FR3075970A1 - Dispositif de verification de l’integrite d’un systeme de detection de court-circuit - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne le domaine des systèmes de détection de court-circuit et propose un dispositif de vérification 100 de l'intégrité d'un tel système comprenant : - un câble de détection 10, - un élément conducteur d'électricité 20 agencé conjointement avec le câble de détection, - un générateur électrique 30 relié d'une part au câble de détection, d'autre part à l'élément conducteur 20, et - un instrument d'identification d'un paramètre électrique 50 pour identifier l'établissement d'un court-circuit 2010 entre le câble de détection et l'élément conducteur d'électricité, voire localiser l'emplacement du court-circuit. Le dispositif de vérification comprend : - une unité de traitement 110 configurée pour vérifier l'intégrité du système de détection, et - le câble de détection 10 configuré pour permettre l'alimentation et la commande de l'unité de traitement. Le dispositif de vérification permet de fiabiliser le système de détection, et de simplifier au maximum celui-ci.
Description
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION L’invention concerne le domaine des systèmes de détection de court-circuit et plus particulièrement la vérification de l’intégrité de systèmes de détection de court-circuit.
Le dispositif de vérification selon la présente invention trouve notamment à s’appliquer à la vérification du bon fonctionnement d’un système de détection, voire de localisation, d’une fuite de fluide conducteur de l’électricité, tel qu’un liquide ionique ou un métal liquide, hors d’une enveloppe le contenant. En pratique, l’enveloppe peut être n’importe quel élément de tuyauterie. Le système de détection de fuite peut effectivement être supposé applicable à toute enceinte sur laquelle on souhaite assurer la détection, voire la localisation, d’une fuite de fluide conducteur de l’électricité. La présente invention trouve donc pour application particulièrement avantageuse le domaine de la surveillance des installations, expérimentales ou industrielles, dans lesquelles circulent des métaux liquides, telles que des circuits réacteurs à caloporteur métal liquide dont certaines centrales nucléaires sont pourvus.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE II existe plusieurs systèmes et procédés de détection et de localisation d’un court-circuit induit par une fuite d’un fluide conducteur de l’électricité hors d’une enveloppe sensée le contenir.
Les systèmes de détection de fuite les plus couramment employés informent de l’apparition d’une fuite. La localisation de la fuite nécessite une installation et une mise en œuvre lourdes avec les systèmes de détection actuels.
En particulier, le document de brevet US 5,382,909 divulgue un système de détection comprenant un fil de source, un fil de localisation et un fil de retour, une alimentation en énergie électrique reliée par une première borne au fil de source et par une seconde borne au fil de localisation, et un voltmètre monté en parallèle aux deux extrémités du fil de localisation via le fil de retour. Les fils sont configurés de sorte qu’une fuite provoque une jonction électrique, par liaison ionique, entre le fil de source et le fil de localisation au niveau de la fuite. Un court-circuit est ainsi formé par une fuite qui provoque une chute de tension mesurable à l’aide du voltmètre. En fonction de la chute de tension mesurée, la fuite peut être localisée selon une fonction de détection spatiale continue comme étant survenue à une hauteur déterminée du fil de localisation.
Ce type de système de détection et de localisation est sensible aux variations de conditions environnementales qui induisent notamment des variations de résistance ohmique du fil de localisation mis en oeuvre. Pour fiabiliser l’intégrité du système, il faut prendre en compte, au moins globalement, ces variations de conditions environnementales. Pour ce faire, il peut être envisagé d’ajouter, au fil de détection, au moins un capteur de température et/ou d’humidité. Quoiqu’il en soit, l’installation, l’utilisation et la maintenance du système en serait grandement complexifier, et par là-même le niveau de fiabilisation atteint serait limité.
En outre, pour l’un ou l’autre des systèmes introduits ci-dessus, le traitement des mesures des capteurs nécessiterait des solutions électroniques ou logicielles lourdes pour vérifier l’intégrité du système en fonction de ces mesures.
Un objet de la présente invention est donc de proposer une solution de vérification de l’intégrité d’un système de détection de court-circuit, éventuellement provoqué par une fuite de liquide conducteur d’électricité depuis une enveloppe à surveiller, qui permette de fiabiliser le système de détection en permettant d’acquérir, de conserver ou d’améliorer une simplicité d’installation, d’utilisation et/ou de maintenance du système de détection. Notamment lorsque le système de détection de court-circuit met en oeuvre un fil de localisation du court-circuit, il existe un besoin de s’affranchir de la dépendance aux fluctuations de résistance ohmique du matériau conducteur constituant le fil de localisation en fonction de la température. Il existe également un besoin de fiabilisation des systèmes de détection de court-circuit actuels, sans dégrader leurs performances de détection et de localisation. Il existe en outre un besoin de réduction des coûts des systèmes de détection actuels, de leur installation et/ou de leur maintenance. Il existe encore un besoin consistant à proposer une solution de vérification de l’intégrité d’un système de détection de court-circuit qui permette de réduire, voire annihiler, le risque d’occurrence d’une fausse alarme.
RÉSUMÉ DE L'INVENTION
Pour atteindre cet objectif, la présente invention prévoit, selon un premier aspect, un dispositif de vérification de l’intégrité d’un système de détection d’un court-circuit, le système comprenant : - un câble de détection, - un élément conducteur d’électricité agencé conjointement avec le câble de détection, - un générateur électrique configuré pour être électriquement relié d’une part à un premier point, de préférence à une première extrémité, du câble de détection, d’autre part à l’élément conducteur, de préférence à une première extrémité de l’élément conducteur, et - un instrument d’identification d’un paramètre électrique configuré pour identifier l’établissement d’un court-circuit entre le câble de détection et l’élément conducteur d’électricité, voire localiser l’emplacement du court-circuit.
Le dispositif de vérification comprend : - une unité de traitement configurée pour vérifier, de préférence sur commande, l’intégrité du système de détection, et - le câble de détection configuré non seulement pour permettre la détection du court-circuit, mais également pour permettre l’alimentation et la commande de l’unité de traitement du dispositif de vérification.
Selon un deuxième aspect, l’invention prévoit un procédé de vérification de l’intégrité d’un système de détection d’un court-circuit, tel qu’introduit ci-dessus.
Le procédé de vérification comprend les étapes consistant à alimenter et commander, via le câble de détection, une unité de traitement configurée pour vérifier, de préférence sur commande, l’intégrité du système de détection. L’invention selon ses différents aspects permet de fiabiliser le système de détection, voire de localisation, de court-circuit avec un dispositif de vérification mettant à profit le câble de détection pour permettre à la fois d’alimenter et de commander le dispositif de vérification. Grâce à l’invention, le câble de détection ne nécessite pas d’être modifié, et notamment ne nécessite pas d’être équipé de capteurs de température et/ou d’humidité, pour assurer de façon fiable, en plus de sa fonction de détection, une fonction de localisation du court-circuit. Le dispositif de vérification consiste en partie en un matériel déjà installé et mis en oeuvre, à savoir le câble de détection. Le dispositif de vérification selon l’invention permet de réduire le nombre de fils électriques et/ou de composants électroniques nécessité par sa mise en oeuvre vis-à-vis des dispositifs de vérification de l’art antérieur. Le dispositif de vérification selon la présente invention ne nécessite aucune ligne de pilotage de relais qui viendrait notamment courir le long d’une enveloppe à surveiller. L’invention permet en outre de s’affranchir de la dépendance aux fluctuations de résistance ohmique du fil conducteur constituant le câble de détection ; le choix du matériau à base duquel le fil conducteur du câble de détection est formé n’est plus contraint. En particulier, il est avantageusement possible de choisir un fil conducteur présentant des dimensions lui conférant une résistance ohmique linéique élevée et/ou un matériau présentant une résistivité ohmique élevée, par rapport aux autres éléments conducteurs du circuit susceptible de comprendre le court-circuit, pour un meilleur résultat de localisation y compris au niveau des extrémités du câble de détection, même si ce choix implique que le matériau ait un coefficient thermique élevé. Dès lors, le système de détection et son dispositif de vérification selon l’invention sont avantageusement peu sensibles à d’éventuelles opérations de maintenance ou de réparation. Les opérations de maintenance ou de réparation sont par ailleurs simplifiées proportionnellement à une réduction du nombre de fils électriques requis. En effet, lors d’une réparation, de nombreuses remontées de fils d’un système discret viendraient compliquer l’intervention ; leur réduction est donc pertinente de ce point de vue. Cela simplifie également le câblage électrique à l’installation.
Avant d’entamer une brève description des figures, sont énoncées ci-après des caractéristiques optionnelles qui peuvent éventuellement être utilisées en association ou alternativement.
De manière facultative, le dispositif de vérification selon le premier aspect de l’invention peut en outre présenter au moins l’une quelconque des caractéristiques suivantes : - le système de détection est configuré pour détecter un court-circuit induit par la fuite d’un fluide conducteur d’électricité depuis une enveloppe destinée à le contenir et le câble de détection comprend au moins un fil conducteur et un isolant électrique, tel qu’un revêtement, sur au moins une partie du fil conducteur. L’isolant électrique est configuré pour isoler électriquement le fil conducteur par rapport à l’élément conducteur en absence de fluide conducteur et permettre une jonction électrique entre le fil conducteur et l’élément conducteur en présence de fluide conducteur. De la sorte, une fuite de fluide conducteur depuis l’enveloppe induit le court-circuit et sa détection par le système ; - le dispositif comprend en outre l’élément conducteur d’électricité et le générateur électrique, ce dernier étant configuré pour alimenter l’unité de traitement du dispositif de vérification en énergie électrique via le câble de détection et l’élément conducteur d’électricité. L’on réalise une économie de connexions électriques par rapport aux dispositifs de vérification existants ; - le générateur électrique est configuré et piloté pour commander l’unité de traitement du dispositif de vérification via le câble de détection en fournissant au moins un premier niveau de tension d’alimentation noté Vmax et un deuxième niveau de tension d’alimentation noté 2.Vmax à l’unité de traitement via le câble de détection. Le fonctionnement de l’unité de traitement peut être asservi au moins aux différents niveaux de tension d’alimentation. Le deuxième niveau de tension 2.Vmax peut être sensiblement égal au double du premier niveau de tension Vmax. Le générateur électrique peut être configuré pour être piloté afin que chaque changement de niveau de tension d’alimentation soit réalisé sur commande. L’unité de traitement peut être configurée pour que, lorsqu’il est alimenté avec le premier niveau de tension Vmax, une intensité dite de démarrage ldem circule dans le câble de détection et dans l’élément conducteur d’électricité de préférence en prenant une valeur sensiblement constante, et plus particulièrement tendant vers une valeur asymptotique à la fin de la période transitoire de démarrage, par exemple comprise entre 10 et 90 μΑ, tant qu’aucun court-circuit ne survient et tant qu’aucune vérification n’est commandée. L’unité de traitement peut être en outre configurée pour que l’intensité dite de démarrage ldem prenne ladite valeur sensiblement constante en décroissant depuis une valeur initiale finie, par exemple comprise entre 100 et 900 mA, ladite valeur initiale finie étant supérieure d’au moins un ordre de grandeur à ladite valeur sensiblement constante. L’unité de traitement peut encore être configurée pour que, lorsqu’elle est alimentée avec le deuxième niveau de tension 2.Vmax, une intensité dite de test ltest circule dans le câble de détection et dans l’élément conducteur d’électricité, ladite intensité de test ltest étant supérieure d’au moins un ordre de grandeur, de préférence d’au moins deux ordres de grandeur, à la valeur asymptotique de l’intensité de démarrage ldem. L’unité de traitement peut également être configurée pour interpréter un changement de niveau de tension d’alimentation depuis le premier niveau de tension Vmax jusqu’au deuxième niveau de tension 2.Vmax comme une commande de vérification de l’intégrité du système de détection. L’unité de traitement peut comprendre un relai électromécanique comprenant au moins une bobine et un contact, le contact étant configuré pour permettre par sa fermeture d’établir une liaison électrique directe, dite franche, entre le câble de détection, de préférence la deuxième extrémité du câble de détection, et l’élément conducteur d’électricité, de préférence la deuxième extrémité de l’élément conducteur d’électricité, et la bobine du relai électromécanique étant configurée pour fermer le contact lorsque l’unité de traitement est alimentée avec le deuxième niveau de tension 2.Vmax ; - le dispositif comprend en outre deux raccordements, un premier raccordement relié au câble de détection, de préférence à une deuxième extrémité du câble de détection, et un second raccordement relié à l’élément conducteur d’électricité, de préférence à une deuxième extrémité de l’élément conducteur d’électricité ; - le dispositif comprend en outre un instrument de détection, voire de mesure d’intensité, d’un courant électrique configuré pour détecter le courant électrique, voire pour mesurer l’intensité du courant électrique, circulant dans le câble de détection, au moins lorsque l’unité de traitement est alimentée avec le deuxième niveau de tension 2.Vmax. L’instrument de détection peut être l’un au moins parmi : o un ampèremètre, o un dispositif d’alerte configuré pour se déclencher lorsque le courant électrique détecté présente une intensité inférieure, ou un courant inférieur, à une valeur seuil prédéterminée, et o une unité de mesure et d’enregistrement de valeurs d’intensité du courant électrique détecté ; et - l’élément conducteur comprend au moins une partie de l’enveloppe lorsque l’enveloppe est conductrice d’électricité.
De manière facultative, le procédé de vérification selon le deuxième aspect de l’invention peut en outre présenter au moins l’une quelconque des caractéristiques suivantes : - l’étape consistant à commander l’unité de traitement comprend au moins une première étape d’alimentation consistant à fournir à l’unité de traitement un premier niveau de tension d’alimentation noté Vmax et une deuxième étape d’alimentation consistant à fournir à l’unité de traitement un deuxième niveau de tension d’alimentation noté 2.Vmax, de sorte que le fonctionnement de l’unité de traitement soit asservi au moins aux différents niveaux de tension d’alimentation, le deuxième niveau de tension étant de préférence supérieur au premier niveau tension ; - la vérification de l’intégrité du système de détection comprend, au moins lors de la deuxième étape d’alimentation, voire concomitamment à la deuxième étape d’alimentation, une étape de détection, voire de mesure d’intensité, d’un courant électrique circulant dans le câble de détection, la détection d’un courant électrique présentant une intensité supérieure à une valeur seuil prédéterminée révélant le bon fonctionnement du système de détection ; - le procédé comprend en outre, une étape de calibration du système de détection en fonction de la valeur de l’intensité de courant électrique détecté, cette valeur étant liée à la résistance ohmique R du câble de détection à l’instant auquel le courant électrique est détecté ; - les première et deuxième étapes d’alimentation se succèdent l’une l’autre, de préférence périodiquement, chaque changement de niveau de tension d’alimentation étant de préférence réalisé sur commande ; et - la deuxième étape d’alimentation est paramétrée pour durer au moins deux fois moins longtemps, de préférence dix fois moins longtemps, que la première étape d’alimentation.
Les autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à l'examen de la description suivante et des dessins d'accompagnement. II est entendu que d'autres avantages peuvent être incorporés.
BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES
Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront mieux de la description détaillée d’un mode de réalisation de cette dernière qui est illustré par les dessins d’accompagnement suivants dans lesquels :
La FIGURE 1 illustre schématiquement un système de détection de fuite au repos avec fil de détection à résistance ohmique significative, un tel système étant susceptible d’être équipé d’un dispositif de vérification selon la présente invention ;
La FIGURE 2 illustre schématiquement un système de détection de fuite au repos avec fil de détection à résistance ohmique négligeable, un tel système étant susceptible d’être équipé d’un dispositif de vérification selon la présente invention ;
La FIGURE 3 illustre schématiquement le système de détection de fuite de la figure 1 lors de la survenance d’une fuite ;
La FIGURE 4 illustre schématiquement le système de détection de fuite de la figure 2 lors de la survenance d’une fuite ;
La FIGURE 5 illustre schématiquement le système de détection de fuite de la figure 1 équipé d’un dispositif de vérification avantageux que la présente invention vient encore améliorer, le dispositif de vérification étant au repos ;
La FIGURE 6 illustre schématiquement le système de détection de fuite de la figure 2 équipé d’un dispositif de vérification avantageux que la présente invention vient encore améliorer, le dispositif de vérification étant au repos ;
La FIGURE 7 illustre schématiquement le système de détection de fuite de la figure 1 équipé du dispositif de vérification de la figure 5, le dispositif de vérification étant actif ;
La FIGURE 8 illustre schématiquement le système de détection de fuite de la figure 2 équipé du dispositif de vérification de la figure 6, le dispositif de vérification étant actif ;
La FIGURE 9 illustre schématiquement le système de détection de fuite de la figure 1 équipé d’un dispositif de vérification selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif de vérification étant au repos ;
La FIGURE 10 illustre schématiquement le système de détection de fuite de la figure 2 équipé d’un dispositif de vérification selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif de vérification étant au repos ;
La FIGURE 11 illustre schématiquement le système de détection de fuite de la figure 1 équipé du dispositif de vérification de la figure 9, le dispositif de vérification étant en état de démarrage ;
La FIGURE 12 illustre schématiquement le système de détection de fuite de la figure 1 équipé du dispositif de vérification de la figure 9, le dispositif de vérification étant en état de détection de fuite ;
La FIGURE 13 illustre schématiquement le système de détection de fuite de la figure 1 équipé du dispositif de vérification de la figure 11, le dispositif de vérification étant en état de test ; et
La FIGURE 14 représente un schéma électronique d’un dispositif de vérification selon le mode de réalisation de l’invention illustré sur les figures 9 à 13.
Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l’invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION
On entend par « agencé conjointement avec » la relation fonctionnelle de deux éléments structurels entre eux selon laquelle l’un au moins est agencé en fonction de l’autre élément. En particulier, l’un des éléments peut être agencé en fonction des dimensions et forme de l’autre élément et/ou selon une disposition particulière définie par rapport à une implantation de l’autre élément, pour réaliser ensemble une fonction particulière. Ces termes visent donc à couvrir une multitude d’agencements relatifs de deux éléments structurels entre eux, multitude qu’il serait nécessairement vain de vouloir détailler exhaustivement, même si quelques exemples de cette multitude sont décrits ci-après. Pour autant, chaque agencement relatif de cette multitude est réputé identifiable sans équivoque lorsque ledit agencement est observé in situ ou lorsque ledit agencement est décrit par une description écrite ou orale. Par exemple, un câble de détection agencé conjointement avec une enveloppe peut être à distance ou au contact de l’enveloppe, mais s’étend vis-à-vis de l’enveloppe sur au moins une partie de la dimension principale (ou longueur) de cette dernière pour pouvoir réaliser sa fonction de détection d’une fuite au moins depuis ladite partie.
On entend par « sensiblement » constante ou régulière, la qualité d’une chose qui ne nécessite pas d’être rigoureusement constante ou régulière, pour que la fonction à laquelle cette chose est liée puisse être réalisée. On entend par un paramètre « sensiblement égal à » une valeur donnée, que le paramètre est égal à la valeur donnée à plus ou moins 20 % de la valeur donnée près, de préférence à plus ou moins 10 % de la valeur donnée près. II est précisé que dans le cadre de la présente invention, le terme « sur », « surmonte », « recouvre » ou « sous-jacent » ou leurs équivalents ne signifient pas forcément « au contact de ». Ainsi par exemple, le dépôt d’un isolant électrique, tel qu’un revêtement, sur un fil conducteur, ne signifie pas obligatoirement que l’isolant électrique est directement au contact du fil conducteur, mais cela signifie que l’isolant électrique recouvre au moins partiellement le fil conducteur en étant soit directement à son contact, soit en étant séparé du fil conducteur par au moins une autre couche ou au moins un autre élément.
On entend par « alliage métallique résistif », voire à forte résistivité : - un alliage métallique qui ne serait pas choisi par un homme du métier dans le but de jouer un rôle de bon conducteur électrique ; ou - un alliage métallique prenant la forme d’un fil conducteur électrique dont la résistance ohmique linéique est significativement élevée. L’obtention de cette résistance ohmique linéique élevée dépend de la résistivité ohmique de l’alliage métallique et d’une section de passage électrique adéquates. En pratique, il sera retenu un fil avec une section de passage électrique permettant sa mise en œuvre « industrielle » associé à la recherche d’un alliage métallique ayant la résistivité ohmique la plus élevée possible, notamment parmi celles des matériaux relativement courants. Un compromis doit donc être réalisé pour choisir le matériau conducteur. Le choix des matériaux peut donc être élargi dès lors qu’il répond au compromis recherché ; ou - un alliage métallique auquel un homme du métier aurait préféré un métal ou un autre alliage métallique pour jouer un rôle de bon conducteur électrique.
Un alliage métallique résistif présente généralement une résistivité qui dépend significativement de sa température, notamment dans une gamme de température allant de 10°C à 500°C. Cette propriété de la plupart des alliages métalliques résistifs en font souvent des alliages propres à la confection de résistances chauffantes, utilisées habituellement dans les dispositifs thermiques (par exemple dans les fours).
On entend par « court-circuit » une connexion accidentelle ou intentionnelle, par une résistance ou une impédance très faible, d’au moins deux points d’un circuit électrique qui se trouvent normalement à des tensions différentes.
Pour les besoins de la description de la présente invention, on suppose un système de détection 1 de court-circuit, tel qu’illustré sur les figures 1 et 2, basé sur l’utilisation d’un câble ou fil de détection 10 associé à une alimentation ou un générateur électrique 30. Cette alimentation électrique 30 peut être un générateur de tension avec limitation de courant. Le fil de détection 10 est agencé conjointement avec un élément conducteur d’électricité 20, prenant sur l’exemple illustré la forme d’une enceinte 2 à surveiller. Le fil de détection présente une résistance ohmique R significative telle que représentée sur la figure 1 ou une résistance ohmique R négligeable telle que représentée sur la figure 2. Que la résistance ohmique R du fil de détection 10 soit significative ou négligeable est sans effet sur le dispositif de vérification selon la présente invention.
Comme illustré sur les figures 3 et 4, l’élément conducteur d’électricité 20, ici l’enceinte, est un conducteur électrique de résistance ohmique Rt. Il fait partie intégrante du système de détection 1 et véhicule le courant électrique délivré par l’alimentation 30 et le fil de détection 10 dès qu’une fuite apparaît.
Le câble de détection 10 peut plus particulièrement comprendre un fil conducteur à base d’un alliage métallique. Par exemple, l’alliage métallique peut être résistif. L’utilisation de l’alliage métallique résistif FeCrAI pour constituer au moins en partie le fil conducteur est possible. Dès lors, le système de détection et son dispositif de vérification sont avantageusement peu sensibles à d’éventuelles opérations de maintenance ou de réparation
En effet, l’utilisation d’un alliage FeCrAI pour constituer au moins en partie le fil conducteur 13 permet de rendre négligeable l’influence d’un raboutage liée à une opération de maintenance. On estime que la réparation introduit deux résistances ohmiques locales de contact évaluées chacune à 0,1 Ω. Electriquement, leur contribution est sous forme de résistances ohmiques supplémentaires en série avec la résistance ohmique du fil conducteur 13 du câble de détection 10. Par exemple, ces résistances ohmiques supplémentaires sont à comparer à celle d’un fil conducteur 13 à base d’un alliage de FeCrAI et de section égale à 1 mm2 qui présente une résistance ohmique sensiblement égale à 1,8 Ω/m; on voit dans cet exemple qu’elles sont relativement négligeable dès lors que le fil conducteur 13 présente une longueur de l’ordre de 1 m, ce qui sera généralement le cas étant donné les dimensions des enceintes à surveiller.
Dans les utilisations électrothermiques, un alliage métallique résistif n’est pas revêtu d’un isolant électrique (faisant le plus souvent aussi effet d’isolant thermique) car il s’agit de faciliter le transfert de chaleur du fil conducteur vers la matière environnante (fluide, solide).
Dans les applications visées ici, le fil conducteur du câble de détection 10 n’est pas utilisé comme source de puissance par effet Joule, on peut donc le revêtir d’un isolant électrique, tel qu’un revêtement, nécessaire à une fonction, décrite plus bas, d’isolement électrique dans le système 1. Notons toutefois que, dans son acceptation la plus large, l’isolant électrique peut être une lame d’air ; le fil conducteur peut être simplement posé au sol sous une enveloppe 2 à surveiller, cette dernière étant par exemple légèrement surélevée par rapport au sol pour ménager ladite lame d’air entre le fil conducteur et l’enveloppe 2. Une éventuelle contribution au titre d’isolant thermique de l’isolant électrique est sans effet dans le système de détection 1.
Cette association entre fil conducteur en alliage métallique résistif et revêtement isolant électrique amène à deux avantages majeurs afin de détection et de localisation d’une fuite d’un fluide conducteur d’électricité depuis l’enveloppe 2 destinée à le contenir. Premièrement, l’augmentation de la résistance ohmique du fil conducteur par rapport aux fils habituellement utilisés (cuivre, aluminium) permet d’augmenter d’autant la sensibilité du système 1. Deuxièmement, elle amène à la réduction de la sensibilité à la réparation du câble de détection 10 par rapport à l’emploi d’un fil bon conducteur de l’électricité. Pour autant, l’utilisation d’un fil conducteur en un matériau bon conducteur de l’électricité n’est pas exclue. En effet, d’un point de vue strictement électrique, il est également possible d’utiliser un fil conducteur constitué à base de cuivre ou d’acier inoxydable austénitique par exemple (comme l’acier 304, 304L, 316, 316L, 321 ou autre).
Par ailleurs, il est envisagé que l’isolant électrique soit à base de céramique. Les procédés industriels actuels ne permettent pas de réaliser un dépôt de céramique sur un acier inoxydable. Dans le cas d’un fil conducteur constitué à base d’acier inoxydable, un mode de réalisation de l’isolant électrique sous forme de perles est envisageable.
Plus particulièrement, un revêtement en tant qu’isolant électrique peut couvrir le fil conducteur du câble de détection 10 de plusieurs façons. II peut le couvrir sensiblement à intervalles réguliers. II prend alors par exemple la forme de perles enfilées sur le fil conducteur. II peut également le couvrir continûment sur toute sa longueur. Que la couverture du fil conducteur par le revêtement soit continue ou à intervalles réguliers, elle peut encore consister à couvrir un côté du fil conducteur ou tous les côtés du fil conducteur. Par exemple, il est possible d’intercaler des plots de revêtement entre le fil conducteur du câble de détection 10 est l’enveloppe, et éventuellement de tendre le fil conducteur du câble de détection 10, de sorte que le fil conducteur soit maintenu tendu à une distance sensiblement constante de l’enveloppe 2, et plus généralement d’un élément conducteur 20 tel que décrit plus bas.
De manière fonctionnelle, l’isolant électrique peut être poreux pour permettre l’infiltration du fluide conducteur d’électricité jusqu’au fil conducteur du câble de détection 10 ou disparaître au contact avec le fluide (par exemple par réaction chimique) ou devenir conducteur électrique au contact ou à proximité du fluide (par exemple par le transfert de chaleur au revêtement depuis un métal liquide en tant que fluide conducteur électrique), pour permettre l’établissement d’une jonction électrique réalisant un court-circuit 2010 entre le câble de détection 10 et l’élément conducteur 20. On peut réaliser le revêtement sur le fil conducteur à base d’une céramique sur un alliage FeCrAI avec un dépôt préalable d’une couche d’interface à base d’un métal, par exemple à base de Nickel, sur le fil conducteur, pour permettre l’accroche de la céramique et l’absorption des dilatations thermiques différentielles entre le fil conducteur et le revêtement, lesdites dilatations résultant de coefficient de dilatation thermique potentiellement très différents entre le fil conducteur et le revêtement.
Dans le cas où l’enveloppe 2 contenant le fluide n’est pas conductrice de l’électricité, elle ne peut pas jouer le rôle d’un élément conducteur 20 tel que détaillé ci-dessous. On associe alors le câble de détection 10 à un élément conducteur 20 (pouvant prendre par exemple la forme d’un fil conducteur d’électricité, non isolé électriquement, ayant une âme en cuivre ou en aluminium). Le fil conducteur du câble de détection 10 et l’élément conducteur 20 sont de préférence déployés côte à côte le long de l’enveloppe 2 à surveiller. L’isolant électrique du câble de détection 10 empêche le contact électrique direct avec l’élément conducteur 20 et donc avec la masse 40 ; il permet le contact électrique indirect avec l’élément conducteur 20 lors de la survenance d’un court-circuit 2010, et notamment lors de la survenance d’une fuite de fluide conducteur, comme il le ferait avec une enveloppe 2 conductrice de l’électricité.
Dans les modes de réalisation décrits ci-dessous, l’enceinte 2 à surveiller est un tuyau transportant un fluide conducteur de l’électricité, tel qu’un métal liquide. Le tuyau mesure L mètres de longueur. Le câble de détection 10 est par exemple disposé selon une génératrice du tuyau et mesure également L mètres de longueur. En alternatives, le câble de détection 10 peut être enroulé en une bobine autour du tuyau, disposé en colimaçon sur un fond plat de l’enveloppe d’un récipient pour permettre de localiser une fuite dans le plan du fond selon un azimut et une côte radiale ou disposé en zig-zag sur une tuyauterie pour localiser une fuite selon un azimut. En alternative également, l’enveloppe 2 peut être un récipient ouvert ou fermé dans lequel le fluide conducteur d’électricité est destiné à être stocké.
En référence aux figures 3 et 4, le système de détection 1 considéré à titre exemplatif du contexte dans lequel la présente invention peut être mise en oeuvre est décrit ci-dessous.
Le système de détection 1 comprend : - un câble de détection 10 tel que décrit ci-dessus, - l’élément conducteur d’électricité 20 susmentionné, qui peut être constitué au moins en partie de l’enveloppe 2 lorsque celle-ci est conductrice de l’électricité, - un générateur électrique 30, - le cas échéant une masse 40, et - un instrument d’identification 50 d’un paramètre électrique. L’élément conducteur 20 est agencé conjointement avec le câble de détection 10, notamment de sorte qu’une fuite de fluide conducteur d’électricité depuis l’enveloppe 2 destinée à le contenir génère une jonction électrique entre l’élément conducteur 20 et une portion du câble de détection 10 au niveau de la fuite et induise un court-circuit 2010.
Le générateur électrique 30 présente une première borne reliée à un premier point du câble de détection 10, de préférence à une première extrémité 11 du câble de détection 10, et une seconde borne reliée à l’élément conducteur 20, de préférence à une première extrémité 21 de l’élément conducteur 20.
La masse 40 peut être reliée à la seconde borne du générateur électrique 30 et à l’élément conducteur 20. L’instrument d’identification 50 est configuré et agencé pour mesurer un paramètre électrique (intensité, tension et/ou puissance) dans le circuit électrique comprenant le câble de détection 10, l’élément conducteur 20 et le générateur électrique 30. Comme représenté sur les figures 3 et 4, l’instrument d’identification 50 peut être un voltmètre branché en parallèle aux bornes du générateur électrique 30. En complément ou en alternatives, instrument d’identification 50 peut être un ampèremètre monté en série avec le générateur 30, par exemple entre la première borne du générateur 30 et la première extrémité 11 du câble de détection 10.
Le générateur électrique 30 peut être configuré pour appliquer une tension électrique dans le circuit. L’instrument d’identification 50 est configuré pour surveiller une variation de paramètre électrique, de sorte à détecter, en fonction d’une consigne prédéterminée, une variation de paramètre électrique qui corresponde à l’apparition d’un court-circuit 2010.
En référence à la figure 3, l’instrument d’identification 50 de système de détection 1 est en outre configuré pour déterminer, en cas d’apparition d’une fuite et en fonction de la mesure de paramètre électrique, la résistance ohmique R1 du câble de détection 10 entre sa première extrémité 11 et le court-circuit 2010. Dès lors, il est possible d’en déduire la localisation du court-circuit 2010. Cette déduction peut être réalisée, par un opérateur du système 1 ou directement par l’instrument d’identification 50, selon une fonction de détection continue.
En référence à la figure 1, à l’état de repos, défini par une absence de défaut d’isolement du fil conducteur du câble de détection 10, et donc à une absence de court-circuit, la tension appliquée au fil conducteur par le générateur de tension est Vmax (égale à la différence entre deux potentiels électriques, un premier appliqué au câble de détection 10 et un second appliqué à l’élément conducteur 20). Aucun courant ne circule dans le fil conducteur 13 de résistance ohmique R ; le circuit électrique comprenant le câble de détection 10, l’élément conducteur 20, le générateur électrique 30 et le cas échéant la masse 40 est ouvert.
En référence à la figure 3, une fuite a lieu à une côte ou abscisse Li du câble de détection 10. A l’état de détection, l’apparition du court-circuit engendre la circulation d’un courant lmax dans le circuit à travers Ri, Rf et Rt. Ri est une fraction de la résistance R, dont la valeur dépend de l’abscisse Li où se produit la mise en contact du fil de détection avec l’enceinte par le biais du court-circuit 2010. L’alimentation électrique fonctionne alors en générateur de courant (limitation du courant à la valeur lmax).
Comme illustré sur la figure 4, dans le cas où le fil conducteur du câble de détection 10 est de résistance ohmique négligeable, le fonctionnement est similaire.
La résistance R peut être connue ou déterminée, par exemple initialement après installation du système 1 et/ou régulièrement suite à cette installation, par mise en œuvre du système 1 selon un mode de réalisation décrit ci-après, qui permet de s’affranchir de toute variabilité du système 1, et en particulier de toute variabilité de résistance ohmique linéique du câble de détection 10, par rapport à la température et/ou à l’humidité.
Un système de détection 1 tel que décrit ci-dessus peut être associé à un dispositif de vérification de son intégrité tel que décrit ci-dessous, en référence aux figures 5 à 8. Le dispositif de vérification selon le mode de réalisation illustrée sur les figures 5 à 8 ne fait pas partie de l’art antérieur ; il est estimé constituer un mode de réalisation imaginé par les inventeurs de la présente invention. Ce mode de réalisation est décrit ci-dessous, car la présente invention offre un dispositif de vérification amélioré non seulement vis-à-vis de l’art antérieur, mais également vis-à-vis de ce mode de réalisation déjà particulièrement avantageux par rapport à l’art antérieur. La description ci-dessous du mode de réalisation du dispositif de vérification tel qu’illustré sur les figures 5 à 8 n’a donc pour objectif que de permettre une meilleure appréhension de la hauteur de la présente invention vis-à-vis de l’art antérieur.
Comme illustré sur les figures 5 à 8, le dispositif de vérification 60 du bon fonctionnement du système de détection 1 peut prendre la forme d’un relai électromécanique comprenant un interrupteur piloté Relc, référence 61, par une bobine d’excitation 72. L’interrupteur piloté 61 permet d’établir une liaison électrique franche entre le fil de détection 10 et l’enceinte 2, de préférence entre la deuxième extrémité 12 du fil de détection 10 et la deuxième extrémité 22 de l’enceinte 2.
La bobine d’excitation 72 du relai est alimentée par une alimentation 73 en énergie électrique qui est elle-même pilotée par un interrupteur de commande 74 (actionné par l’utilisateur ou par un automate), via une ligne électrique 71 dédiée, dite ligne de relais. Plus particulièrement, la bobine d’excitation 72 est agencée conjointement avec l’interrupteur piloté 61 pour en contrôler, par induction magnétique, l’ouverture et la fermeture.
Sur les figures 5 et 6, l’interrupteur de commande 74 est ouvert, et la bobine de contrôle 72 laisse ou maintient l’interrupteur 61 ouvert, tandis que, sur les figures 7 et 8, l’interrupteur de commande 74 est fermé, et la bobine de contrôle 72 maintient ou laisse l’interrupteur fermé, respectivement. De préférence, l’interrupteur piloté 61 est ouvert dans une position non contrainte par la bobine d’excitation 72 et est fermé par la bobine d’excitation 72 lorsqu’elle lui applique une contrainte magnétique.
En mode ‘scrutation’ pour détecter une éventuelle fuite, l’interrupteur piloté 61 est ouvert. L’interrupteur piloté 61 est régulièrement fermé. La fermeture de l’interrupteur piloté 61 permet de simuler un court-circuit 2010 en faisant intervenir l’ensemble de la longueur L du fil conducteur du câble de détection 10. La fermeture de l’interrupteur piloté 61 peut être par exemple réalisée à une fréquence de 1 Hz pendant un temps de l’ordre de 100 ms. De la sorte, on vérifie l’absence de coupure sur le câble de détection 10 à chaque seconde.
Plus particulièrement, la fermeture de l’interrupteur piloté 61 entraîne la circulation d’un courant d’intensité lmax dans le circuit. La mesure du paramètre électrique par l’instrument d’identification 50 correspond à une mesure de la chute de tension aux bornes du générateur électrique 30. Cette tension dite de calibration, notée Vcai, peut dépendre des variations de température et/ou d’humidité auxquelles le câble de détection 10 est soumis ; il peut donc être utile de mémoriser chaque valeur mesurée de la tension de calibration, voire son historique d’évolution.
La détermination de la résistance ohmique R1 du câble de détection entre la première extrémité 11 du câble de détection 10 et le court-circuit 2010 est de préférence réalisée avant une prochaine fermeture de l’interrupteur piloté 61. Toutefois, le court-circuit 2010 sera tout de même détecté comme une chute de tension aux bornes du générateur électrique 30 si l’interrupteur piloté 61 est fermé lors de son apparition. Le système 1 n’est donc pas rendu temporairement inopérant du fait de l’ajout du dispositif de vérification 60, car la résistance ohmique mesurée en présence d’une fuite 2010, alors que l’interrupteur piloté 61 est fermé, sera inférieure à la valeur R. Cette valeur sera comparée avec la valeur R stockée au cycle de mesure précédent.
On propose d’utiliser cette opération de fermeture périodique pour mesurer la résistance ohmique R du câble de détection 10 entier. L’intensité lmax du courant est connue. La tension Vcai est mesurée par le voltmètre comme instrument de mesure 50. On en déduit et on mémorise la résistance ohmique R du câble de détection 10 entier : R = Vcai / lmax, θη bonne approximation. De préférence, la fermeture périodique de l’interrupteur piloté 61 est paramétrée de sorte que la vitesse d’actualisation de la valeur de R soit très supérieure à la constante de temps thermique de l’installation. Ainsi, les variations de température sur l’installation sont sans impact sur la mesure liée à l’occurrence d’une fuite et donc sans impact sur sa localisation qui reste précise. Le système de détection 1 fonctionne donc même avec un câble de détection dont le fil conducteur est constitué d’un alliage thermiquement sensible.
La valeur de la résistance ohmique R du câble de détection 10 entier est mémorisée, par exemple dans l’instrument d’identification 50. Elle peut être actualisée à chaque fermeture de l’interrupteur piloté 61, soit toutes les secondes. La résistance ohmique R du câble de détection 10 telle que mémorisée intègre naturellement l’influence de la température sur la résistivité du fil conducteur du câble de détection 10. II s’agit donc là d’une opération d’auto-calibration qui permet d’éviter notamment d’avoir à mesurer ou maîtriser la résistance ohmique R du fil conducteur du câble de détection 10, notamment lors de son installation. En particulier, la fonction de détection continue peut être actualisée, par exemple par et dans l’instrument d’identification 50, à chaque actualisation de la valeur de la résistance ohmique R du câble de détection 10 entier. Dès lors, la détermination de la résistance ohmique R1 du câble de détection 10 entre sa première extrémité 11 et le court-circuit 2010 peut être avantageusement fonction de la résistance ohmique R du câble de détection 10 depuis sa première extrémité 11 jusqu’à sa seconde extrémité 12 telle que dernièrement mémorisée 123, par exemple à l’aide de l’instrument d’identification 50 : h = V / Imax / R * L, en bonne approximation.
Cette manière de procéder évite à un opérateur d’avoir à réaliser une quelconque calibration du système de détection 1 à l’installation et la mise en service. Par ailleurs, le système de détection 1 s’auto-calibre en permanence. L’influence de paramètres externes comme la température, voire une humidité importante, est également prise en compte avec une vitesse d’actualisation potentiellement de plusieurs ordres de grandeurs supérieure à la cinétique de variations de la résistivité électrique du fil conducteur du câble de détection 10.
Les échelles de temps associées au système 1 de détection de fuite permettent largement d’utiliser ce mode de fonctionnement. La détection est assurée à une fréquence de 1 Hz et pour un temps de fermeture sensiblement égal à 100 ms, dans l’exemple donné, ce qui laisse donc un temps de scrutation sensiblement égale à 900 ms, soit pendant sensiblement 90 % du temps.
De cette manière également, lors de l’installation, il est possible de couper des longueurs de câble suffisantes et nécessaires à la surveillance d’une enceinte de taille quelconque, sans contrainte par rapport à un système fonctionnant sur la base de longueurs de câble standardisées.
Le dispositif de vérification 100 selon un mode de réalisation de la présente invention va maintenant être décrit en référence aux figures 9 à 14. Comme énoncé ci-dessus, le dispositif de vérification 100 décrit ci-dessous est adapté pour équiper un système de détection et de localisation tel que décrit ci-dessus en référence aux figures 1 à 4. Pour autant, le dispositif de vérification 100 selon la présente invention n’est pas limité à une adaptation au système de détection et de localisation décrit ci-dessus. Par exemple, il pourrait être mis en œuvre dans le cadre d’un système de détection et de localisation segmentée. Plus particulièrement, chaque segment d’un tel système pourrait être équipé d’un dispositif de vérification 100 selon la présente invention.
En référence aux figures 9 et 10, le dispositif de vérification 100 comprend une unité de traitement 110 et met en oeuvre notamment le câble de détection 10 et le générateur électrique 30 du système de détection 1. L'unité de traitement 110 est configurée pour vérifier, de préférence sur commande, l’intégrité du système de détection 1.
Le câble de détection 10 est configuré non seulement pour permettre la détection du court-circuit 2010, mais également pour permettre l’alimentation et la commande de l’unité de traitement 110 du dispositif de vérification 100. L’invention propose donc de donner une double fonction au fil de détection 10 : une fonction principale de détection (à travers la création d’un court-circuit par une fuite de fluide conducteur), et une deuxième fonction d’alimentation et de commande de l’unité de traitement 110 du dispositif de vérification 100.
Le dispositif de vérification 100 permet de mettre en oeuvre un multiplexage de signaux sur une seule ligne électrique physique, à savoir le câble de détection 10. Une unité de traitement 110 prenant la forme d’un dispositif électronique additionnel permet de réaliser ce multiplexage. Pour cela, 11 est associé à une alimentation électrique pilotée.
Avantageusement, cette alimentation électrique pilotée n’est autre que le générateur électrique 30 déjà configuré pour être électriquement relié d’une part au câble de détection 10, d’autre part à l’élément conducteur 20. L’élément conducteur 20 fait lui-aussi avantageusement partie du dispositif de vérification 100. Le générateur électrique 30 est alors configuré en outre pour alimenter l’unité de traitement 110 du dispositif de vérification 100 en énergie électrique via le câble de détection 10 et l’élément conducteur d’électricité 20.
Ainsi, pour venir équiper le système de détection 1, le dispositif de vérification 100 ne nécessite l’ajout d’aucune ligne électrique, et notamment d’aucune ligne de relais. L’unité de traitement 110 peut être considérée comme un dispositif électronique déporté par rapport au système de détection 1, en ce sens qu’il peut être simplement reporté sur le système de détection 1 sans induire aucune modification dudit système. Plus particulièrement, le dispositif de vérification 100 peut comprendre deux raccordements 111, 112: un premier raccordement 111 est relié au câble de détection 10, de préférence à une deuxième extrémité 12 du câble de détection 10, et un second raccordement 112 relié à l’élément conducteur d’électricité 20, de préférence à une deuxième extrémité 22 de l’élément conducteur d’électricité 20. L’alimentation électrique pilotée au plus particulièrement le générateur électrique 30, dispose de la capacité à fournir sur commande deux niveaux de tension notés : Vmax et 2.Vmax. Elle dispose en outre d’une fonction de limitation de courant permanent à lmax. Plus particulièrement, le générateur électrique 30 peut être configuré et piloté pour commander l’unité de traitement 110 du dispositif de vérification 100 via le câble de détection 10 en fournissant au moins un premier niveau de tension d’alimentation noté Vmax et un deuxième niveau de tension d’alimentation noté 2.Vmax à l’unité de traitement 110 via le câble de détection 10. Le deuxième niveau de tension est de préférence supérieur au premier niveau tension. Par exemple, le deuxième niveau de tension 2.Vmax est sensiblement égal au double du premier niveau de tension Vmax·
Le câble de détection 10 est utilisé pour faire transiter à la fois un signal utile à la détection d’un court-circuit 2010, un signal utile au test du système de détection 1 et un signal, dit de commande, utile au déclenchement de vérification de l’intégrité du système de détection 1. Ces différents signaux seront générés par l’alimentation pilotée. Plus particulièrement, le générateur électrique 30 est configuré pour être piloté afin que chaque changement de niveau de tension d’alimentation soit réalisé sur commande. L’existence même des différents signaux asservi le fonctionnement du dispositif de vérification 100. Plus particulièrement, le fonctionnement de l’unité de traitement 110 est asservi au moins aux différents niveaux de tension d’alimentation fournis par l’alimentation électrique pilotée.
Pour la suite de la description, seul le système de détection 1 à fil de détection constitué à base d’un alliage métallique résistif est exposé. La résistance ohmique de ce fil de détection est un paramètre qui pourrait être limitant pour le fonctionnement du système de détection 1. Toutefois, comme cela apparaîtra clairement à la lecture de la description détaillée ci-dessous, le dispositif de vérification 100 selon la présente invention permet de conserver tous les avantages atteints grâce au dispositif de vérification 100 tels qu’illustrés aux figures cinq à huit, et notamment l’avantage de rendre la localisation d’un court-circuit détecté indépendante des conditions environnementales dans lesquelles le court-circuit survient. II est à noter en outre que la description du système de détection 1 à fil de détection 10 présentant une résistance négligeable est couverte par la description suivante.
On identifie trois phases de fonctionnement du dispositif de vérification 100 selon l’invention, dont une phase de démarrage, une phase de détection de court-circuit 2010 et une phase de vérification de l’intégrité du système 1. II y a d’abord la mise en service du dispositif de vérification 100 qui est décrite ci-dessous en référence à la figure 11. L’unité de traitement 110 du dispositif de vérification 100 est raccordée au fil de détection 10 au niveau de sa deuxième extrémité 12 par son premier raccordement 111. II est raccordé à l’élément conducteur 20, et notamment à l’enceinte 2 à surveiller, par son deuxième raccordement 112. II circule un courant de démarrage ldem dans le circuit électrique formé du générateur électrique 30, du fil de détection 10, de l’unité de traitement 110, de l’élément conducteur 20, et le cas échéant de la masse 40.
Plus particulièrement, l’unité de traitement 110 est configurée pour que, lorsqu’elle est alimentée avec le premier niveau de tension Vmax, l’intensité de démarrage ldem circule dans le câble de détection 10 et dans l’élément conducteur d’électricité 20, de préférence en prenant une valeur sensiblement constante, par exemple comprise entre 10 et 90 μΑ, tant qu’aucun court-circuit 2010 ne survient et tant qu’aucune vérification de l’intégrité du système de détection 1 n’est commandée.
Le courant de démarrage ldem peut prendre une valeur initiale finie de quelques centaines de milliampères puis décroître de manière exponentielle jusqu’à une valeur négligeable (quelques dizaines de microampères) qui reste constante tant qu’il ne survient pas de fuite ni de phase de test du dispositif. Plus particulièrement, l’unité de traitement 110 est configurée pour que l’intensité de démarrage ldem prenne la valeur sensiblement constante, tel que bornée ci-dessus, en décroissant depuis une valeur initiale finie, par exemple comprise entre 100 et 900 mA. Ladite valeur initiale finie est supérieure d’au moins un ordre de grandeur à ladite valeur sensiblement constante.
En cas de fuite, il s’établit un courant lmax dans le circuit formé par les résistances Ri, Rf et Rt, telles qu’illustré sur la figure 3. L’intensité maximale lmax contient la composante de courant de démarrage ldem. Aucun test n’est lancé dans cette configuration. Le courant ldem circule dans l’unité de traitement 110, et aussi à travers l’élément conducteur 20.
La détection et la localisation du court-circuit 2010 par le système de détection 1 sont réalisées de la façon décrite plus haut, sans aucune modification liée au report de l’unité de traitement 110 sur le système de détection 1.
Pour la réalisation d’un test de vérification de bon fonctionnement, la tension d’alimentation est portée à un potentiel 2.Vmax, comme cela est illustré sur la figure 13. C’est ce niveau de tension qui est le signal déclenchant de la phase de test. Il circule un courant ltest dans le circuit, inférieur à lmax. Plus particulièrement, l’unité de traitement 110 est configurée pour que, lorsqu’elle est alimentée avec le deuxième niveau de tension 2.Vmax, une intensité dite de test ltest circule dans le câble de détection 10 et dans l’élément conducteur d’électricité 20. De plus, tout en restant inférieur à lmax, l’intensité de test ltest est supérieure d’au moins un ordre de grandeur, de préférence d’au moins deux ordres de grandeur, à l’intensité de démarrage ldem.
La phase de test consiste à mettre le fil de détection 10 et l’élément conducteur 20 en contact électrique direct entre eux à la façon dont fonctionne le dispositif de vérification tel qu’illustré aux figures 5 à 8. L’unité de traitement 110 est ainsi configurée pour interpréter un changement de niveau de tension d’alimentation depuis le premier niveau de tension Vmax jusqu’au deuxième niveau de tension 2.Vmax comme une commande de vérification de l’intégrité du système de détection 1.
Plus particulièrement, l’unité de traitement 110 peut comprendre un relai électromécanique comprenant au moins une bobine 1101 et un contact 1102. Le contact 1102 est configuré pour permettre par sa fermeture d’établir une liaison électrique directe, dite franche, entre le câble de détection 10, de préférence la deuxième extrémité 12 du câble de détection 10, et l’élément conducteur d’électricité 20, de préférence la deuxième extrémité 22 de l’élément conducteur d’électricité 20. La bobine 1101 du relai électromécanique est configurée pour fermer le contact lorsque l’unité de traitement 110 est alimentée avec le deuxième niveau de tension 2.Vmax. Dès lors que le courant de test ltest est supérieur à une valeur seuil prédéterminée, cette valeur seuil étant de préférence d’au moins un ordre de grandeur, de préférence d’au moins deux ordres de grandeur, supérieure à l’intensité de démarrage Idem, alors le système de détection est jugé intègre. Si au contraire le courant de test ltest est inférieur à la valeur seuil prédéterminée, alors le système de détection est jugé défectueux.
Pour être témoin de l’état intègre ou défectueux du système de détection 1, le dispositif de vérification 100 peut comprendre en outre un instrument de détection 120, voire de mesure d’intensité, d’un courant électrique, et notamment du courant de test ltest· Un tel instrument de détection 120 est pour l’exemple illustré sur la figure 14. Plus particulièrement, l’instrument de détection 120 est configuré pour détecter le courant électrique, voire pour mesurer l’intensité du courant électrique, circulant dans le câble de détection 10, au moins lorsque l’unité de traitement 110 est alimentée avec le deuxième niveau de tension 2.Vmax.
La vérification de l’intégrité du système de détection 1 comprend donc, au moins lorsque l’unité de traitement 110 est alimentée avec le deuxième niveau de tension 2.Vmax, une étape de détection, voire de mesure, d’intensité du courant électrique circulant dans le câble de détection 10. L’instrument de détection 120 est par exemple l’un au moins parmi : - un ampèremètre, - un dispositif d’alerte configuré pour se déclencher lorsque le courant électrique détecté présente une intensité inférieure à une valeur seuil prédéterminée, et - une unité de mesure et d’enregistrement de valeurs d’intensité du courant électrique détecté.
De la même façon que le dispositif de vérification décrit ci-dessus en référence aux figures 5 à 8, le dispositif de vérification 100 selon la présente invention permet une auto-calibration du système de détection 1 en fonction de la valeur de l’intensité de courant électrique détecté.
La valeur de l’intensité de courant électrique détecté est en effet liée à la résistance ohmique R du câble de détection 10 à l’instant auquel le courant électrique est détecté. La valeur instantanée de la résistance ohmique R du câble de détection 10 peut donc être déduite de la mesure d’intensité réalisée par l’instrument de détection 120. Cette valeur instantanée de résistance ohmique peut dès lors être utilisée pour évaluer la localisation d’un court-circuit suivant directement la mesure.
On comprend ainsi que le dispositif de vérification 100 permet non seulement la vérification de l’intégrité du système de détection, mais également son auto-calibration. Cette dernière fonction de calibration présente l’avantage d’éviter d’ajouter des capteurs comme capteurs d’humidité ou capteurs de température en cas de variations des conditions environnementales auxquelles le système de détection 1, et en particulier le fil de détection 10, est soumis. L’unité de traitement 110 ayant le comportement souhaité peut prendre différentes formes suivant les spécifications requises. On décrit ci-après, en référence à la figure 14, un exemple de dispositif électronique réalisant l’unité de traitement 110 sans que cet exemple ne soit limitatif.
Dans le schéma de la figure 14, la mise en contact du fil de détection 10 avec l’élément conducteur d’électricité 20 est réalisée au travers du contact Relc, référéncé 1102, du relais électromécanique Rel qui est ici constitué de l’association d’une bobine de commande ou d’excitation RelB, référéncé 1101, et du contact Relc dont la fermeture est commandée par une circulation de courant dans la bobine d’excitation RelB. D’autres composants électroniques de l’unité de traitement sont énumérés ci-dessous qui peuvent être remplacés ou adaptés selon les cas d’usage, et notamment selon les gammes de tension et d’intensité dans lesquelles le système de détection 1 sera amené à travailler.
Sur la figure 14, a été adoptée la nomenclature suivante : - A : raccordement au système de détection 1 en fin de fil de détection 10; - M : raccordement au système de détection 1 sur un potentiel commun, typiquement l’enceinte 2 ou une tuyauterie à surveiller ; - Di : diode Zener avec tension d’avalanche = 1,5.Vmax ; - D2 : diode anti retour de potentiel ; - D3 : diode de protection de Ti ; - Ti : transistor NPN (par exemple de type 2N222) ; - RelB : bobine d’excitation du relais Rel actionnant le contact de vérification du système de détection de fuite ; - Relc : contact du relais Rel ; - Ri, R2, R3i R4 : résistances ohmiques de valeurs adaptées, par exemple 75 Ω, 150 Ω, 10 Ω, 4,7 k Ω respectivement. - Ci : condensateur polarisé (type électrochimique par exemple) : contribue à fixer la durée de fermeture du contact Relc ; - C2 : condensateur polarisé (type électrochimique par exemple) : assure la réserve d’énergie nécessaire à l’actionnement de la bobine d’excitation RelB par T i, valeur typique 100 pF.
La tension Vmax peut par exemple prendre la valeur 12 Volts. Alors 2.Vmax vaudra 24 Volts et 1,5.Vmax vaudra 18 Volts.
Le traitement de l’information 2.Vmax déclencheur de la phase de test est réalisé par la diode Zener D-ι. Celle-ci a une tension d’avalanche strictement supérieure à Vmax et strictement inférieure 2.Vmax. On peut par exemple retenir 1,5.Vmax. L’application d’une tension supérieure à 2.Vmax entre les points A et M, engendre l’entrée en conduction de la diode D-i.
Les condensateurs C2 en majeure partie et Ci en moindre mesure, donnent à ldem son allure et sa valeur, tant en terme de valeur initiale (courant de charge), que de valeur stationnaire (courant de fuite).
La diode D2 évite une surtension sur le fil de détection 10.
La diode D3 protège le transistor Ti.
Les résistances R-i, R2, R3 et R4 assurent les limitations de courant nécessaires dans le circuit et fixes les potentiels adéquats.
Le condensateur Ci permet de fiabiliser le déclenchement de Ti et fixe une durée de fermeture pour du contact Relc.
Ainsi, le passage d’un courant dans la diode Di, engendre la mise en conduction de Ti et par voie de conséquence le passage d’un courant dans la bobine RelB. Le passage du courant dans la bobine RelB actionne le contact Relc du relais. La mise en contact électrique franc entre le fil de détection 10 et l’élément conducteur d’électricité 20 est réalisée. L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisations précédemment décrits et s’étend à tous les modes de réalisation couverts par les revendications. A titre illustratif, on aurait pu imaginer une autre logique de commande du dispositif de vérification par le générateur électrique 30. Cette autre logique pourrait consister à avoir une alimentation à 2.Vmax et un signal de commande à Vmax. C’est un choix concepteur, pas une limitation, ni un impératif technologique.
Si l’invention vise à être exploitée par l’industrie et la R&D des métaux liquides ou les utilisant comme matière première, par exemple comme fluide caloporteur, notamment pour des applications solaires thermodynamiques, ou employant d’autres fluides conducteurs de l’électricité, pour détecter et localiser des fuites de fluide conducteur de l’électricité depuis une enceinte 2, elle est également applicable surtout dispositif de détection de court-circuit quel que soit le phénomène induisant le court-circuit, et notamment la foudre, une inondation, une contamination extérieure.
Claims (15)
- REVENDICATIONS1. Dispositif de vérification (100) de l’intégrité d’un système de détection (1) d’un court-circuit (2010), le système comprenant : - un câble de détection (10), - un élément conducteur d’électricité (20) agencé conjointement avec le câble de détection (10), - un générateur électrique (30) configuré pour être électriquement relié d’une part à un premier point, de préférence à une première extrémité (11), du câble de détection (10), d’autre part à l’élément conducteur (20), de préférence à une première extrémité (21) de l’élément conducteur (20), et - un instrument d’identification d’un paramètre électrique (50) configuré pour identifier l’établissement d’un court-circuit (2010) entre le câble de détection (10) et l’élément conducteur d’électricité (20), voire localiser l’emplacement du court-circuit (2010), le dispositif de vérification (100) étant caractérisé en ce qu’il comprend : - une unité de traitement (110) configurée pour vérifier l’intégrité du système de détection, et - le câble de détection (10) configuré pour permettre l’alimentation et la commande de l’unité de traitement (110) du dispositif de vérification (100).
- 2. Dispositif (100) selon la revendication précédente, dans lequel le système de détection (1) est configuré pour détecter un court-circuit (2010) induit par la fuite d’un fluide conducteur d’électricité depuis une enveloppe (2) destinée à le contenir et dans lequel le câble de détection (10) comprend au moins un fil conducteur (13) et un isolant électrique (14), tel qu’un revêtement, sur au moins une partie du fil conducteur (13), l’isolant électrique (14) étant configuré pour isoler électriquement le fil conducteur (13) par rapport à l’élément conducteur (20) en absence de fluide conducteur et permettre une jonction électrique entre le fil conducteur (13) et l’élément conducteur (20) en présence de fluide conducteur, de sorte qu’une fuite de fluide conducteur depuis l’enveloppe (2) induise le court-circuit (2010) et sa détection par le système (1).
- 3. Dispositif (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre l’élément conducteur d’électricité (20) et le générateur électrique (30), ce dernier étant configuré pour alimenter l’unité de traitement (110) du dispositif de vérification (100) en énergie électrique via le câble de détection (10) et l’élément conducteur d’électricité (20).
- 4. Dispositif (100) selon la revendication précédente, dans lequel le générateur électrique (30) est configuré et piloté pour commander l’unité de traitement (110) du dispositif de vérification (100) via le câble de détection (10) en fournissant au moins un premier niveau de tension d’alimentation noté Vmax et un deuxième niveau de tension d’alimentation noté 2.Vmax à l’unité de traitement (110) via le câble de détection (10).
- 5. Dispositif (100) selon la revendication précédente, dans lequel l’unité de traitement (110) est configurée pour que, lorsqu’il est alimenté avec le premier niveau de tension Vmax, une intensité dite de démarrage ldem circule dans le câble de détection (10) et dans l’élément conducteur d’électricité (20), tant qu’aucun court-circuit ne survient et tant qu’aucune vérification n’est commandée.
- 6. Dispositif (100) selon la revendication précédente, dans lequel l’unité de traitement (110) est configurée pour que, lorsqu’elle est alimentée avec le deuxième niveau de tension 2.Vmax, une intensité dite de test ltest circule dans le câble de détection (10) et dans l’élément conducteur d’électricité (20), ladite intensité de test ltest étant supérieure d’au moins un ordre de grandeur, de préférence d’au moins deux ordres de grandeur, à l’intensité de démarrage ldem.
- 7. Dispositif (100) selon l’une quelconque des trois revendications précédentes, dans lequel l’unité de traitement (110) est configurée pour interpréter un changement de niveau de tension d’alimentation depuis le premier niveau de tension Vmax jusqu’au deuxième niveau de tension 2.Vmax comme une commande de vérification de l’intégrité du système de détection (1).
- 8. Dispositif (100) selon l’une quelconque des quatre revendications précédentes, dans lequel l’unité de traitement (110) comprend au moins une bobine (1101) et un contact (1102), le contact (1102) étant configuré pour permettre par sa fermeture d’établir une liaison électrique directe entre le câble de détection (10), de préférence la deuxième extrémité (12) du câble de détection (10), et l’élément conducteur d’électricité (20), de préférence la deuxième extrémité (22) de l’élément conducteur d’électricité (20), et la bobine (1101) étant configurée pour fermer le contact lorsque l’unité de traitement (110) est alimentée avec le deuxième niveau de tension 2.Vmax.
- 9. Dispositif (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un instrument de détection (120), voire de mesure d’intensité, d’un courant électrique configuré pour détecter le courant électrique, voire pour mesurer l’intensité du courant électrique, circulant dans le câble de détection (10), au moins lorsque l’unité de traitement (110) est alimentée avec le deuxième niveau de tension 2.Vmax.
- 10. Procédé de vérification de l’intégrité d’un système de détection (1) d’un court-circuit (2010), le système comprenant : - un câble de détection (10), - un élément conducteur d’électricité (20) agencé conjointement avec le câble de détection (10), - un générateur électrique (30) configuré pour être électriquement relié d’une part à un premier point, de préférence à une première extrémité (11), du câble de détection (10), d’autre part à l’élément conducteur (20), de préférence à une première extrémité (21) de l’élément conducteur (20), et - un instrument d’identification d’un paramètre électrique (50) configuré pour identifier l’établissement d’un court-circuit (2010) entre le câble de détection (10) et l’élément conducteur d’électricité (20), voire localiser l’emplacement du court-circuit, le procédé de vérification (1000) comprenant les étapes consistant à alimenter et commander, via le câble de détection (10), une unité de traitement (110) configurée pour vérifier l’intégrité du système de détection.
- 11. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l’étape consistant à commander l’unité de traitement (110) comprend au moins une première étape d’alimentation consistant à fournir à l’unité de traitement un premier niveau de tension d’alimentation noté Vmax et une deuxième étape d’alimentation consistant à fournir à l’unité de traitement un deuxième niveau de tension d’alimentation noté 2.Vmax, de sorte que le fonctionnement de l’unité de traitement (110) soit asservi au moins aux différents niveaux de tension d’alimentation, le deuxième niveau de tension étant de préférence supérieur au premier niveau tension.
- 12. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la vérification de l’intégrité du système de détection (1) comprend, au moins lors de la deuxième étape d’alimentation, une étape de détection d’un courant électrique circulant dans le câble de détection (10), la détection d’un courant électrique présentant une intensité supérieure à une valeur seuil prédéterminée révélant le bon fonctionnement du système de détection (1).
- 13. Procédé selon la revendication précédente, comprenant en outre, une étape de calibration du système de détection (1) en fonction de la valeur de l’intensité de courant électrique détecté, cette valeur étant liée à la résistance ohmique R du câble de détection à l’instant auquel le courant électrique est détecté.
- 14. Procédé selon l’une quelconque des trois revendications précédentes, dans lequel les première et deuxième étapes d’alimentation se succèdent l’une l’autre, de préférence périodiquement, chaque changement de niveau de tension d’alimentation étant de préférence réalisé sur commande.
- 15. Procédé selon l’une quelconque des quatre revendications précédentes, dans lequel la deuxième étape d’alimentation est paramétrée pour durer au moins deux fois moins longtemps, de préférence dix fois moins longtemps, que la première étape d’alimentation.
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