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Les capacités d’innovation d’IMI Critical Engineering au service du GNL

Publication: 19 août

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En tant qu’acteur majeur du secteur, IMI Critical Engineering met tout en oeuvre pour rester à la pointe de l’innovation en matière de vannes à utilisation intensive...
 

Chaque année, dans le cadre de son processus de planification opérationnelle, l’entreprise rassemble ses ingénieurs et ses commerciaux pour étudier les tendances du secteur de l’énergie sur le long terme, et les données provenant de celui-ci. L’entreprise peut ainsi regrouper des informations et consacrer de manière efficace ses ressources de recherche et développement à des projets apportant une réelle valeur ajoutée à ses clients.Les cinq dernières années ont montré que ces derniers étaient de plus en plus soumis au besoin de générer un retour sur investissement par le biais des économies d’échelle. Le phénomène est encore plus marqué pour les clients qui construisent et exploitent des sites de production, par exemple dans le secteur du gaz naturel liquéfié (GNL). C’est pourquoi, lorsque les processus annuels de planification opérationnelle ont révélé à la branche IMI CCI qu’une nouvelle approche était nécessaire pour la conception des grandes vannes dotées d’un diamètre d’arrivée de 20 pouces ou , le plus souvent utilisées dans les applications de GNL et d’autres applications d’usine, l’équipe de recherche et de développement s’est mise au travail pour mettre au point une nouvelle solution. ProblématiqueÀ l’image des vannes en question, le défi à relever s’avérait complexe. Le GNL a connu une évolution rapide ces dernières années en raison de la multitude de procédés, de tailles et de fournisseurs d’équipements. Or, tous ces éléments affectent les vannes utilisées dans ce secteur.

De nombreuses usines utilisent des vannes de 12 à 24 pouces pour produire de 1 à 3 MTPA (millions de tonnes par an) de GNL. Les sites de liquéfaction de gaz naturel ont commencé à s’agrandir au début des années 2000. Ce phénomène a engendré un besoin en très grandes vannes, impossibles à produire à l’aide des méthodes de forge classiques. Pour résoudre ce problème, IMI CCI a commencé à produire des grandes vannes pour GNL à partir de moules dérivés des anciennes formes forgées. Cette méthode a fonctionné pendant un temps, mais au début des années 2010, la taille de vanne requise a encore augmenté. Les premiers « méga » projets sont arrivés, et l’ère des vannes gigantesques pour GNL a commencé. Dans un premier temps, IMI CCI a réussi à créer des moules plus grands à partir de ceux existants, mais a aussi rencontré des problèmes. En effet, l’opération avait tendance à restreindre la capacité d’optimisation et de rationalisation de la gamme de vannes, ce qui posait problème compte tenu de certains des éléments de conception impliqués. Il s’agissait notamment des brides taraudées ou à visser sur les orifices d’arrivée et de sortie, qui posaient problème lors du retrait des vannes de l’installation. Un autre problème était celui du nombre de supports de levage et de manutention : avec l’augmentation de la taille et donc du poids des vannes (certains moules pèsent désormais environ 6,8 tonnes), il en fallait davantage. Jusque-là, les moules étaient généralement produits au cas par cas.

Cette méthode, bien que nécessaire pour se conformer aux spécificités de chaque usine et procédé, compliquait davantage le perfectionnement du système et le développement de bonnes pratiques. Enfin, la forme cylindrique des moules était devenue inefficace et engendrait un poids excessif. Il fallait adopter une conception sphérique, bien plus appropriée pour les applications de GNL modernes. SolutionIMI CCI s’est donc attelé à la création d’une nouvelle gamme de moules légers de forme sphérique, spécialement conçus pour le marché du GNL. Cette gamme devant offrir une matrice de tailles et de classes de pression entièrement rationalisée, IMI CCI a d’abord effectué une étude approfondie de son historique de production au cours des dix dernières années. À la suite de cette étude, l’entreprise a créé une matrice de tailles et de classes de pression définissant l’étendue du projet. La création de la géométrie a nécessité trois mois. L’objectif était de remplacer la forme cylindrique existante par un profil sphérique, afin de réduire le poids et d’optimiser la conception sans affecter la résistance. L’équipe d’IMI CCI a créé une nouvelle architecture, ainsi qu’une représentation paramétrique lui permettant de déterminer les relations entre l’orifice latéral, le diamètre de galerie et les rayons de courbure.

L’objectif était de pouvoir créer rapidement des tailles plus grandes à partir des modèles de la nouvelle gamme. L’équipe de développement a appliqué une analyse par éléments finis (AEF) et une mécanique des fluides numérique au processus de développement du produit. Plus de 20 modèles de vannes furent analysés par le biais de l’AEF. L’analyse révéla une faiblesse potentielle de conception au niveau de la zone entourant l’orifice de sortie. Cette faiblesse était due à l’intersection de la galerie du corps de la vanne et de la bride latérale. Bien que la conception soit conforme au code de l’ASME, l’AEF avait mis en évidence une zone de contrainte élevée. L’équipe a donc trouvé une méthode pour renforcer cette intersection et validé sa méthode en réalisant des AEF supplémentaires. RésultatLe projet a connu un franc succès.

Les vannes de la nouvelle gamme ont déjà été installées et utilisées dans de grands projets de GNL. Ces nouvelles vannes présentent un profil amélioré en termes de coût, de performances et de sécurité par rapport aux modèles précédents, et répondent au besoin du secteur en offrant un meilleur débit, un excellent temps de réponse et une conception durable. Depuis deux ans, l’équipe d’IMI CCI a fourni son assistance pour la conception et l’installation de vannes de ce type dans des sites de production variés : centrales à cycle combiné en Inde, raffineries à Trinité-et-Tobago et usines de liquéfaction de gaz naturel en Russie et aux États-Unis. Avec ce nouveau produit, IMI CCI a établi un nouveau standard, et peut s’enorgueillir d’avoir une nouvelle fois fait évoluer le secteur des vannes à utilisation intensive grâce à ses innovations. Pour en savoir davantage, consultez le site www.imi-critical.com.

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