Comment la technologie innovante fait des vagues dans l’industrie de la production d’électricité
La détection des fuites de tuyaux à double confinement ou la conformité des effluents vous empêche-t-elle de dormir la nuit? Il existe des solutions intelligentes et durables pour gagner du temps et de l’argent.
Les régulateurs, les investisseurs, les médias et le grand public – ainsi que le secteur de la production d’électricité lui-même – sont tous parfaitement conscients de la protection de la santé et de la sécurité dans le processus de production d’électricité. Les cendres de charbon contiennent des toxines, notamment de l’arsenic, du plomb et du mercure, et les déversements de cendres de charbon affectant les principales rivières et collectivités ont fait de la réglementation une priorité de politique publique. La règle finale de l’Agence américaine de protection de l’environnement (EPA) a établi des critères nationaux minimaux pour l’élimination des résidus de combustion du charbon (CCR) ou «cendres de charbon». La règle finale énonce des critères complexes pour la gestion des installations d’élimination des cendres de charbon actives et pour la fermeture des installations qui ne peuvent pas se conformer aux normes, en plus de prévoir une exception réglementaire pour les activités de recyclage et de réutilisation qui peuvent être considérées comme une utilisation bénéfique du CCR.
Le secteur de la production d’électricité travaille d’arrache-pied pour relever ces défis complexes tout en équilibrant les coûts et les ressources. Comment pouvons-nous nous assurer que l’environnement et les communautés sont protégés tout en maintenant les coûts d’électricité gérables? Une technologie intelligente et durable offre une solution.
La fiabilité des pipelines, garantissant l’absence de fissures ou de fuites compromettant la santé, la sécurité et la productivité, est un élément essentiel de tout examen d’intégrité. Un pipeline qui fuit peut causer des dommages incalculables à l’environnement local, sans parler de la santé humaine, qu’il s’agisse d’employés ou de personnes vivant dans la localité. Les amendes ou poursuites judiciaires qui en résultent peuvent également avoir un impact sur la rentabilité d’une opération.
La bonne nouvelle est que de nouveaux pipelines robustes et des technologies intelligentes sont adoptés par l’industrie de l’énergie pour améliorer la sécurité des pipelines. Cela signifie la tranquillité d’esprit pour toutes les personnes concernées tout en soutenant la productivité.
Les pipelines en polyéthylène haute densité (PEHD) sont de plus en plus populaires dans l’industrie de la production d’électricité, et pour cause, car ils sont moins sujets à la corrosion que les lignes métalliques traditionnelles. Cependant, il y a un inconvénient; il existe très peu de moyens de vérifier leur intégrité, notamment en ce qui concerne les fuites. L’utilisation croissante de pipelines en PEHD à double confinement vient aggraver ce problème.
Les pipelines à double confinement fournissent une couche supplémentaire d’assurance contre les fuites. Cependant, ils sont encore plus difficiles à évaluer. Cela est particulièrement vrai lorsque le tuyau intérieur a été compromis. Le soulagement de la pression sur le tuyau extérieur indiquera généralement qu’il y a une fuite quelque part le long de la section du tuyau, mais les opérateurs seront incapables de localiser le point exact.
Les méthodes traditionnelles peuvent être problématiques
Les inspections extérieures traditionnelles des pipelines peuvent être coûteuses et très perturbantes, nécessitant de grandes excavations pour exposer des sections de tuyaux à des fins d’inspection. L’inspection des tuyaux de l’intérieur n’est pas toujours possible car certains sont trop petits pour qu’une personne puisse les traverser. Si un tuyau est suffisamment grand, il y a de nombreux défis de sécurité et de logistique à surmonter avant de permettre à quelqu’un d’effectuer une inspection interne.
Un autre défi est que les inspections traditionnelles nécessitent la vidange d’un tuyau. Cela peut entraîner des temps d’arrêt prolongés ou, dans le cas d’un service d’eau, des perturbations de la disponibilité de l’eau pour les clients, ainsi que le coût de l’équipement de pompage et de la main-d’œuvre associés à la déshydratation. Une autre option est une inspection par télévision en circuit fermé (CCTV) des pipelines souterrains. Cependant, il fournit des données très limitées; il ne peut pas mesurer la pente du tuyau ou fournir des données structurelles sur l’intégrité de la paroi du tuyau; et il fournit uniquement une vue de la surface du tuyau au-dessus de la ligne de flottaison.
Des solutions intelligentes et durables peuvent économiser du temps et de l’argent
La technologie SmartBall de Xylem a été introduite dans l’industrie municipale de l’eau et des eaux usées en 2005, comblant une lacune du marché quant à la manière dont les fuites étaient ciblées et identifiées dans les conduites d’eau. Au cours des 15 dernières années, la technologie s’est développée et, aujourd’hui, l’innovante PureHM SmartBall résout les problèmes de détection des fuites dans les oléoducs et gazoducs du monde entier, en surmontant les défis posés par les méthodes d’inspection traditionnelles.
La technologie SmartBall offre un moyen innovant et précis de localiser le point d’une fuite à l’intérieur de la ligne intérieure d’une ligne PEHD à double confinement, à condition que la ligne extérieure puisse être dépressurisée. En plus d’identifier les fuites, SmartBall peut être utilisé pour confirmer le confinement ou pour cartographier un pipeline.
Un avantage important de SmartBall est qu’il s’écoule avec le produit dans le pipeline, il n’est donc pas nécessaire de déshydrater la ligne avant une inspection. Les données électromagnétiques qu’il recueille peuvent identifier les zones de la paroi du tuyau qui sont soumises à des contraintes. Sa précision est un autre avantage distinct: SmartBall peut détecter les fuites de taille de trou d’épingle. À ce jour, la technologie a inspecté plus de 45 000 miles tout en identifiant environ 3 000 fuites actives.
Précision SmartBall
Voyons comment SmartBall a réussi à identifier une fuite de carburéacteur dans un pipeline de 24 pouces dans un dépôt pétrolier en Égypte. Après une réduction de son approvisionnement en carburéacteur en raison d’une fuite présumée, Petroleum Joint Depot a effectué des tests hydro isolés sur son pipeline en acier au carbone de 24 pouces pour affiner quelle section avait la fuite. Une seule section a échoué au test hydraulique, ce qui a incité le propriétaire du pipeline à rechercher une solution plus précise pour identifier l’emplacement de la fuite.
L’outil innovant fonctionne en étant placé à l’intérieur d’un pipeline et utilise un capteur acoustique pour distinguer le son unique du produit quittant le pipeline. Cela rend l’outil beaucoup plus sensible que les systèmes de détection de fuite de surveillance de pipeline (CPM) conventionnels, car le capteur acoustique passe directement la source de la fuite. La fuite documentée la plus basse localisée avec la technologie SmartBall est de 0,03 gallon par minute (gpm) avec une pression de 15 psi.
Détection de fuite à moins de 5 pieds de l’emplacement
SmartBall a été inséré dans le pipeline à l’aide d’une bobine en T de 14 pouces pour l’inspection de 0,8 mile. L’inspection complète a été effectuée en moins d’une heure, le pipeline fonctionnant à un débit d’environ 1,6 pied par seconde à 190 psi.
SmartBall a réussi à localiser la fuite à moins de cinq pieds de son emplacement dans le pipeline, ce qui a permis à l’opérateur de creuser, de vérifier et de réparer la fuite. En identifiant rapidement où se trouvait la fuite dans le pipeline, Petroleum Joint Depot pouvait remettre le pipeline en service normal sans un long arrêt.
Dans une situation similaire en Inde, SmartBall a été utilisé par l’Indian Oil Corp. (IOCL) pour identifier les fuites également à moins de cinq pieds de l’emplacement de la fuite. L’IOCL exploite un pipeline en acier de 12 pouces qui transporte l’huile de lubrification de Chennai Port Trust à l’usine de mélange de lubrifiants de Tondiarpet. Après avoir observé une chute de pression et un écart entre les volumes pompés et reçus lors du bilan de masse, IOCL a soupçonné que le pipeline critique pourrait avoir une fuite.
SmartBall a parcouru les 5,2 miles de pipeline à deux reprises pour assurer un haut niveau de certitude. Le premier levé a identifié deux anomalies acoustiques entre les troisième et quatrième capteurs de suivi. La deuxième enquête a ajouté un point de suivi supplémentaire entre les capteurs trois et quatre pour améliorer la précision de la localisation. SmartBall avait correctement identifié deux fuites sur l’oléoduc de lubrification permettant à IOCL de réparer l’oléoduc critique.
Plus récemment, SmartBall a été adopté par le secteur de la production d’électricité. Actuellement, la technologie est utilisée dans le Midwest américain pour vérifier l’intégrité des pipelines lors d’un arrêt prévu d’une centrale nucléaire. Les canalisations en béton précontraint seront à nouveau contrôlées lors du prochain arrêt prévu.
Assainissement des effluents
L’assainissement des effluents est un autre élément important de l’intégrité du système. À mesure que les exigences réglementaires dans ce domaine deviennent plus strictes, la phase critique finale des tests qui détermine si l’effluent d’une usine est conforme aux exigences actuelles peut être difficile et coûteuse.
Les tests nécessitent souvent une main-d’oeuvre importante — l’approvisionnement en échantillons dans des endroits éloignés, parfois plusieurs fois par jour. Les permis de rejet contiennent généralement à la fois une limite quotidienne et une limite mensuelle pour le total des solides en suspension (TSS), et la plupart des opérations d’assainissement ont établi leur propre limite interne, ou «maximum quotidien», qui est suffisamment inférieure à la limite réglementaire des permis pour fournir un marge de protection contre les violations. D’autres établissements ont mis en place leurs systèmes pour simplement fournir une alerte sans fil en cas d’excursion. La réduction du coût et du fardeau de conformité associés au respect des exigences relatives aux effluents d’assainissement final est un autre moteur clé de l’innovation technique.
La surveillance TSS en ligne avec un capteur tel que la sonde YSI IQ SensorNet ViSolid pour solides en suspension de Xylem réduit considérablement les coûts et les ressources nécessaires à la conformité. Les deux méthodes de mesure du capteur fournissent des lectures de TSS qui sont précises à des concentrations extrêmement faibles (0,1 milligramme / litre), avec une répétabilité de <0,015% ou> 0,0006 Formazine Nephelometric Unit (FNU). La capacité de surveiller le TSS en temps réel et d’obtenir des résultats précis, reproductibles et vérifiables avec des tests de laboratoire aléatoires, permet aux utilisateurs d’automatiser des fonctions telles que le contrôle des pompes transportant des effluents, ou de démarrer et d’arrêter les processus de prétraitement conçus pour maintenir les effluents dans les limites des directives en matière de permis.
Étant donné que le capteur mesure les concentrations de TSS en temps réel avec une précision constante proche de celle de l’analyse en laboratoire, certains opérateurs ont modifié des processus en amont, tels que le dosage de floculants, pour une efficacité de traitement et d’assainissement plus élevée. La fiabilité à long terme de la mesure est également importante pour l’automatisation.
Un nouvel horizon pour les cendres de charbon
Les développements positifs dans le recyclage et l’utilisation des sous-produits de la combustion du charbon sont également une bonne nouvelle. En 2017, 64% des sous-produits générés par la combustion du charbon pour l’électricité aux États-Unis ont été recyclés et utilisés de manière bénéfique. Alors que la recherche de nouvelles utilisations (y compris l’extraction d’éléments de terres rares à partir de cendres de charbon) mène à un déploiement commercial, la demande future augmentera sûrement. Les technologies intelligentes révèlent de nouveaux horizons pour cette industrie vieille de plusieurs décennies.
–Jessy Parmar est directeur du développement commercial chez Xylem Industrial Solutions.