Afin de permettre la surveillance des réservoirs de stockage de produits chimiques installés dans une nouvelle centrale électrique à cycle combiné, Magnetrol, spécialiste de l’instrumentation, a évalué toutes les possibilités pour garantir une bonne mesure de niveau. La collaboration avec le personnel de la centrale et le fournisseur des produits chimiques a permis une approche intéressante, tant sur le plan technique qu’en ce qui concerne l’exploitation journalière.

Magnetrol ne rencontre pas de difficulté particulière dans les applications de mesure de niveau difficiles, et notamment pour la mesure dans les réservoirs de stockage d’ammoniac, d’acide et de soude caustique. En revanche, il a été observé que de petites nuances dans la surveillance des applications, d’un point de vue technologique, peuvent avoir un effet notable sur la pratique journalière et sur la fiabilité du type d’instrument utilisé. Aussi, plusieurs considérations de sécurité peuvent être prises en compte parallèlement à la surveillance des stocks. Les réservoirs de stockage de la centrale peuvent être des citernes horizontales ou verticales de deux à trois mètres de diamètre et de hauteur. Le réservoir de stockage d’ammoniac est généralement le plus gros des réservoirs. Pour la mesure de niveau, il n’est pas rare de voir un certain type de transmetteur de niveau sans contact, le plus courant étant le modèle à ultrasons, installé pour fournir des indications de niveau à la salle de contrôle avec un écran à la base du réservoir, soit en série avec la sortie du transmetteur 4-20 mA, soit répété à partir de la salle de contrôle. Le signal envoyé vers la salle de contrôle surveille le stock, sert d’alarme de niveau haut pour la protection anti-débordements et détermine l’intervalle de réapprovisionnement. L’écran intégré facilite quant à lui la surveillance du déchargement des produits à partir du camion fournisseur.

Le dilemme technologique

On peut envisager toute une série de technologies de niveau pour ces applications. Magnetrol s’est d’abord tourné vers le radar de mesure à travers l’air, sans contact, et le radar à ondes guidées, à contact, pour les réservoirs d’acide et de soude caustique, et vers le second pour le stockage d’ammoniac. Ceci ne signifie pas que les transmetteurs de niveau à ultrasons sans contact ou d’autres technologies ne sont pas à la hauteur. Le radar est simplement insensible aux changements qui se produisent dans le contenu du volume de vapeur de ces citernes tout au long de la journée. Souvent, ces changements affectent les salves d’ultrasons, provoquant une « alarme perturbatrice », autrement dit une perte de signal intermittente ou instabilité de l’indication de niveau. Ces types de problèmes sont difficiles à isoler, puisqu’ils sont intermittents et ne sont pas liés à une installation, à une anomalie de configuration ou à un défaut réel de l’instrument. Par conséquent, le radar semble être une bonne alternative à prix compétitif, qui ne nécessite pas d’étalonnage et qui n’est pas affectée par des conditions de process fluctuantes.

Les besoins du technicien et du fournisseur

Les discussions établies avec le technicien et le fournisseur de produits chimiques durant le processus d’évaluation se sont limitées à la fiabilité, à l’indication de niveau à distance et à la vérification des performances du transmetteur de niveau. Tous deux préféraient une indication visuelle indépendante, du type indicateur de niveau magnétique sur les trois réservoirs. Du point de vue du technicien, ce système permet une vérification aisée des performances du transmetteur de niveau et ajoute un niveau de redondance au cas où le transmetteur serait hors-service pour quelque raison que ce soit. Cependant, pour de tels réservoirs, la mesure du niveau avec une jauge classique en cours d’exploitation est généralement exclue. L’éclaircissement donné par le fournisseur de produits chimiques concernait la lisibilité durant le transfert des produits du camion au réservoir. Même si, en temps normal, il décharge une quantité fixe de substance en fonction des indications de niveau fournies avant déchargement, le fait de connaître le niveau tout au long du transfert constitue une mesure de sécurité permettant d’éviter les débordements. Le fournisseur a précisé que les indicateurs de niveau magnétiques peuvent être lus facilement à distance tandis que l’on gère d’autres tâches. Un écran de type LCD doit être surveillé de près pour suivre la progression du transfert. Cet aspect est particulièrement important lorsqu’on travaille sur le réservoir de stockage d’ammoniac.

Remplissage par le haut

Un point à souligner qui simplifierait la mise en service de l’instrument est la proximité immédiate du tuyau de remplissage par le haut par rapport au piquage de l’instrument sur les réservoirs d’acide et de soude caustique de plus petite taille. Étant donné que les technologies sans contact sont omniprésentes sur ces applications et reposent sur la projection d’une empreinte de signal circulaire ou elliptique perpendiculairement à la surface du produit à mesurer, l’idéal est de placer le piquage de l’instrument le plus loin possible des turbulences générées lors du remplissage par le haut. Cette proximité entraîne en effet une interaction de l’effet de pulvérisation créé au moment où le produit chimique pénètre dans la citerne avec le rayon transmis, ce qui peut provoquer une perte de signal durant le remplissage, laissant le fournisseur dans l’incertitude quant à l’espace restant dans la citerne. Avec du temps et de la patience, il est possible d’ajuster la configuration de l’instrument de manière à surmonter de tels obstacles. Par ailleurs, le fait de séparer ces deux points d’entrée au stade de la conception des citernes éliminerait tout problème potentiel sans occasionner de coût supplémentaire ni accroître le temps de mise en service. La configuration piquage-conduite de remplissage actuelle constitue un autre argument en faveur d’un indicateur de niveau magnétique ou du recours à une technologie de radar à ondes guidées pour éliminer toute interférence potentielle et toute turbulence excessive à proximité du transmetteur.

Les solutions préconisées

La modification la plus simple a consisté à remplacer la technologie ultrasonique initialement spécifiée par un radar de mesure à travers l’air d’entrée de gamme, le Magnetrol R82, une solution facile pour améliorer la fiabilité en éliminant les problèmes de volume de vapeur, sans majoration du coût global.
Pour franchir une étape de plus, Magnetrol a envisagé de remplacer les actuelles technologies sans contact par un radar à ondes guidées, le Magnetrol Eclipse 706. Le radar à ondes guidées augmenterait le coût lié à l’instrument luimême par rapport à un système à ultrasons ou à un radar de mesure à travers l’air d’entrée de gamme. Cependant, si l’option du transmetteur à distance est retenue au lieu de faire l’acquisition d’un indicateur de niveau à distance indépendant, il est possible de gommer la plus grosse partie du supplément de coût en éliminant l’écran secondaire et les frais qui y sont liés : câblage, montage, configuration... Un autre avantage est la flexibilité relative à l’emplacement de montage du piquage de l’instrument par rapport à l’implantation de la tuyauterie de remplissage du réservoir par le haut. Le radar à ondes guidées est un instrument de mesure à contact dont le capteur est capable d’ignorer les turbulences et l’effet de pulvérisation du produit. Cet avantage supplémentaire a non seulement pour effet de simplifier la mise en service de l’instrument, mais il sépare aussi la mesure de la dynamique du réservoir, améliorant alors la fiabilité.
Finalement, Magnetrol a envisagé d’intégrer certains des produits qui figuraient sur la liste de souhaits dressée par le technicien et le fournisseur de produits chimiques, en ajoutant un indicateur visuel Orion Instruments Atlas ou Aurora permettant de contrôler les niveaux et d’améliorer la lisibilité durant l’exploitation normale de la centrale. Cette approche rend, certes, l’instrumentation plus coûteuse. Mais s’il est vrai que les réservoirs de stockage d’ammoniac sont en général déjà dotés des raccordements permettant le montage d’un appareil externe, l’adjonction de raccordements similaires sur les réservoirs à acide et à soude caustique, qui en sont dépourvus à l’origine, ferait aussi grimper le coût du réservoir. Dans un contexte global, les frais supplémentaires occasionnés sont faibles en comparaison avec les bénéfices à long terme, et c’est un paramètre qu’il faut prendre en compte.