falling materials
    • G01N1/2035—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state for flowing or falling materials by deviating part of a fluid stream, e.g. by drawing-off or tapping
    • G01N2001/205—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state for flowing or falling materials by deviating part of a fluid stream, e.g. by drawing-off or tapping using a valve
    • G01N2001/2057—Sample chamber in a valve/piston

Definitions

  • the invention relates to a fluid circulator and a device and a method for sampling and re-injecting a fluid, such as a gas, into a pipe, comprising the fluid circulator, in particular for carrying out an analysis of the fluid in the pipe. .
  • Gas network managers must ensure the quality of the gas they exploit, whether this gas comes from conventional gas (high flow, low or high pressure vein) or from secondary veins coming from the production of renewable gas. (low flow, low or high pressure vein), such as biomethane.
  • Each of these renewable gas production sites has a Shelter (or “shelter”) to house the gas odorization system as well as the gas chromatograph analyzers to control the composition of the gas and its odorization rate which must respect regulatory constraints.
  • the Shelters are installed at varying distances from the gas transport network pipe, between 20 and 100 meters, and the chromatographs are supplied with gas to be analyzed by a small diameter line, connected directly to the gas pipe. gas transmission network. This bypass loop is open, which means that it analyzes the gas and releases excess gas, not used by the analyzers, as well as gas leaving these analyzers, to the atmosphere.
  • Figure 1 illustrates a system for sampling a gas, methane, according to the prior art.
  • Gas is transported in a pipe 1 to the gas transport network.
  • the gas To be allowed to be introduced into the gas transport network, the gas must meet specific criteria defined either by regulations or by the operator of the gas transport network.
  • the gas conveyed in the pipe can be treated upstream to achieve a sufficient level of purity, sufficient odorization (THT content for TetraHydroThiophene), a humidity level below a certain value for example.
  • gas is taken from the pipe by a sampling rod 2 then is conveyed by a pipe 3 to an analysis system 4 allowing one or more measurements.
  • the analysis system 4 can include several analysis means to carry out different measurements (humidity, THT content for odorization for example). Then, the gas is released into the atmosphere through a vent 5.
  • the system can also include several other vents (not shown).
  • the gas sampling loop in Figure 1 is open and ends at vent 5.
  • Figure 1 presents the case of a gas pipe but of course, another fluid, such as a liquid, a supercritical gas, a multiphase fluid including or not solid particles could replace the gas and the discharge into the environment of this fluid, is for the same reasons problematic or even harmful to the environment.
  • another fluid such as a liquid, a supercritical gas, a multiphase fluid including or not solid particles
  • the speed of circulation of the fluid in the pipe is high, up to approximately several meters per second to ensure a time between sampling and reinjection of the gas less than a predetermined duration.
  • a predetermined duration we can ensure that if the fluid analyzed is non-compliant, we can isolate this fluid from the gas transport network using an isolation valve located downstream of the pipe, the predetermined duration depending on the fluid flow in the pipe, the diameter of the pipe and the distance downstream of the isolation valve in relation to sampling and reinjection;
  • the energy consumption required for reinjection which can be high due to circulation speed, pressure and continuous operation;
  • patent application EP 3,919,839 is known in particular which concerns a system for sampling and reinjection of a fluid into a circuit.
  • the system here includes a pump.
  • a pump or a compressor
  • the use of a pump (or a compressor) envisaged as a circulator requires a very high rotation speed, of the order of 15,000 to 20,000 revolutions per minute to ensure the speed of circulation of the fluid. This rotation speed, in continuous operation, risks reducing the life of the pump or causing malfunctions.
  • the distribution of the fluid, particularly biomethane should be interrupted and the fluid stored elsewhere.
  • such a pump or compressor requires very high energy consumption.
  • the invention consists of proposing a fluid circulator making it possible to achieve the speed of circulation of the fluid to ensure a time between sampling and reinjection less than the predetermined duration, in a continuous manner , while ensuring the pressure necessary for reinjection, compress the fluid if necessary, limiting energy consumption and ensuring reliability over time.
  • the objective of the invention is therefore to limit or even eliminate discharges of sampled fluid by reinjecting it into the pipe and thus introducing it into the fluid transport network, that is to say by creating a closed loop. .
  • the invention consists of proposing a fluid circulator, in particular gas, ensuring reliability of the system over time in continuous operation and ensuring a predetermined fluid circulation speed, for example between 0.1 m/s and 2m/s, while limiting energy consumption.
  • the invention relates to a fluid circulator, preferably gas, comprising a cylinder and a ferromagnetic piston capable of moving longitudinally in the cylinder, along the axis of the cylinder, the cylinder delimiting an inlet chamber and a chamber outlets separated by the piston, the cylinder comprising a fluid inlet connected to the inlet chamber and a fluid outlet connected to the outlet chamber, the circulator comprising a first non-return valve in the piston configured to open when the piston moves towards the inlet chamber so as to allow the passage of the fluid from the inlet chamber to the outlet chamber and a second non-return valve positioned at said fluid outlet, the second check valve being configured to open when the piston moves towards the outlet chamber, to allow fluid to exit the circulator.
  • a fluid circulator preferably gas, comprising a cylinder and a ferromagnetic piston capable of moving longitudinally in the cylinder, along the axis of the cylinder, the cylinder delimiting an inlet chamber and a chamber outlets separated by the piston, the cylinder comprising
  • the circulator comprises at least one electromagnet for directly driving the piston in translation moving back and forth in the cylinder, at least one electromagnet being arranged around the cylinder, and each of the inlet and outlet chambers comprises a spring fixed on the one hand to a longitudinal end of the cylinder and on the other hand to the piston.
  • the circulator comprises two electromagnets arranged around the cylinder, one of the two electromagnets being configured to set the piston in motion in one direction, the other of the two electromagnets being configured to set the piston in motion in the other direction, preferably the two electromagnets being arranged longitudinally, along the longitudinal axis of the cylinder, one behind the other.
  • the circulator comprises a third non-return valve at the fluid inlet to introduce the fluid into the inlet chamber, the third non-return valve being configured to open when the piston moves in direction of the exit chamber.
  • the first check valve, the second check valve and/or the third check valve comprises a spring to increase the value of the opening pressure by a value predetermined.
  • the invention also relates to a device for sampling and re-injecting a fluid into a pipe, comprising a diversion line for diverting at least part of the fluid from the pipe, the diversion line comprising a means for sampling the fluid in the pipe.
  • pipe for introducing the fluid sampled into the diversion line and a means for reinjecting the fluid into the pipe, the diversion line comprising a fluid circulator as described previously in the diversion line.
  • the diversion line comprises at least one fluid analysis system downstream of the fluid sampling means, in the direction of circulation of the fluid in the fluid sampling and reinjection device, in particular upstream of the circulator, preferably, the analysis system comprises at least one analysis means, such as a chromatograph.
  • the diversion line comprises equipment comprising a fluid exhaust channel, and/or the analysis system and/or at least one analysis means comprises a fluid exhaust conduit.
  • At least one exhaust channel and/or at least one exhaust duct are fluidly connected to a tank, the tank being positioned on the diversion line, upstream of the fluid circulator.
  • the diversion line comprises a means for expanding the fluid between the sampling means and the analysis system, the fluid circulator then being configured to recompress the fluid at a pressure substantially equal to the pressure of driving.
  • the reinjection means and the sampling means are the same piece of equipment which allows the sampling and reinjection of the fluid into the pipe or the reinjection means is positioned upstream or downstream of the sampling means on the pipe , in the direction of circulation of the fluid in the pipe.
  • the invention also relates to a method for sampling and reinjection of fluid from the sampling and reinjection device as described above, for which at least the following steps are carried out:
  • a fluid is taken from a pipe, by the sampling means, to introduce it into a diversion line;
  • the sampled fluid is analyzed to determine its chemical composition or its content of certain compounds, the compounds preferably comprising THT, H 2 S, H 2 O and/or PCS;
  • the fluid sampled is reintroduced into the pipe using the reinjection means, positioned upstream, downstream or at the level of the sampling means.
  • Figure 1 represents a gas sampling system, without gas reinjection, according to the prior art.
  • Figure 2 represents a first embodiment of a fluid sampling and reinjection device according to the invention.
  • Figure 3 represents a second embodiment of a fluid sampling and reinjection device according to the invention.
  • Figure 4 represents a third embodiment of a fluid sampling and reinjection device according to the invention.
  • Figure 5 represents a fourth embodiment of a fluid sampling and reinjection device according to the invention.
  • Figure 6 represents a fluid circulator according to the invention, when the piston moves towards the inlet chamber.
  • Figure 7 represents the circulator of Figure 6 according to the invention, when the piston moves towards the outlet chamber.
  • the invention relates to a fluid circulator and a device for sampling and re-injecting a fluid into a pipe.
  • the fluid can advantageously be a gas, in gaseous or supercritical form, and the pipe can advantageously be a pipe of a gas transport network.
  • the gas can be methane (fossil gas) and more particularly biomethane (renewable gas).
  • renewable gas we mean gas that is not extracted from fossil reserves.
  • biogas we mean a gas obtained by the fermentation of animal or plant organic matter.
  • biomethane methane obtained by the treatment of biogas (in which moisture, CO2 and other impurities are removed).
  • the fluid circulator (or means of circulation), according to the invention, comprises a cylinder and a ferromagnetic piston capable of moving longitudinally in the cylinder, along the axis of the cylinder.
  • the cylinder defines an inlet chamber and an outlet chamber separated by the piston.
  • the inlet chamber is delimited on the one hand by a part of the cylinder and by a surface of the piston and the outlet chamber is delimited on the other hand by another part of the cylinder and by another surface of the piston.
  • the inlet and outlet chambers are formed by volumes inside the cylinder.
  • the cylinder includes a longitudinal inlet end (delimiting one end of the inlet chamber) and a longitudinal outlet end (delimiting one end of the outlet chamber).
  • the cylinder includes a fluid inlet connected to the inlet chamber, preferably the inlet is positioned on the axis of the cylinder and on the longitudinal inlet end of the cylinder.
  • the cylinder also includes a fluid outlet connected to the outlet chamber, preferably the outlet is positioned on the axis of the cylinder and on the longitudinal outlet end of the cylinder.
  • the circulator also includes a first check valve in the piston and this first check valve is configured to open when the piston moves towards the inlet chamber (towards the longitudinal end cylinder inlet) so as to allow the passage fluid from the inlet chamber to the outlet chamber, and a second check valve positioned at the fluid outlet, the second valve being configured to open when the piston moves toward the chamber outlet (towards the longitudinal outlet end of the cylinder), to let the fluid exit the circulator.
  • the circulator is designed to circulate the fluid in one direction only.
  • the first valve may preferably be configured to close when the piston moves towards the outlet chamber and the second valve may preferably be configured to close when the piston moves towards the inlet chamber, so as to facilitate the circulation of the fluid and to generate a possible back pressure predetermined by the first and second non-return valves.
  • the circulator comprises at least one electromagnet to drive the piston (made of ferromagnetic material) in translation moving back and forth in the cylinder.
  • back and forth movement we mean a back and forth translation movement, that is to say a translation movement of successively alternating direction (in one direction then in the opposite direction).
  • This translation movement is generated directly by at least one electromagnet (preferably by two electromagnets), without transformation of a rotational movement (generated by an electric motor for example) into translation, for example via a helical screw between the cylinder and the piston.
  • a rotational movement generated by an electric motor for example
  • the movement is faster than if it were necessary to transform a generated rotational movement into a translational movement.
  • fluid circulation speeds of the order of 0.1 m/s and 2 m/s for example.
  • the circulator is intended to be used in a fluid sampling and reinjection device, this ensures that the time between the moment of sampling of the fluid and its analysis is less than a predetermined duration, for example the predetermined duration can be between 1 and 5 minutes.
  • At least one electromagnet is arranged around the cylinder (and the piston). If a single electromagnet is used, it can be planned to reverse the polarity of the electromagnet to reverse the direction of movement of the piston and thus allow back and forth movements of the piston in the cylinder.
  • each of the inlet and outlet chambers comprises a spring fixed on the one hand to a longitudinal end of the cylinder and on the other hand to the piston.
  • Each of these springs serves both:
  • a return spring to keep the piston at rest (none of the electromagnets being activated), in a neutral position, preferably approximately equidistant from each of the longitudinal inlet and outlet ends. Therefore, in this neutral rest position, the volume of the inlet chamber can for example be substantially equal to the volume of the outlet chamber.
  • the circulator can comprise two electromagnets arranged around the cylinder (and the piston), one of the two electromagnets being configured to set the piston in motion in one direction, the other of the two electromagnets being configured to set the piston in motion in the other direction.
  • the piston moves longitudinally towards one of the chambers and when the other of the electromagnets is activated, the piston moves longitudinally towards the other chamber.
  • the piston is in the rest position (neutral position), for example equidistant between the two longitudinal inlet and outlet ends of the cylinder. It is then returned to this rest position and is held there thanks to the springs on either side of the piston.
  • the two electromagnets can be arranged longitudinally, along the longitudinal axis of the cylinder, one behind the other.
  • one of the electromagnets is more or less opposite the exit chamber and the other of the electromagnets is more or less opposite the exit chamber and the other of the electromagnets is more or less less opposite the entrance chamber.
  • the “more or less opposite” means that depending on the position of the piston, the inlet chamber and the outlet chamber are more or less large and therefore the “opposite” can be slightly modified in depending on the position of the piston.
  • This notion of facing each other can more easily be understood in the rest position, where one of the electromagnets is then facing one of the chambers and the other electromagnet is then facing view from the other bedroom.
  • the circulator can comprise a third non-return valve at the level of the fluid inlet to introduce the fluid into the inlet chamber, the third non-return valve being configured to s open when the piston moves towards the outlet chamber (towards the longitudinal outlet end of the cylinder) and preferably to close when the piston moves towards the inlet chamber (towards the longitudinal end cylinder inlet).
  • the circulation means i.e. the circulator
  • the first non-return valve, the second non-return valve and/or the possible third non-return valve may (or may) each comprise a return spring to increase the value of the opening pressure of the valve of a predetermined value.
  • the invention also relates to a device for sampling and reinjection of fluid comprising:
  • the diversion line comprises: o a means for sampling the fluid in the pipe to introduce the fluid sampled into the diversion line.
  • This sampling means can in particular be a sampling rod which makes it possible to sample a small part of the fluid circulating in the pipe, for example to analyze the chemical composition of this fluid; o a means of reinjecting the fluid into the pipe. This reinjection means thus makes it possible to reintroduce the fluid into the pipe, rather than releasing it into the atmosphere via the open diversion line of the prior art of FIG. 1.
  • This reinjection means can be an injector, a diffuser or a cane similar to the sampling cane.
  • the use of this reinjection means also makes it possible to avoid the use of a fluid storage tank in which the fluid could be stored rather than releasing it into the atmosphere, this storage tank requiring a volume and specific management to “empty” the tank from time to time and avoid any unwanted increase in pressure, while avoiding the release of the fluid to the atmosphere. o A circulator as described previously.
  • the circulator ensures that the time between the moment of sampling the fluid and its analysis is less than a predetermined duration, for example the predetermined duration can be between 1 and 5 minutes. It also makes it possible to achieve the pressure of the pipe fluid, while limiting energy consumption.
  • the fluid which was released into the atmosphere is collected and reintroduced into the pipe.
  • the fluid is a greenhouse gas, such as carbon dioxide or methane
  • the invention has a very interesting environmental impact.
  • the invention nevertheless remains very relevant because it limits unnecessary overconsumption of the fluid.
  • the diversion line may comprise at least one fluid analysis system downstream of the fluid sampling means, in the direction of circulation of the fluid in the fluid sampling and reinjection device (therefore in the direction of circulation of the fluid in the bypass line).
  • This analysis system can be used in particular to analyze the composition of the fluid, its purity level, its humidity level or the presence of an unwanted compound.
  • the diversion line can be configured to ensure a time between sampling the fluid and its analysis in the analysis system less than a predetermined duration, for example 2 minutes.
  • This delay makes it possible to avoid the introduction of non-compliant gas into the fluid transport network, for example by closing a valve on the pipe downstream (in the direction of circulation of the fluid in the pipe) of the sampling point and the fluid reinjection point on the pipe before the gas enters the network (downstream of the valve) or by using buffer tanks to delay the arrival of the gas in the network (to artificially increase the delay).
  • the analysis system can be upstream of the circulator in order to be as close as possible to the sampling means.
  • the analysis system can advantageously be positioned in a shelter (“Shelter” in English) so as to protect the equipment of the analysis system.
  • the analysis system can be downstream of the circulator.
  • the analysis system can advantageously be positioned in a shelter (“Shelter” in English) so as to protect the equipment of the analysis system.
  • the analysis system can comprise at least one analysis means, such as a chromatograph or a micro-chromatograph or even a UV sensor (UV for Ultraviolets) measuring the particles present, and can possibly comprise several means of analysis of the same technology or different technologies to measure the presence of different chemical species present in the fluid.
  • analysis means such as a chromatograph or a micro-chromatograph or even a UV sensor (UV for Ultraviolets) measuring the particles present
  • UV sensor UV for Ultraviolets
  • analysis system comprises several analysis means
  • these analysis means can be arranged in series or preferably in parallel. Indeed, by arranging the analysis means in parallel, different volumes can be managed in the different analysis means, for example via flow adjustment valves in each parallel branch leading to a different analysis means.
  • the diversion line may comprise a means for releasing the fluid between the sampling means and the analysis system.
  • the diversion line may comprise a means for releasing the fluid between the sampling means and the analysis system.
  • the fluid circulator can be configured to recompress the fluid to a pressure substantially equal to the line pressure.
  • this compression means then being a significant consumer of energy.
  • the fluid it is preferable for the fluid to be reinjected at substantially the same pressure as that of the pipe.
  • the branch line can comprise conduits between the different equipment (sampling means, analysis system, circulator, injection means and others possibly), the external diameter of all the conduits of the branch line may be less than 2” (i.e. 50.8mm), preferably less than 1” (i.e. 25.4mm) and preferably less than or equal to 1/4 ” (i.e. 6.35mm).
  • the diameter of the conduits we limit the flow rate and therefore the volume of fluid sampled.
  • explosive gases which is the case of methane (and therefore biomethane) in particular, the constraints linked to the ATEX environment, for “AT mosphere Explosive” are reduced. This is particularly advantageous when a shelter, “Shelter”, is used for the analysis system among other things.
  • the diameters of the conduits upstream and downstream of the circulator can be different.
  • the reinjection means and the sampling means can be the same piece of equipment which allows the sampling and reinjection of the fluid into the pipe.
  • This unique piece of equipment can notably be a sampling and injection rod. This makes it possible to reduce the number of equipment on the branch line and their bulk on the pipe.
  • the reinjection means can be positioned upstream or downstream of the sampling means on the pipe, in the direction of circulation of the fluid in the pipe. By positioning it downstream, the fluid can be reintroduced substantially at the level of the volume of gas from which it was taken and a second sampling of the same gas is avoided. By positioning it upstream, for example, before the fluid treatment units, this fluid can be reprocessed. This can be advantageous when the fluid sampled is non-compliant.
  • the diversion line may comprise equipment comprising (each) a fluid exhaust channel, and/or the analysis system and/or at least one analysis means may comprise a fluid exhaust conduit.
  • This exhaust channel and this exhaust duct allow the fluid to be evacuated analyzed for example.
  • the equipment can be valves or valves for example.
  • At least one exhaust channel and/or at least one exhaust duct are fluidly connected to a tank, the tank being positioned on the bypass line, upstream of the fluid circulator.
  • a tank By connecting the different fluid exhausts, we collect the fluid that would be released to the atmosphere if the exhaust channel or exhaust duct were left open to the atmosphere.
  • all exhaust channels and conduits all fluid is collected in the tank instead of being released to the atmosphere.
  • the reservoir then serves as a buffer unit and the fluid is then sent to the circulator to be reintroduced into the pipe.
  • the invention also relates to a method for sampling and reinjection of fluid from the sampling and reinjection device as described above, for which at least the following steps are carried out:
  • a fluid is taken from a pipe, by the sampling means, to introduce it into a diversion line;
  • the fluid sampled is analyzed to determine its chemical composition or its content of certain compounds, the compounds preferably comprising THT (TetraHydroThiophene), H 2 S (Dihydrogen sulphide), H 2 O ( water) and/or the higher calorific value PCS and/or the lower calorific value PCI;
  • THT TetraHydroThiophene
  • H 2 S Dihydrogen sulphide
  • H 2 O water
  • the fluid is circulated in the circulator as described to convey the fluid to the reinjection means; thanks to the circulator according to the invention, the fluid can circulate very quickly at a determined speed, for example between 0.1 and 2m/s.
  • the circulator generates few pressure losses, is robust, simple and reliable and it can compensate for pressure losses or recompress the fluid in order to reintroduce the fluid at pipe pressure;
  • the fluid sampled is reintroduced into the pipe using the reinjection means, positioned upstream, downstream or at the level of the sampling means (in the sampling means).
  • the fluid which was released into the atmosphere is collected and reintroduced into the pipe.
  • the fluid is a greenhouse gas, such as carbon dioxide or methane
  • the invention has a very interesting environmental impact.
  • FIGS 6 and 7 illustrate, in a schematic and non-limiting manner, a fluid circulator according to one embodiment of the invention.
  • Figure 6 illustrates the case where the piston 25 moves towards the inlet chamber 50 while Figure 7 illustrates the case where the piston 25 moves towards the outlet chamber 51.
  • the circulator 6 comprises a cylinder 29 and a piston 25 capable of moving longitudinally in the cylinder 29.
  • the piston 25 is made of ferromagnetic material so that it can be driven longitudinally in the cylinder by the electromagnets 24 and 26 which are positioned around the cylinder.
  • the system shown uses two electromagnets 24 and 26 but the system could also use a single electromagnet whose polarity would be alternated regularly to cause the movement of the piston 25 back and forth.
  • the cylinder 29 includes a fluid inlet 28 and a fluid outlet 30. As shown, the electromagnets are positioned longitudinally one behind the other (in their axial direction), the electromagnet 24 facing the outlet chamber 51 and the electromagnet 26 facing each other. of the entrance chamber 50.
  • the cylinder 29 and the piston 25 delimit an inlet chamber 50, connected to the fluid inlet 28 and an outlet chamber 51 connected to the fluid outlet 30.
  • the piston 25 includes a fluid passage orifice with a first non-return valve 32 equipped here with a return spring 31 (which nevertheless remains optional).
  • This first non-return valve 32 is configured to open when the piston moves towards the fluid inlet 28 (therefore towards the inlet chamber 50) as illustrated by the gray arrows in Figure 6 and for close when the piston 25 moves towards the fluid outlet 30 (therefore towards the outlet chamber 51) as illustrated by the gray arrows in Figure 7. When it opens, the fluid can then pass into the the passage orifice of the piston 25 and thus pass from the inlet chamber 50 to the outlet chamber 51.
  • the fluid outlet 30 also includes a second non-return valve 22 here equipped with a return spring 21 (which nevertheless remains optional).
  • This second non-return valve 22 is configured to open when the piston 25 moves towards the fluid outlet 30 (therefore towards the outlet chamber), as illustrated in Figure 7 and to close when the piston 25 moves. moves in the opposite direction, towards the inlet 28 (therefore towards the inlet chamber) as illustrated in Figure 6.
  • the circulator shown also includes a third non-return valve 35 which is optional at the fluid inlet 28.
  • This non-return valve 35 here includes a return spring 33 but it may not include a return spring.
  • This non-return valve 35 is configured to open when the piston 25 moves towards the outlet chamber 51 (towards the fluid outlet 30), as illustrated in Figure 7 and to close when the piston 25 moves in the opposite direction as illustrated in Figure 6.
  • the circulator also includes a spring 27 in the inlet chamber 50 connected to the inlet end of the cylinder 29 and the piston 25 and a spring 21 in the outlet chamber 51 connected to the outlet end of the cylinder 29 and to the piston 25.
  • the volume of the inlet chamber 50 decreases.
  • the pressure upstream of the inlet is constant (or the third check valve 35 is closed) and the first check valve 32 is open, the fluid passes from the inlet chamber 50 to the outlet chamber 51 passing through the passage orifice of the piston 25 and through the open non-return valve 32.
  • the second non-return valve 22 is closed.
  • the fluid gradually passes from the inlet 28 to the inlet chamber 50, from the inlet chamber 50 to the outlet chamber 51 and from the outlet chamber 51 to the outlet 30.
  • the system therefore allows the circulation of the fluid in one direction only.
  • the system can include sealing means (not shown), particularly at the interface between the piston and the cylinder.
  • sealing means can for example be O-rings adapted to the fluid used on the one hand, to the operating pressure and temperature values and to the dynamic conditions (speed of movement of the piston).
  • the circulator according to the invention allows simple, robust circulation of the fluid, despite the continuous operation of the circulator. It also allows reduced energy consumption compared to a rotary pump or compressor.
  • Figures 2 to 5 illustrate, in a schematic and non-limiting manner, different embodiments of fluid sampling and reinjection devices according to the invention.
  • Figure 2 illustrates a first embodiment of a fluid sampling and reinjection device according to the invention.
  • This fluid sampling and reinjection device comprises sampling means 2 for sampling a fluid, such as a gas, more particularly biomethane, in a pipe 1, the fluid circulating in direction F in pipe 1.
  • a fluid such as a gas, more particularly biomethane
  • the fluid sampling and reinjection device comprises a branch line 3 which goes from the sampling means 2 to the means of reinjection 7 of the fluid into the pipe 1, this reinjection means being able to be downstream, in the direction of circulation F of the fluid. fluid in pipe 1, of the sampling means 2 as shown, or on the contrary upstream or at the same level as the sampling means 2.
  • the bypass line 3 comprises a circulator 6, for example that of Figures 6 or 7 or one of its variants according to the invention.
  • the circulator 6 is positioned between the sampling means 2 and the reinjection means 7.
  • the derivation line 3 can also optionally include an analysis system 4 to measure certain parameters of the fluid such as, for example, its humidity level, its odorization rate, its higher and/or lower calorific value, its content into certain chemical compounds such as hydrogen sulfide H2S.
  • an analysis system 4 to measure certain parameters of the fluid such as, for example, its humidity level, its odorization rate, its higher and/or lower calorific value, its content into certain chemical compounds such as hydrogen sulfide H2S.
  • the analysis system 4 can advantageously be set up between the sampling means 2 and the circulator 6. As shown in the figure, the circulator 6 is downstream of the analysis system 4 but it could alternatively be upstream.
  • the analysis system 4 and/or the circulator 6 can be positioned in a shelter.
  • Figure 3 illustrates a second embodiment of the sampling and reinjection device according to the invention.
  • the analysis system 4 includes several means of analysis 8a and 8b (the figure illustrates two means of analysis but of course could include a single one or include others in addition).
  • the analysis means 8a and 8b are positioned in parallel to each other from a bifurcation line starting from the branch line but the analysis means 8a and 8b could just as easily be placed in series .
  • each of the analysis means 8a and 8b is released into the atmosphere or recompressed for other uses.
  • Figure 4 illustrates a third embodiment of the sampling and reinjection device according to the invention. References identical to those in Figures 2 or 3 correspond to the same elements and will not be detailed.
  • the diversion line comprises, in addition to the elements of Figure 3, an expansion means 10, such as a regulator, so as to limit the pressure downstream of the expansion means 10. This may have an impact on the environment classified ATEX for “Explosive Atmosphere” or not of the equipment located in the shelter. When the environment is not ATEX classified, the equipment is simpler and less expensive.
  • the relaxation means 10 may or may not be positioned in the shelter.
  • the circulator 6 can also be used to recompress the fluid before its reinjection into the pipe 1, by the reinjection means 7.
  • the circulator 6 is also a compression means.
  • Figure 5 illustrates a fourth embodiment of the sampling and reinjection device according to the invention.
  • the fluid leaving the analysis means 8a and 8b is conveyed by conduits 12a and 12b to a reservoir 11 positioned as the diversion line upstream of the circulator 6, preferably between the expansion means 10 and the circulator 6.
  • the fluid leaving the analysis system 4 (that is to say from the different analysis means 8a and 8b) is collected in the tank 11 to be reintroduced into the pipe 1 via the circulator 6 and the reinjection means 7.
  • the circulator 6 is downstream of the analysis system 4.

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

L'invention concerne un circulateur (6) de fluide, notamment pour être utilisé dans un dispositif et un procédé de prélèvement et de réinjection d'un fluide dans une conduite, le circulateur (6) de fluide comprenant un cylindre (29) et un piston (25) ferromagnétique, le cylindre (29) délimitant une chambre d'entrée (50) et une chambre de sortie (51) séparées par le piston (25). Le cylindre (29) comprend une entrée (28) du fluide et une sortie (30) du fluide. Il comprend en outre un premier clapet de non-retour (32) dans le piston (25) et un deuxième clapet de non-retour (22) au niveau de ladite sortie (30) du fluide. De plus, le circulateur (6) comprend au moins un électroaimant (24, 26) pour entraîner le piston (25) en translation et chacune des chambres d'entrée (50) et de sortie (51) comprend un ressort (27, 21) fixé à une extrémité longitudinale du cylindre (29) et au piston (25).

Description

CIRCULATEUR DE FLUIDE, DISPOSITIF ET PROCEDE DE PRELEVEMENT D’UN FLUIDE DANS UNE CONDUITE
Domaine technique
L’invention concerne un circulateur de fluide et un dispositif et un procédé de prélèvement et de réinjection d’un fluide, tel qu’un gaz, dans une conduite, comprenant le circulateur de fluide, notamment pour réaliser une analyse du fluide de la conduite.
Les gestionnaires des réseaux de gaz doivent s’assurer de la qualité du gaz qu’ils exploitent, que ce gaz soit issu du gaz conventionnel (veine à grand débit, basse ou haute pression) ou de veines secondaires provenant de la production du gaz renouvelable (veine à petit débit, basse ou haute pression), tel que le biométhane.
Le développement de la production du gaz renouvelable est en très forte expansion. La loi de Transition Énergétique pour la Croissance Verte n°2015-992 du 17 Août 2015 fixe un objectif de 10 % de gaz renouvelable dans les réseaux traditionnels d’ici 2030.
Chacun de ces sites de production de gaz renouvelable possède un Shelter (ou « abri ») pour abriter le système d’odorisation du gaz ainsi que les analyseurs chromatographes en phase gazeuse pour contrôler la composition du gaz et son taux d’odorisation qui doivent respecter des contraintes réglementaires. Actuellement, les Shelter sont installés à plus ou moins grandes distances de la conduite du réseau de transport de gaz, entre 20 et 100 mètres, et les chromatographes sont alimentés en gaz à analyser par une ligne de faible diamètre, piquée directement sur la conduite du réseau de transport de gaz. Cette boucle de dérivation est ouverte, ce qui signifie qu’elle analyse le gaz et rejette l’excèdent de gaz, non utilisé par les analyseurs, ainsi que le gaz sortant de ces analyseurs, à l’atmosphère.
Les acteurs du secteur gazier ont pris récemment conscience de l’impact environnemental de ces rejets de gaz, notamment lorsque le gaz est du méthane dont l’impact sur la couche d’ozone est pire que le dioxyde de carbone.
Technique antérieure
La figure 1 illustre un système de prélèvement d’un gaz, du méthane, selon l’art antérieur. Du gaz est transporté dans une conduite 1 vers le réseau de transport de gaz. Pour être admis à être introduit dans le réseau de transport de gaz, le gaz doit respecter des critères spécifiques définis soit par la réglementation, soit par l’exploitant du réseau de transport de gaz.
Pour ce faire, le gaz acheminé dans la conduite peut être traité en amont pour atteindre un taux de pureté suffisant, une odorisation suffisante (teneur en THT pour TétraHydroThiophène), un taux d’humidité inférieur à une certaine valeur par exemple. Afin de vérifier que le gaz dans la conduite vérifie ces différents paramètres, du gaz est prélevé au sein de la conduite par une canne de prélèvement 2 puis est acheminé par un conduit 3 vers un système d’analyse 4 permettant une ou plusieurs mesures. Le système d’analyse 4 peut comprendre plusieurs moyens d’analyse pour réaliser différentes mesures (humidité, teneur en THT pour l’odorisation par exemple). Puis, le gaz est rejeté dans l’atmosphère par un évent 5. Le système peut également comprendre plusieurs autres évents (non représentés).
Ainsi, la boucle de prélèvement de gaz de la figure 1 est ouverte et se termine à l’évent 5.
Pour des raisons environnementales, relâcher du gaz, notamment du méthane, dans l’atmosphère, n’est plus envisageable, notamment en raison de ces effets sur la couche d’ozone.
La figure 1 présente le cas d’une conduite de gaz mais bien-entendu, un autre fluide, tel qu’un liquide, un gaz supercritique, un fluide multiphasique comprenant ou non des particules solides pourrait remplacer le gaz et le rejet dans l’environnement de ce fluide, est pour les mêmes raisons, problématique voir néfaste à l’environnement.
Pour éviter ce rejet à l’atmosphère du fluide contenu dans la conduite, la réinjection du fluide, après l’analyse, dans la conduite est une des solutions recherchées. Toutefois, cette réinjection est complexe, notamment pour les raisons suivantes :
La vitesse de circulation du fluide dans la conduite est élevée, jusqu’à plusieurs mètres par seconde environ pour assurer un temps entre le prélèvement et la réinjection du gaz inférieur à une durée prédéterminée. En respectant cette durée prédéterminée, on peut s’assurer que si le fluide analysé est non conforme, on peut isoler ce fluide du réseau de transport de gaz grâce à une vanne d’isolement située en aval de la conduite, la durée prédéterminée dépendant du débit de fluide dans la conduite, du diamètre de la conduite et de la distance en aval de la vanne d’isolement par rapport au prélèvement et à la réinjection ;
La pression du fluide pour la réinjection du fluide et des pertes de charges induites dans les conduites ;
La consommation d’énergie nécessaire à la réinjection qui peut être élevée en raison de la vitesse de circulation, de la pression et du fonctionnement continu ;
La fiabilité dans le temps d’un tel système ;
Les aspects sécurité en zone ATEX (ATmosphère Explosive) ;
Les faibles débits de circulation.
Pour assurer la réinjection du fluide, on connaît notamment la demande de brevet EP 3,919,839 qui concerne un système de prélèvement et de réinjection d’un fluide dans un circuit. Pour assurer la réinjection du fluide, le système comprend ici une pompe. L’utilisation d’une pompe (ou d’un compresseur) envisagée comme circulateur nécessite une vitesse de rotation très élevée, de l’ordre de 15 000 à 20 000 tours par minute pour assurer la vitesse de circulation du fluide. Cette vitesse de rotation, en fonctionnement continu, risque de réduire la durée de vie de la pompe ou d’entraîner des dysfonctionnements. En cas de dysfonctionnement, la distribution du fluide, le biométhane notamment, devrait être interrompu et le fluide stocké par ailleurs. En outre, une telle pompe ou un tel compresseur nécessite une consommation d’énergie très élevée.
Pour réinjecter le fluide dans la conduite, l’invention consiste à proposer un circulateur de fluide permettant à la fois d’atteindre la vitesse de circulation du fluide pour assurer un temps entre le prélèvement et la réinjection inférieur à la durée prédéterminée, de manière continue, tout en assurant la pression nécessaire à la réinjection, voir à comprimer le fluide si nécessaire, en limitant la consommation d’énergie et en assurant une fiabilité dans le temps.
Résumé de l’invention
L’objectif de l’invention est donc de limiter voire de supprimer les rejets de fluide prélevé en le réinjectant dans la conduite et ainsi l’introduire dans le réseau de transport de fluide, c’est-à- dire en créant une boucle fermée.
Pour cela, l’invention consiste à proposer un circulateur de fluide, notamment de gaz, assurant une fiabilité du système dans le temps en fonctionnement continu et en assurant une vitesse de circulation du fluide prédéterminée, par exemple entre 0,1 m/s et 2m/s, tout en limitant la consommation d’énergie.
L’invention concerne un circulateur de fluide, de préférence de gaz, comprenant un cylindre et un piston ferromagnétique apte à se déplacer longitudinalement dans le cylindre, le long de l’axe du cylindre, le cylindre délimitant une chambre d’entrée et une chambre de sortie séparées par le piston, le cylindre comprenant une entrée du fluide connectée à la chambre d’entrée et une sortie du fluide connectée à la chambre de sortie, le circulateur comprenant un premier clapet de non-retour dans le piston configuré pour s’ouvrir lorsque le piston se déplace en direction de la chambre d’entrée de manière à permettre le passage du fluide de la chambre d’entrée à la chambre de sortie et un deuxième clapet de non-retour positionné au niveau de ladite sortie du fluide, le deuxième clapet de non-retour étant configuré pour s’ouvrir lorsque le piston se déplace en direction de la chambre de sortie, pour laisser le fluide sortir du circulateur. De plus, le circulateur comprend au moins un électroaimant pour entraîner directement le piston en translation en mouvement de va et vient dans le cylindre, au moins un électroaimant étant disposé autour du cylindre, et chacune des chambres d’entrée et de sortie comprend un ressort fixé d’une part à une extrémité longitudinale du cylindre et d’autre part au piston. De préférence, le circulateur comprend deux électro-aimants disposés autour du cylindre, l’un des deux électroaimants étant configuré pour mettre en mouvement le piston dans un sens, l’autre des deux électroaimants étant configuré pour mettre en mouvement le piston dans l’autre sens, de préférence les deux électroaimants étant disposés longitudinalement, selon l’axe longitudinal du cylindre, l’un derrière l’autre.
Avantageusement, le circulateur comprend un troisième clapet de non-retour au niveau de l’entrée du fluide pour introduire le fluide dans la chambre d’entrée, le troisième clapet de non- retour étant configuré pour s’ouvrir lorsque le piston se déplace en direction de la chambre de sortie.
Selon une configuration de l’invention, le premier clapet de non-retour, le deuxième clapet de non-retour et/ou le troisième clapet de non-retour comprend un ressort pour augmenter la valeur de la pression d’ouverture d’une valeur prédéterminée.
L’invention concerne aussi un dispositif de prélèvement et de réinjection d’un fluide dans une conduite, comprenant une ligne de dérivation pour dériver au moins une partie du fluide de la conduite, la ligne de dérivation comprenant un moyen de prélèvement du fluide dans la conduite pour introduire le fluide prélevé dans la ligne de dérivation et un moyen de réinjection du fluide dans la conduite, la ligne de dérivation comprenant un circulateur de fluide tel que décrit précédemment dans la ligne de dérivation.
De préférence, la ligne de dérivation comprend au moins un système d’analyse du fluide en aval du moyen de prélèvement du fluide, dans le sens de circulation du fluide dans le dispositif de prélèvement et de réinjection du fluide, notamment en amont du circulateur, de préférence, le système d’analyse comprend au moins un moyen d’analyse, tel qu’un chromatographe.
Avantageusement, la ligne de dérivation comprend des équipements comprenant un canal d’échappement du fluide, et/ou le système d’analyse et/ou au moins un moyen d’analyse comprend un conduit d’échappement du fluide.
Selon une variante de l’invention, au moins un canal d’échappement et/ou au moins un conduit d’échappement, de préférence tous les canaux d’échappement et tous les conduits d’échappement, sont connectés fluidiquement à un réservoir, le réservoir étant positionné sur la ligne de dérivation, en amont du circulateur du fluide.
Selon une configuration de l’invention, la ligne de dérivation comprend un moyen de détente du fluide entre le moyen de prélèvement et le système d’analyse, le circulateur du fluide étant alors configuré pour recomprimer le fluide à une pression sensiblement égale à la pression de la conduite.
De manière préférée, le moyen de réinjection et le moyen de prélèvement sont un même et unique équipement qui permet le prélèvement et la réinjection du fluide dans la conduite ou le moyen de réinjection est positionné en amont ou en aval du moyen de prélèvement sur la conduite, dans le sens de circulation du fluide dans la conduite. L’invention concerne également un procédé de prélèvement et de réinjection de fluide à partir du dispositif de prélèvement et de réinjection tel que décrit précédemment, pour lequel on réalise au moins les étapes suivantes :
- on prélève un fluide dans une conduite, par le moyen de prélèvement, pour l’introduire dans une ligne de dérivation ;
- de préférence, on analyse le fluide prélevé, pour déterminer sa composition chimique ou sa teneur en certains composés, les composés comprenant de préférence le THT, l’H2S, l’H2O et/ou le PCS ;
- on fait circuler le fluide dans le circulateur pour acheminer le fluide jusqu’au moyen de réinjection; et
- on réintroduit le fluide prélevé dans la conduite grâce au moyen de réinjection, positionné en amont, en aval ou au niveau du moyen de prélèvement.
Liste des figures
D'autres caractéristiques et avantages du circulateur, du dispositif et/ou du procédé selon l'invention, apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'exemples non limitatifs de réalisations, en se référant aux figures annexées et décrites ci-après.
La figure 1 représente un système de prélèvement de gaz, sans réinjection de gaz, selon l’art antérieur.
La figure 2 représente un premier mode de réalisation d’un dispositif de prélèvement et de réinjection de fluide selon l’invention.
La figure 3 représente un deuxième mode de réalisation d’un dispositif de prélèvement et de réinjection de fluide selon l’invention.
La figure 4 représente un troisième mode de réalisation d’un dispositif de prélèvement et de réinjection de fluide selon l’invention.
La figure 5 représente un quatrième mode de réalisation d’un dispositif de prélèvement et de réinjection de fluide selon l’invention.
La figure 6 représente un circulateur de fluide selon l’invention, lorsque le piston se déplace en direction de la chambre d’entrée. La figure 7 représente le circulateur de la figure 6 selon l’invention, lorsque le piston se déplace en direction de la chambre de sortie.
Description des modes de réalisation
L’invention concerne un circulateur de fluide et un dispositif de prélèvement et de réinjection d’un fluide dans une conduite. Le fluide peut avantageusement être un gaz, sous forme gazeuse ou supercritique, et la conduite peut avantageusement être une conduite d’un réseau de transport de gaz.
Le gaz peut être du méthane (gaz fossile) et plus particulièrement du biométhane (gaz renouvelable).
Par gaz renouvelable, on entend un gaz qui n’est pas extrait des réserves fossiles.
Par biogaz, on entend un gaz obtenu par la fermentation de matières organiques animales ou végétales.
Par biométhane, on entend du méthane obtenu par le traitement du biogaz (dans lequel on enlève l’humidité, le CO2 et autres impuretés).
Le circulateur (ou moyen de circulation) de fluide, selon l’invention, comprend un cylindre et un piston ferromagnétique apte à se déplacer longitudinalement dans le cylindre, le long de l’axe du cylindre. De plus, le cylindre délimite une chambre d’entrée et une chambre de sortie séparées par le piston. En d’autres termes, la chambre d’entrée est délimitée d’une part par une partie du cylindre et par une surface du piston et la chambre de sortie est délimitée d’autre part par une autre partie du cylindre et par une autre surface du piston. Les chambres d’entrée et de sortie sont formées par des volumes à l’intérieur du cylindre. Le cylindre comprend une extrémité longitudinale d’entrée (délimitant une extrémité de la chambre d’entrée) et une extrémité longitudinale de sortie (délimitant une extrémité de la chambre de sortie). Comme le piston se déplace longitudinalement dans le cylindre, les volumes des chambres d’entrée et de sortie sont variables dans le temps et lorsque le volume d’une des deux chambres augmente, l’autre diminue. De plus, le cylindre comprend une entrée du fluide connectée à la chambre d’entrée, de préférence l’entrée est positionnée sur l’axe du cylindre et sur l’extrémité longitudinale d’entrée du cylindre. Le cylindre comprend aussi une sortie du fluide connectée à la chambre de sortie, de préférence la sortie est positionnée sur l’axe du cylindre et sur l’extrémité longitudinale de sortie du cylindre. Ainsi, le fluide entre dans le circulateur par l’entrée du fluide et ressort du circulateur par la sortie du fluide. En outre, le circulateur comprend également un premier clapet de non-retour dans le piston et ce premier clapet de non-retour est configuré pour s’ouvrir lorsque le piston se déplace en direction de la chambre d’entrée (vers l’extrémité longitudinale d’entrée du cylindre) de manière à permettre le passage du fluide de la chambre d’entrée à la chambre de sortie, et un deuxième clapet de non-retour positionné au niveau de la sortie du fluide, le deuxième clapet étant configuré pour s’ouvrir lorsque le piston se déplace en direction de la chambre de sortie (vers l’extrémité longitudinale de sortie du cylindre), pour laisser le fluide sortir du circulateur. Ainsi, le circulateur est prévu pour faire circuler le fluide dans un seul sens. Le premier clapet peut être de préférence configuré pour se fermer lorsque le piston de déplace en direction de la chambre de sortie et le deuxième clapet peut être de préférence configuré pour se fermer lorsque le piston se déplace en direction de la chambre d’entrée, de manière à faciliter la circulation du fluide et à générer une éventuelle contre-pression prédéterminée par les premier et deuxième clapets de non-retour. Selon l’invention, le circulateur comprend au moins un électroaimant pour entraîner le piston (en matériau ferromagnétique) en translation en mouvement de va et vient dans le cylindre.
Par mouvement de va et vient, on entend un mouvement de translation aller-retour, c’est-à- dire un mouvement de translation de direction alternée successivement (dans une direction puis dans la direction de sens opposée).
Ce mouvement de translation est généré directement par au moins un électroaimant (de préférence par deux électroaimants), sans transformation d’un mouvement de rotation (générée par un moteur électrique par exemple) en translation, par exemple via une vis hélicoïdale entre le cylindre et le piston. En générant directement la translation longitudinale par au moins un électroaimant, le mouvement est plus rapide que s’il était nécessaire de transformer un mouvement de rotation générée en mouvement de translation. Cela permet d’atteindre des vitesses de circulation du fluide de l’ordre de 0,1 m/s et 2 m/s par exemple. Lorsque le circulateur est prévu pour être utilisé dans un dispositif de prélèvement et de réinjection de fluide, cela permet d’assurer que le délai entre l’instant de prélèvement du fluide et son analyse est inférieur à une durée prédéterminée, par exemple la durée prédéterminée peut se situer entre 1 et 5 minutes. De ce fait, il est possible d’éviter de poursuivre l’introduction d’un gaz non conforme dans le réseau en actionnant une vanne en aval du point de prélèvement et du point de réinjection avant que le gaz analysé n’atteigne le réseau. De plus, l’utilisation d’un piston dans un cylindre est simple et robuste. Au contraire, pour atteindre de telles vitesses de circulation du fluide, l’utilisation de pièces tournantes, tel qu’un compresseur ou une pompe, nécessiterait de vitesses de rotation très importantes (de l’ordre de 15 000 à 20 000 tours par minutes), la fiabilité mécanique d’une telle solution pour un fonctionnement en continu ne serait pas garantie dans le temps. De plus, lorsque le fluide est un gaz, il serait alors nécessaire d’avoir des jeux faibles entre les pièces tournantes et le carter fixe. Le faible jeu et la vitesse élevée de rotation risque d’entraîner des frottements, de échauffement, d’augmenter la dimension du jeu dans le temps (et donc de ne pas assurer la vitesse de circulation du fluide au cours du temps) et d’augmenter les risques de dysfonctionnements. De plus, utiliser une pièce tournante tel qu’un moteur, entraîné par un arbre, nécessiterait la mise en place de moyens d’étanchéité dynamique pour des vitesses de rotation très élevées, qui d’une part augmenterait la complexité d’une telle solution et d’autre part augmenterait le risque de dysfonctionnement. De plus, lorsque le fluide est un gaz, l’obtention d’une telle étanchéité pour des vitesses de rotation élevées ne serait pas pérenne dans le temps, surtout avec un fonctionnement continu.
Pour entraîner le piston en translation longitudinale, au moins un électroaimant est disposé autour du cylindre (et du piston). Si on utilise un seul électroaimant, il peut être prévu d’inverser la polarité de l’électroaimant pour inverser le sens de déplacement du piston et ainsi permettre des mouvements de va-et-vient du piston dans le cylindre.
Selon l’invention, chacune des chambres d’entrée et de sortie comprend un ressort fixé d’une part à une extrémité longitudinale du cylindre et d’autre part au piston. Chacun de ces ressorts sert à la fois :
- De ressort de rappel pour maintenir le piston au repos (aucun des électroaimants n’étant activé), en position neutre, de préférence, à peu près à équidistance de chacune des extrémités longitudinales d’entrée et de sortie. De ce fait, dans cette position neutre de repos, le volume de la chambre d’entrée peut être par exemple sensiblement égal au volume de la chambre de sortie.
- D’amortisseur au piston lorsqu’il est entraîné dans chacune des deux chambres. Cet effet amortisseur est particulièrement utile lorsque le fluide est un gaz car l’effet amortisseur du gaz est alors quasiment nul. Cet effet amortisseur permet d’augmenter la durée de vie du circulateur.
Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, le circulateur peut comprendre deux électro-aimants disposés autour du cylindre (et du piston), l’un des deux électroaimants étant configuré pour mettre en mouvement le piston dans un sens, l’autre des deux électroaimants étant configuré pour mettre en mouvement le piston dans l’autre sens. Ainsi, lorsqu’on active un des électro-aimants, le piston se déplace longitudinalement vers l’une des chambres et lorsqu’on active l’autre des électro-aimants, le piston se déplace longitudinalement vers l’autre chambre. Lorsqu’aucun des électro-aimants n’est activé, le piston est en position de repos (position neutre), par exemple à équidistance entre les deux extrémités longitudinales d’entrée et de sortie du cylindre. Il est alors ramené à cette position de repos et y est maintenu grâce aux ressorts de part et d’autre du piston.
De préférence, les deux électroaimants peuvent être disposés longitudinalement, selon l’axe longitudinal du cylindre, l’un derrière l’autre. Ainsi, l’un des électroaimants se trouve plus ou moins en vis-à-vis de la chambre de sortie et l’autre des électroaimants se trouve plus ou moins en vis-à-vis de la chambre d’entrée. Le « plus ou moins en vis-à-vis » signifie que selon la position du piston, la chambre d’entrée et la chambre de sortie sont plus ou moins grandes et donc le « vis-à-vis » peut être légèrement modifiée en fonction de la position du piston. Cette notion de vis-à-vis peut plus facilement se comprendre à la position de repos, où l’un des électroaimants est alors en vis-à-vis d’une des chambres et l’autre électroaimant est alors en vis-à-vis de l’autre chambre. En positionnant les électroaimants de cette manière, on peut par activation/désactivation successive et alternée des électroaimants générer un mouvement de translation longitudinale du piston directement (sans passer par un mouvement de rotation intermédiaire par exemple) par les électroaimants.
Selon une configuration préférée de l’invention, le circulateur peut comprendre un troisième clapet de non-retour au niveau de l’entrée du fluide pour introduire le fluide dans la chambre d’entrée, le troisième clapet de non-retour étant configuré pour s’ouvrir lorsque le piston se déplace en direction de la chambre de sortie (vers l’extrémité longitudinale de sortie du cylindre) et de préférence pour se fermer lorsque le piston se déplace en direction de la chambre d’entrée (vers l’extrémité longitudinale d’entrée du cylindre). Ainsi, il est plus aisé de faire circuler le fluide dans le moyen de circulation (c’est-à-dire le circulateur) sans entraîner le fluide ponctuellement de la chambre d’entrée vers l’entrée (en sens inverse de ce qui est souhaité) lorsque le piston se déplace vers la chambre d’entrée.
Préférentiellement, le premier clapet de non-retour, le deuxième clapet de non-retour et/ou l’éventuel troisième clapet de non-retour peut (ou peuvent) comprendre chacun un ressort de rappel pour augmenter la valeur de la pression d’ouverture du clapet d’une valeur prédéterminée. Ainsi, on peut mieux contrôler l’ouverture de chaque clapet et on peut aussi générer une compression du fluide dans le circulateur.
L’invention concerne également un dispositif de prélèvement et de réinjection du fluide comprenant :
- une ligne de dérivation pour dériver au moins une partie du fluide de la conduite, l’autre partie du fluide restant dans la conduite pour être transporté par exemple à une position d’utilisation du fluide via le réseau de transport de gaz. La ligne de dérivation comprend : o un moyen de prélèvement du fluide dans la conduite pour introduire le fluide prélevé dans la ligne de dérivation. Ce moyen de prélèvement peut notamment être une canne de prélèvement qui permet de prélever une faible partie du fluide qui circule dans la conduite, par exemple pour analyser la composition chimique de ce fluide ; o un moyen de réinjection du fluide dans la conduite. Ce moyen de réinjection permet ainsi de réintroduire le fluide dans la conduite, plutôt que de le relâcher dans l’atmosphère par la ligne de dérivation ouverte de l’art antérieur de la figure 1 . Ce moyen de réinjection peut être un injecteur, un diffuseur ou une canne similaire à la canne de prélèvement. L’utilisation de ce moyen de réinjection permet également de s’affranchir de l’utilisation d’un réservoir de stockage de fluide dans lequel on pourrait stocker le fluide plutôt que de le relâcher dans l’atmosphère, ce réservoir de stockage nécessitant un volume et une gestion spécifique pour « vider » le réservoir de temps en temps et éviter toute augmentation non souhaitée de la pression, tout en évitant le rejet du fluide à l’atmosphère. o Un circulateur tel que décrit précédemment.
Le circulateur permet d’assurer que le délai entre l’instant de prélèvement du fluide et son analyse est inférieur à une durée prédéterminée, par exemple la durée prédéterminée peut se situer entre 1 et 5 minutes. Il permet également d’atteindre la pression du fluide de la conduite, tout en limitant la consommation d’énergie.
Grâce à l’invention, le fluide qui était rejeté à l’atmosphère est collecté et réintroduit dans la conduite. De ce fait, les rejets à l’atmosphère sont considérablement réduits, voire annulés. Lorsque le fluide est un gaz à effet de serre, tel que le dioxyde de carbone ou le méthane, l’invention a un impact environnemental très intéressant.
Lorsque le fluide n’est pas nocif pour l’environnement, l’invention reste néanmoins très pertinente car elle limite la surconsommation inutile du fluide.
De préférence, la ligne de dérivation peut comprendre au moins un système d’analyse du fluide en aval du moyen de prélèvement du fluide, dans le sens de circulation du fluide dans le dispositif de prélèvement et de réinjection du fluide (donc dans le sens de circulation du fluide dans la ligne de dérivation). Ce système d’analyse peut notamment servir à analyser la composition du fluide, son taux de pureté, son taux d’humidité ou la présence de composé non souhaitée. La ligne de dérivation peut être configurée pour assurer un temps entre le prélèvement du fluide et son analyse dans le système d’analyse inférieur à une durée prédéterminée, par exemple 2 minutes. Ce délai permet d’éviter l’introduction de gaz non conforme dans le réseau de transport de fluide, en fermant par exemple une vanne sur la conduite en aval (dans le sens de circulation du fluide dans la conduite) du point de prélèvement et du point de réinjection du fluide sur la conduite avant que le gaz entre dans le réseau (en aval de la vanne) ou en utilisant des réservoirs tampons permettant de retarder l’arrivée du gaz dans le réseau (pour augmenter artificiellement le délai).
Selon une configuration de l’invention, le système d’analyse peut être en amont du circulateur afin d’être au plus près du moyen de prélèvement. De plus, le système d’analyse peut avantageusement être positionné dans un abri (« Shelter » en anglais) de manière à protéger les équipements du système d’analyse.
Alternativement, le système d’analyse peut être en aval du circulateur. De plus, le système d’analyse peut avantageusement être positionné dans un abri (« Shelter » en anglais) de manière à protéger les équipements du système d’analyse.
Avantageusement, le système d’analyse peut comprendre au moins un moyen d’analyse, tel qu’un chromatographe ou un micro-chromatographe ou encore un capteur UV (UV pour Ultraviolets) mesurant les particules présentes, et peut éventuellement comprendre plusieurs moyens d’analyse de même technologie ou de technologies différentes pour mesurer la présence de différentes espèces chimiques présentes dans le fluide.
Lorsque le système d’analyse comprend plusieurs moyens d’analyse, ces moyens d’analyse peuvent être disposés en série ou de préférence en parallèle. En effet, en disposant les moyens d’analyse en parallèle, on peut gérer des volumes différents dans les différents moyens d’analyse, par exemple via des vannes de réglages de débit dans chaque branche parallèle conduisant à un moyen d’analyse différent.
Selon une configuration de l’invention, la ligne de dérivation peut comprendre un moyen de détente du fluide entre le moyen de prélèvement et le système d’analyse. En effet, en limitant la pression du fluide dans la ligne de dérivation, on limite le volume de fluide y circulant. Cela peut aussi permettre une limitation de la pression compatible avec le ou les moyens d’analyse du système d’analyse.
De préférence, le circulateur du fluide peut être configuré pour recomprimer le fluide à une pression sensiblement égale à la pression de la conduite. De ce fait, il n’est pas nécessaire d’utiliser un autre moyen de compression, tel qu’un compresseur, pour recomprimer le fluide avant sa réinjection dans la conduite, ce moyen de compression étant alors un important consommateur d’énergie. En effet, il est préférable que le fluide soit réinjecté sensiblement à la même pression que celle de la conduite. Pour configurer le circulateur à comprimer le fluide, il est possible d’utiliser les différents facteurs suivants, seuls ou en combinaison les uns des autres :
- La puissance du ou des électroaimants. En effet, plus les électroaimants seront puissants, plus ils permettront au piston de comprimer la chambre d’entrée et/ou la chambre de sortie et donc pourront générer une augmentation de la pression.
- La surface du piston en contact avec le fluide dans la chambre d’entrée et dans la chambre de sortie. En effet, en induisant une différence entre ces surfaces, il est possible de comprimer le fluide. Pour réduire l’une de ces surfaces, il est possible par exemple, d’ajouter un arbre central fixé au piston d’un côté, par exemple, du côté de la chambre de sortie.
- D’utiliser des ressorts de rappel plus ou moins importants pour chaque clapet de non- retour. En effet, l’utilisation de ces ressorts de rappel pour chaque clapet de non-retour permet de modifier la pression d’ouverture des clapets.
Selon une variante avantageuse de l’invention, la ligne de dérivation peut comprendre des conduits entre les différents équipements (moyen de prélèvement, système d’analyse, circulateur, moyen d’injection et autres éventuellement), le diamètre externe de tous les conduits de la ligne de dérivation pouvant être inférieur à 2” (soit 50,8mm), de préférence inférieur à 1 ” (soit 25,4mm) et de manière préférée inférieur ou égal à 1/4” (soit 6,35mm). En limitant le diamètre des conduits, on limite le débit et donc le volume de fluide prélevé. Dans le cas de gaz explosifs, ce qui est le cas du méthane (et donc du biométhane) notamment, les contraintes liées à l’environnement ATEX, pour « AT mosphère Explosive » sont réduites. Cela est notamment avantageux lorsqu’un abri, « Shelter », est utilisé pour le système d’analyse entre autres.
Selon une configuration de l’invention, les diamètres des conduits en amont et en aval du circulateur peuvent être différents.
Avantageusement, le moyen de réinjection et le moyen de prélèvement peuvent être un même et unique équipement qui permet le prélèvement et la réinjection du fluide dans la conduite. Cet unique équipement peut notamment être une canne de prélèvement et d’injection. Cela permet de réduire le nombre d’équipements de la ligne de dérivation et leur encombrement sur la conduite.
Alternativement, le moyen de réinjection peut être positionné en amont ou en aval du moyen de prélèvement sur la conduite, dans le sens de circulation du fluide dans la conduite. En le positionnant en aval, on peut réintroduire le fluide sensiblement au niveau du volume de gaz dans lequel il a été prélevé et on évite un deuxième prélèvement du même gaz. En le positionnant en amont, par exemple, avant les unités de traitement du fluide, on peut retraiter ce fluide. Cela peut être avantageux lorsque le fluide prélevé est non conforme.
Selon une mise en oeuvre de l’invention, la ligne de dérivation peut comprendre des équipements comprenant (chacun) un canal d’échappement du fluide, et/ou le système d’analyse et/ou au moins un moyen d’analyse peut comprendre un conduit d’échappement du fluide. Ce canal d’échappement et ce conduit d’échappement permettent d’évacuer le fluide analysé par exemple. Les équipements peuvent être des vannes ou des soupapes par exemple.
De préférence, au moins un canal d’échappement et/ou au moins un conduit d’échappement, de préférence tous les canaux d’échappement et tous les conduits d’échappement, sont connectés fluidiquement à un réservoir, le réservoir étant positionné sur la ligne de dérivation, en amont du circulateur du fluide. En connectant les différents échappements de fluide, on collecte le fluide qui serait rejeté à l’atmosphère si le canal d’échappement ou le conduit d’échappement était laissé ouvert libre à l’atmosphère. Si on connecte tous les canaux et conduits d’échappement, tout le fluide est collecté dans le réservoir au lieu d’être rejeté à l’atmosphère. Le réservoir sert alors d’unité tampon et le fluide est ensuite envoyé dans le circulateur pour être réintroduit dans la conduite.
L’invention concerne aussi un procédé de prélèvement et de réinjection de fluide à partir du dispositif de prélèvement et de réinjection tel que décrit précédemment, pour lequel on réalise au moins les étapes suivantes :
- on prélève un fluide dans une conduite, par le moyen de prélèvement, pour l’introduire dans une ligne de dérivation ;
- de préférence, on analyse le fluide prélevé, pour déterminer sa composition chimique ou sa teneur en certains composés, les composés comprenant de préférence le THT (TétraHydroThiophène), l’H2S (Sulfure de dihydrogène), l’H2O (eau) et/ou le pouvoir calorifique supérieur PCS et/ou le pouvoir calorifique inférieur PCI ;
- on fait circuler le fluide dans le circulateur tel que décrit pour acheminer le fluide jusqu’au moyen de réinjection ; grâce au circulateur selon l’invention, le fluide peut circuler très rapidement à une vitesse déterminée, par exemple entre 0,1 et 2m/s . De plus, le circulateur génère peu de pertes de charges, est robuste, simple et fiable et il peut compenser les pertes de charges ou recomprimer le fluide afin de réintroduire le fluide à la pression de la conduite ; et
- on réintroduit le fluide prélevé dans la conduite grâce au moyen de réinjection, positionné en amont, en aval ou au niveau du moyen de prélèvement (dans le moyen de prélèvement).
Grâce à l’invention, le fluide qui était rejeté à l’atmosphère est collecté et réintroduit dans la conduite. De ce fait, les rejets à l’atmosphère sont considérablement réduits, voire annulés. Lorsque le fluide est un gaz à effet de serre, tel que le dioxyde de carbone ou le méthane, l’invention a un impact environnemental très intéressant.
Lorsque le fluide n’est pas nocif pour l’environnement, l’invention reste néanmoins très pertinente car elle limite la surconsommation inutile du fluide. Les figures 6 et 7 illustrent, de manière schématique et non limitative, un circulateur de fluide selon un mode de réalisation de l’invention.
La figure 6 illustre le cas où le piston 25 se déplace en direction de la chambre d’entrée 50 alors que la figure 7 illustre le cas où le piston 25 se déplace en direction de la chambre de sortie 51 .
Le circulateur 6 comprend un cylindre 29 et un piston 25 apte à se déplacer longitudinalement dans le cylindre 29.
Le piston 25 est en matériau ferromagnétique de manière à pouvoir être entraîné longitudinalement dans le cylindre par les électroaimants 24 et 26 qui sont positionnés autour du cylindre. Le système représenté utilise deux électroaimants 24 et 26 mais le système pourrait aussi utiliser un seul électroaimant dont la polarité serait alternée régulièrement pour entraîner le mouvement du piston 25 en va-et-vient.
Avec les deux électroaimants 24 et 26, on peut activer alternativement l’un puis l’autre de manière à entraîner directement (sans rotation) le piston dans un sens puis dans l’autre.
Le cylindre 29 comprend une entrée 28 de fluide et une sortie 30 de fluide. Tel que représenté, les électroaimants sont positionnés longitudinalement l’un derrière l’autre (selon leur direction axiale), l’électroaimant 24 en vis-à-vis de la chambre de sortie 51 et l’électroaimant 26 en vis- à-vis de la chambre d’entrée 50.
Le cylindre 29 et le piston 25 délimitent une chambre d’entrée 50, connectée à l’entrée 28 de fluide et une chambre de sortie 51 connectée à la sortie 30 de fluide.
Le piston 25 comprend un orifice de passage du fluide avec un premier clapet de non-retour 32 équipé ici d’un ressort de rappel 31 (qui reste néanmoins optionnel). Ce premier clapet de non-retour 32 est configuré pour s’ouvrir lorsque le piston se déplace en direction de l’entrée 28 de fluide (donc vers la chambre d’entrée 50) comme illustré par les flèches grises sur la figure 6 et pour se fermer lorsque le piston 25 se déplace en direction de la sortie 30 de fluide (donc vers la chambre de sortie 51 ) comme illustré par les flèches grises sur la figure 7. Lorsqu’il s’ouvre, le fluide peut alors passer dans l’orifice de passage du piston 25 et ainsi passer de la chambre d’entrée 50 à la chambre de sortie 51 .
La sortie 30 de fluide comprend également un deuxième clapet de non-retour 22 ici équipé d’un ressort de rappel 21 (qui reste néanmoins optionnel). Ce deuxième clapet de non-retour 22 est configuré pour s’ouvrir lorsque le piston 25 se déplace vers la sortie 30 de fluide (donc vers la chambre de sortie), comme illustré sur la figure 7 et pour se fermer lorsque le piston 25 se déplace en sens opposé, vers l’entrée 28 (donc vers la chambre d’entrée) comme illustré sur la figure 6.
Le circulateur représenté comprend également un troisième clapet de non-retour 35 qui est optionnel au niveau de l’entrée 28 de fluide. Ce clapet de non-retour 35 comprend ici un ressort de rappel 33 mais il pourrait ne pas comprendre de ressort de rappel. Ce clapet de non-retour 35 est configuré pour s’ouvrir lorsque le piston 25 se déplace en direction de la chambre de sortie 51 (vers la sortie 30 de fluide), tel qu’illustré sur la figure 7 et pour se fermer lorsque le piston 25 se déplace en sens opposé tel qu’illustré sur la figure 6. Le circulateur comprend également un ressort 27 dans la chambre d’entrée 50 connecté à l’extrémité d’entrée du cylindre 29 et au piston 25 et un ressort 21 dans la chambre de sortie 51 connecté à l’extrémité de sortie du cylindre 29 et au piston 25.
Le fonctionnement du circulateur est le suivant :
- Lorsque le piston 25 se déplace vers la sortie 30 de fluide, tel que sur la figure 7, le fluide arrive dans la chambre d’entrée 50 soit directement (s’il n’y a pas de troisième clapet de non-retour 35), soit par l’ouverture de ce troisième clapet de non-retour 35. Le volume de la chambre d’entrée 50 augmente. Le premier clapet de non-retour 32 reste fermé. Le deuxième clapet de non-retour 22 est ouvert : comme la chambre de sortie 51 a un volume qui réduit, le fluide est entraîné vers la sortie 30 via l’ouverture du clapet de non-retour 22.
Lorsque le piston 25 se déplace vers l’entrée 28 de fluide, tel que sur la figure 6, le volume de la chambre d’entrée 50 diminue. Comme la pression en amont de l’entrée est constante (ou que le troisième clapet de non-retour 35 est fermé) et que le premier clapet de non-retour 32 est ouvert, le fluide passe de la chambre d’entrée 50 à la chambre de sortie 51 en passant par l’orifice de passage du piston 25 et par le clapet de non-retour 32 ouvert. Le deuxième clapet de non-retour 22 est fermé.
Ainsi, le fluide passe progressivement de l’entrée 28 vers la chambre d’entrée 50, de la chambre d’entrée 50 vers la chambre de sortie 51 et de la chambre de sortie 51 vers la sortie 30. Le système permet donc bien la circulation du fluide dans un seul sens.
Bien entendu, le système peut comprendre des moyens d’étanchéité (non représentés), notamment au niveau de l’interface entre le piston et le cylindre. Ces moyens d’étanchéité peuvent être par exemple des joints toriques adaptés au fluide utilisé d’une part, aux valeurs de pressions et température de fonctionnement et aux conditions dynamiques (vitesse de déplacement du piston).
Comme le déplacement du piston et du fluide est linéaire (sans rotation), les risques d’échauffement mécanique sont limités.
Le circulateur selon l’invention permet une circulation du fluide simple, robuste, et ce malgré le fonctionnement continu du circulateur. Il permet également une consommation d’énergie réduite par rapport à une pompe ou à un compresseur rotatif.
Les figures 2 à 5 illustrent, de manière schématique et non limitative, différents modes de réalisation de dispositif de prélèvement et de réinjection de fluide selon l’invention. La figure 2 illustre un premier mode de réalisation d’un dispositif de prélèvement et de réinjection de fluide selon l’invention.
Ce dispositif de prélèvement et de réinjection de fluide comprend un moyen de prélèvement 2 pour prélever un fluide, tel qu’un gaz, plus particulièrement du biométhane, dans une conduite 1 , le fluide circulant dans le sens F dans la conduite 1 .
Le dispositif de prélèvement et de réinjection de fluide comprend une ligne de dérivation 3 qui va du moyen de prélèvement 2 au moyen de réinjection 7 du fluide dans la conduite 1 , ce moyen de réinjection pouvant être en aval, dans le sens de circulation F du fluide dans la conduite 1 , du moyen de prélèvement 2 tel que représenté, ou au contraire en amont ou encore au même niveau que le moyen de prélèvement 2.
La ligne de dérivation 3 comprend un circulateur 6, par exemple celui des figures 6 ou 7 ou l’une de ses variantes selon l’invention. Le circulateur 6 est positionné entre le moyen de prélèvement 2 et le moyen de réinjection 7.
La ligne de dérivation 3 peut également comprendre de manière optionnelle un système d’analyse 4 pour mesurer certains paramètres du fluide comme par exemple, son taux d’humidité, son taux d’odorisation, son pouvoir calorifique supérieur et/ou inférieur, sa teneur en certains composés chimiques comme le sulfure d’hydrogène H2S.
Le système d’analyse 4 peut avantageusement être mis en place entre le moyen de prélèvement 2 et le circulateur 6. Tel que représenté sur la figure, le circulateur 6 est en aval du système d’analyse 4 mais il pourrait alternativement être en amont.
Le système d’analyse 4 et/ou le circulateur 6 peuvent être positionnés dans un abri.
La figure 3 illustre un deuxième mode de réalisation du dispositif de prélèvement et de réinjection selon l’invention.
Les références identiques à celles de la figure 2 correspondent aux mêmes éléments et ne seront pas redétaillés.
Sur cette figure, le système d’analyse 4 comprend plusieurs moyens d’analyse 8a et 8b (la figure illustre deux moyens d’analyse mais bien entendu pourrait en comprendre un unique ou en comprendre d’autres en suppléments). Les moyens d’analyse 8a et 8b sont positionnés en parallèle l’un de l’autre à partir d’une ligne de bifurcation partant de la ligne de dérivation mais les moyens d’analyse 8a et 8b pourraient tout aussi bien être placés en série.
Le fluide en sortie 9 de chacun des moyens d’analyse 8a et 8b est rejeté à l’atmosphère ou recomprimé pour d’autres utilisations.
La figure 4 illustre un troisième mode de réalisation du dispositif de prélèvement et de réinjection selon l’invention. Les références identiques à celles des figures 2 ou 3 correspondent aux mêmes éléments et ne seront pas redétaillés. La ligne de dérivation comprend, en plus des éléments de la figure 3, un moyen de détente 10, tel qu’un détendeur, de manière à limiter la pression en aval du moyen de détente 10. Cela peut avoir une incidence sur l’environnement classé ATEX pour « ATmosphère Explosive » ou non des équipements situés dans l’abri. Lorsque l’environnement n’est pas classé ATEX, les équipements sont plus simples et moins onéreux. Le moyen de détente 10 peut ou non être positionné dans l’abri.
Comme le fluide est détendu dans le moyen de détente 10, le circulateur 6 peut également servir à recomprimer le fluide avant sa réinjection dans la conduite 1 , par le moyen de réinjection 7. Autrement dit, le circulateur 6 est également un moyen de compression.
La figure 5 illustre un quatrième mode de réalisation du dispositif de prélèvement et de réinjection selon l’invention.
Les références identiques à celles des figures 2 à 4 correspondent aux mêmes éléments et ne seront pas redétaillés.
Dans ce mode de réalisation, le fluide sortant des moyens d’analyse 8a et 8b est acheminé par des conduits 12a et 12b vers un réservoir 1 1 positionné que la ligne de dérivation en amont du circulateur 6, de préférence entre le moyen de détente 10 et le circulateur 6. Ainsi, le fluide sortant du système d’analyse 4 (c’est-à-dire des différents moyens d’analyse 8a et 8b) est collecté dans le réservoir 1 1 pour être réintroduit dans la conduite 1 via le circulateur 6 et le moyen de réinjection 7.
Dans ce cas, le circulateur 6 est en aval du système d’analyse 4.
Bien-entendu, les différentes options illustrées sur les figures 2 à 5 peuvent être combinées ou non sans sortir du cadre de l’invention. Elles peuvent également être combinées aux différentes options de circulateur décrites dans la présente description et notamment celles décrites en relation avec les figures 6 et 7.

Claims

Revendications
1 .Circulateur (6) de fluide, de préférence de gaz, comprenant un cylindre (29) et un piston (25) ferromagnétique apte à se déplacer longitudinalement dans le cylindre (29), le long de l’axe du cylindre, le cylindre (29) délimitant une chambre d’entrée (50) et une chambre de sortie (51 ) séparées par le piston (25), le cylindre (29) comprenant une entrée (28) du fluide connectée à la chambre d’entrée (50) et une sortie (30) du fluide connectée à la chambre de sortie (51 ), le circulateur (6) comprenant un premier clapet de non-retour (32) dans le piston (25) configuré pour s’ouvrir lorsque le piston (25) se déplace en direction de la chambre d’entrée (50) de manière à permettre le passage du fluide de la chambre d’entrée (50) à la chambre de sortie (51 ) et un deuxième clapet de non-retour (22) positionné au niveau de ladite sortie (30) du fluide, le deuxième clapet de non-retour (22) étant configuré pour s’ouvrir lorsque le piston (25) se déplace en direction de la chambre de sortie (51 ), pour laisser le fluide sortir du circulateur (6), caractérisé en ce que le circulateur (6) comprend au moins un électroaimant (24, 26) pour entraîner directement le piston (25) en translation en mouvement de va et vient dans le cylindre (29), l’au moins un électroaimant (24, 26) étant disposé autour du cylindre (29), et en ce que chacune des chambres d’entrée (50) et de sortie (51 ) comprend un ressort (27, 21 ) fixé d’une part à une extrémité longitudinale du cylindre (29) et d’autre part au piston (25).
2. Circulateur (6) de fluide selon la revendication 1 , pour lequel le circulateur (6) comprend deux électro-aimants (24, 26) disposés autour du cylindre (29), l’un des deux électroaimants (24, 26) étant configuré pour mettre en mouvement le piston (25) dans un sens, l’autre des deux électroaimants (24, 26) étant configuré pour mettre en mouvement le piston (25) dans l’autre sens, de préférence les deux électroaimants (24, 26) étant disposés longitudinalement, selon l’axe longitudinal du cylindre (29), l’un derrière l’autre.
3. Circulateur (6) de fluide selon l’une des revendications précédentes, pour lequel le circulateur (6) comprend un troisième clapet de non-retour (35) au niveau de l’entrée (28) du fluide pour introduire le fluide dans la chambre d’entrée (50), le troisième clapet de non-retour (35) étant configuré pour s’ouvrir lorsque le piston (25) se déplace en direction de la chambre de sortie (51 ).
4. Circulateur (6) de fluide selon l’une des revendications précédentes, pour lequel le premier clapet de non-retour (32), le deuxième clapet de non-retour (22) et/ou le troisième clapet de non-retour (35) comprend un ressort (31 , 21 , 33) pour augmenter la valeur de la pression d’ouverture d’une valeur prédéterminée.
5. Dispositif de prélèvement et de réinjection d’un fluide dans une conduite (1 ), comprenant une ligne de dérivation (3) pour dériver au moins une partie du fluide de la conduite (1 ), la ligne de dérivation (3) comprenant un moyen de prélèvement (2) du fluide dans la conduite pour introduire le fluide prélevé dans la ligne de dérivation (3) et un moyen de réinjection (7) du fluide dans la conduite (1 ), la ligne de dérivation (3) comprenant un circulateur (6) du fluide selon l’une des revendications 1 à 4 dans la ligne de dérivation (3).
6. Dispositif de prélèvement et de réinjection d’un fluide dans une conduite (1 ) selon la revendication 5, pour lequel la ligne de dérivation (3) comprenant au moins un système d’analyse (4) du fluide en aval du moyen de prélèvement (2) du fluide, dans le sens de circulation du fluide dans le dispositif de prélèvement et de réinjection du fluide, notamment en amont du circulateur (6), de préférence, le système d’analyse (4) comprend au moins un moyen d’analyse (8a, 8b), tel qu’un chromatographe.
7. Dispositif de prélèvement et de réinjection d’un fluide dans une conduite (1 ) selon la revendication 6, pour lequel la ligne de dérivation (3) comprend des équipements comprenant un canal d’échappement du fluide, et/ou le système d’analyse (4) et/ou au moins un moyen d’analyse (8a, 8b) comprend un conduit d’échappement du fluide.
8. Dispositif de prélèvement et de réinjection d’un fluide dans une conduite (1 ) selon la revendication 7, pour lequel au moins un canal d’échappement et/ou au moins un conduit d’échappement, de préférence tous les canaux d’échappement et tous les conduits d’échappement, sont connectés fluidiquement à un réservoir (1 1 ), le réservoir (1 1 ) étant positionné sur la ligne de dérivation (3), en amont du circulateur
(6) du fluide.
9. Dispositif de prélèvement et de réinjection d’un fluide dans une conduite (1 ) selon l’une des revendications 5 à 8, pour lequel la ligne de dérivation (3) comprend un moyen de détente (10) du fluide entre le moyen de prélèvement (2) et le système d’analyse (4), le circulateur (6) du fluide étant alors configuré pour recomprimer le fluide à une pression sensiblement égale à la pression de la conduite (1 ).
10. Dispositif de prélèvement et de réinjection d’un fluide dans une conduite (1 ) selon l’une des revendications 5 à 9, pour lequel le moyen de réinjection (7) et le moyen de prélèvement (2) sont un même et unique équipement qui permet le prélèvement et la réinjection du fluide dans la conduite (1 ) ou pour lequel le moyen de réinjection
(7) est positionné en amont ou en aval du moyen de prélèvement (2) sur la conduite (1 ), dans le sens de circulation du fluide dans la conduite (1 ). Procédé de prélèvement et de réinjection de fluide à partir du dispositif de prélèvement et de réinjection selon l’une des revendications 5 à 10, pour lequel on réalise au moins les étapes suivantes :
- on prélève un fluide dans une conduite (1 ) , par le moyen de prélèvement (2), pour l’introduire dans une ligne de dérivation (3) ;
- de préférence, on analyse le fluide prélevé, pour déterminer sa composition chimique ou sa teneur en certains composés, les composés comprenant de préférence le THT, l’H2S, l’H2O et/ou le PCS ;
- on fait circuler le fluide dans le circulateur (6) pour acheminer le fluide jusqu’au moyen de réinjection (7) ; et
- on réintroduit le fluide prélevé dans la conduite (1) grâce au moyen de réinjection (7), positionné en amont, en aval ou au niveau du moyen de prélèvement (2).
EP23801483.1A 2022-12-05 2023-11-10 Circulateur de fluide, dispositif et procede de prelevement d'un fluide dans une conduite Pending EP4630779A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2212776A FR3142794B1 (fr) 2022-12-05 2022-12-05 Circulateur de fluide, dispositif et procédé de prélèvement d’un fluide dans une conduite
PCT/EP2023/081502 WO2024120748A1 (fr) 2022-12-05 2023-11-10 Circulateur de fluide, dispositif et procede de prelevement d'un fluide dans une conduite

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4630779A1 true EP4630779A1 (fr) 2025-10-15

Family

ID=85176007

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP23801483.1A Pending EP4630779A1 (fr) 2022-12-05 2023-11-10 Circulateur de fluide, dispositif et procede de prelevement d'un fluide dans une conduite

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4630779A1 (fr)
FR (1) FR3142794B1 (fr)
WO (1) WO2024120748A1 (fr)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN119574800B (zh) * 2024-11-30 2025-09-30 浙江瑞亨电子材料有限公司 一种液氯纯度分析装置及其控制方法
CN121521554A (zh) * 2026-01-14 2026-02-13 太原理工大学 一种时控爆炸过程产物采集装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2180158A (en) * 1937-01-15 1939-11-14 Clifford T Mccoy Oil well pump
US3455904A (en) * 1966-03-31 1969-07-15 Shell Oil Co Device for sampling fluids
FR2476311A1 (fr) * 1980-02-20 1981-08-21 Armines Dispositif de prelevement d'echantillons d'un produit gazeux ou liquide sous pression en vue d'analyse
AT378998B (de) * 1983-11-24 1985-10-25 Springer Ingrid Ventillose elektromagnetische fluessigkeitspumpe
RU2305770C1 (ru) * 2006-02-06 2007-09-10 Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина Пробоотборник накопительный
FR3111193B1 (fr) 2020-06-04 2023-06-16 Commissariat Energie Atomique Procédé de détermination de l’évolution de la composition circulante d’un fluide de travail

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024120748A1 (fr) 2024-06-13
FR3142794A1 (fr) 2024-06-07
FR3142794B1 (fr) 2025-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2024120748A1 (fr) Circulateur de fluide, dispositif et procede de prelevement d'un fluide dans une conduite
EP1821093B1 (fr) Procédé et dispositif de mesure de perméation
EP2682736B1 (fr) Procédé et dispositif de mesure de perméation
EP0727557B1 (fr) Procédé d'introduction d'un gaz de remplissage dans une enceinte et installation de mise en oeuvre
EP1559913A1 (fr) Pompe à cavités progressives
EP2260184B1 (fr) Deshuileur centrifuge a section de passage variable
FR2681689A1 (fr) Detecteur de fuite a gaz traceur.
WO2019239083A1 (fr) Installation de rebours à optimisation énergétique
EP2226400A1 (fr) Procédé de refroidissement d'une bande métallique circulant dans une section de refroidissement d'une ligne de traitement thermique en continu, et installation de mise en oeuvre dudit procédé
EP3676589B1 (fr) Détecteur de fuites et procédé de détection de fuites pour le contrôle de l'étanchéité d'objets à tester
CA2945890A1 (fr) Pompe a engrenages a carburant, prevue notamment comme pompe a haute pression
EP2380646B1 (fr) Installation et procédé de caractérisation de gaz dissous dans un liquide
CA2735845A1 (fr) Installation miniaturisee de fabrication de melanges de gaz
CA2252022C (fr) Dispositif et procede de compression diphasique d'un gaz soluble dans un solvant
FR3075308A1 (fr) Enceinte de lubrification d'au moins un palier d'une turbomachine
EP3077747B1 (fr) Dispositif et procédé de refroidissement et/ou de liquéfaction à basse température
EP3193157B1 (fr) Dispositif de mesure de viscosite sous atmosphere inerte, mèthode d'analyse et utilisation
WO1990008585A1 (fr) Dispositif de regulation et d'amortissement d'un ecoulement polyphasique et son application
EP3807569A1 (fr) Installation de rebours mobile
WO2024068634A1 (fr) Electrovanne et equipement avec l'electrovanne
Destoop Compresseurs volumétriques
FR2931232A1 (fr) Procede et installation de determination d'une valeur de debit d'un fluide
WO2014096631A1 (fr) Dispositif et procédé pour séparer un mélange de gaz
FR2912931A1 (fr) Dispositif pour separer des molecules et/ou particules dispersees dans un fluide
WO2015086939A1 (fr) Procede de regulation de la ventilation d'un tambour de pre-compostage

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20250707

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)