La caméra d'imagerie optique du gaz de FLIR contribue à préserver l'environnement et à améliorer la sécurité chez Borealis Stenungsund

De nombreuses usines pétrochimiques gèrent les hydrocarbures gazeux invisibles. La plupart de ces gaz ont des implications en termes de sécurité. Ils peuvent être toxiques ou poser des problèmes de santé en cas d'exposition prolongée. D'autres sont extrêmement inflammables, voire même explosifs, et la plupart auront un impact négatif sur l'environnement s'ils se répandent dans l'atmosphère en grandes quantités. C'est pourquoi la détection des fuites est d'une importance cruciale dans ces usines pétrochimiques.

Parmi elles, l'usine Borealis de polyéthylène à haute pression et faible densité (LDPE) de Stenungsund en Suède, produit des dérivés du LDPE pour le secteur des câbles et des fils, et affiche une capacité annuelle de production de 350 000 tonnes. L'usine de craquage de Borealis délivre l'ingrédient principal : l'éthylène, qui est converti en polyéthylène via un processus de polymérisation à haute pression.

L'éthylène est un hydrocarbure hautement inflammable. Pour renforcer la sécurité du site et réduire l'impact environnemental, Borealis a fait l'acquisition d'une caméra d'imagerie optique des gaz de FLIR Systems. Grâce à cet outil de détection des fuites, Borealis s'assure qu'aucune fuite n'échappe à l'attention des opérateurs de processus.

Une caméra d'imagerie optique des gaz est un instrument de mesure rapide et sans contact qui permet de visualiser les fuites de gaz en temps réel. Alors que beaucoup d'instruments de mesure ne fournissent qu'un chiffre à l'opérateur, les caméras d'imagerie optique des gaz présentent des informations visuelles qui rendent la recherche de fuite plus intuitive. Les caméras d'imagerie optique des gaz sont aussi utilisables dans les zones difficiles d'accès car elles peuvent détecter les petites fuites à distance. « Quand nous avons commencé à tester cette technologie relativement récente, j'étais très sceptique au départ, » raconte Jan Åke Schiller, superviseur LDPE. « Mais en voyant ces caméras d'imagerie optique des gaz en action, j'ai rapidement compris qu'elles avaient un potentiel énorme pour la détection des fuites dans l'usine de polyéthylène et dans les usines pétrochimiques en général. »

Les avantages de l'imagerie optique du gaz

Avant d'acheter la caméra d'imagerie optique des gaz FLIR GF306, Schiller et ses collègues utilisaient des « renifleurs », qui mesurent la concentration d'un gaz donné à un endroit précis et génèrent une mesure en parties par million (ppm). « L'avantage majeur d'une caméra d'imagerie optique des gaz est qu'elle permet de détecter les gaz visuellement, » explique Schiller. « Quand un renifleur ne donne qu'un chiffre, une caméra infrarouge pour la détection des gaz vous permet de détecter une fuite de gaz à n'importe quel point du champ de vision de la caméra. Cela accélère considérablement les inspections. Maintenant que nous avons la caméra d'imagerie optique des gaz, nous faisons un balayage rapide à chaque démarrage. On couvre ainsi environ 80 % de l'usine en une trentaine de minutes. Pour obtenir le même résultat, il faudrait qu'une équipe de 10 personnes munies de renifleurs travaille pendant deux journées complètes. »

Mais Schiller souligne qu'ils n'ont pas entièrement cessé d'utiliser les renifleurs. « Nous utilisons les renifleurs en conjonction avec la caméra d’imagerie optique des gaz. La caméra d’imagerie optique des gaz nous sert à détecter la fuite, et le renifleur à la quantifier. » Schiller était surpris de voir à quel point la caméra d'imagerie optique des gaz FLIR GF306 est sensible. « J'ai détecté des fuites là où le renifleur donnait une mesure inférieure à 100 ppm ; surtout en mode haute sensibilité, cette caméra est incroyablement sensible et permet de détecter les fuites de gaz les plus ténues à soixante-dix mètres. Cela permet à l'opérateur d'effectuer ces inspections depuis une distance de sécurité. »

Mode haute sensibilité

Le mode haute sensibilité (HSM) est inclus dans toutes les caméras d'imagerie optique des gaz de la série GF. C'est une technique de traitement vidéo par soustraction d'images qui améliore effectivement la sensibilité thermique de la caméra. La fonction HSM soustrait un pourcentage des signaux de pixels présents dans une image du flux aux images suivantes, de manière à renforcer les différences d'une image à l'autre et donc de rendre les fuites plus visibles dans les images résultantes.

Toutes les fuites à réparer sont signalées aux équipes de maintenance. Dans ce processus, l'utilisation de caméras d'imagerie optique des gaz a également un avantage sur les renifleurs, selon Schiller. « Quand on utilise des renifleurs, il faut décrire l'emplacement exact de la fuite avec des mots, ce qui peut s'avérer difficile. Avec la caméra infrarouge pour la détection des gaz, il suffit de joindre un fichier vidéo à l'ordre de travail pour que l'équipe de maintenance voie d'elle-même l'emplacement de la fuite. Je passe ainsi moins de temps à produire des rapports et plus de temps dans l'usine à rechercher les fuites ou à accomplir d'autres tâches utiles. »

Une fréquence d'inspection plus élevée

Comme ces inspections prennent beaucoup moins de temps maintenant qu'il utilise la caméra d'imagerie optique des gaz Fréquence GF306, la fréquence de détection des fuites a considérablement augmenté, explique Schiller. « Quand nous avions seulement les renifleurs, nous ne faisions des inspections qu'une fois tous les deux ans. Pour couvrir toutes les conduites de l'usine, ce qui représente plus de 100 kilomètres de longueur, il faut une semaine à une équipe armée de renifleurs pour inspecter tout le site. Avec la caméra d'imagerie optique des gaz, cela prend une journée à une personne seule. Maintenant que nous avons la caméra d'imagerie optique des gaz, nous inspectons l'usine deux fois par an et nous faisons également un balayage rapide à chaque démarrage. La fréquence d'inspection a donc considérablement augmenté.

Un outil utilisé aussi souvent que la caméra d'imagerie optique des gaz FLIR GF306 l'est à l'usine Borealis de Stenungsund doit être légère, compacte et ergonomique pour éviter les inconforts dans le dos et le bras. Toutes les caméras d'imagerie optique des gaz de la série GF de FLIR ont été conçues de façon ergonomique. Avec à sa poignée pivotante, ses boutons à accès direct ainsi que son viseur/écran LCD inclinable, la caméra infrarouge pour la détection des gaz FLIR GF306 a été pensée du point de vue de l'utilisateur et son ergonomie sophistiquée améliore la sécurité de l'opérateur. Avec un poids de 2,4 kg la caméra d'imagerie optique des gaz FLIR GF306 reste relativement légère et compacte.

Absorption infrarouge

La caméra d'imagerie optique des gaz FLIR GF306 est dotée d'un photodétecteur infrarouge à puits quantique (QWIP) refroidi, qui produit des images thermiques avec une résolution de 320 × 240 pixels et une sensibilité thermique de 25 mK (0,025 °C). La fonctionnalité de visualisation des gaz de la caméra d'imagerie optique des gaz FLIR série GF est basée sur l'absorption infrarouge. Les gaz absorbent le rayonnement électromagnétique de certaines parties du spectre. Toutes les caméras d'imagerie optique des gaz FLIR série GF contiennent un filtre spectral, une matrice à plan focal et une optique spécifiquement ajustés cette partie de la plage spectrale. Comme les gaz absorbent le rayonnement infrarouge et obstruent le rayonnement des objets situés derrière la fuite, une fuite de gaz prend la forme d'une fumée blanche ou noire dans l'image thermique, selon que l'utilisateur a choisi le réglage « blanc chaud » ou « noir chaud ».

Enregistrement de séquences vidéo

Outre la visualisation en temps réel, la caméra d'imagerie optique des gaz FLIR GF306 est également capable d'enregistrer les flux vidéo visible et thermique. « C'est très important parce que les panaches de fumée sont beaucoup plus visibles dans une vidéo que sur une image fixe, » explique Schiller. « Pour les rapports de fuite, nous commençons généralement notre enregistrement vidéo en mode lumière visible pour indiquer le lieu à l'équipe de maintenance, puis nous passons en mode détection de gaz pour montrer la fuite ; nous repassons une dernière fois en lumière visible pour confirmer l'emplacement de la fuite. Cette méthode nous donne de très bons résultats. »

« Ce site est relativement nouveau, il a ouvert il y a quelques années pour remplacer l'ancienne usine de polyéthylène, » ajoute Schiller. « La nouvelle usine de polyéthylène avait quelques défauts de jeunesse mais avec l'aide de la caméra d'imagerie optique des gaz, nous avons pu en faire l'une des usines de polyéthylène les plus étanches au monde. Pour vous donner une idée, cette nouvelle usine produit deux fois plus de polyéthylène que la précédente, mais la quantité de COV libérée à cause des fuites est dix fois plus basse. Selon moi, c'est la caméra d'imagerie optique des gaz FLIR GF306 qui nous a permis d'atteindre ce taux de fuite extrêmement bas. »

Détecter les fuites dans les endroits inattendus

Pour Schiller, l'un des grands avantages de l'imagerie optique des gaz est qu'elle facilite la détection des fuites dans les endroits inattendus. « Les fuites peuvent apparaître aux endroits les plus saugrenus. J'ai l'exemple d'un tuyau de support qui était soudé sur un coude d'une conduite. Le soudeur avait mis un peu trop d'enthousiasme dans son œuvre, si bien que sa soudure avait provoqué une fuite de la conduite dans le tuyau de support. Avec la caméra d'imagerie optique des gaz, il a été très facile de localiser le gaz s'échappant du support, parce qu'il se détachait nettement sur l'image thermique. Par contre, avec un renifleur, ça aurait pris un temps fou, ou alors la fuite n'aurait jamais été repérée. En effet, qui irait rechercher une fuite sur un support de conduite ?

« Autre exemple de fuite inattendue : j'ai repéré du gaz en train de s'échapper d'un matériau d'isolation. À cause d'une fuite dans un raccord à l'autre bout, le gaz passait derrière l'isolant et s'échappait de ce côté-ci. Et ce ne sont que quelques exemples dans une longue liste de fuites détectées par l'imagerie optique des gaz, et que nous aurions certainement ignorées avec un renifleur. Il faut présenter le renifleur exactement au bon endroit pour détecter une fuite, donc un inspecteur l'approche seulement des endroits où les fuites sont les plus courantes. Avec une caméra d'imagerie optique des gaz, vous voyez les fuites de tout le champ de vision de la caméra. Vous pouvez l'utiliser pour détecter facilement et rapidement les fuites ponctuelles, et elle rend vos inspections plus complètes.

Un investissement rentable

« Certaines sociétés peuvent être rebutées par l'achat d'une caméra d'imagerie optique des gaz en raison de son prix, et on le comprend parce qu'un renifleur est beaucoup moins cher, » poursuit Schiller. « Mais cette différence dans le prix d'achat est trompeuse. Premièrement, réaliser une inspection avec des renifleurs demande beaucoup plus de main-d'œuvre et les heures-hommes ne sont pas données, en particulier en Europe. Ensuite, les fuites qui se déclarent dans des endroits inattendus sont difficiles à trouver et faciles à rater avec un renifleur, donc une caméra d'imagerie optique des gaz contribue à garantir la sécurité du personnel et des habitants de la région. Et selon moi, cette sécurité accrue justifie à elle seule l'investissement. L'imagerie optique des gaz renforce également le sentiment de sécurité des employés de l'usine. Ils sont rassurés parce qu'ils savent qu'aucune fuite de gaz n'échappe à mon attention avec la caméra d'imagerie optique des gaz FLIR GF306. »

« Et surtout, l'imagerie optique des gaz va permettre de réduire la quantité de gaz perdue dans l'atmosphère, » termine Schiller. « Comme ces gaz constituent notre matériau de base, toute fuite est forcément du gaspillage. Je préfère transformer ce gaz en plastique. Donc une fuite de gaz, c'est de l'argent qui part par les fenêtres. En réduisant les fuites, la caméra d'imagerie optique des gaz va rapidement amortir son coût. Au final, je suis convaincu qu'une caméra d'imagerie optique des gaz vaut son investissement. »