La Détection HFC Par Imagerie Optique Du Gaz Augmente La Sécurité Et L'efficacité Tout En Réduisant Les Émissions

Par Craig O’Neill, Teledyne FLIR
et Ryan A. Cochran, Chemours Company

Alors que l’industrie pétrolière et gazière a largement bénéficié de l’utilisation de caméras d’imagerie optique du gaz (OGI), améliorant ainsi la sécurité des travailleurs et l’efficacité de l’usine tout en réduisant les émissions, la technologie n’a pas encore atteint une place similaire dans l’industrie pétrochimique, malgré des avantages similaires. Le confort avec les méthodes de détection de gaz existantes et le manque de connaissance des capacités complètes des caméras OGI constituent souvent des obstacles à la mise en œuvre de ces dernières. Cependant, avec les émissions commerciales d’hydrofluorocarbures (HFC) qui font désormais l’objet d’un examen accru de la part de l’Agence américaine de protection de l’environnement (EPA) et d’autres organismes de réglementation mondiaux, les producteurs de HFC et les utilisateurs de HFC industriels sont plus enclins à déployer des technologies nouvelles et émergentes pour garantir l’intégrité mécanique de leurs processus et équipements.

De nombreuses entreprises bien préparées disposent déjà de programmes environnementaux, sociaux et de gouvernance (ESG) favorisant la durabilité, y compris des initiatives liées à la réduction des émissions. Cependant, l’utilisation continue de la surveillance de l’air ambiant utilisant la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) complétée par des détecteurs de fuites portables, n’est qu’une solution partielle au besoin d’une surveillance industrielle plus complète, en particulier lorsque les organismes de réglementation commencent à utiliser eux-mêmes des instruments de pointe.

télécharger le livre blanc

Ce système de détection des fuites en place comporte plusieurs contraintes qui doivent être comprises par les praticiens industriels. La détection des fuites à la demande a généralement lieu pendant la maintenance de routine ou lorsqu’une alarme de surveillance de la température ambiante FTIR est déclenchée par une fuite de gaz possible. Un opérateur de production muni d’un équipement de protection individuelle (EPI) approprié doit ensuite être placé près de la source de la fuite pour confirmer son existence à l’aide d’un détecteur de fuite de fluide frigorigène portable (également appelé analyseur de vapeurs toxiques, analyseur de vapeurs organiques ou « renifleur »).

Figure 1 : Fuite identifiée sur un raccord de manomètre à l’aide d’une caméra OGI GF304, qui confirme visuellement que la fuite ne provenait pas d’une vanne de vapeur manuelle, comme on le pensait à l’origine.

Un analyseur de vapeur portable peut ne pas être en mesure d’identifier avec précision le composant qui fuit, ce qui est essentiel pour corriger ou comprendre les défis associés à une fuite. La source d’émission peut également se trouver dans un endroit difficile d’accès, ce qui rend la confirmation des fuites avec un détecteur portable difficile, voire impossible.

Les caméras OGI sont capables de détecter les fuites à une distance sûre et d’identifier les fuites dans des endroits ou des volumes qui ne seraient pas autrement découverts. Ces caméras fournissent une confirmation visible des émissions, par rapport à un analyseur de vapeur dont la lecture peut varier d’une minute à l’autre en fonction des conditions environnementales, même lors d’un échantillonnage exactement au même endroit. Répondant à la demande du secteur en matière de détection plus précise et plus sûre des fuites de fluide frigorigène, Teledyne FLIR propose des caméras OGI qui répondent à un large éventail de scénarios d’utilisation, de l’identification des fuites difficiles à trouver à l’identification des différents gaz à l’aide d’un seul appareil.

Figure 2 : La caméra OGI refroidie FLIR GF304 (L) et la caméra OGI non refroidie GF77 (R) utilisées pour identifier les composants présentant des fuites de HFC

La FLIR GF304 est la seule caméra OGI refroidie du secteur à être filtrée spécifiquement pour détecter les fluorocarbures. En plus de visualiser précisément des fuites de fluide frigorigène à distance, la GF3046 est capable de mesurer les températures avec précision et donc de relever des différentielles et d'améliorer le contraste visuel pour une meilleure détection des émanations (Fig. 2)

La FLIR GF320 détecte les émissions d’hydrocarbures et de composés organiques volatils (COV) résultant de la production et de l’utilisation du gaz naturel. Grâce à cette caméra d’imagerie optique des gaz, les inspecteurs peuvent examiner des milliers de composants et visualiser les fuites de gaz en temps réel. La GF320 est légère, comprend à la fois un viseur et un écran LCD, et offre un accès direct aux contrôles. Les données GPS intégrées permettent d’identifier l’emplacement précis des défaillances et des fuites pour des réparations plus rapides.

La FLIR GF77 est une caméra OGI non refroidie avec des options d’objectif interchangeables capables de détecter les fluorocarbures, le méthane, l’hexafluorure de soufre (SF6) et d’autres émissions de gaz. Bien qu’elle ne soit pas aussi précise que la GF304 axée sur les HFC, la GF77 offre un utilitaire à moindre coût aux utilisateurs qui recherchent différents types de fuites de gaz (Fig. 2).

Le leader du secteur pétrochimique adopte une nouvelle technologie de détection

Chemours, un fabricant mondial de matériaux avancés pour des applications critiques telles que la fabrication de semi-conducteurs et l’énergie propre, ainsi que des solutions de gestion thermique pour l’automobile, la chaîne du froid et la climatisation, a été introduit dans le domaine par un tiers européen qui fournit des études de site à la demande à l’aide de la technologie OGI. En 2019, Chemours a adopté l’OGI comme composant de ses programmes d’intégrité et de fiabilité mécaniques et a acheté le premier ensemble de caméras : une GF304 pour la détection des gaz fluorocarbonés, et une GF320 pour la détection des fuites de gaz naturel.

Figure 3 : Fuite au-dessus d’un pont pour canalisations avec une caméra OGI FLIR GF304. Cette fuite n’aurait pas pu être identifiée à l’aide des technologies traditionnelles de détection des fuites.

En s’appuyant sur le succès de l’adoption européenne de la technologie OGI, Chemours a commencé à travailler avec les caméras sur ses sites américains début 2021. Chemours, désireuse de renforcer sa capacité de détection des fuites, a organisé une démonstration de la FLIR GF304 dans une grande usine de fabrication. Le personnel technique de l’ensemble du site s’est réuni pour la présentation d’une heure avant que le fournisseur ne mette la caméra entre les mains de Ryan Cochran, ingénieur en chef des analyseurs de process sur le site.

Au cours du premier jour d’utilisation, la technologie OGI a prouvé sa valeur en localisant précisément les opportunités de maintenance et d’inspection qui n’étaient pas possibles auparavant. Cet essai positif initial et les jours de surveillance ultérieurs tout aussi productifs ont conduit à l’acceptation de la technologie et à un retour sur investissement pour la caméra. Sur la base du succès de la démonstration, le directeur de l’usine a approuvé la demande d’achat de la première caméra sur ce site et une GF304 est utilisée depuis avril 2021.

Cochran a développé un vif intérêt pour la technologie OGI. Il est rapidement devenu l’expert Chemours dans ce domaine de travail. Il s’engage à fournir aux opérateurs du site les meilleurs outils possibles pour inspecter et entretenir l’équipement de traitement et répondre à toutes les indications de maintenance à la demande qui surviennent. L’OGI offre des avantages distincts et démontrés pour les opérateurs, notamment moins de détections de faux positifs et une localisation plus précise des zones de préoccupation.

Figure 4 : Comparaison de la même fuite en mode Normal (en haut) et en mode Haute sensibilité, ou HSM, (en bas). La fonctionnalité HSM, associée à une formation adéquate, permet à un utilisateur OGI d’inspecter plus facilement les petites fuites.

Cochran a ensuite été chargé de présenter les capacités de la caméra OGI sur d’autres sites. Il a combiné des exemples d’utilisation en situation réelle avec des informations supplémentaires sur les produits pour les partager avec le groupe du réseau de fiabilité des instruments de Chemours (c.-à-d. une équipe interorganisationnelle qui évalue les nouvelles technologies, également appelée division de l’innovation dans certaines entreprises).

Plusieurs types de fuites faisaient partie des exemples de formation utilisés pour présenter l’OGI à ses collègues de Chemours :

• Fuite au niveau d’un pont pour canalisations : cette fuite de la taille d’un trou d’épingle « en l’air » a été découverte dans la longueur de canalisation (et non sur le raccord) en transférant le produit fini dans un réservoir de stockage pendant une activité de maintenance d’arrêt périodique. La fuite n’aurait pas pu être détectée à l’aide d’un testeur d’air ambiant ou d’un analyseur portable (Fig. 3). Sa découverte et ses réparations ultérieures ont permis d’éliminer un danger pour la sécurité, des émissions non conformes et des pertes directes de profit. L’un des avantages de l’OGI est la capacité à valider rapidement l’intégrité mécanique après un arrêt de maintenance à l’échelle du site. La sensibilité, la précision et la portabilité de la caméra permettent une série d’inspections très efficace et un gain de temps important.
• Fuites lors du chargement de camions : les fuites créées lors du raccordement de flexibles aux camions pour transporter le produit ne sont généralement pas identifiées ou évaluées, ce qui entraîne des pertes incalculables entre la quantité de produit qu’une entreprise peut produire et la quantité réellement chargée et expédiée. Les caméras OGI aident les organisations à améliorer la sécurité des travailleurs pendant le chargement tout en les aidant à mieux comprendre la perte de produit et à augmenter le retour sur investissement (ROI).
• Incorrectly Fuites incorrectement enregistrées : une fuite identifiée avec un analyseur portable devait être confirmée avec une caméra OGI. L’opérateur de la caméra a déterminé que l’analyseur portable avait mal diagnostiqué l’emplacement de la fuite. Si la fuite avait été mal identifiée, une réparation de plus de 5 000 $ aurait dû être effectuée, en vidant la remorque et en remplaçant inutilement le mauvais composant. À l’aide de l’OGI, la fuite a été correctement identifiée et le bon composant a été remplacé, évitant ainsi le vidage de la remorque et garantissant des conditions de travail plus sûres.

Cochran a déclaré qu’il avait visité plusieurs sites Chemours avec la GF304 et la GF77. À chaque endroit, il a présenté la caméra au directeur de l’usine, a dispensé une formation rudimentaire et a laissé les capacités des appareils parler d’elles-mêmes. La démonstration de l’efficacité des caméras OGI conduit à une adoption rapide par les équipes locales d’intégrité mécanique.

Afin de maintenir l’actualité de la formation et la cohérence dans l’utilisation de la technologie, un responsable OGI du site est identifié. Cette ressource locale travaille en étroite collaboration avec Cochran pour maintenir la standardisation du programme OGI mondial entre les sites. Une équipe de 4 à 6 techniciens internes est également identifiée afin d’utiliser les caméras pour la maintenance planifiée en vue de la prévention des fuites. Cette approche et la structure de l’équipe améliorent l’intégrité mécanique, la fiabilité et les programmes de détection et de correction des fuites avec la capacité d’être plus proactif et opportun.

Plusieurs opérateurs par équipe sont formés à l’utilisation de la GF77, ce qui leur offre un moyen plus efficace de détecter les fuites dont l’emplacement général est connu en raison d’une alarme FTIR. L’OGI apporte une certitude à cette enquête, tandis que l’utilisation d’un analyseur portable peut nécessiter plus de temps et ne pas générer de sources de fuites localisées. En outre, la GF77 offre l’utilitaire nécessaire pour détecter les fuites de gaz naturel (par ex., à partir de fourneaux sur site).

Réflexions finales

Bien que les caméras OGI fournissent à l’industrie pétrochimique un ajout puissant à la boîte à outils de détection des fuites de l’entreprise, leur utilisation efficace nécessite une formation appropriée. De nombreuses variables différentes peuvent affecter la mesure, de la température de l’air ambiant à l’origine de la fuite et de l’angle de mesure à la palette de couleurs appliquée, en passant par les distances à partir desquelles vous mesurez. En fin de compte, l’expérience est le meilleur enseignant. Cependant, les avantages d’un investissement dans des caméras OGI sont difficiles à surestimer. La sécurité des travailleurs est améliorée en assurant la confiance dans la maintenance prédictive, les inspections proactives et la validation des réparations. Les organisations manufacturières peuvent également avoir confiance en leur capacité à atteindre les objectifs ESG de l’entreprise.