WO2010067322A1 - Dispositif et procédé de détection de fuite - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a leak detection device adapted to be integrated in an industrial pneumatic network comprising pneumatic consumers and a source of compressed gas supplying a gas at high pressure to said consumers, the device comprising a main pneumatic passage equipped with a main valve through which the gas can be supplied to said consumers, a control unit adapted to manage the opening and closing of said main valve, and a power source providing the energy necessary for the operation of the device .
- the invention also relates to a corresponding leak detection method.
- the object of the present invention is to obviate the aforementioned drawbacks of current systems and to allow the realization of a device and a method of leak detection on an industrial pneumatic network that is simple and relatively inexpensive to implement.
- leak detection should be possible without knowing the total volume of the pneumatic network, or even the part of the network to which, respectively, the device is connected.
- the detection of a leak and the calculation of the leakage rate should be able to be done over a very wide range.
- the subject of the present invention is thus a leak detection device of the above-mentioned kind which is distinguished by the fact that it comprises at least one secondary pneumatic passage parallel to the portion of the main passage comprising said main valve and equipped with a secondary valve. , the latter being a calibrated valve having a precise flow capacity and a pressure detector, the opening and closing of said secondary valve being managed by said control unit taking up the signals taken by said pressure sensor, so to determine the leakage rate occurring in the pneumatic network or in the part of said network to which, respectively, the device is connected.
- the device according to the present invention may comprise an absolute pressure sensor capable of measuring the absolute pressure at the outlet of the device's pneumatic passage or a differential pressure sensor capable of measuring the difference in pressure between the inlet and the outlet. the exit of the pneumatic passage.
- it may also include an absolute pressure sensor capable of measuring the absolute pressure at the inlet of the main pneumatic passage of the device.
- the device according to the present invention can also be equipped with several secondary pneumatic passages, each parallel to the portion of the main passage comprising said main valve and equipped with a valve secondary, these secondary valves being calibrated valves having a precise flow capacity, their flow capacity being selected from several successive sizes, so as to be able to treat leaks in the industrial network corresponding to a wide range of leakage rates.
- valves used are preferably solenoid valves, in particular bistable solenoid valves or piezo valves.
- Said control unit normally comprises storage means capable of recording the pressure values recorded as a function of the time and the state of opening or closing of the main and secondary valves.
- the control unit may also include calculation means for determining the leak rate based on the recorded data.
- the device according to the present invention can be equipped with communication means, preferably wireless or wired, for communicating the recorded, recorded and / or calculated data to an external entity of the device.
- Another object of the present invention is a method of detecting a tire in a pneumatic tire network comprising pneumatic consumers and a source of compressed gas supplying a high pressure gas to said consumers using a gas a device as mentioned above.
- This method is distinguished by the fact that it plans to close said main valve along the main pneumatic passage at a given moment during a period of stopping consumers pneumatic network, respectively the part of said network to, respectively to which the device is connected, to stop the supply of gas to said consumers, the secondary valve along the secondary pneumatic passage being closed, then, after a first predetermined time, to open the secondary valve, to allow at the source of compressed gas to supply, through the secondary air passage, high pressure gas to the network pneumatic, respectively to the part of said network to which, respectively to which the device is connected, after the flow of a second time able to allow the pressure at the outlet of the pneumatic passage of the device is substantially to reach its level before closing of the main valve is to reach a saturation value, close the secondary valve, and finally calculate, through the known gas flow capacity of
- the step of the method of calculating the leakage rate can use the absolute value of the pressure measured at the output of the main pneumatic passage of the device, or the value of the pressure difference between the inlet and the outlet of the pneumatic passage.
- the method may also comprise, before calculating the leakage rate, the reopening step of the main valve, in order to make it possible to check the pressure at the inlet of the pneumatic passage of the device.
- the method may further comprise, if the pressure at the outlet of the pneumatic passage of the device does not reach substantially its level before closure of the main valve or a saturation value, the step of reiterating the second and the third step of the method with at least one other secondary valve of a flow capacity successively larger and larger, the secondary valve previously used remaining during this time closed to open and close in its place said other secondary valve.
- the calculation of the leakage rate can be performed either in the subsonic regime or in the sonic regime; moreover, the process can be iterated several times, the calculated leakage rate being confirmed only if the result of the calculation is substantially identical to each reiteration.
- FIG. 1 shows a block diagram of a leak detection device according to the present invention integrated in an industrial pneumatic network between a compressed gas souce on one side and pneumatic consumers on the other side.
- FIG. 2a schematically shows the state of the parts of the leak detection device according to the present invention during normal operation of the pneumatic network equipped with such a device
- Figure 2b shows the state of the parts of the device during the first phase of the detection of a leak.
- FIG. 3a shows schematically the following steps of the detection of a leak by the device according to the present invention, as well as the corresponding states of the device according to the present invention, this for the case of a device equipped with a sensor absolute pressure and for the case of a small leak;
- FIG. 3b shows the same constellation in the case of a device equipped with a differential pressure sensor.
- FIG. 4a schematically shows the steps of the detection of a leak, as well as the corresponding states of the parts of the leak detection device according to the present invention, for the case of a device equipped with a pressure sensor absolute in the event of a significant leak on the pneumatic network;
- Figure 4b schematically illustrates the same constellation for the case of a leak detection device equipped with a differential pressure sensor.
- FIG. 5a schematically illustrates a leak detection device according to the present invention equipped with two absolute pressure sensors
- FIG. 5b illustrates a leak detection device equipped with a differential pressure sensor as well as an absolute pressure sensor
- Figure 5c schematically shows a leak detection device according to the present invention having a plurality of secondary valves.
- FIGS 6a, 6b and 6c illustrate schematically and in more detail the calculation of the leakage rate in the industrial network, as performed during the method according to the present invention.
- FIG. 1 illustrates by way of example and schematically the constituents of a leak detection device according to the present invention, as well as its integration in an industrial pneumatic network.
- a pneumatic network 20 usually comprises several pneumatic consumers 22 as well as a source of compressed gas 21 which supplies a high-pressure gas to said consumers 22.
- the leak detection device 1 according to the present invention is integrated in the network, even in part of this network, this between the compressed gas source 21 and the pneumatic consumers 22.
- the device 1 comprises a main pneumatic passage 2 equipped with a main valve 3 by which the gas can be supplied to the consumers 22 and a control unit 7 integrated in the device 1 as well as able to manage the opening and closing of said main valve 3.
- the device 1 has also a power source 8 providing the energy necessary for the operation of the device, this energy source 8 may for example consist of a battery. Obviously, it is also possible that this source of energy is simply an electrical connection for connecting the device 1 to the sector.
- the device 1 comprises in particular at least one secondary pneumatic passage 4 arranged parallel to the portion of the main passage 2 comprising said main valve 3.
- This secondary pneumatic passage 4 is equipped with a secondary valve 5, this secondary valve being a calibrated valve with precise flow capacity.
- Each secondary valve 5 of the leak detection device 1 has therefore assigned a precisely known flow factor C v .
- the device 1 also comprises at least one pressure sensor 6 which may consist of an absolute pressure sensor 6.1 capable of measuring the absolute pressure p 2 at the outlet of the pneumatic passage of the device or a differential pressure sensor 6.2 adapted to measuring the pressure difference ⁇ p between the inlet and the outlet of the pneumatic passage of the device, as will be explained in more detail below.
- the control unit 7 is also adapted to manage the opening and closing of said secondary valves 5, and to record signals emitted by said at least one pressure sensor 6.
- the control unit 7 is also adapted to manage the opening and closing of said secondary valves 5, and to record signals emitted by said at least one pressure sensor 6.
- the gas is supplied to the pneumatic consumers 22 in a perfectly regular manner, thus allowing the conventional operation of the consumers 22 which may, for example, consist of pneumatic machines.
- the detection device 1 goes into the state shown schematically in Figure 2b. In this constellation, all the consumers on the pneumatic network 20 are at a standstill and therefore no longer consume gas, while the compressed gas source 21 is still in operation. This verification can be scheduled to be performed regularly, for example every night, or can be triggered manually when a leak is suspected on the tire network 20.
- the leak detection device 1 is during this phase of beginning leak detection in a state where also the main valve 3 is closed, and not only the secondary valve 5, as has already been the case in the constellation illustrated in Figure 2a. It follows that in this constellation, apart from any leakage present on the pneumatic network 20, no gas consumption should occur on the part of the pneumatic network arranged on the consumer side of the device 1. Depending on the importance of the fu ite on the pneumatic network 20 and with intrinsic characteristics of this network, several cases can occur, the latter being able to be processed by the device, respectively the leak detection method according to the present invention, possibly by adapting the device or even the specific case. Some of these different cases will be explained in detail in the following, as example, other cases being then within the reach of the skilled person in view of these explanations.
- Figures 3a and 3b show each time, on their lower part, the steps of the leak detection process according to the present invention once the two main and secondary 3 and 5 valves have been closed, as mentioned above, and on their upper part, the state of the device 1 corresponding to each step of the process.
- FIG. 3a and 3b show each time, on their lower part, the steps of the leak detection process according to the present invention once the two main and secondary 3 and 5 valves have been closed, as mentioned above, and on their upper part, the state of the device 1 corresponding to each step of the process.
- FIG. 3a illustrates in particular the treatment of a small leak on the pneumatic network by a detection device 1 equipped with an absolute pressure sensor 6.1 which measures the absolute pressure p 2 at the outlet of the main pneumatic passage of the device 1, while Figure 3b shows schematically the case of a device 1 equipped with a differential pressure sensor 6.2 which measures the pressure difference ⁇ p between the inlet and the outlet of the main air passage.
- the next step of the leak detection method according to the present invention is to open the secondary valve 5, in order to allow the source of compressed gas 21 to supply, through the secondary pneumatic passage 4, gas under high pressure to the pneumatic network 20, respectively to the part of the network to which, respectively, the device 1 is logged.
- the corresponding state of the device 1 with the main valve 3 closed, as well as the secondary valve 5 open, is indicated schematically on the upper part of Figure 3a. The lower part of FIG.
- the flow factor C v respectively the gas flow capacity of the secondary valve 5 used, as well as using the pressure and time values measured, the volume of gas injected between the time ti and t 2 and therefore the leakage rate Q present in the pneumatic network, respectively in the part of said network to which, respectively to which the device 1 is connected can be calculated, as will be explained in more detail below.
- the leak detection method illustrated in FIG. 3b uses values measured by an air detector.
- differential pressure 6.2 which directly measures the pressure difference ⁇ p between the inlet and the outlet of the pneumatic passage of the device 1. This does not, however, change the principle of the method explained above, except that the value of ⁇ p is directly obtained by measurement. In both cases, the process can be repeated several times, so that the leakage rate Q calculated is confirmed only if the result of the calculation is substantially identical to each reiteration.
- FIGS. 4a and 4b correspond substantially to FIGS. 3a and 3b, but illustrate the case of a relatively large leakage present on the tire network 20.
- FIG. 4a illustrates schematically the treatment of this case by a device 1 equipped with an absolute pressure sensor 6.1
- Figure 4b shows the case of a device 1 equipped with a differential pressure sensor 6.2.
- the steps of the leak detection method are the same as described above, including the step of opening the secondary valve 5.
- the leakage present on the pneumatic network 20 is in this case so important figure that the pressure p 2 at the output of the main air passage of the device 1 can not reach its level before closing the main valve 3, but does not reach than a saturation value.
- this last step of reopening the main valve is not necessary during the leak detection process when using pressure difference values ⁇ p measured directly by a detector.
- Differential pressure 6.2 the calculation of the leakage rate Q can be performed directly after the instant t 2 on the basis of the pressure difference ⁇ p measured, once the saturation value of the pressure at the outlet of the pneumatic passage principal is reached.
- the leak detection method can be repeated several times in the two constellations illustrated in FIGS. 4a and 4b before the leakage rate Q is confirmed, this occurring only when the result of the calculation is substantially identical to each reiteration .
- Figure 5a schematically illustrates an embodiment of the device which further comprises an absolute pressure sensor 6.3 adapted to measure the absolute pressure pi at the inlet of the pneumatic passage of the device.
- This additional pressure sensor 6.3 may be provided in the two aforementioned cases in which the device is equipped with either an absolute pressure sensor 6.1 to measure the absolute pressure p 2 at the output of the main air passage, or a sensor of differential pressure 6.1 for measuring the pressure difference ⁇ p between the inlet and the outlet of the main air passage, the latter case being illustrated in FIG. 5b.
- Another interesting embodiment of the device according to the present invention consists in providing a plurality of secondary pneumatic passages 4.1, 4.2 which are each parallel to the portion of the main passage 2 comprising said main valve and equipped with a secondary valve 5.1, 5.2.
- these secondary valves 5.1, 5.2 are calibrated valves having a precise flow capacity.
- the flow capacity of these secondary valves is chosen so as to succeed one another, this making it possible to treat leaks in the industrial networks corresponding to a wide range of the leakage rate.
- the corresponding leak detection process comprises at least one additional step that allows almost always achieve even in case of leakage very important, the level of the pressure at the outlet of the main air passage before closure of the main valve 3, or a saturation value.
- This is not necessarily the case for any leak if the detector has only a secondary valve for example of a relatively small flow capacity and therefore does not allow, in this case, the calculation of the leakage rate.
- this step could be repeated with several other secondary valves having successively larger flow capacities, until a saturation value or the pressure p 2 before closing of the main valve is reached, this allowing then the calculation of the leakage rate Q.
- This type of device has the advantage of being very flexible and can be used to determine very high leakage rates.
- valves 3, 5 used in a device according to the present invention are preferably solenoid valves. In order to minimize the energy required for the operation of the device, these valves are preferably bistable.
- control unit 7 normally comprises a storage means capable of recording the measured values of pressure pi, p 2 , ⁇ p, as a function of the time t 0 , t i, t 2 and depending on the open or closed state of the main and secondary valves 3 and 5.
- the device may also be equipped with communication means, preferably wireless, for communicating the data recorded,
- the device 1 may be equipped with a receiver / transmitter operating in the radio frequency band, in order to allow the transfer of data between the device 1 and a computer.
- the wireless communication between the device 1 and the central computer uses the ZigBee protocol.
- said control unit 7 may also comprise a calculation means making it possible to determine the leakage rate Q based on the data recorded directly in the device 1 itself. This variant indeed represents the preferred embodiment since it makes it possible to directly calculate the leakage rate Q in the device and to transmit all the information at any desired moment to another external entity, if necessary.
- the calculation of the leakage rate Q performed during the process according to the present invention will be described in more detail below. Indeed, following the above description of the device, respectively the steps of the leak detection method according to the present invention, it is clear to the skilled person that it is possible to calculate, on the basis of the capacity known precise flow rate of the secondary valve 5, as well as pressures measured as a function of time, the volume of gas injected into the pneumatic network while the secondary valve is open between the time instants ti and t 2 above. Therefore, the skilled person will calculate on this basis the leakage rate Q caused by leakage or leakage present on the pneumatic network, or even its part to which the device 1 is connected.
- the calculation of the leakage rate Q should therefore take account of this variation, in particular in the case where the device 1 has only one pressure sensor. absolute. This can be achieved by using, in the calculation of the leakage rate Q, the slope of the pressure pi at the inlet of the main pneumatic passage observed at the beginning of the leak detection process. Moreover, for a ratio of p 2 to pi which is greater than the critical pressure b, the formulas given below for calculating the leakage rate Q will be those of the subsonic regime. For a ratio of p 2 to pi which is less than or equal to the critical pressure b, the formulas given for the calculation of the leakage rate Q will be those of the supersonic regime.
- the other constants and parameters used in the formulas given below are the flow factor C v , the correction factor of
- the flow through the secondary valve 5 is sufficient, as mentioned in the description of Figures 3a and 3b, that the pressure p 2 at the outlet of the main air passage reaches the level of the pressure pi at the inlet of said pneumatic passage.
- an integration of the volume of the gas reinjected through the secondary valve 5 into the pneumatic network is performed, this taking into account the slope recorded for the pressure pi at the beginning of the leak detection process, in particular until time t 0 indicated in Figures 3a to 4b.
- FIG. 6c refers to the case of a relatively large leak, in which the flow of gas through the secondary valve 5 does not allow the pressure p 2 at the outlet of the main air passage to reach its level. before closing the main valve 3.
- a pressure difference ⁇ p corresponding to the difference between the pressure pi at the inlet of the main pneumatic passage and the pressure p 2 at its outlet is established after saturation of the pressure value p 2 following the opening of the secondary valve 5.
- the leakage rate Q can be calculated directly on the basis of the pressure difference ⁇ p measured at time t 2 using the system formula subsonic for a ratio of p 2 to pi greater than the critical pressure b
- the leak detection device according to the present invention has many advantages over the art. prior known. On the one hand, it is not necessary to know to determine the rate of leakage on the network, or even on the part to which the device is connected, the total volume of the network, respectively its party concerned. This has a major advantage, especially in the event of subsequent modifications on the network resulting in a change in the total volume, which previously required intervention also on the leak detection devices of the prior art, while this is not necessary for the device according to the present invention. On the other hand, the leak detection device according to the present invention has a flow range that is much wider than other instruments such as a flow meter.
- this kind of device according to the present invention makes it possible to monitor large pneumatic networks that can be segmented and equipped in each segment by one or more leak detection devices, in order to allow better control. locate the location of the leak.
- the information collected and calculated by the device can also, in a simple and effective manner, be transmitted to a central entity where any subsequent evaluation can be centralized. If useful, the device can also be used, for example when the presence of a leak is known but its repair not yet started, as a means of temporarily closing a specific sector of the pneumatic network.
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Abstract
La présente invention concerne un dispositif de détection de fuite (1 ) adapté à être intégré dans un réseau pneumatique (20) comportant des consommateurs pneumatiques (22) et une source de gaz comprimé (21 ). Le dispositif (1 ) comporte un passage pneumatique principal (2) équipé d'une vanne principale (3), une unité de contrôle (7) apte à gérer ladite vanne principale (3), ainsi qu'une source d'énergie (8). Il comporte encore un passage pneumatique secondaire (4) parallèle à la partie du passage principal (2) et équipé d'une vanne secondaire (5), et au moins un capteur de pression (6). La vanne secondaire (5) est gérée par l'unité de contrôle (7) relevant les signaux de pression (6), de façon à permettre de déterminer le taux de fuite (Q) dans le réseau pneumatique (20). L'invention concerne encore un procédé de détection correspondant.
Description
Dispositif et procédé de détection de fuite
La présente invention a pour objet un dispositif de détection de fuites adapté à être intégré dans un réseau pneumatique industriel comportant des consommateurs pneumatiques et une source de gaz comprimé fournissant un gaz à haute pression auxdits consommateurs, le dispositif comportant un passage pneumatique principal équipé d'une vanne principale par laquelle le gaz peut être fourni auxdits consommateurs, une unité de contrôle apte à gérer l'ouverture et la fermeture de ladite vanne principale, ainsi qu'une source d'énergie fournissant l'énergie nécessaire à l'opération du dispositif. L'invention concerne également un procédé de détection de fuites correspondant.
Des détecteurs de ce genre sont déjà connus dans l'art antérieur, mais nécessitent souvent la connaissance du volume total du réseau pneumatique auquel ils sont connectés pour permettre de calculer le taux de fuite. Tel est, par exemple, le cas pour le dispositif décrit dans la demande de brevet US 6,070,453.
Ceci représente évidemment un inconvénient majeur, car il n'est pas toujours facile de déterminer le volume total du réseau pneumatique concerné. Par ailleurs, chaque modification du réseau pneumatique nécessite par la suite une adaptation du procédé de calcul des fuites. Un autre type de détecteur de fuites correspond à l'appareil décrit dans le brevet US 5,866,802. Ce type d'appareil fait recours à un débitmètre pour déterminer la taille d'une fuite détectée sur un réseau pneumatique. L'utilisation d'un débitmètre présente pourtant l'inconvénient d'être opérationnel que dans une plage de débit limitée couverte par le débitmètre utilisé.
Le but de la présente invention est d'obvier aux inconvénients précités des systèmes actuels et de permettre la réalisation d'un dispositif et d'un procédé de
détection de fuites sur un réseau pneumatique industriel qui soit simple et relativement peu coûteux à mettre en œuvre. De plus, la détection de fuites devra être possible sans connaître le volume total du réseau pneumatique, voire de la partie du réseau auquel, respectivement à laquelle, le dispositif est connecté. Par ailleurs, la détection d'une fuite et le calcul du taux de fuite devra pouvoir se faire sur une très large plage.
La présente invention a ainsi pour objet un dispositif de détection de fuites du genre susmentionné qui se distingue par le fait qu'il comporte au moins un passage pneumatique secondaire parallèle à la partie du passage principal comportant ladite vanne principale et équipé d'une vanne secondaire, cette dernière étant une vanne calibrée disposant d'une capacité de débit précise et un détecteur de pression, l'ouverture et la fermeture de ladite vanne secondaire étant gérée par ladite unité de contrôle relevant les signaux pris par ledit capteur de pression, de façon à permettre de déterminer le taux de fuite se produisant dans le réseau pneumatique ou dans la partie dudit réseau auquel, respectivement à laquelle, le dispositif est connecté.
Le dispositif selon la présente invention, peut comporter un capteur de pression absolue, apte à mesurer la pression absolue au niveau de la sortie du passage pneumatique du dispositif ou un capteur de pression différentielle apte à mesurer la d ifférence de pression entre l'entrée et la sortie du passage pneumatique. De plus, il peut également comporter un capteur de pression absolue apte à mesurer la pression absolue au niveau de l'entrée du passage pneumatique principal du dispositif.
Le dispositif selon la présente invention peut également être équipé de plusieurs passages pneumatiques secondaires, chacun parallèle à la partie du passage principal comportant ladite vanne principale et équipé d'une vanne
secondaire, ces vannes secondaires étant des vannes calibrées disposant d'une capacité de débit précise, leur capacité de débit étant choisie parmi plusieurs tailles successives, de manière à pouvoir traiter des fuites dans le réseau industriel correspondant à une large plage de taux de fuite.
Par ailleurs, les vannes utilisées sont de préférence des électrovannes, en particulier des électrovannes bistables ou valves piëzo. Ladite unité de contrôle comporte normalement un moyen de stockage apte à enregistrer les valeurs de pression relevées en fonction du temps et de l'état d'ouverture ou de fermeture des vannes principales et secondaires. L'unité de contrôle peut également comporter des moyens de calcul permettant de déterminer le taux de fuite basés sur les données enregistrées. De plus, le dispositif, selon la présente invention, peut être équipé des moyens de communication, de préférence sans fil ou filaires, permettant de communiquer les données relevées, enregistrées et/ou calculées à une entité extérieure du dispositif.
Un autre objet de la présente invention consiste en un procédé de détection d' u n e fu ite da ns u n résea u pneu matiq u e i nd ustriel com porta nt des consommateurs pneumatiques et une source de gaz comprimé fournissant un gaz à haute pression auxdits consommateurs en utilisant un gaz un dispositif tel que mentionné ci-dessus. Ce procédé se distingue par le fait qu'il prévoit de fermer ladite vanne principale le long du passage pneumatique principal à un instant donné lors d'une période d'arrêt des consommateurs du réseau pneumatique, respectivement de la partie dudit réseau auquel, respectivement à laquelle le dispositif est connecté, afin d'arrêter la fourniture de gaz auxdits consommateurs, la vanne secondaire le long du passage pneumatique secondaire étant fermée, puis, après écoulement d'un premier temps prédéterminé, d'ouvrir la vanne secondaire, afin de permettre à la source de gaz comprimé de fournir, à travers le passage pneumatique secondaire, du gaz à haute pression au réseau
pneumatique, respectivement à la partie dudit réseau auquel, respectivement à laquelle le dispositif est connecté, après écoulement d'un deuxième temps apte à permettre à la pression au niveau de la sortie du passage pneumatique du dispositif soit d'atteindre sensiblement son niveau avant fermeture de la vanne principale soit d'atteindre une valeur de saturation, refermer la vanne secondaire, et finalement calculer, par l'intermédiaire de la capacité de débit de gaz connue de la vanne secondaire, des valeurs de pression mesurées, et des valeurs de temps mesurées, le taux de fuite présent dans le réseau pneumatique, respectivement dans la partie du réseau auquel, respectivement à laquelle le dispositif est connecté.
L'étape du procédé de calcul du taux de fuite peut utiliser la valeur absolue de la pression mesurée au niveau de la sortie du passage pneumatique principal du dispositif, ou la valeur de la différence de pression entre l'entrée et la sortie du passage pneumatique principal du dispositif. Le procédé peut aussi comprendre, avant de calculer le taux de fuite, l'étape de réouvrir de la vanne principale, afin de permettre de vérifier la pression à l'entrée du passage pneumatique du dispositif. En particulier, le procédé peut encore comprendre, si la pression au niveau de la sortie du passage pneumatique du dispositif n'atteint pas soit sensiblement son niveau avant fermeture de la vanne principale soit une valeur de saturation, l'étape de réitérer la deuxième et la troisième étape du procédé avec au moins une autre vanne secondaire d'une capacité de débit successivement de plus en plus grande, la vanne secondaire précédemment utilisée restant pendant ce temps fermée pour ouvrir et fermer à sa place ladite autre vanne secondaire. Par ailleurs, le calcul du taux de fuite peut être effectué soit dans le régime subsonique, soit dans le régime sonique; de plus le procédé peut être itéré plusieurs fois, le taux de fuite calculé n'étant confirmé que si le résultat du calcul est sensiblement identique à chaque réitération.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description exposant ci-après l'invention plus en détail.
Les dessins annexés représentent, schématiquement et à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution d'un dispositif de détection de fuites selon la présente invention.
La figure 1 montre un schéma de principe d'un dispositif de détection de fuites selon la présente invention intégré dans un réseau pneumatique industriel entre u ne sou rce de gaz comprimé d'un côté et des consom mateurs pneumatiques de l'autre côté.
La figure 2a montre schématiquement l'état des parties du dispositif de détection de fuites selon la présente invention lors du fonctionnement normal du réseau pneumatique équipé d'un tel dispositif; la figure 2b montre l'état des parties du dispositif lors de la première phase de la détection d'une fuite.
La figure 3a montre de manière schématique les étapes suivantes de la détection d'une fuite par le dispositif selon la présente invention, ainsi que les états correspondants du dispositif selon la présente invention, ceci pour le cas d'un dispositif équipé d'un capteur de pression absolue et pour le cas d'une petite fuite; la figure 3b montre la même constellation dans le cas d'un dispositif équipé d'un capteur de pression différentielle.
La figure 4a montre de manière schématique les étapes de la détection d'une fuite, ainsi que les états correspondantes des parties du dispositif de détection de fuites selon la présente invention, ceci pour le cas d'un dispositif équipé d'un capteur de pression absolue en cas de fuite importante sur le réseau pneumatique; la figure 4b illustre schématiquement la même constellation pour le
cas d'un dispositif de détection de fuites équipé d'un capteur de pression différentielle.
La figure 5a illustre schématiquement un dispositif de détection de fuites selon la présente invention équipé de deux capteurs de pression absolue; la figure 5b illustre un dispositif de détection de fuites équipé d'un capteur de pression différentielle ainsi que d'un capteur de pression absolue; la figure 5c montre schématiquement un dispositif de détection de fuites selon la présente invention comportant plusieurs vannes secondaires.
Les figures 6a, 6b et 6c illustrent schématiquement et plus en détail le calcul du taux de fuite dans le réseau industriel, tel qu'effectué lors du procédé selon la présente invention.
L'invention va maintenant être décrite en détail en référence aux dessins annexés illustrant schématiquement et à titre d'exemple plusieurs formes d'exécution du dispositif de détection de fuites selon la présente invention, ainsi que du procédé correspondant.
La figure 1 illustre à titre d'exemple et de façon schématique les constituants d'un dispositif de détection de fuites selon la présente invention, ainsi que son intégration dans un réseau pneumatique industriel . Un tel réseau pneumatique 20 comporte habituellement plusieurs consommateurs pneumatiques 22 ainsi qu'une source de gaz comprimé 21 qui fournit un gaz à haute pression auxdits consommateurs 22. Le dispositif de détection de fuites 1 selon la présente invention est d'intégré dans le réseau, voire dans une partie de ce réseau, ceci entre la source de gaz comprimé 21 et le voire les consommateurs pneumatiques 22. Le dispositif 1 comporte un passage pneumatique principal 2
équipé d'une vanne principale 3 par laquelle le gaz peut être fourni aux consommateurs 22 et une unité de contrôle 7 intégrée dans le dispositif 1 ainsi qu'apte à gérer l'ouverture et la fermeture de ladite vanne principale 3. Le dispositif 1 dispose également d'une source d'énergie 8 fournissant l'énergie nécessaire à l'opération du dispositif, cette source d'énergie 8 pouvant par exemple consister en une batterie. A l'évidence, il est également possible que cette source d'énerg ie consiste simplement en une connexion électrique permettant de connecter le dispositif 1 au secteur.
Le dispositif 1 selon la présente invention comporte notamment au moins un passage pneumatique secondaire 4 arrangé parallèlement à la partie du passage principal 2 comportant ladite vanne principale 3. Ce passage pneumatique secondaire 4 est équipé d'une vanne secondaire 5, cette vanne secondaire étant une vanne calibrée disposant d'une capacité de débit précise. Chaque vanne secondaire 5 du dispositif de détection de fuites 1 a donc attribué un facteur d'écoulement Cv précisément connu. Le dispositif 1 comporte encore au moins un capteur de pression 6 qui peut consister en un capteur de pression absolue 6.1 apte à mesurer la pression absolue p2 au niveau de la sortie du passage pneumatique du dispositif ou en un capteur de pression différentielle 6.2 apte à mesurer la différence de pression Δp entre l'entrée et la sortie du passage pneumatique du dispositif, tel que cela sera expliqué plus en détail ci-dessous. L'unité de contrôle 7 est également adaptée à gérer l'ouverture et la fermeture desdites vannes secondaires 5, ainsi qu'à relever des signaux émis par lesdits au moins capteur de pression 6. Ainsi, il devient possible de déterminer le taux de fuite Q se produisant dans le réseau pneumatique 20 ou dans la partie dudit réseau auquel, respectivement à laquelle le dispositif de détection de fuites 1 selon la présente invention est connecté.
Tel que cela est représenté schématiquement à la figure 2a, le dispositif 1 arrangé dans le réseau pneumatique 20 entre la source de gaz comprimé 21 et les consommateurs pneumatiques 22 se trouve lors du fonctionnement normal du réseau pneumatique, respectivement de ses consommateurs pneumatiques, dans un état où la vanne principale 3 est ouverte et la vanne secondaire 5 est fermée. Dans cet état du dispositif 1 , le gaz est fourni aux consommateurs pneumatiques 22 de façon tout à fait régulière, permettant ainsi l'opération conventionnelle des consommateurs 22 qui peuvent, par exemple, consister en des machines pneumatiques. Quand la présence ou non d'une fuite sur le réseau pneumatique 20 doit être vérifiée, le dispositif de détection 1 passe dans l'état illustré schématiquement à la figure 2b. Dans cette constellation, tous les consommateurs sur le réseau pneumatique 20 se trouvent à l'arrêt et ne consomment par conséquent plus de gaz, tandis que la source de gaz comprimé 21 est toujours en fonctionnement. Cette vérification peut être programmée pour être effectuée de façon régul ière, par exemple toutes les nuits, ou peut être déclenchée manuellement lorsqu'une fuite est suspectée sur le réseau pneumatique 20. Comme le montre la figure 2b, le dispositif de détection de fuites 1 se trouve lors de cette phase de début de détection de fuite dans un état où également la vanne principale 3 est fermée, et non seulement la vanne secondaire 5, tel que cela a déjà été le cas dans la constellation illustrée à la figure 2a. Il s'ensuit que dans cette constellation, hormis une fuite éventuellement présente sur le réseau pneumatique 20, aucune consommation de gaz devrait se produire sur la partie du réseau pneumatique arrangée côté consommateurs du dispositif 1. En fonction de l' importance de la fu ite sur le réseau pneumatiq ue 20 a insi q ue des caractéristiques intrinsèques de ce réseau, plusieurs cas de figure peuvent se produire, ces derniers pouvant être traités par le dispositif, respectivement le procédé de détection de fuites selon la présente invention, éventuellement en adaptant le dispositif, voire le procédé au cas spécifique. Quelques uns de ces cas différents seront expliqués de manière détaillée dans ce qui suit, à titre
d'exemple, d'autres cas de figure étant ensuite à la portée de l'homme du métier au vu de ces explications.
Le cas de figure illustré schématiquement aux figures 3a et 3b est celui d'une fuite relativement peu importante se produisant sur le réseau pneumatique 1. Ces figures 3a et 3b montrent chaque fois, sur leur partie inférieure, les étapes du procédé de détection de fuites selon la présente invention une fois que les deux vannes principales 3 et secondaires 5 ont été fermées, tel que mentionné ci- dessus, et, sur leur partie supérieure, l'état du dispositif 1 correspondant à chaque étape du procédé. La figure 3a illustre notamment le traitement d'une fuite de faible importance sur le réseau pneumatique par un dispositif de détection 1 équipé d'un capteur de pression absolue 6.1 qui mesure la pression absolue p2 au niveau de la sortie du passage pneumatique principal du dispositif 1 , tandis que la figure 3b montre schématiquement le cas d'un dispositif 1 équipé d'un capteur de pression différentielle 6.2 qui mesure la différence de pression Δp entre l'entrée et la sortie du passage pneumatique principal.
En effet, tel qu'indiqué de façon schématique sur la partie inférieure de la figure 3a, une fois que la vanne principale 3 le long du passage pneumatique principal 2 a été fermée à un instant donné t0 lors d'une période d'arrêt des consommateurs 22 du réseau pneumatique, respectivement de la partie du réseau auquel, respectivement à laquelle le dispositif 1 est connecté, la vanne secondaire 5 le long du passage pneumatique secondaire 4 étant également fermée, la pression du gaz côté consommateurs du réseau pneumatique 20, respectivement de la partie du réseau auquel, respectivement à laquelle le dispositif 1 est connecté va diminuer s'il y a effectivement une fuite présente sur le réseau. Du fait que tous les consommateurs 22 du réseau pneumatique 20 sont à l'arrêt, la baisse de pression indiquée schématiquement entre t0 et ti sur la partie inférieure de la figure 3a est uniquement due aux fuites présentes dans le réseau pneumatique 20. Après écoulement d'un premier temps prédéterminé ti, dont la
durée peut être par exemple de plusieurs secondes ou qui peut correspondre à une chute de pression prédéterm inée, et qui dépend notamment des caractéristiques du réseau voire du dispositif 1 , la prochaine étape du procédé de détection de fuites selon la présente invention consiste à ouvrir la vanne secondaire 5, afin de permettre à la source de gaz comprimé 21 de fournir, à travers le passage pneumatique secondaire 4, du gaz sous haute pression au réseau pneumatique 20, respectivement à la partie du réseau auquel, respectivement à laquelle le dispositif 1 est connecté. L'état correspondant du dispositif 1 avec la vanne principale 3 fermée, ainsi que la vanne secondaire 5 ouverte, est indiqué schématiquement sur la partie supérieure de la figure 3a. La partie inférieure de la figure 3a montre également qu'étant donné la faible importance de la fuite sur le réseau, la pression p2 au niveau de la sortie du passage pneumatique principal atteint, après écoulement d'un deuxième temps t2, son niveau avant fermeture de la vanne principale 3. A cet instant t2, quand Δp = p(t0) - p(t2) ≈ 0, la vanne secondaire 5 est refermée, et normalement la vanne principale 3 est ouverte. Pendant tout ce temps, les valeurs de pression, ainsi que les états correspondants des vannes principales et secondaires ont été mesurés et enregistrés. Connaissant précisément le facteu r d'écoulement Cv, respectivement la capacité de débit de gaz de la vanne secondaire 5 utilisée, ainsi qu'en utilisant les valeurs de pression et de temps mesurées, le volume de gaz injecté entre le temps ti et t2 et par conséquent le taux de fuite Q présent dans le réseau pneumatique, respectivement dans la partie dudit réseau auquel, respectivement à laquelle le dispositif 1 est connecté peut être calculé, tel que cela sera explicité plus en détail ci-après.
Tandis que dans le cas décrit ci-dessus, des valeurs absolues de la pression pneumatique 2 au niveau de la sortie du passage pneumatique principal ont été utilisées, le procédé de détection de fuites illustré à la figure 3b utilise des valeurs mesurées par un détecteur de pression différentiel 6.2 qui mesure directement la différence de pression Δp entre l'entrée et la sortie du passage pneumatique du dispositif 1. Cela ne change, par contre, rien au principe du
procédé exposé ci-dessus, sauf que la valeur de Δp est obtenue directement par mesure. Dans les deux cas, le procédé peut être réitéré plusieurs fois, de manière à ce que le taux de fuite Q calculé n'est confirmé que si le résultat du calcul est sensiblement identique à chaque réitération.
Les figures 4a et 4b correspondent sensiblement aux figures 3a et 3b, mais illustrent le cas de figure d'une fuite relativement importante, présente sur le réseau pneumatique 20. De nouveau, la figure 4a illustre schématiquement le traitement de ce cas de figure par un dispositif 1 équipé d'un capteur de pression absolue 6.1 , tandis que la figure 4b montre le cas d'un dispositif 1 équipé d'un capteur de pression différentielle 6.2. Tel qu'indiqué sur les parties inférieures de ces figures 4a et 4b, les étapes du procédé de détection de fuites sont les mêmes que décrites ci-dessus, y compris l'étape d'ouverture de la vanne secondaire 5. Par contre, la fuite présente sur le réseau pneumatique 20 est dans ce cas de figure si importante que la pression p2 au niveau de la sortie du passage pneumatique principal du dispositif 1 ne peut pas atteindre son niveau avant fermeture de la vanne principale 3, mais n'atteint qu'une valeur de saturation. Une fois cette valeur de saturation stabilisée, après écoulement d'un deuxième temps t2 correspondant, on peut refermer en analogie au cas d'une petite fuite la vanne secondaire 5. Alternativement, tel qu'indiqué au figures 4a et 4b, on peut laisser ouverte la vanne secondaire 5, dans les deux constellations illustrées aux figures 4a et 4b, afin de continuer à surveiller la valeur de saturation. Le dispositif illustré à la figure 4a utilisant des valeurs absolues de pression p2, il est nécessaire dans ce cas de vérifier la valeur de la pression pi, car le calcul du taux de fuite utilise la valeur Δp = p(t0) - p(t2), supposant que la pression p(t0) est restée inchangée. Cette supposition peut être vérifiée en ouvrant de nouveau la vanne principale 3 à l'instant t2, avec la vanne secondaire 5 ouverte ou fermée. Si la pression p2 mesurée au niveau de la sortie du passage pneumatique du dispositif 1 remonte ensuite de nouveau à son niveau initial, il est clair que la pression pi est restée
constante et que le calcul du taux de fuite Q peut être effectué correctement tel que cela sera expliqué en détail ci-dessous. Sinon, le procédé de détection de fuite doit être réitéré.
Tel que cela ressort de la partie inférieure de la figure 4b, cette dernière étape de réouverture de la vanne principale n'est pas nécessaire lors du procédé de détection de fuites lorsqu'on utilise des valeurs de différence de pression Δp mesurées directement par un détecteur de pression différentielle 6.2. Dans ce cas de figure, le calcul du taux de fuite Q peut être effectué directement après l'instant t2 sur la base de la différence de pression Δp mesurée, une fois que la valeur de saturation de la pression à la sortie du passage pneumatique principal est atteint. De nouveau, le procédé de détection de fuite peut être réitéré plusieurs fois dans les deux constellations illustrées aux figures 4a et 4b avant que le taux de fuite Q soit confirmé, ceci ne se produisant que quand le résultat du calcul est sensiblement identique à chaque réitération.
Suite à la discussion ci-dessus du dispositif de détection de fuites selon la présente invention, ainsi que des étapes principales du procédé de détection correspondant, d'autres variantes d'un tel dispositif seront discutées par la suite. En outre, la figure 5a illustre schématiquement une forme d'exécution du dispositif qui comporte encore un capteur de pression absolue 6.3 apte à mesurer la pression absolue pi au niveau de l'entrée du passage pneumatique du dispositif. Ce capteur de pression supplémentaire 6.3 peut être prévu dans les deux cas précités dans lesquels le dispositif est équipé soit d'un capteur de pression absolue 6.1 pour mesurer la pression absolue p2 au niveau de la sortie du passage pneumatique principal, soit un capteur de pression différentielle 6.1 pour mesurer la différence de pression Δp entre l'entrée et la sortie du passage pneumatique principal, ce dernier cas étant illustré à la figure 5b.
Une autre forme d'exécution intéressante du dispositif selon la présente invention consiste à prévoir plusieurs passages pneumatiques secondaires 4.1 , 4.2 qui sont chacun parallèles à la partie du passage principal 2 comportant ladite vanne principale et équipés d'une vanne secondaire 5.1 , 5.2. De nouveau, ces vannes secondaires 5.1 , 5.2 sont des vannes calibrées disposant d'une capacité de débit précise. La capacité de débit de ces vannes secondaires est choisie de manière à se succéder, ceci permettant de traiter des fuites dans les réseaux industriels correspondant à une large plage du taux de fuite. En effet, dans ce cas de figure illustré schématiquement et à titre d'exemple pour deux vannes secondaires à la figure 5c, le procédé de détection de fuites correspondant comprend au moins une étape supplémentaire qui permet de quasiment toujours atteindre, même en cas de fuite très importante, soit le niveau de la pression à la sortie du passage pneumatique principal avant fermeture de la vanne principale 3, soit une valeur de saturation. Ceci n'est pas forcement le cas pour toute fuite si le détecteur ne dispose que d'une vanne secondaire par exemple d'une capacité de débit assez petite et ne permet par conséquent pas, dans ce cas, le calcul du taux de fuite. Concrètement, si cette pression p2, après ouverture de la première vanne secondaire 5.1 n'atteint ni son niveau avant fermeture de la vanne principale 3, ni une valeur de saturation au moment t2, la deuxième vanne secondaire 5.2 ayant une capacité de débit plus grande que la première vanne secondaire 5.1 est ouverte, afin de permettre à la pression p2 d'atteindre soit le niveau avant fermeture de la vanne principale 3, soit une valeur de saturation. Evidemment, cette étape pourrait être réitérée avec plusieurs autres vannes secondaires ayant des capacités de débit successivement de plus en plus grandes, jusqu'à ce qu'une valeur de saturation ou la pression p2 avant fermeture de la vanne principale soit atteinte, ceci permettant alors le calcul du taux de fuite Q. Ce genre de dispositif présente l'avantage d'être utilisable de manière très flexible et de pouvoir déterminer des taux de fuite très importants. Une alternative à la solution mentionnée ci-dessus de prévoir plusieurs passages pneumatiques secondaires
4.1 , 4.2 étant chacun parallèle à la partie du passage principal 2 et équipé d'une vanne secondaire 5.1 , 5.2 consiste à prévoir, le long d'un unique passage pneumatique secondaire 4.1 , une vanne proportionnelle calibrée, c'est-à-dire une vanne dont la capacité de débit peut être variée dans une plage donnée tout en connaissant sa valeur actuelle. Ce genre de vanne est en principe connu de l'homme du métier, sans avoir été utilisé dans le contexte proposé par la présente invention.
Par ailleurs, les vannes 3, 5 utilisées dans un dispositif selon la présente invention sont de préférence des électrovannes. Afin de diminuer au maximum l'énergie nécessaire à l'opération du dispositif, ces vannes sont de préférence bistables. En ce qui concerne l'unité de contrôle 7 mentionnée ci-dessus, elle comporte normalement un moyen de stockage apte à enregistrer les valeurs de pression pi, p2, Δp relevées, ceci en fonction du temps t0, ti, t2 et en fonction de l'état d'ouverture ou de fermeture des vannes principales 3 et secondaires 5. Alternativement, ou de manière supplémentaire, le dispositif peut également être équipé des moyens de communication, de préférence sans fil, permettant de communiquer les données relevées, enregistrées et/ou calculées à u ne entité extérieure du dispositif 1. Par exemple, le dispositif 1 peut être équipé d'un récepteur/transmetteur travaillant dans la bande des radiofréquences, afin de permettre le transfert des données entre le dispositif 1 et un ordinateur central collectant toutes les informations relevées sur plusieurs dispositifs distribués sur un grand réseau pneumatique 20. Ainsi, les différentes parties du réseau peuvent être facilement surveillées, le réseau étant de cette manière segmenté en plusieurs zones de plus petite taille. De préférence, la communication sans fil entre le dispositif 1 et l'ordinateur central utilise le protocole ZigBee. Alternativement, il est évidemment possible de câbler le dispositif 1 afin de permettre un tel transfert de données (tel qu'ethernet). Finalement, ladite unité de contrôle 7 peut également comporter un moyen de calcul permettant de
déterminer le taux de fuite Q basé sur les données enregistrées directement dans le dispositif 1 lui-même. Cette variante représente en effet la forme d'exécution préférée car elle permet de calculer directement dans le dispositif le taux de fuite Q et de transmettre toutes les informations à tout moment désiré à une autre entité extérieure, si nécessaire.
En se référant aux figures 6a à 6c, le calcul du taux de fuite Q effectué lors du procédé selon la présente invention sera décrit plus en détail ci-après. En effet, suite à la description ci-dessus du dispositif, respectivement des étapes du procédé de détection de fuites selon la présente invention, il est clair pour l'homme de métier qu'il est possible de calculer, sur la base de la capacité de débit précise connue de la vanne secondaire 5, ainsi que des pressions mesurées en fonction du temps, le volume de gaz injecté au réseau pneumatique pendant que la vanne secondaire est ouverte entre les instants de temps ti et t2 précités. Par conséquent, l'homme de métier saura calculer sur cette base le taux de fuite Q causé par une fuite ou des fuites présentes sur le réseau pneumatique, voire sa partie à laquelle le dispositif 1 est connecté.
Néanmoins, ce calcul nécessite la prise en compte de plusieurs facteurs. En outre, il est connu qu'une source de gaz comprimé, telle qu'un compresseur 21 , ne fournit pas une pression pi au niveau de l'entrée du passage pneumatique principal du dispositif 1 toujours absolument constante dans le temps. Par exemple, si la pression pi fournie par les compresseurs 21 devait se trouver à une valeur nominale de la pression du réseau pneumatique située dans la plage de 10 à 15 bar, la variation de cette valeur nominale peut facilement atteindre l'ordre de 1 bar et peut donc représenter quelques pourcentages de la valeur nominale.
Le calcul du taux de fuite Q devrait donc tenir compte de cette variation, notamment au cas où le dispositif 1 ne comporte qu'un seul capteur de pression
absolue. Ceci peut être réalisé en utilisant, los du calcul du taux de fuite Q, la pente de la pression pi au niveau de l'entrée du passage pneumatique principal observée au du début du procédé de détection de fuites. Par ailleurs, pour un rapport de p2 à pi qui est supérieur à la pression critique b, les formules données ci-dessous pour le calcul du taux de fuite Q seront celles du régime subsonique. Pour un rapport de p2 à pi qui est inférieur ou égale à la pression critique b, les formules données pour le calcul du taux de fuite Q seront celles du régime supersonique. Les autres constantes et paramètres utilisés dans les formules indiquées ci-dessous sont le facteur d'écoulement Cv, le facteur de correction de
température kτ = le facteur de correction pour le poids spécifique
du gaz utilisé γaιr/γgaz, ainsi que les densités paιr et pgas. En analogie aux explications ci-dessus, la description suivante sera faite séparément pour, d'une part, une fuite relativement peu importante et, d'autre part, une fuite relativement importante.
Dans le cas d'une fuite relativement peu importante, le flux à travers la vanne secondaire 5 suffit, telle que mentionnée dans la description des figures 3a et 3b, à ce que la pression p2 au niveau de la sortie du passage pneumatique principal atteint le niveau de la pression pi au niveau de l'entrée dudit passage pneumatique. Dans ce cas, une intégration du volume du gaz réinjecté à travers la vanne secondaire 5 dans le réseau pneumatique est effectuée, ceci en tenant compte de la pente enregistrée pour la pression pi au du début du procédé de détection de fuites, notamment jusqu'au moment t0 indiqué aux figures 3a à 4b.
Le cas où cette pente est négative est illustré schématiquement à la figure
6a. Pour réaliser ladite intégration du volume de gaz réinjecté, l'on peut par exemple calculer le temps t0' situé entre t0 et ti, t0' étant l'instant où la pression p2 lors de la chute de pression suite à la fermeture de la vanne principale 3
correspond à la pression t2 enregistrée à l'instant t2 à la fin du procédé de détection de fuites. Ensuite, le débit D pendant un intervalle d'une durée prédéterminée entre le temps ti et t2 peut être calculé en utilisant la formule du régime subsonique D = Cv - Pi eβtmé " kT " V(1 -((P2/P1 estae -b)/(1 -b))2) - (palr/Pgaz)) .
Ce débit D permet par intégration entre le temps ti et t2 de déterminer le volume V du gaz injecté durant ce temps. Cette détermination du volume du gaz injecté peut évidemment être réalisée d'une autre manière. Le taux de fuite Q peut ensuite être calculé selon la formule
Q = V / (t2 - t0) , le temps tσ dans cette formule tenant compte du fait que la pression nominale varie et que la fuite était présente aussi avant tu moment où l'injection du gaz par la vanne secondaire commençait.
Le cas de figure d'une pente positive de la pression pi à l'entrée du passage pneumatique principal au début du procédé de détection de fuites est illustré à la figure 6b. Par analogie au cas expliqué ci-dessus, l'on détermine dans ce cas tout d'abord le temps tz entre ti et t2 auquel la pression pi correspond à la pression au moment t0. En util isant la formule pour le débit D précité, l'on détermine ensuite le débit D pour chaque intervalle de temps d'une durée prédéterminée entre le temps ti et tz. En intégrant ce débit sur les intervalles de temps d'une durée prédéterminée, le volume V du gaz injecté à travers la vanne secondaire 5 entre le temps ti et t2 peut alors être calculé, ce qui permet finalement de calculer le taux de fuite Q, selon la formule
Q = V / (t2. - t0) , le temps t0 dans cette formule tenant de nouveau compte du fait que la pression nominale varie et la fuite était présente aussi avant l'instant de temps u.
Enfin, la figure 6c se réfère au cas d'une fuite relativement importante, dans laquelle le flux de gaz à travers la vanne secondaire 5 ne permet pas à la pression p2 au niveau de la sortie du passage pneumatique principal d'atteindre son niveau
avant fermeture de la vanne principale 3. Dans ce cas précis, une différence de pression Δp correspondant à la différence entre la pression pi au niveau de l'entrée du passage pneumatique principal et la pression p2 à sa sortie s'établit après saturation de la valeur de pression p2 suite à l'ouverture de la vanne secondaire 5. Dans ce cas, le taux de fuite Q peut être calculé directement sur la base de la différence de pression Δp mesurée au moment t2 en utilisant la formule du régime subsonique pour un rapport de p2 à pi supérieur à la pression critique b
Q(t2) = Cv " P1 est,mé " kT " V(1 -((P2/ P1 est,mé -b)/(1 -b))2) - (palr/Pgaz))
ou en utilisant la formule du régime supersonique pour un rapport de p2 à pi inférieur ou égale à la pression critique b
Q(t2) = Cv - P1 estimé - kT - (Pair/Pgaz))-
Les explications ci-dessus se réfèrent au cas où le dispositif 1 ne comporte qu'un seul capteur de pression. Dans les autres formes d'exécution du dispositif mentionnées ci-dessus qui comportent un capteur de pression supplémentaire pour mesurer la pression pi au niveau de l'entrée du passage pneumatique principal, le calcul se simplifie du fait que la pression pi est alors connue par mesure.
Au vu de la description détaillée ci-dessus, il est clair pour l'homme du métier que le dispositif de détection de fuites selon la présente invention, respectivement le procédé de détection de fuites correspondant, présente de nombreux avantages par rapport à l'art antérieur connu. D'une part, il n'est pas nécessaire de connaître pour déterminer le taux de fuites sur le réseau, voire sur la partie à laquelle le dispositif est connecté, le volume total du réseau, respectivement de sa partie concernée. Ceci présente un avantage majeur, notamment en cas de modifications ultérieures sur le réseau entraînant une modification du volume total, ce qui avait nécessité auparavant une intervention également sur les dispositifs de détection de fuites de l'art antérieur, tandis que
cela n'est pas nécessaire pour le dispositif selon la présente invention. D'autre part, le dispositif de détection de fuites selon la présente invention a une plage de débit qu i est beaucoup plus large que d'autres instruments tel que qu'un débitmètre . Par ailleurs, ce genre de dispositif selon la présente invention, voire le procédé correspondant, permet de surveiller des réseaux pneumatiques de taille importante qui peuvent être segmentés et équipés dans chaque segment par un voire plusieurs dispositifs de détection de fuites, afin de permettre de mieux localiser l'endroit de la fuite. Les informations collectées et calculées par le dispositif peuvent également, de manière simple et efficace, être transmises à une entité centrale où toute évaluation ultérieure peut être centralisée. Si utile, le dispositif peut également être utilisé, par exemple lorsque la présence d'une fuite est connue mais sa réparation pas encore entamée, en tant que moyen de fermeture temporaire d'un secteur spécifique du réseau pneumatique.
Claims
1. Dispositif de détection de fuites (1 ) adapté à être intégré dans un réseau pneumatique industriel (20) comportant des consommateurs pneumatiques (22) et une source de gaz comprimé (21 ) fournissant un gaz à haute pression auxdits consommateurs (22), le dispositif (1 ) comportant un passage pneumatique principal (2) équipé d'une vanne principale (3) par laquelle le gaz peut être fourni auxdits consommateurs (22), une unité de contrôle (7) apte à gérer l'ouverture et la fermeture de ladite vanne principale (3), ainsi qu'une source d'énergie (8) fournissant l'énergie nécessaire à l'opération du dispositif, caractérisé par le fait que le dispositif comporte au moins un passage pneumatique secondaire (4) étant parallèle à la partie du passage principal (2) comportant ladite vanne principale (3) et équipé d'une vanne secondaire (5), cette vanne secondaire étant une vanne calibrée disposant d'une capacité de débit précise, et par le fait qu'il comporte au moins un capteur de pression (6), l'ouverture et la fermeture de ladite vanne secondaire (5) étant gérées par ladite unité de contrôle (7) relevant les signaux pris par ledit au moins un capteur de pression (6), de façon à permettre de déterminer le taux de fuite (Q) se produisant dans le réseau pneumatique (20) ou dans la partie dudit réseau auquel, respectivement à laquelle le dispositif (1 ) est connecté.
2. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait qu'il comporte un capteur de pression absolue (6.1 ) apte à mesurer la pression absolue (P2) au niveau de la sortie du passage pneumatique du dispositif (1 ).
3. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé par le fait qu'il comporte un capteur de pression différentielle (6.2) apte à mesurer la différence de pression (Δp) entre l'entrée et la sortie du passage pneumatique du dispositif (1 ).
4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes 2 à 3, caractérisé par le fait qu'il comporte encore un capteur de pression absolue (6.3) apte à mesurer la pression absolue (pi) au niveau de l'entrée du passage pneumatique du dispositif (1 ).
5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte soit un seul passage pneumatique secondaire (4.1 ) équipé d'une vanne secondaire proportionnelle et calibrée (5.1 ) soit plusieurs passages pneumatiques secondaires (4.1 , 4.2) étant chacun parallèle à la partie du passage principal (2) comportant ladite vanne principale (3) et équipé d'une vanne secondaire (5.1 , 5.2), ces vannes secondaires (5.1 , 5.2) étant des vannes calibrées disposant d'une capacité de débit précise, leur capacité de débit étant choisie parmi plusieurs tailles successives de manière à pouvoir traiter des fuites dans le réseau industriel correspondant à une large plage du taux de fuite.
6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les vannes (3, 5) sont des électrovannes, de préférence des électrovannes bistables ou valves piëzo.
7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite unité de contrôle (7) comporte un moyen de stockage apte à enregistrer les valeurs de pression (pi, p2, Δp) relevées en fonction du temps (t0, ti, t2) et en fonction de l'état d'ouverture ou de fermeture des vannes principale (3) et secondaire(s) (5).
8. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que ladite unité de contrôle (7) comporte encore des moyens de calcul permettant de déterminer le taux de fuite (Q) basé sur les données enregistrées.
9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il est équipé des moyens de communication, de préférence des moyens de communication sans fil ou filaires, permettant de communiquer les données relevées, enregistrées et/ou calculées à une entité extérieure du dispositif (1 ).
10. Procédé de détection d'une fuite dans un réseau pneumatique industriel (20) comportant des consommateurs pneumatiques (22) et une source de gaz comprimé (21 ) fournissant un gaz à haute pression auxdits consommateurs (22) en utilisant un dispositif (1 ) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes de
- fermer, à u n i n sta n t d o n n é (t0) lors d'une période d'arrêt des consommateurs (22) du réseau pneumatique respectivement de la partie dudit réseau auquel respectivement à laquelle le dispositif (1 ) est connecté, ladite vanne principale (3) le long du passage pneumatique principal (2) afin d'arrêter la fourniture de gaz auxdits consommateurs (22), la vanne secondaire (5) le long du passage pneumatique secondaire (4) étant fermée,
- après écoulement d'un premier temps prédéterminé (ti), ouvrir la vanne secondaire (5) afin de permettre à la source de gaz comprimé (21 ) de fournir, à travers le passage pneumatique secondaire (4), du gaz à haute pression au réseau pneumatique, respectivement à la partie dudit réseau auquel respectivement à laquelle le dispositif (1 ) est connecté,
- après écoulement d'un deuxième temps (t2) apte à permettre à la pression (P2) au niveau de la sortie du passage pneumatique du dispositif (1 ), soit d'atteindre sensiblement son niveau avant fermeture de la vanne principale,
(3) soit d'atteindre une valeur de saturation, refermer la vanne secondaire
(5),
- calculer, par l'intermédiaire de la capacité de débit de gaz connue de la vanne secondaire (5), des valeurs de pression (pi, p2, Δp) mesurées et des valeurs de temps (t0, ti, t2) mesurées, le taux de fuite (Q) présent dans le réseau pneumatique, respectivement dans la partie dudit réseau auquel respectivement à laquelle le dispositif (1 ) est connecté.
11. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que l'étape du calcul du taux de fuite (Q) utilise la valeur absolue de la pression (p2) mesurée au niveau de la sortie du passage pneumatique du dispositif (1 ).
12. Procédé selon la revendication 10, caractérisé par le fait que l'étape du calcul du taux de fuite (Q) utilise la valeur de la différence de pression (Δp) entre l'entrée et la sortie du passage pneumatique du dispositif (1 ).
13. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé par le fait qu'il comprend encore, avant l'étape de calculer le taux de fuite (Q), l'étape de réouverture de la vanne principale (3), permettant de vérifier la pression à l'entrée du passage pneumatique du dispositif (1 ).
14. Procédé selon l'une des revendications précédentes 10 à 13, caractérisé par le fait que l'étape du calcul du taux de fuite (Q) utilise la valeur absolue de la pression (pi) mesurée au niveau de l'entrée du passage pneumatique du dispositif (1 ).
15. Procédé selon l'une des revendications précédentes 10 à 13, caractérisé par le fait qu'il comprend encore, si la pression (p2) au niveau de la sortie du passage pneumatique du dispositif (1 ) n'atteint pas soit sensiblement son niveau avant fermeture de la vanne principale (3), soit une valeur de saturation, l'étape de réitération de la deuxième et la troisième étape du procédé soit avec u ne valeur de la capacité de débit différente et successivement de plus en plus grande, la vanne secondaire (5.1 ) étant une vanne proportionnelle et calibrée, soit avec au moins une autre vanne secondaire (5.2) d'une capacité de débit successivement de plus en plus grande, la vanne secondaire (5.1 ) précédemment utilisée restant pendant ce temps fermée pour ouvrir et fermer à sa place ladite autre vanne secondaire (5.2).
16. Procédé selon l'une des revendications précédentes 10 à 14, caractérisé par le fait que le calcul du taux de fuite (Q) est effectué soit dans le régime subsonique, soit dans le régime sonique.
17. Procédé selon l'une des revendications précédentes 10 à 15, caractérisé par le fait qu'il est réitéré plusieurs fois, le taux de fuite (Q) calculé n'étant confirmé que si le résultat du calcul est sensiblement identique à chaque réitération.
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