LES MOTEURS DIESEL FONT PLACE AUX ELECTROMOTEURS CHEZ DPO

‘Projet electrification’ chez la Defensie Pijpleiding Organisatie

La Defensie Pijpleiding Organisatie (en abrégé DPO, élément du ministère hollan­dais de la Défense) est responsable pour le pompage annuel de millions de litres de kérosène vers les aéroports aussi bien militaires que civils aux Pays-Bas et en dehors. Comme les coûts d’entretien ont grimpé après des décennies de fidèles et loyaux services, et comme la Défense avait une vision axée sur la durabilité, les moteurs diesel polluants ont été remplacés ces derniers mois par des électro­moteurs. Un trajet de rénovation considérable dans lequel toutes les mesures ont été prises en vue d’une mise en service sécurisante et efficace des électromoteurs.

DE PERNIS VERS MARKELO ET KLAPHEK

Transport du kérosène vers les aéroports

Quiconque roule en direction du centre pittoresque de Poortugaal (Sud des Pays-Bas), ne se rendra pas vite compte que se trouve à proximité immédiate le centre névralgique du transport d’une partie de la quantité de kérosène vers les aéroports hollandais. Ce centre névralgique est le dépôt Pernis, où DPO assure et surveille le processus complet depuis la salle de contrôle centrale. Il s’agit aussi bien des livraisons aux aéroports militaires (tels que Eindhoven, Gilze-Rijen et Volkel) qu’aux aéroports civils (Schiphol et Eindhoven).

550 km de canalisations

Le kérosène est livré au départ des raffineries et terminaux pétroliers à Rotterdam et ensuite pompé via un réseau de canalisations en grande partie souterrain vers les dépôts à Klaphek (près d’Utrecht) et Markelo (Twente). A Deinum (près de Leeuwarden) est également implanté un dépôt pour l’aéroport militaire tout proche, mais l’approvisionnement se fait par bateau et non pas par le réseau de canalisations. La longueur totale du réseau de canalisations aux Pays-Bas atteint 550 km. Par ailleurs, le réseau de pipelines de la Défense fait partie du Central European Pipeline System (CEPS), qui comporte au total 5.400 km de canalisations opérationnelles en Europe occidentale.

A des fins tant civiles que militaires

“Le réseau de canalisations a été aménagé au milieu des années 50 pour l’approvisionnement rapide et efficace des troupes en exercice et éventuellement le front”, raconte Marcel van Agten, directeur de DPO. “Cette priorité militaire subsiste en 2019, mais nous avons aussi suffisamment de possibilités pour approvisionner les aéroports civils aux Pays-Bas, en Belgique et en Allemagne. Dans des circonstances normales, plus de la moitié tra­verse la frontière, tandis que, chaque année, env. 2 milliards de litres (!) sont destinés à Schiphol. Lorsque la ‘tension’ monte, une pression sur le ‘bouton rouge’ suffit pour déclarer ce dépôt 100% militaire et déplacer les priorités vers nos aéroports militaires nationaux.”

POMPER AVEC DES DIESELS

Durabilité et économie d’énergie

Les plus de 4,5 milliards de kérosène sont pompés depuis toujours par des pompes entraînées au diesel situées sur les différents dépôts. Cependant, les moteurs diesel sont aujourd’hui exclus, en raison de leur émission de différentes substances néfastes, et la Défense en tient compte. C’est ainsi que les collaborateurs dans les diverses composantes de cette organisation participent, p.ex., aux réflexions visant à obtenir la durabilité et l’économie d’énergie, dans le cadre notamment de l’Operationele Energie Strategie (OES), une charte établie par la Défense dès 2015 afin de faire connaître ces objectifs en cette matière.

La Défense est également confrontée aux exi­gences (environnementales) de plus en plus sévères que pose le gouvernement hollandais au matériel dans lequel on investit et qui doit remplir sa tâche dans les 20 à 30 années à venir. Par exemple, par rapport à l’émission de CO2, d’azote, de particules de suie et de fine poussière.

Une profonde rénovation est essentielle

Van Agten: “Pour nos sites, les développements ne constituent pas un problème difficile. Avec la constatation du problème – les moteurs diesel sont polluants – la solution est en fait déjà connue: remplacer les moteurs par des variantes à entraînement électrique. Comme nous envisagions un entretien à grande échelle, l’occasion était parfaite. Les installations de pompage à Pernis, p.ex., ont plus de 25 ans, celles à Klaphek sont issues de l’époque où les dépôts ont été aménagés, et nous parlons de 1957. Le fait que tout fonctionne encore parfaitement, souligne naturellement la grande qualité des installations et de l’entretien correspondant au fil des ans, mais après autant de décennies, une rénovation approfondie est inévitable.”

RENOVATION SUR DEUX DEPOTS

DPO a commencé par rénover les installations sur deux dépôts: Pernis comme site principal et Klaphek, parce que l’entretien sur une installation vieille de plus de soixante ans était devenu trop onéreux. Concrètement, quatre moteurs diesel à Pernis ont été remplacés par trois exemplaires électriques, tandis qu’il s’agit à Klaphek d’échanger six diesels par deux combinaisons moteur/pompe. Pour cela, une station de pompage complètement neuve a été installée tout en réservant de surcroît la place pour une éventuelle troisième combinaison moteur-pompe à l’avenir.

Puissance électrique

Andre Hooijmaijer, chef de projet technique chez DPO: “Remplacer paraît simple, mais rien n’est plus faux. Primo, vous êtes naturellement confronté au fait que ces moteurs ont besoin d’une puissance électrique au lieu du diesel. A cette fin, nous avons fait placer à Klaphek un nouveau câble d’une puissance de raccordement de 1.750 kVA. Des stations de transformation ont été construites sur les deux sites, dans lesquelles la haute tension 10 kV est transformée vers 400 V pour alimenter les moteurs à régulation de fréquence de 630 kW. Les régulateurs de fréquence sont notamment utilisés pour éviter les coups de pression dans le réseau de canalisations et garantir au mieux un pompage dans la plage de fonc­tionnement optimale. Egalement dans le cadre de l’économie d’énergie.”

Outre le niveau sonore plus faible et l’absence d’emissions locales, les electromoteurs offrent la possibilite de surveiller la combinaison moteur-pompe complete

Fondation contre les vibrations

Un autre point d’attention réel pendant la rénovation concerne la plage de fréquence dans laquelle les moteurs vibrent. Les moteurs diesel ont une autre plage de fréquence, non comparable, que les électromoteurs et bien entendu, il convient de veiller à ce que les systèmes n’aboutissent pas dans leur propre fréquence, ne transmettent pas la fréquence des objets environnants ou les vibrations via le sol à une combinaison moteur-pompe sui­vante. C’est pourquoi une masse est introduite à Pernis par le coulage complet des nouvelles sous-structures en béton. Pour la nouvelle fon­dation à Klaphek, où le sous-sol est très mau­vais, on a même utilisé une variété de béton spéciale avec une densité 1,7 fois supérieure à celle du béton usuel. Là repose, en outre, chaque pied de pompe sur quatre pieux, pour lesquels des forages ont été exécutés jusqu’à 17 mètres de profondeur.

SPECIFICATIONS DE L’INSTALLATION

Electromoteurs

Les électromoteurs d’ABB sont finalement livrés dans une combinaison moteur-pompe com­plète par le fournisseur de pompes SPX. Les pompes de cette combinaison pompent en moyenne 160 m³/heure à une pression de 80 bars à Klaphek et 550 m³ à une pression de 60 bars à Pernis. A Pernis, les pompes sont commutées en série, réalisant des pressions jusqu’à 84 bars. John Meijer a été étroitement impliqué dans ce projet en sa qualité de responsable des ventes chez SPX et confie: “Lors du choix des pompes, le thème ‘fiabilité’ a aussi joué un rôle important – pour des raisons logiques, en plus de la grande efficacité et du débit à pomper. En effet, vous devez pouvoir vous fier à 100% à ces installations au moment venu. Par ailleurs, la Défense est confrontée à une prescription stimulant que la pompe est fabriquée dans un pays OTAN.”

Pompe centrifuge multi-étagée

Sur la base des différents souhaits et exigences, le choix final s’est porté sur la pompe centrifuge multi-étagée CUP-BB3 de ClydeUnion Pumps. La conception de cette pompe heavy duty pour l’industrie gazière et pétrolière contribue au maximum à la grande efficacité et fiabilité. Ainsi, la conception ‘back to back’ minimise la charge axiale, parce que les onze ventilateurs (dont cinq sont montés en sens opposé sur l’axe, afin de minimiser les forces axiales) sont montés en alternance. Est aussi utilisé un corps de pompe à volutes qui a le même effet, mais sur la charge radiale. De plus, la pompe est bien accessible, en tant qu’’exécution split case’, pour l’entretien. Meijer: “Le dessus du corps de pompe se retire aisément, puis vous accédez à tous les éléments, et certainement aux éléments qui subissent le plus d’usure, comme l’unité à rotation complète.”

SURVEILLANCE DES CONDITIONS

Pour optimiser les réglages

Outre un niveau sonore plus faible et l’absence d’émissions locales, les électromoteurs procurent à DPO un avantage important, à savoir la possibilité de surveiller toute la combinaison moteur-pompe. Andre Hooijmaijer: “Le système de sur­veil­lance des conditions génère en standard de nombreuses données que vous pouvez utiliser pour planifier et exécuter l’entretien et apprendre où améliorer éventuellement les réglages, par exemple dans l’optique de la technique de processus. Pour cela, tous les moteurs et pompes sont munis de capteurs de vibrations qui surveillent le niveau de vibration (insert photo en haut à gauche). Dans le cas d’une hausse lente du niveau de vibration, ceci peut indiquer p.ex. l’usure des paliers. Le remplacement à temps d’un tel palier ou le changement de l’entretien en technique de graissage peut éviter ainsi un arrêt inopiné.“

Salle de contrôle centrale

La surveillance de ce processus complet s’effectue depuis la salle de contrôle centrale au dépôt Pernis à Poortugaal où sont du reste pilotés les divers composants dans le réseau de canalisations. Ceci signifie, notamment, le démarrage des moteurs et pompes, et l’ouverture et fermeture à distance des robinets d’arrêt pour obtenir le kérosène au bon emplacement. Du reste, cette ouverture et fermeture est toujours possible manuellement dans tous les cas dans le local dénommé ‘manifold’ par l’organisation (photo au-dessus de l’intro­duction). Par ailleurs, la pression est surveillée pour être certain que celle-ci reste suffi­samment élevée durant tout le trajet pour transporter le kérosène. 

“Cette nouvelle salle de contrôle remplace les deux salles de contrôle originales à Pernis et Klaphek”, raconte van Agten. “Une centralisation, donc, qui nous procure les avantages requis. Lorsque nous voulons pomper, par exemple, du kérosène de Rotterdam vers Gilze-Rijen, deux dépôts ne doivent pas s’occuper de l’itinéraire. Ceci diminue le risque d’erreurs et nécessite moins de main-d’œuvre.”

Non critique

Lorsque des problèmes sont détectés dans la salle de contrôle, le temps est suffisant en principe pour les résoudre. Hooijmaijer: “Les installations de pompage ne peuvent pas être qualifiées de ‘critiques’ de ce point de vue. Nous avons un tampon suffisant dans le réseau complet pour rester hors ser­vice pendant environ 72 heures, ce qui est suffisant dans la plupart des cas pour résoudre un dysfonctionnement. Ceci est aussi important dans le cadre de l’exécution d’inspections de canalisations, parce que ceci offre la possi­bilité d’inspecter en partie sans pression.”

Ces 72 heures de tampon étaient du reste insuffisantes pour remplacer les moteurs diesel par des variantes électriques. “Ceci n’a pas posé de problèmes à Klaphek, parce qu’ici, nous avons construit une station de pompage entièrement neuve. En termes simples, nous n’avons stoppé les anciens moteurs et mis les nouveaux en marche que quand ceci était prêt. Toutefois, maintenir le dépôt en fonc­tionnement à Pernis tout en remplaçant les combinaisons moteur-pompe avec le plus grand soin fut un défi logistique. En ce qui concerne l’aspect critique, nous avons natu­rellement bel et bien un groupe électrogène de secours permettant de préserver le fonctionnement de la salle de contrôle et du système SCADA; cela n’est pas un luxe inutile.”

CONCLUSION

“Dans un premier temps, les dysfonctionnements dans la combinaison moteur-pompe ont été résolus sous la direction de SPX, tandis que les collaborateurs de maintenance de la Défense regardent et apprennent”, conclut van Agten. “L’acquisition des connaissances avait déjà commencé plus tôt par une visite chez le producteur en Grande-Bretagne. Le but final est que la Défense elle-même effectue l’entretien en première et deuxième ligne.”