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La vélocimétrie par imagerie de particules au service d’études FIV
Les vibrations peuvent induire des fissurations de lignes de tuyauterie et des endommagements prématurés des composants attachés à la tuyauterie (piquage, Thermocouple…). Cela impose une maintenance lourde, des pertes ou des arrêts de production. Une vraie comprehension des phénomènes en cause est essentielle pour anticiper et prévenir ces risques. VibraTec possède une expertise de niveau mondial et peut vous permettre de maitriser vos problématiques de vibration de tuyauteries.
Analyse des risques Diagnostics Formation
Les ruptures par fatigue de tuyauterie induites par des vibrations sont une préoccupation majeure; l’ Energy Institute préconise une méthodologie simplifiée pour évaluer et minimiser ces risques. VibraTec propose ses compétences pour une évaluation approfondie. VibraTec est en mesure d’apréhender l’ensemble des mécanismes d’excitation des tuyauteries:
- Les vibrations induites par l’écoulement du fluide (FIV ou FIT)
- Les vibrations dues aux sources acoustiques (AIV)
- Les excitations cycliques induites par l’écoulement (FIP et VIV)
- Les pulsations (pompes, compresseurs…)
- Les excitations mécaniques
- Les phénomènes de cavitation et/ou évaporisation
- Les coups de belier / changements de debit brusque
Aide à la conception
En tant que tierce partie, VibraTec peut apporter :
- Son expertise au démarrage du processus de conception: VibraTec anime des réunions d’expertise pour analyser les données et les plans disponibles et fournir des recommandations au niveau de la structure et des équipements.
- Sa connaissance des approches pour les études bruit et vibration (en accord avec les grandes compagnies pétrolières): l’émission de spécifications adaptées au contexte et la définition des études à réaliser est primoridale à la réussite du projet.
- Une interface entre l’ingénierie, la compagnie et les équipementiers : une communication optimisée est essentielle pour une vraie maitrise du bruit et des vibrations.
Expertise
Ces études permettent d’évaluer les risques de rupture par fatigue sur les lignes de tuyauterie soumises à des excitations acoustiques. L’excitation acoustique est générée au niveau de vannes, de dispositifs de réduction de pression et se propage dans la tuyauterie en aval. Ces phénomènes haute fréquences peuvent coincider avec les modes d’ovalisation de la tuyauterie et générés des contraintes importante au niveau des discontinuités de la ligne (piquage, connection, support…).
Vibrations Induites par des sources Acoustiques (AIV)
Des résonances acoustiques peuvent être excitées dans des “branches mortes” des tuyauteries par l’écoulement fluide (FIP). L’écoulement autour de singularités provoque la formation de tourbillons pour des fréquences spécifiques. Dans le cas de capteurs insérés dans l’écoulement (sondes de temperature par exemple), la fréquence des tourbillons ne doit pas correspondre à la fréquence naturelle de la sonde (VIV). Des méthodes peuvent être employées afin de minimiser les risques de casse par fatigue pour ces deux types de phénomènes.
Excitations cycliques induites par l’écoulement (FIP et/ou VIV)
Selon les conditions de fonctionnement, l’écoulement du fluide dans les tuyauteries peut générer des turbulences. Ces turbulences peuvent induire des niveaux vibratoires non négligeables en basse fréquence et être la cause de l’endommagement prématuré de la tuyauterie et des composants rattachés à celle-ci (piquage…). Il est donc nécessaire de repérer les lignes critiques parmi toute les ligne de l’installation. Une étude FIV est réalisé en 4 étapes selon la criticité:
Vibrations induites par l’écoulement (FIV et/ou FIT)
Certains composants comme les machines alternatives (compresseur, pompe…) génèrent des pulsations qui peuvent se propager dans le réseau de tuyauterie. Ces pulsations peuvent être amplifiées par des résonances acoustiques et/ou mécaniques de la tuyauterie solicitant de manière excessive la structure. VibraTec réalise des études éléments finis et pulsatoires (selon API 618 et API 674) pour prévoir et optimiser ces niveaux vibratoires.
Pulsations d’origine mécanique (pompes, compresseurs, …)
Les campagnes de contrôle de tuyauteries se réalisent en 3 phases. La phase de préparation consiste essentiellement à sélectionner les lignes de tuyauterie susceptibles d’être soumises à des vibrations. Cette sélection se base sur des informations simples :
- Caractéristiques du fluide (debit, pression…)et des tuyaux (diameter, épaisseur),
- La criticité des équipements relies à ces tuyauteries (équipement alternatif, centrifuge…),
- Des problèmes vibratoires déjà identifiés.
Contrôle sur site 1/3
L’inspection visuelle est principalement réalisée sur les petits piquages (SBC), identifiés comme étant sensible aux phénomènes de fatigue. L’efficacité des supportages des lignes principales est également vérifiée. Cette analyse se fait selon l’approche définie dans l’Energy Institute intitule : “Guideline for the avoidance of vibration induced fatigue failure in process pipework”. Chaque fois qu’un support ou un piquage est reconnu comme critique, les niveaux vibratoires sont mesurés.
Contrôle sur site 2/3
Les niveaux vibratoires sont mesurés et comparés aux limites usuelles (préconisations de l’Energy Institute…), à la fois pour les tuyauteries principales et les piquages attachés. L’analyse des mesures permet de déterminer la cause des vibrations. Des actions correctives sont proposées sur place si elles ne nécessitent pas de validation par calcul. Parmi les recommandations typiques qui pourraient être proposées sur place:
- Addition de supports,
- Modification des supports existants,
- Efficacité des bouteilles anti-pulsatoires,
- Amélioration de la conception.
Un diagnostic approfondi peut être réalisé sur des éléments particulièrement critiques (analyse modale, mesure de pression dynamique…).
Contrôle sur site 3/3
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