Partenariat pour systèmes de chargement de GNL parfaits

Du sur mesure pour la construction de machines spéciales

Le gaz naturel liquéfié a actuellement le vent en poupe. En réalité, le GNL (gaz naturel liquéfié) est transporté depuis de nombreuses années sur les mers du globe – vers les zones dépourvues de gazoducs ou dans lesquelles l'approvisionnement en gaz naturel par pipeline n'est pas suffisant. La société LUVRA Hydraulik und Regeltechnik à Nuremberg fournit un composant technique élémentaire pour l'industrie du GNL : les commandes électrohydrauliques pour les bras dits de chargement. Ceux-ci permettent entre autres de charger ou de décharger les navires. Une solution standard convient rarement ici. Ce sont précisément les grands fabricants de bras de chargement spécialisés dans le transbordement de substances dangereuses comme le GNL qui développent des systèmes de chargement spécialement adaptés à chaque cas d'utilisation. Cela vaut également pour la combinaison de commande électrique et hydraulique fournie par LUVRA.  

Stefan Hahn est l'expert en électrotechnique chez LUVRA. Depuis 2002, il s'y occupe de la conception des commandes électrohydrauliques pour le GNL, le pétrole, les gaz et autres fluides. « Les parties électrohydrauliques des installations que nous construisons sont aussi souvent utilisées dans les zones Ex », explique Hahn. Lorsque l'entreprise a été confrontée pour la première fois à une demande pour un chargeur adapté au GNL, c'est-à-dire capable de travailler à -170 °C, cela a été un véritable défi.
 

Bras de chargement facile à manier en position flottante

En ce qui concerne la technique électrohydraulique pour ces bras de chargement de GNL, Stefan Hahn n'a rien à envier à personne. Il a géré environ 13 projets impliquant plus de 50 bras de chargement au cours des 20 dernières années, depuis la conception desdits projets jusqu'à la programmation de la commande et de la mise en service. Le système hydraulique doit ensuite garantir que les mouvements du méthanier en cours de déchargement sont compensés par le bras de chargement. En effet, même sans tempête, un navire est sans cesse en mouvement en raison de la houle. Hahn explique : « Dès que le chargeur est connecté, il se met dans une position dite flottante. Lorsque le bras est en mouvement, les vérins de l'unité hydraulique sont poussés vers l'intérieur ou l'extérieur. Un homme pourrait déplacer ce bras tout seul, car il est extrêmement facile à manier ». La solution LUVRA ne doit donc pas seulement fonctionner de manière autonome. Elle doit interagir avec les systèmes des fournisseurs de bras de chargement de GNL, commander les mouvements du bras de chargement de GNL, mais aussi transmettre les messages d'état et les erreurs. En cas d'urgence, la séparation automatique du bras de chargement du navire doit être garantie. Et là aussi, il faut s'assurer que le moins de GNL possible s'échappe.

Expertise sur la protection Ex pour les projets internationaux

Il n'est donc pas étonnant que non seulement la technique de commande antidéflagrante, mais aussi les systèmes d'alarme acoustiques et optiques fassent partie de l'équipement de sécurité. Depuis des décennies, la société R. STAHL de Waldenburg soutient les experts de LUVRA grâce à ces produits – et à son savoir-faire remarquable. Car les prescriptions de protection Ex auxquelles LUVRA doit se conformer ne sont pas les mêmes. La directive ATEX s'applique en Europe – au niveau international, c'est IECEx qui est en vigueur (par exemple en Australie). En outre, différentes réglementations sont appliquées, par exemple au Canada, aux États-Unis ou en Corée. Hahn cite en outre le marché chinois, pour lequel la China Compulsory Certification (CCC) est nécessaire depuis 2020. R. STAHL peut garantir le respect de toutes ces exigences pour les systèmes de commande et de visualisation, les commandes et distributions, les appareils de signalisation, les systèmes d'automatisation, les luminaires et de nombreux autres composants. De plus, Stefan Hahn sollicite régulièrement les connaissances approfondies de ses partenaires auprès de R. STAHL : que ce soit au sujet des prescriptions Ex en Chine ou en Corée, ou de l'adéquation des dispositifs de commande ou de signalisation dans des conditions particulièrement rudes, par exemple en cas de températures extérieures extrêmes. « Les spécialistes de R. STAHL ont toujours été des interlocuteurs très compétents dans ce domaine », fait valoir Hahn avec satisfaction.

Minimisation des risques même en cas d'erreur de manipulation

La protection contre les explosions doit également fonctionner en cas de fuite de grandes quantités de GNL à la suite d'une erreur de manipulation. Hahn décrit un cas survenu en 2000, lorsqu'un opérateur d'une installation pakistanaise a manuellement déclenché un arrêt d'urgence par erreur. « Le bras de chargement avec des tuyaux de douze pouces a jailli comme une fusée vers l'arrière et une grande quantité de GNL s'est échappée. Dans ce cas également, le système hydraulique doit veiller à ce que l'installation ne soit pas endommagée – et le système électrique à ce qu'il n'y ait pas d'explosion ». Cela vaut bien sûr aussi pour une séparation d'urgence initiée par le système de commande, par exemple en cas de mouvement excessif du navire ou si le méthanier dérive du terminal de déchargement. Dans ce cas, un raccord à séparation d'urgence empêche dans une large mesure la survenue de dommages ainsi que la fuite de GNL.

Demande croissante pour le chargement du navire à la FSRU

Le chargement de navire à navire est également possible à l'aide des bras de chargement, l'un des navires étant utilisé comme unité de regazéification et restant la plupart du temps ancré dans un port. Cette constellation a été mise en œuvre par LUVRA entre autres au Brésil, en Argentine, au Koweït et au Pakistan. Des FSRU (Floating Storage and Regasification Units) sont également prévues pour les premiers terminaux GNL d'Allemagne à Wilhelmshaven et Brunsbüttel, où elles seront utilisées comme unités flottantes de stockage et de regazéification. D'autres projets actuels sont en cours en Finlande et en Estonie.

Inondation sur le Mississippi – un boîtier parfaitement hermétique

Pour chaque nouveau projet, Hahn doit avant tout collecter des informations. Les détails sur le futur site sont essentiels, notamment en raison des prescriptions de protection Ex qui y sont en vigueur. Mais les températures extérieures ainsi que les éventuels risques de tremblement de terre ou d'inondation sont également des facteurs déterminants pour la conception du système hydraulique. Hahn s'en souvient encore : « Deux de nos unités sur le Mississippi ont été complètement inondées. Nous avons dû vider, nettoyer et remettre en service l'ensemble des installations hydrauliques – un travail colossal. Si nous avions su qu'il y avait un risque d'inondation, nous aurions placé le système hydraulique sur une estrade ». En fait, l'ensemble de la commande électrique était également sous l'eau. Mais le boîtier de R. STAHL est resté parfaitement hermétique. La liste des conditions générales que les concepteurs de LUVRA souhaitent connaître est beaucoup plus longue – et Hahn attache la plus grande importance à ce que des réponses y soient apportées. De nombreux détails intéressent également les ingénieurs de R. STAHL. Christian Pflugfelder, directeur commercial de R. STAHL, le sait : « Lors du choix de nos composants électriques, il est bien sûr important de savoir quelles sont les températures ambiantes sur le site d'installation, car elles sont essentielles pour un calcul correct de la puissance dissipée. »

Fiabilité et redondance contre des pannes de plusieurs millions d'euros

La compacité de la commande, que R. STAHL rend possible à l'aide de boîtiers Ex d, revêt une importance particulière notamment pour les installations de chargement de GNL. Les capteurs utilisés par le fabricant de bras de chargement pour la surveillance doivent souvent aussi être intégrés. LUVRA garantit que la sécurité intrinsèque de l'ensemble des circuits électriques est prouvée. Tout comme l'hydraulique, le système électrique doit être robuste, fiable et durable. La redondance de nombreuses fonctions garantit que la station de déchargement ne tombe jamais en panne. Ainsi par exemple, une commande radio est complétée par une unité de commande câblée, ce qui empêche une panne totale en cas d'erreur. « Une journée sans effectuer de chargement », dit Hahn, « c'est la pire chose que le client puisse imaginer ; avec le GNL, ce sont facilement 50 millions d'euros qui sont en jeu. »

R. STAHL ne se contente pas de fournir des conseils compétents sur les questions de protection Ex et des produits fiables. L'entreprise de Waldenburg se charge également – sur la base des plans électriques de Stefan Hahn – de la construction des commandes Ex d. Le système d'E/S déportées IS1+ est souvent utilisé pour les grands projets. Pflugfelder explique : « Cela nous permet de combiner facilement de nombreux signaux. De plus, LUVRA a la liberté d'utiliser exactement les commandes de fournisseurs tiers que le client final souhaite ». D'autres équipements tels que les klaxons de signalisation et les feux à éclats de R. STAHL sont inclus dans chaque projet. En fin de compte, chaque commande est différente, en fonction de la quantité d'actionneurs et de capteurs utilisés dans chaque projet. Trois chargeurs nécessitent déjà un certain nombre de vannes, de moteurs et de capteurs. Si, en plus, une redondance est requise, cela peut devenir vraiment important. « Dans ce cas, nous essayons de placer la solution dans la zone non Ex si les chemins de câbles ne sont pas trop longs », rapporte Hahn. Mais il y a déjà eu une commande sur support, de quatre mètres de long et deux mètres de haut, composée de boîtiers Ex d alignés les uns à côté des autres. 
 

Un partenariat fructueux

Au cours des 25 années de relation client-fournisseur entre LUVRA et R. STAHL, les solutions les plus diverses ont déjà vu le jour. « La collaboration a toujours été très constructive. Les experts en ingénierie de R. STAHL sont très compétents. Et lorsque j'avais une proposition d'optimisation, elle était prise en compte », se souvient Hahn. C'est ainsi qu'est née entre autres, dans le cadre de ce partenariat, une « solution standard » servant de base à jusqu'à 80 % de toutes les installations LUVRA. « Make it simple ! », telle était la devise. Cela ne contredit en rien l'exigence de LUVRA de toujours créer exactement la solution électrohydraulique optimale pour le projet respectif. Le câblage a lui aussi été optimisé, se félicite Hahn, qui profite depuis quelque temps de composants frontaux faciles à encliqueter. Le coup de pouce donné récemment à l'industrie du GNL va certainement donner naissance à d'autres solutions et consolider davantage l'excellente relation client-fournisseur entre LUVRA et
R. STAHL.