Présentation d’une approche non-intrusive de surveillance de l’encrassement dans les systèmes thermiques industriels

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CONFIDENTIEL INDUSTRIE
Présentation d’une approche non-intrusive
de surveillance de l’encrassement dans les
systèmes thermiques industriels
Note technique de synthèse
Référence : AC01_NT_DIF_1539
DIFFUSION
ATI SYS Concept :
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Date: 26/06/2013
Exemplaire :
Aff : 517

CONFIDENTIEL INDUSTRIE
Technique non-intrusive pour le diagnostic
d’encrassement d’échangeurs thermiques
ACM01_NT_DIF_1539
1
Reproduction, duplication, communication interdites sauf autorisation écrite de ATISYS CONCEPT
Note Technique
Rédacteur
Vérificateur
Approbateur
Nom
ESPARCIEUX Ph.
BAUP O.
ESPARCIEUX Ph.
Date
Visa
Modifications
Indice
Date
Auteur
Pages modifiées
Modifications
1.0
26/06/2013
PE
Version initiale
Date de création
17/09/2012
Date de dernière modification
26/06/2013
Auteur(s)
PE

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Technique non-intrusive pour le diagnostic
d’encrassement d’échangeurs thermiques
ACM01_NT_DIF_1539
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Reproduction, duplication, communication interdites sauf autorisation écrite de ATISYS CONCEPT
SOMMAIRE
1. INTRODUCTION............................................................................................................................. 3
1.1. BASE CONTRACTUELLE ................................................................................................................ 3
1.2. BASE THEORIQUE ......................................................................................................................... 3
1.3. BASES EXPERIMENTALES ............................................................................................................. 3
2. PRESENTATION DE DISPOSITIFS EXPERIMENTAUX ........................................................ 4
2.1. ECHANGEUR A FAISCEAUX DE TUBES ........................................................................................... 4
2.2. ECHANGEUR A PLAQUES .............................................................................................................. 5
2.3. CONTENU DU PROGRAMME D’ESSAIS ........................................................................................... 5
2.4. PRINCIPE DE L’ANALYSE DES ESSAIS ............................................................................................ 6
3. RESULTATS DES ESSAIS ............................................................................................................. 7
3.1. ESSAIS SUR BOUCLE OSCAR ....................................................................................................... 7
3.1.1. Rupture des modes acoustiques .......................................................................................... 7
3.1.2. Matrice de transmissions .................................................................................................... 8
3.2. ESSAIS SUR ECHANGEUR A PLAQUE .............................................................................................. 9
4. PERSPECTIVES FUTURES ......................................................................................................... 10
5. CONCLUSION ............................................................................................................................... 11

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Technique non-intrusive pour le diagnostic
d’encrassement d’échangeurs thermiques
ACM01_NT_DIF_1539
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1. INTRODUCTION
1.1. Base contractuelle
Le présent document décrit une méthode nouvelle et non intrusive de diagnostic d’encrassement des échangeurs
de chaleur.
Il fait suite à une étude conduite dans le cadre du FITT (région Rhône-Alpes) et qui s’est déroulée en 2 phases :
 Une phase théorique ;
 Une phase expérimentale.
Les techniques d’ores et déjà exploitées utilisent l’analogie entre l’encrassement et la perte d’efficacité des
échangeurs d’un point de vue thermique. La plupart de ces techniques sont intrusives, c'est-à-dire qu’elles
nécessitent un accès aux grandeurs fluides à l’intérieur du/des circuit(s) fluide(s).
Le chalenge de la présente étude était de mettre en évidence une faisabilité de technique non-intrusive.
1.2. Base théorique
L’approche vibro-acoustique est abordée dans le cadre de cette étude. Elle repose sur le fait que l’encrassement
affecte les propriétés de propagation des ondes acoustique :
 en introduisant de l’amortissement (du point de vue vibro-acoustique) ;
 avec le fait que la présence de concrétions d’encrassement favorise la génération de turbulences, et donc
de bruit au sein même de l’échangeur.
1.3. Bases expérimentales
2 approches expérimentales ont été envisagées :
 en examinant la rupture (en mode encrassé) des modes acoustiques présents en eau propre ;
 par mise en évidence d’une perte de qualité de répartition linéaire des signaux vibro-acoustiques en
configuration « encrassée ».
L’encrassement était de type gravitationnel au CaCO3 (carbonate de calcium) en eau. Les essais ont été conduits
au CEA/DRT/LITEN/DSEN/GREThE sur 2 échangeurs :
 échangeur didactique « OSCAR » à tubes & calandre ;
 échangeur à plaques.

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2. PRESENTATION DE DISPOSITIFS EXPERIMENTAUX
2.1. Echangeur à faisceaux de tubes
Des essais ont été réalisés sur un exemple didactique d’échangeur à tube en plaçant une instrumentation de
capteurs acoustiques (hydrophones) et vibratoires (accéléromètres) dans les zones respectivement amont et avale
de l’échangeur.
(a)
Figure 1 : Principe d’implantation des capteurs de pression acoustique (boucle OSCAR)
Figure 2 : Instrumentation vibro-acoustique (boucle OSCAR)