Automatisme Securite F&G-ESD.pdf

8/19/2019 Automatisme Securite F&G-ESD.pdf

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INSTRUMENTATION

AUTOMATISME SÉCURITÉ : F&G / ESD

MANUEL DE FORMATIONCours EXP-SI100

Révision 0


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Formation ExploitationInstrumentation

Automatisme Sécurité : F&G / ESD

Manuel de formation EXP-SI100-FRDernière révision : 11/06/2009 Page 2 de 254

INSTRUMENTATION

AUTOMATISME SÉCURITÉ : F&G / ESD

Sommaire

1. OBJECTIFS.....................................................................................................................8 2. INTRODUCTION – LOGIQUE DE SECURITE................................................................9 3. DÉTECTION DU FEU ET DU GAZ................................................................................12

3.1. GÉNÉRALITÉS .......................................................................................................12 3.1.1. Définition .........................................................................................................12 3.1.2. Emplacements concernés ...............................................................................12 3.1.3. Fonctions de base ...........................................................................................12

3.1.3.1. Détection....................................................................................................13 3.1.3.2. Commande (Traitement) : ..........................................................................14

3.1.3.3. Action .........................................................................................................15 3.1.4. Architecture d’un système F&G.......................................................................16

3.2. DETECTION INCENDIE .........................................................................................16 3.2.1. Principes généraux..........................................................................................16 3.2.2. Détecteurs de fumée.......................................................................................18

3.2.2.1. Ioniques......................................................................................................18 3.2.2.2. Détecteurs optiques (ou photoélectriques).................................................20 3.2.2.3. Avertissement rapide de présence de fumée (anticipation) .......................21 3.2.2.4. Points complémentaires concernant les détecteurs de fumée ...................22

3.2.3. Détecteurs de flamme .....................................................................................24

3.2.3.1. Détection des flammes...............................................................................24 3.2.3.2. Détecteurs d’U.V........................................................................................26 3.2.3.3. Détecteurs d’I.R. ........................................................................................27 3.2.3.4. Détecteurs d’U.V. et d’I.R...........................................................................28 3.2.3.5. Autres types de détecteurs de flammes .....................................................28 3.2.3.6. Choix des détecteurs de flammes ..............................................................29

3.2.4. Détecteurs de chaleur .....................................................................................31 3.2.4.1. Sprinkler sous eau .....................................................................................31 3.2.4.2. Fusible thermique (spot).............................................................................31 3.2.4.3. Fusibles thermiques (linéaires) ou boucle fusible.......................................32 3.2.4.4. Sprinkler sous air .......................................................................................33

3.2.4.5. Détecteur de chaleur fixe ou thermostatique..............................................36 3.2.4.6. Détecteur de vitesse d’élévation de la température ou thermodynamique.36 3.2.4.7. Détecteurs de vitesse compensée .............................................................37 3.2.4.8. Installation des détecteurs de chaleur :......................................................38

3.2.5. Déclencheurs manuels d’alarme .....................................................................39 3.2.6. Sélection générale des détecteurs de chaleur.................................................40

3.3. DETECTION DES GAZ...........................................................................................41 3.3.1. Aperçu – Généralités.......................................................................................41 3.3.2. Détecteurs de gaz inflammables .....................................................................44

3.3.2.1. Détecteurs du type lit catalytique ...............................................................44 3.3.2.2. Détecteurs du type optique ou à absorption d’IR (en général) ...................45


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3.3.2.3. Détecteurs du type optique ou à absorption d’IR (par point) ......................46 3.3.2.4. Type optique ou à absorption des IR (à trajectoire linéaire ou ouverte).....49 3.3.2.5. Sélection des détecteurs de gaz inflammables ..........................................51

3.3.3. Détecteurs de gaz toxiques ou de manque d’oxygène....................................51 3.3.3.1. Technologie des semi-conducteurs............................................................51

3.3.3.2. Réaction électrochimique :.........................................................................52 3.3.4. Emplacement des capteurs de gaz .................................................................52

3.3.4.1. Type d’emplacement..................................................................................53 3.3.4.2. Pour les gaz inflammables .........................................................................53 3.3.4.3. Pour les gaz toxiques.................................................................................54 3.3.4.4. Emplacements recommandés pour les détecteurs de gaz inflammables...54

3.4. SURVEILLANCE EN BOUCLE ...............................................................................56 3.4.1. Surveillance en boucle fermée ........................................................................56 3.4.2. Surveillance en boucle ouverte .......................................................................56

4. SYSTEMES D’EXTINCTION .........................................................................................59 4.1. Feu et extinction......................................................................................................59

4.1.1. Effets des produits d’extinction........................................................................59 4.2. PRODUITS D’EXTINCTION POUR ESPACES FERMES.......................................60

4.2.1. Halons .............................................................................................................60 4.2.2. Dioxyde de carbone ........................................................................................62 4.2.3. Inergen ............................................................................................................63 4.2.4. Utilisation des différents gaz inertes................................................................64

4.3. PRODUITS D’EXTINCTION POUR ESPACES OUVERTS ....................................67 4.3.1. Eau..................................................................................................................67 4.3.2. Mousse............................................................................................................69

4.3.3. Berceau « déluge » .........................................................................................69

4.3.3.1. Vanne de régulation « déluge » .................................................................71 4.3.3.2. Systèmes « déluge » à mousse / eau ........................................................76 4.3.3.3. Normes Total concernant les vannes « déluge » .......................................77

4.3.4. Pompes à incendie..........................................................................................79 4.3.4.1. Normes Total pour les pompes à incendie.................................................79

4.4. CLAPETS COUPE-FEU..........................................................................................83 5. LOGIQUE FEU & GAZ...................................................................................................84

5.1. SYSTEME DE VOTE ET DE COMMANDE.............................................................85 5.1.1. Installations concernées par le vote ................................................................85 5.1.2. Détection .........................................................................................................85 5.1.3. Actions.............................................................................................................89

5.1.4. Matrice des causes et effets............................................................................91 5.1.5. Blocage ...........................................................................................................92

5.2. EXEMPLES DE COMMANDE LOGIQUE ...............................................................93 5.2.1. Dans un espace intérieur ventilé .....................................................................93

5.2.1.1. Application à la protection contre le feu .....................................................93 5.2.1.2. Application à la protection contre les gaz...................................................94

5.2.2. Dans un espace extérieur................................................................................94 5.2.2.1. Application à la protection contre le feu .....................................................94 5.2.2.2. Application aux gaz ....................................................................................95

5.3. ALERTE A L’ATTENTION DU PERSONNEL..........................................................96 5.3.1. Système PAGA ...............................................................................................96


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5.3.1.1. Généralités.................................................................................................96 5.3.1.2. Exigences en matière de sécurité ..............................................................96 5.3.1.3. Exigences fonctionnelles............................................................................96

5.3.2. Alarmes visuelles ............................................................................................97 5.3.3. Installations non occupées en temps normal...................................................98

5.4. FONCTIONS LOGIQUES STANDARD...................................................................99 5.4.1. Détecteur de gaz par point – GD.....................................................................99

5.4.1.1. Fonctions - GD...........................................................................................99 5.4.1.2. Représentation et animation (Interface homme/machine)- GD................100

5.4.2. Détecteur de gaz à trajectoire ouverte – GDB...............................................103 5.4.2.1. Fonctions - GDB.......................................................................................103 5.4.2.2. Représentation et animation (Interface homme/machine) - GDB.............104

5.4.3. Détecteur de flamme – RD............................................................................106 5.4.3.1. Fonctions - RD .........................................................................................106

5.4.3.2. Représentation et animation (Interface homme/machine) - RD ...............107 5.4.4. Détecteur de chaleur et de fumée – RDH & RDS..........................................109

5.4.4.1. Fonctions – RDH & RDS.........................................................................109 5.4.4.2. Représentation et animation (Interface homme/machine) – RDH & RDS 110

5.4.5. Système « déluge » – DELUGE....................................................................112 5.4.5.1. Fonctions – « Déluge » ............................................................................112 5.4.5.2. Ordre d’activation .....................................................................................114 5.4.5.3. Ordre de test ............................................................................................115 5.4.5.4. Comportement fonctionnel standard ........................................................115 5.4.5.5. Représentation et animation (interface homme/machine) – « Déluge »...116

5.4.6. Système d’extinction du feu – Fire Ext ..........................................................121

5.4.6.1. Fonctions et interface – Fire Ext...............................................................121

5.4.6.2. Gestion du mode et des ordres – Fire Ext................................................121 5.4.6.3. Règles de calcul des données internes....................................................122 5.4.6.4. Représentation et animation (HMI) – Fire Ext ..........................................123

5.4.7. Logiques de vote – 2ooN – 2oo3...................................................................126 5.4.7.1. Fonctions – 2ooN – 2oo3 .........................................................................126 5.4.7.2. Représentation et animation (HMI) – Logique de vote – 2ooN.................127

5.4.8. Clapet coupe-feu...........................................................................................128 5.4.8.1. Fonctions..................................................................................................128 5.4.8.2. Représentation (interface homme/machine) – Clapet coupe-feu .............131

6. GÉNÉRALITÉS SUR LE SYSTÈME ESD ...................................................................135 6.1. TECHNOLOGIE DU SYSTÈME ESD....................................................................135

6.1.1. Raison d’être d’un système de sécurité.........................................................135 6.1.2. Principaux éléments d’un système de sécurité..............................................136 6.1.3. Différentes technologies................................................................................137

6.1.3.1. Technologie mécanique ...........................................................................137 6.1.3.2. Technologie fluidique ...............................................................................137 6.1.3.3. Technologie électrique / d’instrumentation...............................................138

6.1.4. Technologie des dispositifs utilisés sur site...................................................141 6.1.4.1. Contacteurs discrets ................................................................................141 6.1.4.2. Contacteurs électroniques........................................................................141

6.1.4.3. Contrôleur pneumatique marche-arrêt avec capteur intégré....................142 6.1.4.4. Émetteurs classiques ...............................................................................142


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6.1.4.5. Émetteurs intelligents...............................................................................142 6.1.4.6. Émetteurs de sécurité ..............................................................................143 6.1.4.7. Éléments finals.........................................................................................143

6.2. LES DIFFERENTS NIVEAUX D’ARRET...............................................................144 6.2.1. Définition des niveaux d’arrêt ........................................................................144

6.2.2. Différences entre installations à terre / offshore ............................................145 6.2.2.1. ESD-0 ......................................................................................................145 6.2.2.2. Dépressurisation d’urgence (EDP)...........................................................147 6.2.2.3. Coupure de l’alimentation.........................................................................147

6.2.3. ESD-0 (arrêt total) .........................................................................................147 6.2.3.1. Causes de la mise en œuvre de l’ESD-0 .................................................147 6.2.3.2. Actions de l’ESD 0 ...................................................................................148

6.2.4. ESD-1 (arrêt d’urgence de la zone de feu)....................................................149 6.2.4.1. Causes de la mise en œuvre de l’ESD 1 .................................................149

6.2.4.2. Actions de l’ESD 1 ...................................................................................150 6.2.5. SD-2 (arrêt de l’unité) ....................................................................................151

6.2.5.1. Causes de la mise en œuvre de l’SD 2....................................................151 6.2.5.2. Actions de l’SD 2......................................................................................151

6.2.6. SD-3 (arrêt des équipements) .......................................................................152 6.2.6.1. Causes de la mise en œuvre de l’SD 3....................................................152 6.2.6.2. Actions du SD 3 .......................................................................................153

7. VANNES ESD / SD......................................................................................................155 7.1. DISPOSITIFS D’ARRET .......................................................................................155

7.1.1. Définition des vannes de sécurité..................................................................155 7.1.1.1. Têtes de puits..........................................................................................155

7.1.1.2. Traitement................................................................................................155

7.1.2. Temps de réponse ........................................................................................157 7.1.3. Actionneurs ...................................................................................................157 7.1.4. Dérivation des ESDV.....................................................................................157 7.1.5. Boutons-poussoirs.........................................................................................159 7.1.6. Exigences fonctionnelles...............................................................................160

7.2. EMPLACEMENTS ET PROTECTION PHYSIQUE ...............................................161 7.2.1. Emplacements à terre ...................................................................................161 7.2.2. Emplacements offshore.................................................................................161 7.2.3. Actionneurs ...................................................................................................161 7.2.4. Connexions et corps des ESDV ....................................................................161 7.2.5. Taux de fuite interne des ESDV ....................................................................162

7.2.6. Bunkers pour ESDV ......................................................................................162 7.3. ISOLEMENT PAR ESDV ET SDV.........................................................................163

7.3.1. Isolement des zones de feu (interconnexions) ..............................................163 7.3.2. Isolement des limites de batterie ...................................................................163

7.4. EXIGENCES FONCTIONNELLES SUPPLEMENTAIRES....................................164 7.4.1. Etat de sécurité .............................................................................................164 7.4.2. Télémétrie .....................................................................................................165 7.4.3. Indication de position.....................................................................................165 7.4.4. Moyens d’essais et de maintenance .............................................................165

7.4.5. Fiabilité des sources d’alimentation...............................................................166 7.4.6. Capacités de redémarrage............................................................................166


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7.4.7. Système EDP - Protection et exigences supplémentaires.............................166 7.5. FONCTIONS STANDARD DES VANNES DE SECURITE ...................................167

7.5.1. Vanne d’arrêt de sécurité – SDV (Safety Shut-Down Valve).........................167

7.5.1.1. Description des interfaces - SDV .............................................................167 7.5.1.2. Ordres et mode opérateur - SDV .............................................................168

7.5.1.3. Définition des statuts................................................................................170 7.5.1.4. Représentation et description de l’animation (Interface homme / machine) -SDV.......................................................................................................................172

7.5.2. Vanne d’arrêt d’urgence – ESDV (Emergency Shut-Down Valve) ................176 7.5.2.1. Description des interfaces - ESDV...........................................................176 7.5.2.2. Ordres de l’opérateur (mode opérateur) - ESDV......................................178 7.5.2.3. Définition des statuts - ESDV...................................................................178 7.5.2.4. Représentation et description de l’animation (Interface homme / machine) -ESDV ....................................................................................................................180

7.5.3. Vanne de purge – BDV (Blow Down Valve) ..................................................184 7.5.3.1. Description des interfaces - BDV .............................................................184

7.5.3.2. Ordres et mode opérateur - BDV .............................................................186 7.5.3.3. Définition des statuts - BDV .....................................................................186 7.5.3.4. Représentation et animation (interface homme/machine) - BDV .............188

8. LOGIQUE SD ..............................................................................................................192 8.1. TECHNOLOGIE DE LA LOGIQUE........................................................................192

8.1.1. Technologie électronique programmable ......................................................192 8.1.2. Redondance ..................................................................................................193

8.1.2.1. Antagonisme sécurité vs. disponibilité .....................................................194 8.1.2.2. Architecture 1oo2 .....................................................................................195

8.1.2.3. Architecture 2oo2 .....................................................................................196

8.1.2.4. Architecture 2oo3 .....................................................................................197 8.1.2.5. Système tolérant aux défauts...................................................................198

8.1.3. Triconex.........................................................................................................198 8.2. ALARMES.............................................................................................................199

8.2.1. Introduction....................................................................................................199 8.2.2. Nombre d’alarmes .........................................................................................200 8.2.3. Liste des alarmes ..........................................................................................200 8.2.4. Hiérarchie des alarmes..................................................................................200 8.2.5. Mémorisation de la première alarme .............................................................201 8.2.6. Masquage des alarmes .................................................................................201

8.3. GESTION DES ALARMES ET DES EVENEMENTS ............................................202

8.3.1. Niveaux des alarmes et des événements......................................................202 8.3.2. Gestion de l’acquittement des alarmes..........................................................203 8.3.3. Événements et valeurs..................................................................................203 8.3.4. Blocage maintenance....................................................................................204

8.3.4.1. Généralités...............................................................................................204 8.3.4.2. Instrument de traitement ..........................................................................204 8.3.4.3. Instrument de sécurité..............................................................................204

8.3.5. Blocage du démarrage ..................................................................................204 8.3.6. Ordres de maintenance.................................................................................205

8.3.6.1. Tests des équipements spécifiques .........................................................205 8.3.6.2. Déclenchement de l’entrée maintenance .................................................205


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8.3.7. Isolement de la barre de sécurité ..................................................................205 8.4. FONCTIONS STANDARD DE LA BARRE DE SECURITE...................................206

8.4.1. Fonctions / interfaces ....................................................................................206

8.4.1.1. Schéma des fonctions..............................................................................206 8.4.1.2. Liste des fonctions principales .................................................................207

8.4.1.3. Description des interfaces........................................................................208 8.4.2. Définition des statuts .....................................................................................209

8.4.2.1. Entrées de la barre...................................................................................209 8.4.2.2. Initiateur verrouillé....................................................................................209 8.4.2.3. Initiateur « premier levé ».........................................................................209 8.4.2.4. Statuts de la barre de sécurité .................................................................209 8.4.2.5. Barre de sécurité au statut « isolée ».......................................................210 8.4.2.6. Statut « prête pour réinitialisation »..........................................................210

8.4.3. Fonction blocage maintenance......................................................................210

8.4.4. Ordre de réinitialisation barre ........................................................................211 8.4.5. Fonction blocage du démarrage (optionnelle) ...............................................211

8.4.5.1. Ordre blocage démarrage ........................................................................211 8.4.5.2. Utilisation du blocage du démarrage........................................................212

8.4.6. Sorties de barre.............................................................................................213 8.4.7. Représentation et description de l’animation (HMI) – Barre de sécurité........214

8.5. SYSTEME D’ULTIME SECOURS.........................................................................219 9. APPLICATION - EXEMPLE.........................................................................................222

9.1. LOGIGRAMME ET MATRICE...............................................................................222 9.2. BARRE DE SECURITE ET P&ID..........................................................................226

10. SYSTEMES SD - DIVERS.........................................................................................241

10.1. ANNONCIATEUR................................................................................................241

10.2. ENREGISTREUR D’HEURE DES EVENEMENTS OU ENREGISTREUR DESEQUENCE DES EVENEMENTS...............................................................................242 10.3. NIVEAU D’INTEGRITE DE SECURITE (SIL : SAFETY INTEGRITY LEVEL).....244

10.3.1. Définitions....................................................................................................244 10.3.2. Objectif ........................................................................................................245 10.3.3. Détermination du SIL...................................................................................245

10.4. CLAPET DE SURPRESSION .............................................................................246 11. GLOSSAIRE..............................................................................................................249 12. FIGURES...................................................................................................................250 13. TABLES.....................................................................................................................253


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1. OBJECTIFS

A la fin de ce cours, le participant doit être capable de :

Nommer les différents types de détecteurs de feu et de gaz

Interpréter les technologies des détecteurs de feu et de gaz

Exposer les principes utilisés dans la gestion de la logique du système F&G

Nommer les différents principes et technologies utilisés dans la lutte contre lesincendies

Interpréter l’affichage logique des systèmes F&G

Définir les fonctions et technologies du système d’arrêt (SD)

Différentier, exposer les principes des différents niveaux d’arrêt

Exposer le rôle et la différence des vannes d’arrêt

Expliquer le principe des barres de sécurité

Interpréter l’affichage du suivi de l’arrêt


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2. INTRODUCTION – LOGIQUE DE SECURITE

Sur nos sites, l’installation et la commande des équipements de traitement sont gérées parun « concept de sécurité ».

La fonction de la discipline d’instrumentation est le « contrôle » de la sécurité desprocédés qui s’appuie (principalement) sur deux systèmes :

Le système Feu et Gaz

L’ESD, système d’arrêt d’urgence

Ce sont deux systèmes logiques différents, mais complémentaires et non dissociables sur

aucun de nos sites.

Nota : sur site, alors que le système ESD couvre les emplacements Sécurité desProcédés, le système Feu et Gaz couvre également les « autres emplacements » telsque : la zone vie, les zones récréation, logement…. etc.

Ces deux systèmes sont surveillés par des PLC spécifiques, autonomes, non dépendantsd’autres logiques (autres PLC et commandes DCS / PCS).

Le but ici n’est pas de présenter le PLC lui-même (du système F&G ou ESD), mais toutPLC ayant (fondamentalement) la même conception. D’autres cours couvrent ce sujet (

(EXP-MN-SI080 pour la logique programmable, SI090 pour la logique des procédés)

Nous verrons ici la philosophie générale des systèmes F&G / ESD, ainsi que le matérielinstallé, en ayant présente à l’esprit la maintenance des équipements pour un technicienen instrumentation.

Nous verrons toutefois le principe du PLC TMR (système de redondance à modulestriplés) – le « Triconex », qui est un nom de marque de la Société Invensys.

Les éléments qui vont être vus dans le détail sont résumés dans la figure « Architecturegénérale des systèmes F&G + ESD sur un site »

Ces éléments (sujets) sont :

Pour le système F&G :

Détecteurs (gaz, fumée, chaleur, flamme)

Principes de base de la logique de sécurité F&G

Pompes à incendie et système d’eau pour lutte contre l’incendie (« Déluge »,

sprinklers, collecteur d’eau en boucle, vannes d’eau pour lutte contre l’incendie,….)


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Systèmes d’extinction aux gaz inertes (Inergen, CO2, Halon)

Clapets coupe-feu

Système d’alarme F&G

Pour le système ESD :

Les différents niveaux d’arrêt

Barres de sécurité

Principes de base de la logique ESD et de la logique TMR

Les vannes SD (SDV, ESDV, BDV,…)

Interface systèmes F&G / ESD

ESDProcessor (for

Process)

F & GProcessor

(for F&G

Equipment)

Manual Call Points

Smoke detectors

Heat Detectors

Flame detectors

Gas Detectors

Other parameters (T, P,…etc

Specific orders to F&G (Fire dampers as ex.)

Level 0

(x) Level 1

(xx) Level 2

(xxx) Level 3

F&G inputs to each SD levelTMR =

Triplicated

Modular

Redundant

F&G Inputs

ESD InputsFrom process

F&G Alarms

Fire Dampers

Extinction systems

Fire Pumps

Jockey Pumps

Deluge systems

Water & Foam

Sprinklers

CO2 / Inergen

Halon

Water Valves

Water Guns

…etc……etc…

SDV’s

ESDV’s

ROV’sBDV’s

Process PLC’s

…etc…

Triplicated

or Duplex

PLC

ESD inputs are either from DCS (Digital Control System),

from PCS, (Process Control System), from PSS (Process

Safety System), from Packages, from F&G Logic, from

manual ESD call points

For WHPT’s

DHSV = SCSSV = ESDV

MV = SSV = ESDV

WV = SDV

Figure 1 : Architecture générale des systèmes F&G + ESD sur un site


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Références :

Des documents de spécifications générales Total ont été utilisés pour cette présentation ;

une partie de ces documents est reproduite ici. Cependant, ces documents doivent êtreconsultés en complément d’information ; il s’agit (comme références) des documentssuivants :

GS EP INS 134 : Conception et alimentation du système de commande et de sécuritéintégré

GS EP INS 135 : Exigences en matière de sécurité cybernétique pour la conception etl’alimentation de l’ICSS et des systèmes de « packages »

GS EP INS 150 : Méthode de conception pour les normes de configuration de systèmes

GS EP INS 198 : Sécurité et fonctions standards du système feu et gaz

GS EP SAF 261 : Arrêt d’urgence et dépressurisation d’urgence

GS EP SAF 312 : Lignes directrices pour la sélection et l’installation des systèmes dedétection du feu et des gaz

GS EP SAF 321 : Stations de pompes à incendie et collecteur principal d’eau pour luttecontre l’incendie

GS EP SAF 322 : Systèmes fixes d’eau pour lutte contre l’incendie

GS EP SAF 371 : Installations de commande d’urgence

Nota : le présent document ne va pas à l’encontre de la Sécurité (ni du DépartementSécurité) ; il est axé sur l’instrumentation des systèmes de sécurité et sa maintenance(ainsi que la compréhension de ces systèmes).

Glossaire :

Veuillez vous reporter à la fin de ce document, au chapitre « Glossaire ».


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3. DÉTECTION DU FEU ET DU GAZ

3.1. GÉNÉRALITÉS

3.1.1. Définition

Système conçu pour prévenir aussi tôt que possible des incidents suivants et en indiquerl’emplacement :

fuite de gaz inflammable.

fuite de gaz toxique ou faible niveau d’oxygène.

feu ou combustion.

et pour déclencher la mise en œuvre d’un moyen d’extinction et mettre l’établissement enconfiguration de sécurité, avec l’interfaçage (et l’assistance …) du système ESD.

3.1.2. Emplacements concernés

Tous les lieux d’un site sont concernés par le système.

La protection est différente (ou « adaptée ») selon l’emplacement ou la zone spécifique :

Bureau : risque d’incendie « classique ».

Local technique: risque d’incendie d’origine électrique.

Procédé : feu et fuites de gaz.

Lieu confiné : feu, gaz toxique et faible niveau d’oxygène.

3.1.3. Fonctions de base

Les équipements de détection, de commande (traitement) et d’action constituent lestrois caractéristiques principales du système F&G.

Les signaux des capteurs sont centralisés (dirigés) vers le système logique qui identifie,analyse et active les équipements afin que les actions spécifiques opportunes soientmises en œuvre.

Afin d’augmenter la fiabilité, toutes les alimentations électriques doivent être connectées àdes sources disponibles en permanence (batteries, alimentations non interruptibles), toute


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la logique doit être assumée par des processeurs redondants. Toutefois, dans certainesconfigurations de détection spécifiques, toutes les alimentations, y compris les batteries etles alimentations non interruptibles, doivent être à l’arrêt et isolées.

3.1.3.1. Détection

Fumée, chaleur, flamme, gaz toxiques et inflammables, MCP (déclencheur manueld’alarme), …

Détection rapide :

Un « instant » est suffisant pour qu’un incendie (ou une explosion) causant d’importantsdégâts se produise. Par conséquent, la détection doit se faire aussi rapidement quepossible.

Gaz inflammables ou explosifs :

La présence d’un gaz inflammable doit être détectée immédiatement, ceci afin desécuriser le(les) zone(s) concernée(s) et de lancer l’action qui s’impose pour éliminer lerisque d’explosion.

Des points de détection déterminés (avec plusieurs niveaux d’alarme) sont fixés bien endessous de la limite d’explosivité, ceci afin de permettre un temps de « réaction » etd’éviter le point critique.

Gaz toxiques :

Il s’agit là d’une détection critique. La sécurité du personnel est la priorité numéro un, maisde toutes façons, la présence d’un gaz toxique signifie qu’il y a un « problème » du typefuite, obturation, fonctionnement défectueux, pièces endommagées, etc.…

Localisation facile :

Une détection rapide n’est pas suffisante ; la connaissance de l’origine exacte du« défaut » permet une réaction plus facile et mieux adaptée, et de gagner un tempsprécieux pour l’intervention et l’action (si nécessaire).

C’est pour cette raison que les sites sont délimités en zones ; ces mêmes zones sontfonction des conditions de traitement, du fonctionnement du site. La signalisation estdéfinie en conséquence.


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3.1.3.2. Commande (Traitement) :

Cela est effectué par un système spécifique fourni par le fabricant (tableaux feu et gaz)

et/ou des PLC (complémentaires) insensibles aux défaillances, reliés au système ESD etau DCS.

Ce (s) système(s) de traitement ont les fonctions suivantes :

Contrôler l’intégrité des lignes de détection (détection d’un circuit ouvert, de filsrompus)

Déclencher les alarmes (sonores, visuelles), l’évacuation. Interconnexion avec lePAGA (Public Address and General Alarm : annonce vocale et alarme générale) (sinécessaire)

Déterminer au sein de leur logique les actions à mettre en œuvre

Interfacer avec les autres processeurs (système ESD, DCS, PLC de traitement,…)

Autoriser le blocage et la dérivation pour les tests et la maintenance

Dérivation / blocage :

Il s sont conçus pour les tests, les commandes de séquences, les interventions demaintenance dans lesquelles les logiques automatiques restent en ligne.

Aucune dérivation / aucun blocage ne peut être effectué sans qu’une demande detravail (spécifique) ait été émise

Une procédure d’opération doit couvrir l’utilisation d’une dérivation / d’un blocage

Toute dérivation / tout blocage doit être contrôlé par des opérateurs de traitementainsi que des techniciens de maintenance

Toute dérivation / tout blocage doit aboutir à une alarme spécifique, qui elle-mêmene pourra pas être bloquée (alarme permanente sur écran ou tableau d’alarme)

Ils doivent être supprimés, ramenés aux conditions « normales » une foisl’intervention terminée.

Aucune dérivation / aucun blocage ne doit être maintenu « en permanence », saufquand les conditions de traitement ont changé, et cela doit être approuvé par uneprocédure écrite ou un document d’autorisation écrit


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3.1.3.3. Action

La détection et la commande logique doivent déclencher un démarrage automatique(pompes à incendie) et/ou une activation automatique (vannes, électrovannes) deséquipements de lutte contre l’incendie. Les actions peuvent être résumées ainsi :

Alarmes sonores, visuelles

Message par annonce vocale (PAGA) – ordre d’évacuation ou autres messages

Equipements d’extinction/de lutte contre l’incendie automatiquement connectés

Signaux au DCS, à l’ESD et automatismes de traitement pour des initiatives de

conditions de sécurité.

Informations à l’équipe de lutte contre l’incendie

Sur ce, les fonctions de « sortie » (même chose que pour la détection et la commande) et,pour augmenter la fiabilité, toutes les alimentations, doivent être connectées à dessources disponibles en permanence (batteries, alimentations non interruptibles)


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3.1.4. Architecture d’un système F&G

Voir la figure : « exemple d’architecture d’une distribution F&G ”

F & GProcessor

Control

System

Manual Call Points

Smoke detectors

Heat Detectors

Flame detectors

Gas Detectors

Fire

Water

Pumps

Inergen

CO2Halon

Deluge

network

ESD

System

Power Supply

(UPS)

Audible

Alarms

PAGA

Sprinklers

Figure 2 : Exemple d’architecture d’une distribution F&G

3.2. DETECTION INCENDIE

3.2.1. Principes généraux

Fonction de la détection incendie:

Déclenchement du processus d’arrêt, mise en œuvre des équipements de lutte contrel’incendie, activation des systèmes d’extinction.


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Types de détecteurs d’incendie :

De fumée :

Ioniques (ionisation par points)

Optiques (points)

A avertissement rapide ou anticipation (zones)

De flamme :

UV et IR, indépendants ou associés

CCTV (Télévision en circuit fermé)

De chaleur :

Ampoule

Fusible thermique (par points et par zones)

Thermostatiques

Thermodynamiques

Types de détecteurs en fonction de la progression du feu

Détails chronologiques :

Phase 1 : détecteurs de fumée ioniques pour gaz de combustion invisible

Phase 2 : détecteurs de fumée optiques pour fumée visible

Phase 3 : détecteurs de flamme pour rayonnements d’IR / UV

Phase 4 : détecteurs thermiques (chaleur) pour chaleur produite par le feu

La courbe montre qu’une augmentation du délai d’extinction (même légère) a pourconséquence une forte augmentation des dégâts.

Par conséquent, la détection doit avoir lieu avant l’embrasement, pendant les phases2 et 3.


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Figure 3 : Courbe de la progression du feu

3.2.2. Détecteurs de fumée

3.2.2.1. Ioniques

Un radio-isotope (Americium 241) crée entre deux électrodes un faible courant d’ionisation(quelques pico ampères ou 10 -12 A).

Dès que de la fumée passe entre les électrodes, la résistance augmente (les molécules defumée sont 1000 fois plus lourdes que les molécules d’air) et le courant diminue.

Deux cellules sont utilisées :

Une cellule pour la mesure,

Une cellule comme référence de modification des conditions de mesure (pressionatmosphérique, température ambiante).

L’utilisation de sources radioactives devra être conforme aux réglementations locales(radiation de type alpha < 100 μC).


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Fonction du tirage (voir ci-après) dû à la différence entre la température intérieure et latempérature extérieure (appel d’air limité à # 7 m/s).

Nettoyage périodique tous les 6 mois.

Très grande fiabilité par rapport aux défauts parasites, aucun vote (en théorie) n’estnécessaire pour confirmer la détection.

LE DETECTEUR IONIQUE opère en ionisant les molécules d’air (sphères roses et bleues) avecdes particules alpha provenant d’un matériau radioactif, l’americium 241 (lignes rouges).

Les ions deviennent alors porteurs d’un faible courant entre deux électrodes (en haut).

Des particules de fumée (sphères marron) s’attachent aux ions (en bas), réduisant ainsi le courantet déclenchant une alarme.

Pas de fumée I1 est à la valeur maximale

C’est la chambre de référence ou chambre demesure sans fumée

Chambre de mesure avec fumée I2 < I1

Plus de courant I2 est faible, plus il y a de fumée

Table 1 : Principe du détecteur de fumée ionique


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3.2.2.2. Détecteurs optiques (ou photoélectriques)

Principe basé sur la visualisation des rayons de lumières en présence de particules (effet

Tyndall).

Figure 4 : Principe du détecteur de fumée optique (modèle Cerberus / Siemens)

Une LED (source de lumière) et une cellule photosensible (récepteur de lumière) sontinstallées à l’intérieur d’une enceinte.

Dans des conditions normales, la lumière émise n’atteint pas la cellule réceptrice. Lasource de lumière, l’arrête-lumière et les récepteurs de lumière sont disposés de tellesorte que la lumière émise par la source ne puisse pas atteindre directement le récepteur.

Quand de la fumée entre, la lumière est dispersée et atteint la cellule qui émet alors unsignal électrique.

Une autre cellule contrôle la LED.

Ces détecteurs sont généralement utilisés sur des équipements électriques et associés àdes détecteurs ioniques (double confirmation).

Fonction du tirage (vitesse de la fumée < 10 m/s)

Mettre un matériau composé dans la gaine de câble/fil.


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3.2.2.3. Avertissement rapide de présence de fumée (anticipation)

Un réseau de tuyaux de petit diamètre percés de trous, situés en des emplacements

difficiles à atteindre, est connecté à un système d’aspiration qui achemine la fumée versun détecteur « VESDA / HSSD ».

C’est un système de type HSSS (High Sensitivity Smoke Detection : détection de fumée àhaute sensibilité) qui utilise un détecteur laser et une installation de conduits pour lesespaces fermés. Le système HSSD peut également être appelé VESDA (V ery E arly S moke Detection Array) : réseau de détection très rapide de fumée).

Le principe de détection utilisé par le système HSSD est connu comme « dispersement dela lumière vers l’avant », dans lequel le rayon laser est diffracté d’un petit angle par lesparticules de fumée. Le système est très sensible et peut détecter des niveaux de« fumée » bien avant qu’ils ne soient visibles à l’œil nu ou même perçus par desdétecteurs de fumée classiques.

Le système HSSD fonctionne en aspirant de l’air en permanence dans un réseau detuyauteries à l’aide d’un ventilateur très efficace. Un échantillon de cet air passe par unfiltre à double étage.

Figure 5 : Principe du détecteur de fumée à alerte rapide

Le premier étage retire la poussière et les saletés de l’échantillon d’air avant de le laisserentrer dans la chambre de détection laser pour la détection de fumée.

Le deuxième étage (ultra fin) a la seule fonction de fournir un approvisionnementsupplémentaire d’air propre afin de maintenir les surfaces optiques à l’intérieur dudétecteur exemptes de contamination et d’assurer un étalonnage stable et une longue viedu détecteur.

Temps de réponse plus rapide pour les incendies cellulosiques et d’origine électrique.

Ils ne peuvent être efficaces que dans les locaux propres et demandent des soinsparticuliers pour leur fonctionnement et leur maintenance.


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Figure 6 : Installation générale d’un détecteur de fumée à alerte rapide

3.2.2.4. Points complémentaires concernant les détecteurs de fumée

Les détecteurs de fumée ne doivent pas être utilisés en espace ouvert

La détection requiert (en général) une logique de vote de 2

2 détecteurs installés au même endroit/emplacement/zone doivent être activés en mêmetemps pour confirmer la détection.

Tirage :

Les détecteurs de fumée sont connectés par des câbles qui passent généralement pardes gaines (sauf bien sûr dans le cas des détecteurs sans fils…). De l’air peut être aspirédans la gaine ou en être expulsé sous l’effet du tirage. Cela peut être évité en obstruant le

passage de l’air. Voir la figure qui propose 2 solutions : matériau composé dans la gaineélectrique ou plaque d’« isolation » entre le détecteur et son support.


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Figure 7 : Effet du tirage

Installation de détecteurs de fumée :

Ou distances à respecter

Surface maxi.couverte parun détecteur

Distance maxi.entre 2

détecteurs

Distance maxi.à partir d’uneobstruction

verticale

Hauteur maxi.au-dessus de

la zone dedétection

Espace ouvert ou ayantune ventilation

suffisante

Sans objet Sans objet Sans objet Sans objet

Espace fermé et/ouemplacement n’ayant

pas une ventilationsuffisante

30m² pour leplancher

20 m² pour leplafond

8 m3m

(0,5 mminimum)

7,5 m

Table 2 : Installation de détecteurs de fumée


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3.2.3. Détecteurs de flamme

3.2.3.1. Détection des flammes

Elle est effectuée par des détecteurs d’UV et d’IR qui détectent les rayonnements IR(0,8 à 1 000 μm) émis à la base des flammes et les rayonnements d’UV (0,1 à 0,4 μm)émis dans la partie haute des flammes.

Figure 8 : Spectre montrant la bande de détection des UV et des IR

Chaque flamme a sa longueur d’onde d’émission particulière qui dépend du combustible.

Figure 9 : Radiations émises par une flamme


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Commentaires sur la figure « Radiations émises par une flamme » :

Courbe 1 : combustibles sans molécules de carbone – ammoniac et hydrogène –

radiations d’UV principalement

Courbe 2 : combustibles sans molécules de carbone - soufre, phosphore, chlore,magnésium, titane – UV et radiations visibles principalement

Courbe 3 : combustibles avec molécules de carbone – hydrocarbures, cellulose, ….. –UV, radiations visibles et IR

Les radiations IR sont mesurées par un capteur pyroélectrique et les radiations d’UV sontmesurées par un capteur à phototube.

Figure 10 : Type de détection des UV et des IR

Les types de détecteurs utilisés sont les détecteurs :d’UV

d’IR

d’UV confirmés IR

d’IR confirmés IR ou doubles IR

d’IR / IR / IR : triples ou multi IR

Vidéo


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Le choix dépend des types de médias inflammables

Champ de vision horizontal # 90° (IR) et # 140° (UV + IR)

Distance type du capteur à la flamme : 15 m pour une superficie de 0,1 m² (de détection)

Les détecteurs ne doivent tenir compte que de la fréquence caractéristique de la radiationde flamme (2 à 20 Hz) et doivent annuler l’effet des autres radiations (soleil, éclairs, arc desoudure, fluctuations de l’éclairage).

Un test optique automatique doit être effectué pour vérifier les interférences.

Les mesures des IF sont affectées par l’eau et les mesures des UV (également pour laTV) sont affectées par la fumée épaisse quand la distance est > 5 m (distance maxi. #

20m).

Vibrations : les vibrations d’une source mobile chaude peuvent générer des IR ; undétecteur proche de cette source (mobile) pourrait détecter des IR « parasites ».

Pour empêcher un déclenchement intempestif, toute détection doit durer au moins 10 s.avant le signal de déclenchement effectif.

Plage de température étroite (- 40 à 70 °C).

Ces détecteurs conviennent aux espaces intérieurs et extérieurs (dans 80% des cas les

détecteurs UV + IR sont utilisés en extérieur).

Temps de réponse # 1s. (IR) et # 0,1s. (UV+IR).

Ces détecteurs doivent être utilisés avec une logique de vote intégrée.

Nota : le type à trajectoire ouverte peut être utilisé pour la détection de fumée.

distance de 10 à 100 m

la trajectoire optique doit être réglée avec le rayon laser

3.2.3.2. Détecteurs d’U.V.

Les détecteurs d’ultraviolets sont conçus pour détecter les rayonnements ultravioletsprovenant d’un feu. Les détecteurs d’ultraviolets sont sensibles à la plupart des feux, entreautres à ceux d’hydrocarbures, métaux, soufre, hydrogène, hydrazine et ammoniac.

Le soudage à l’arc, les arcs électriques, les éclairs, les rayons X (utilisés dans les testsnon destructifs des métaux) ainsi que les matériaux radioactifs peuvent produire desniveaux capables d’activer un système de détection d’UV et de provoquer des faussesalarmes.


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La présence de gaz et de vapeurs absorbeurs d’UV atténuera la radiation ultraviolette dufeu, et affectera négativement la capacité du détecteur à « voir » une flamme. La présenced’un brouillard d’huile dans l’air ou d’une pellicule d’huile sur le verre du détecteur aura le

même effet.

Figure 11 : Exemples détecteurs UV: Det-Tronics et General Monitors (utilisations sur site)

3.2.3.3. Détecteurs d’I.R.

Les détecteurs d’I.R. réagissent aux feux avec flammes qui émettent de la lumière dans laportion infrarouge du spectre.

Les détecteurs d’I.R. sont sensibles à la plupart des feux d’hydrocarbures (liquides,gazeux et solides). Les feux tels que ceux de métaux, d’ammoniac, d’hydrogène et desoufre n’émettent pas des quantités importantes de radiations IR et ils sont donc hors deportée de la plupart des détecteurs d’IR.

Les détecteurs d’I.R. ne réagissent pas aux arcs de soudure, aux radiations nucléaires niaux rayons X. Un autre avantage est que, à la différence des détecteurs d’UV, lesdétecteurs d’IR peuvent « voir » à travers la fumée.

Figure 12 : Exemples détecteurs IR : Det-Tronics et General Monitors


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3.2.3.4. Détecteurs d’U.V. et d’I.R.

Un détecteur de flamme ultraviolette/infrarouge consiste en un capteur d’UV et un capteurd’IR couplés de façon à constituer une seule unité. Les deux capteurs opèrentindividuellement comme décrit dans les sections UV et IR, mais une circuiteriesupplémentaire traite les signaux des deux capteurs. Une alarme incendie ne sedéclenche que quand les deux capteurs détectent un feu.

Le résultat est qu’un système UV/UR a une meilleure capacité de rejet des faussesalarmes que l’un ou l’autre détecteur individuellement. Etant donné que le détecteur UV/IRréunit deux types de capteurs, il est sujet aux limitations des deux.

X5200 DET-TRONICS FL3100 GENERAL MONITORS

Figure 13 : Exemples de détecteurs d’UV / IR : Det-Tronics et General Monitors

Capteur d’UV : Le capteur d’UV réagit aux radiations à énergie élevée, et détecte lesradiations provenant de sources telles que le feu, la soudure à l’arc, les rayons X, et lesrayons gamma.

Capteur d’IR : Le capteur d’IR réagit aux radiations IR, et détecte les radiations provenantdu feu et de sources de radiation à chaleur oscillante.

Microprocesseur : Le microprocesseur traite les lectures du capteur d’UV ainsi que ducapteur d’IR. Quand le capteur d’UV et le capteur d’IR détectent tous les deux en mêmetemps la présence d’une flamme, le microprocesseur (intégré) génère un signal d’alarme.

3.2.3.5. Autres types de détecteurs de flammes

Détection de flamme IR/IR

Les détecteurs de flammes IR doubles (IR/IR) comparent les signaux de seuil de deuxplages infrarouges.


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Détection de flamme IR/IR/IR

Les détecteurs de flammes IR triples comparent trois bandes de longueur d’ondes

spécifiques dans la région spectrale IR et le rapport entre chacune d’entre elles et lesdeux autres afin de pouvoir détecter les flammes de manière fiable et de réduire lesfausses alarmes.

Vidéo

Pour la détection vidéo, on peut utiliser un système de télévision à circuit fermé ou unewebcam (longueur d’onde entre 0,4 et 0,7 µm). Comme les êtres humains, la caméra peutêtre aveuglée par la fumée ou le brouillard.

3.2.3.6. Choix des détecteurs de flammes

Choix en fonction du combustible

Type UV IR UV/IR Multi IREmplacement :- intérieur- extérieur

OuiNon

OuiNon

OuiOui

OuiOui

Gaz non carbonésHydrogène & ammoniac Oui Non Non (1)

Liquides & solides non carbonésSulfure, phosphore, …Métaux

OuiOui

NonNon

NonNon

(1)(1)

Solides carbonésCharbonHydrate de carboneCellulose (bois, papier, carton, …)

(3)(2)(4)

(4)(4)(3)

(3)(2)(5)

(5)(5)(4)

Hydrocarbures de C1 à C5 & alcool- dans l’atmosphère- dans un lieu encombré- dans un espace confiné

(5)(4)(5)

(2)(2)(3)

(5)(4)(4)

(3)(3)(4)

Hydrocarbures de C6 à C11, solvants & peinture

- dans l’atmosphère- dans un lieu encombré- dans un espace confiné

(5)(3)(2)

(3)(4)(5)

(5)(4)(3)

(3)(3)(4)

Hydrocarbures >= C12, bois, papier & plastiques- dans l’atmosphère- dans un lieu encombré- dans un espace confiné

(3)(2)(2)

(4)(5)(5)

(3)(2)(2)

(4)(5)(5)

(1) Très médiocre - (2) Médiocre - (3) Moyen - (4) Bon - (5) Excellent

Table 3 : Choix d’un détecteur de flamme en fonction du combustible


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Evaluation des avantages et des inconvénients de différentes applications avecdifférents types de détecteurs de flammes

Type dedétecteur

Avantages Inconvénients Applications

Infrarouge IR

Vitesse élevée

Sensibilité modérée

Auto-test manuel par la vitre

Coût unitaire modéré

Affecté par les températures

Sujet aux fausses alarmesdu fait du nombre très élevé

de sources IR dans unenvironnement industriel

Pas d’auto-test automatique

Intérieur

Conduites d’air

Chars d’assaut

Incendies classes

A&B

UltravioletUV

Vitesse la plus élevée

Sensibilité la plus élevée

Auto-test automatique

Coût unitaire modéré

Sujet aux fausses alarmesprovenant d’un petit nombre

de sources identifiables

Aveuglé par la fuméeépaisse

Extérieur

Intérieur

Incendies classes A,B, D

DétecteurdoubleIR & IR

Vitesse modérée

Sensibilité modérée

Faible taux de faussesalarmes

Plage de température defonctionnement limitée

Auto-test limité

Coût unitaire élevé

Extérieur

Intérieur

Incendies classes A,B

Détecteur

doubleIR & UV

Vitesse élevée

Sensibilité élevée

Faible taux de faussesalarmes

Large plage de température

Auto-test automatique

La fumée épaisse réduit la

plageCoût unitaire élevé

Extérieur

IntérieurIncendies classes A,

B, D

Table 4 : Évaluation pour le choix des détecteurs de flammes


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3.2.4. Détecteurs de chaleur

3.2.4.1. Sprinkler sous eau

Il fait partie du système d’eau, ducollecteur d’eau en boucle avectoutefois un principe de détection dufeu. C’est une des conceptions lesplus simples.

Figure 14 : Principe du sprinkler(sous eau)

Une tuyauterie contenant de l’eauest munie de plusieurs têtes desprinklers. Les têtes de sprinklerssont fabriquées comme le montre la figure.

Le principe est basé sur l’éclatement d’une ampoule quand le fluide qu’elle contient sedilate. Le clapet du sprinkler s’ouvre, libérant immédiatement l’eau contenue dans latuyauterie et le système de contrôle de la pression de cette même tuyauterie déclencheral’action logique voulue (démarrage de la pompe à incendie).

3.2.4.2. Fusible thermique (spot)

Principe fondé sur la fusion d’un élément fusible pressurisé à l’air pour instruments (plagede température de 79°C à 96°C)

Une basse pression est utilisée pour déclencher l’action.

Figure 15 : Principe des fusibles thermiques sur la ligne de détection de l’air


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3.2.4.3. Fusibles thermiques (linéaires) ou boucle fusible

Ce système consiste en des tuyaux fusibles remplis d’air pour instruments et connectés à

un PSLL ou à un système de libération d’eau. Les détecteurs de chaleur de la bouclefusible comptent sur la fusion de l’élément de détection pour déclencher une alarme ouactiver un système de suppression de l’incendie.

Figure 16 : Exemple de boucle fusible dans des conditions normales

Cet élément fusible peut être fabriqué à partir de différents matériaux ; on peut citer parmi

les plus communs le plastique, le plomb ou le verre.

Le principe de base est celui d’un dispositif pneumatique/mécanique comme celui illustrépar la figure. Dans cet exemple, la boucle fusible est un morceau de tuyau en plastiqueobturé à une extrémité. L’autre extrémité du tuyau est connectée à la vanne d’eau et reçoitde l’air provenant de l’alimentation d’air via un clapet réducteur

Figure 17: Exemple de boucle fusible en situation d’incendie


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La vanne d’eau est munie d’un ressort et elle s’ouvre si la pression d’air devientinsuffisante.

En fonctionnement normal, l’air entre dans le tuyau via le clapet réducteur, pressurise letuyau ; cette pression agit également sur la vanne d’eau, neutralisant la force du ressort etmaintenant ainsi la vanne d’eau fermée.

Si un incendie se produit, une portion du tube en plastique fondra et il en résultera unechute de la pression d’air. La pression n’agira plus pour contrer la force du ressort de lavanne d’eau et la vanne s’ouvrira et le feu sera arrosé d’eau.

La vanne d’eau peut être pilotée par l’intermédiaire d’un manocontacteur et d’une logiquecomme dans l’exemple précédent.

3.2.4.4. Sprinkler sous air

Une conception alternative qui peut utiliser une pression d’eau plus élevée est celle dusystème sous air.

Le fonctionnement de ce système est très similaire à celui de la boucle fusible à tuyau enplastique (fusibles thermiques) décrit précédemment.

Dans des conditions normales, le tuyau est rempli d’air, et mis à niveau à partir d’une

alimentation d’air par l’intermédiaire d’un clapet réducteur. L’alimentation d’air en continucompense toute fuite éventuelle qui se produirait au niveau des têtes des sprinklers.

Quand l’élément(les éléments) du (des) tête(s) de sprinkler(s) fond(ent), la pression de l’airdans le tuyau chute rapidement. Cela a pour effet de faire descendre le manocontacteuren dessous du point de commutation.

Cela déclenche l’alarme incendie et le système logique ouvre alors la vanne (principaleconcernée) du collecteur d’eau pour lutte contre l’incendie. L’eau s’écoule du sprinklerdont l’élément fusible a fondu.


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Figure 18 : Principe des sprinklers sous air – un tuyau pour la détection et pour l’action


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Espacement des fusibles thermiques :

Ci-dessous, recommandations standards pour l’installation des fusibles thermiques

(boucle fusible) sur site

Groupe Composants Disposition des fusibles thermiques (1)Nombre mini.

de fusiblesTête de puits Trois pour chaque tête de puits (2) 3

Tête depuits Collecteur

Un tous les 3 m de longueur de collecteur(2)

2

Cuves souspression

Cuves verticalesUn tous les 3 m de diamètre, jusqu’à 5maxi.

1

Cuves horizontalesDiamètre < 1,2 m Un tous les 1,5 m de longueur 2

Diamètre > 1,2 mDeux tous les 1 - 5 m de longueur sur deuxrangées //

4

Processus

Échangeursthermiques (àcalandre)

Un à chaque extrémité de l’échangeurthermique

2

Pompes

Alternatives Un au-dessus de la garniture de bielle

Centrifuges Un au-dessus de chaque presse-étoupe

Compresseurs Alternatifs Un pour chaque cylindre (3)

Centrifuges Un au-dessus de chaque carter

Moteurs

Allumage par étincelleUn au-dessus de chaque carburateur ou de chaque clapetd’injection de carburant

Diesel Un pour la pompe d’alimentation des injecteurs (3)

Machines

TurbinesUn pour chaque solénoïde de carburant, valve derégulation et pompe de prise de force (3)

(1) : Quand des fusibles thermiques linéaires ou d’autres systèmes quelconques de détecteurs

d’incendie sont utilisés à la place des fusibles thermiques, ils doivent assurer au moins les mêmesfonctions.(2) : Non applicable aux têtes de puits ou collecteurs subaquatiques.

(3) : Ou couverture équivalente.

(4) : Pour les cuves verticales, la distance maximale entre le fusible thermique et la jupe est de0,3 m le long de chaque anneau.

Table 5 : Espacement des fusibles thermiques sur site


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3.2.4.5. Détecteur de chaleur fixe ou thermostatique

Il mesure la température ambiante et se déclenche quand une valeur seuil réglée entre40 °C et 250 °C est atteinte.

Figure 19 : Détecteur de chaleur thermostatique

3.2.4.6. Détecteur de vitesse d’élévation de la température ou thermodynamique

Il mesure la température ambiante et se déclenche quand une vitesse d’élévation de la

température réglée entre 1 °C / mn et 20°C / mn est atteinte.

Figure 20 : Détecteur de vitesse d’élévation de la température


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Le détecteur de vitesse d’élévation de la température est conçu pour détecter un incendiealors que la température augmente, mais il a également une limite supérieure fixe àlaquelle il donne l’alarme si le taux d’élévation de la température a été trop lent pour qu’il

se déclenche avant.

Les détecteurs thermostatiques et de vitesse d’élévation de la température sont utilisésdans les établissements de faible volume, associés à d’autres détecteurs.

3.2.4.7. Détecteurs de vitesse compensée

Un détecteur de vitesse compensée est sensible aussi bien à l’élévation de la températurequ’à la température fixe.

Cela offre un avantage unique, aussi bien par rapport au détecteur de température fixequ’au détecteur de vitesse d’élévation de la température, car seule l’unité de détectiond’incendie (Detect-a-fire) détecte avec précision la température de l’air ambiant, quelle quesoit la vitesse d’accroissement du feu. Le système s’active précisément au point dedanger prédéterminé.

Les détecteurs de température fixe doivent avoir atteint la température d’alarme pourfonctionner, et par conséquent, un délai désastreux peut se produire dans le cas d’unincendie qui se propage rapidement. Les détecteurs de vitesse d’élévation de latempérature, par contre, sont déclenchés par la vitesse d’élévation de la température

ambiante et sont sujets aux fausses alarmes provoquées par des hausses de températuretransitoires et inoffensives telles que l’arrivée brutale d’air chaud provenant del’échappement de turbines.

Le « secret » de la sensibilité de l’unité est dans la conception. L’enveloppe extérieure estfabriquée en alliage à expansion rapide, qui s’allonge quand elle chauffe et rapproche lescontacts internes l’un de l’autre. Les contrefiches internes sont fabriquées en alliage àcoefficient d’expansion plus faible et exercent une force qui s’oppose à celle del’enveloppe extérieure.

Un feu à propagation lente chauffe l’enveloppe et les contrefiches en même temps.

L’enveloppe extérieure s’allonge et rapproche les contacts l’un de l’autre tandis quel’enveloppe intérieure s’allonge plus lentement et s’oppose ainsi de manière effective à laforce de compression de l’enveloppe extérieure. Une fois que la chaleur a atteint unniveau suffisant, l’enveloppe intérieure s’allonge suffisamment pour permettre auxcontacts de se fermer. Un temps plus long est nécessaire pour que la chaleur atteignel’élément intérieur. Cela empêche la fermeture des contacts tant que le dispositif toutentier n’a pas atteint son niveau de température nominal.

Cependant, quand la vitesse d’augmentation de la température est élevée, il faut moins detemps à la chaleur pour qu’elle atteigne l’élément interne. La rapidité d’expansion del’enveloppe extérieure est telle que l’enveloppe intérieure est comprimée et que lescontacts se ferment. Plus la propagation du feu est rapide, plus l’unité de détection du feu(Detect-a-fire) agit rapidement.


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Figure 21 : Détecteur de chaleur avec compensation de la vitesse

Une arrivée d’air chaud transitoire dilate l’enveloppe, mais pas suffisamment pourdéclencher l’unité. En ignorant une présence d’air chaud transitoire, l’unité élimine pourainsi dire les fausses alarmes qui sont fréquentes dans le cas des systèmes de détectionde la vitesse d’élévation de la température.

3.2.4.8. Installation des détecteurs de chaleur :

Ou distances / surfaces à respecter.

Surface maxi.couverte parun détecteur

Distance maxi.entre 2

détecteurs

Distance maxi.à partir d’uneobstruction

verticale

Hauteur maxi.au-dessus dela zone dedétection

Espace ouvert ou ayantventilation suffisante

15 m² 5 m 2,5 m 4,5 m

Espace fermé et/ouemplacement n’ayant

pas une ventilationsuffisante

20 m²

20 m² pour leplafond

6 m3m (0,5 mminimum)

5 m

Table 6 : Installation des détecteurs de chaleur


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3.2.5. Déclencheurs manuels d’alarme

On ne peut pas vraiment classer ces dispositifs comme « détecteurs », ni comme

« actionneurs », (bien qu’ils soient actionnés manuellement…), mais ils font partie de ladétection des incendies, effectuée par une action de l’homme.

Ils permettent au personnel qui observe un feu de déclencher une alarme incendie. Uncertain nombre de « vitres à briser », ou de « déclencheurs manuels d’alarmes » ouencore de « boutons d’alarme incendie » sont « judicieusement dispersés » sur le site,ceci afin de couvrir toutes les zones.

A ne pas confondre avec les boutons-poussoirs ESD ; le déclencheur manuel d’alarmedoit (normalement) être rouge, étant donné que sur site, le rouge est réservé pour tout cequi a à voir avec le feu. A confirmer sur votre site !!

En tout cas, c’est le genre de bouton-poussoir que les gens sur site, les opérateurs /techniciens sur site, n’ont pas envie de faire fonctionner (il en va de même des boutons-poussoirs ESD).

Je n’ai jamais eu l’occasion d’actionner ce genre de dispositif sur un site, mais je me suistoujours dit que je le ferais si je devais me trouver en présence d’un feu … Personne nevous en voudra de déclencher une alarme ou de disperser un gaz inerte ou de l’eau quandun feu se déclare ! C’est (légèrement) différent pour l’ESD, car on s’attend toujours à laquestion d’investigation : « Qui a actionné l’arrêt ? Pourquoi l’avez-vous fait ? » Etc.?

Vitre à briser ou bouton-poussoir avec fonctions spécifiques - Attention

aux couleurs !

Type ATEX

Figure 22 : Exemples de déclencheurs manuels d’alarme

Tout déclencheur manuel d’alarme, lorsqu’il est actionné, active une alarme dans la sallede contrôle centrale et :

Déclenche habituellement le démarrage d’une pompe d’incendie et une alarmePAGA

Déclenche l’activation manuelle d’une alarme incendie dans un bâtiment

Dans certains lieux de procédés, provoque l’activation du système « déluge »


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Fournit la même alarme et la même séquence d’arrêt que si le processus avait étédéclenché par une boucle / un fusible thermique

Vitre à briser : Changement de l’état des contacts quand la vitre est brisée.

Bouton-poussoir : Pneumatique ou électrique, l’état des contacts change par activationmanuelle.

3.2.6. Sélection générale des détecteurs de chaleur

La table qui suit est un résumé succinct des différents types de détecteurs de chaleur etdes endroits où les installer (basée sur API RP 14J)

Groupe Equipements principaux Type à utiliser

Tête de puits Têtes de puits, buses, collecteurs Fusible thermique ou UV/IR ou IR3

Procédés sansflammes

Collecteurs, séparateurs, stations decomptage de gaz, trappes de racleurs,échangeurs thermiques, stations detraitement de l’eau, pompes,compresseurs

Fusible thermique ou UV/IRou IR3 (recommandé)

Stockage HC Réservoirs de stockage, réservoirs deséparation eau/pétrole, réservoirs depuisards

UV/IR ou IR3

Procédés avecflammes

Epurateurs à flammes, rebouilleurs deglycol

UV/IR ou IR3

Générateurs, moteurs, turbines –équipements de grande valeur dansenceintes - équipements de peu devaleur dans enceintes – équipementsen espaces ouverts

UV/IR + Vitesse d’élévation de latempérature.Vitesse d’élévation de latempérature.Fusible thermique ou UV/IR ou IR3Machines

Tous les équipements non pétrolierscommandés par moteurs électriques(compresseurs d’air, ventilateurs,pompe à eau de refroidissement ...)

Enceinte uniquement :ioniques et / ou à vitessed’élévation de la température

Zone vie Ioniques ou optiques + à vitessed’élévation de la température surpoints chauds uniquement

Services Enceinte uniquement : ioniques

Salle de contrôle centrale Ioniques

Locaux techniques Ioniques

Logements

AteliersIoniques ou optiques +thermostatiques

+ MCP dans tous les emplacements

Table 7 : Sélection générale des détecteurs de chaleur


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3.3. DETECTION DES GAZ

3.3.1. Aperçu – Généralités

Les détecteurs de gaz servent à détecter les situations qui ne correspondent pas auxparamètres de fonctionnement normal et à déclencher une alarme.

Les détecteurs de gaz préviennent d’une situation dangereuse afin que des mesurespuissent être prises pour éviter la mise en danger du personnel ou l’endommagement desbiens.

Risque d’explosion :

Figure 23 : Risque d’explosion / de combustion des gaz

Pour qu’un gaz s’enflamme, il faut une source d’inflammation, le plus souvent uneétincelle, une flamme ou une surface chaude. Pour que l’inflammation ait lieu, il faut unmélange explosif. Cela signifie que la concentration de gaz ou de vapeur dans l’air doit

être d’un niveau tel que le « combustible » et l’oxygène puissent réagir chimiquement. Lapuissance de l’explosion dépend du « combustible » et de sa concentration dansl’atmosphère.

Toutes les concentrations de gaz ou de vapeur inflammable dans l’air ne brûlent pas oun’explosent pas.

La limite inférieure d’explosivité (LIE) est la plus faible concentration de « combustible »dans l’air qui brûlera et pour la plupart des gaz et des vapeurs inflammables, elle estinférieure à 5% par volume. Il existe donc un risque élevé d’explosion même quand desconcentrations relativement faibles de gaz ou de vapeur s’échappent dans l’atmosphère.

Voir les cours sur les emplacemen

Documents

Automatisme Securite F&G-ESD.pdf