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1 - RÉGLEMENTATION SUR LES SOUPAPES DE SÛRETÉ

2 - PRINCIPALES CAUSES DE SURPRESSION

3 - INSTALLATION DES SOUPAPES ET TOLÉRANCES DE FONCTIONNEMENT

4 - DIMENSIONNEMENT DES SOUPAPES DE SÛRETÉ

5 - EXEMPLES D'ERREURS À NE PAS COMMETTRE DANS LE DIMENSIONNEMENT DES SOUPAPES

6 - CONCLUSION

7 - GLOSSAIRE

8 - SYMBOLES ET UNITÉS

Article de référence | Réf : SE5074 v1

Installation des soupapes et tolérances de fonctionnement
Dimensionnement des soupapes de sûreté - Sites de gaz de pétrole liquéfiés

Auteur(s) : Serge ABAUZIT

Relu et validé le 10 mars 2021

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RÉSUMÉ

Les équipements sous pression (chaudières, récipients, tuyauteries) doivent être prémunis contre le risque de dépassement des limites admissibles, et en particulier la pression pour laquelle les enceintes sont conçues. Les dispositifs les plus utilisés sont les soupapes de sûreté. Cet article examine les éléments qui permettent le dimensionnement des soupapes de sûreté, avec application aux équipements sous pression installés dans un cas précis d'installation classée pour la protection de l'environnement (ICPE), les sites de stockage et centres emplisseurs de propane et butane commercial liquéfiés sous pression (GPL).

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ABSTRACT

Pressure Relieve Valves Sizing. LPG storage and filling plants

Pressure Equipment (Boilers, Vessels, Piping) must be designed with due protection against overpressure. The most common pressure safety equipment is pressure relief valves. This paper details the procedures for sizing pressure relief valves applicable to pressure equipment in LPG storage and filling centers (commercial butane and propane, liquefied gases). These plants are also classified for environmental protection (ICPE).

Auteur(s)

  • Serge ABAUZIT : Ingénieur conseil équipements sous pression - Ingénieur arts et métiers - Ancien chef de service appareils à pression de l'APAVE, Montpellier, France

INTRODUCTION

Les équipements sous pression sont destinés à contenir des fluides dans une enceinte, dont la sécurité de confinement est issue de l'application de :

  • règles de mise sur le marché, précisées dans l'annexe « exigences essentielles de sécurité » de la directive pression 97/23/CE, ainsi que de normes et standards spécifiques ;

  • règles d'installation, maintenance et inspection (sous la responsabilité de l'exploitant) ; ces règles ont un volet réglementaire (arrêté du 15 mars 2000), et un volet « référentiels techniques » servant de support à l'organisation de l'exploitant.

Parmi ces règles, l'une d'elles concerne la prévention du risque de dépassement des limites admissibles, et en particulier la pression pour laquelle les enceintes sont conçues. En service, les contraintes dans celles-ci ne doivent pas dépasser des valeurs qui assurent un coefficient de sécurité minimal spécifié dans les réglementations européennes et codes techniques de référence. Les équipements de sécurité les plus utilisés sont les soupapes de sûreté.

Cet article se propose d'illustrer l'aspect dimensionnement de soupapes de sûreté dans un domaine particulier, celui des installations ICPE de stockage et emplissage de gaz de pétrole liquéfiés (GPL), dans la continuité de l'article [SE 5072].

Il présente les sujets principaux suivants :

  • réglementation applicable aux modalités de protection surpression des équipements sous pression ;

  • principaux facteurs pouvant générer une augmentation de la pression interne des réservoirs de stockage et des tuyauteries sur ces sites ;

  • éléments de l'installation des soupapes ayant une influence sur leur dimensionnement ;

  • types de surpression, par vaporisation de la phase liquide, ou par expansion thermique d'une monophase liquide emprisonnée entre deux organes d'isolement fermés ;

  • dimensionnement des soupapes dans ces deux cas, au travers d'exemples.

Il vise à donner des éléments de base pour permettre :

  • de transmettre des éléments de prérequis à un fournisseur de soupapes, qui devra justifier que les caractéristiques de son offre permettent l'évacuation d'un débit au moins égal à celui calculé ;

  • de passer commande.

Il faut néanmoins garder à l'esprit qu'un dimensionnement satisfaisant d'un dispositif de sécurité passe par l'implication de tous les acteurs concernés, exploitant, fabricant de l'équipement sous pression (chaudronnier ou tuyauteur), engineering, fournisseur de soupapes.

Enfin, il donne quelques recommandations sur les pièges à éviter dans le dimensionnement.

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KEYWORDS

Gas liquefied under pressure   |   Pressure relieve valves   |   Industrial plants   |   Plants classified for the environmental protection   |   Pressure Vessels   |   LPG Pressure relieve valves sizing

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-se5074


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3. Installation des soupapes et tolérances de fonctionnement

3.1 Montage des tuyauteries d'entrée

Les soupapes de sûreté équipant les réservoirs de stockage et les tuyauteries sont souvent montées en aval de dispositifs permettant leur montage en parallèle et leur isolement pour inspection ou maintenance (collecteurs avec organes d'isolement partiel, vannes à passage intégral consignées ouvertes...) (figures 1, 2, 3, 4, 8, 9, 10, 11).

Ces dispositions et les mesures de gestion associées sont détaillées dans des documents comme l'API RP 520 Part II. Installation.

Si la perte massique d'énergie mécanique (« perte de charge ») en fonctionnement est trop importante entre la bride de sortie du réservoir ou de la tuyauterie et la section d'écoulement de la soupape, cela provoque une chute de débit (et de pression en entrée soupape) et peut créer un battement en cours de fonctionnement.

Cette perte massique d'énergie mécanique ne doit normalement pas excéder 3 % de la pression de début d'ouverture.

Tout montage entraînant une perte supérieure devra être pris en compte dans le dimensionnement de la soupape.

Il est à noter qu'une soupape ne doit pas être montée sur une tubulure ou une tuyauterie d'un DN inférieur à son propre DN d'entrée.

– Dans le cas de soupapes montées sur plusieurs piquages...

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    1 Sites Internet

    Textes législatifs (site de l'administration française) http://www.legifrance.gouv.fr

    INERIS. Base de données réglementaires AIDA http://www.ineris.fr/aida

    SNCT (Syndicat national de la chaudronnerie et de la tuyauterie) http://www.snct.org

    CFBP (Comité français du butane et du propane) http://www.cfbp.fr

    UFIP (Union française des industries pétrolières) http://www.ufip.fr

    UIC (Union française des industries chimiques) http://www.uic.fr

    AFNOR (normes et fiches CLAP) http://www.afnor.fr

    HAUT DE PAGE

    2 Normes et standards

    NF EN ISO 4126-1 à 7 - Dispositifs de sécurité pour protection contre les pressions excessives - -

    NF EN ISO 23251 - Industries du pétrole, de la pétrochimie et du gaz naturel. Systèmes de dépressurisation et de protection contre les surpressions - -

    NF EN 14129 - Soupapes de sécurité pour réservoirs GPL - -

    NF EN 14071...

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