Dans l'industrie pétrolière et gazière, les équipements motorisés fonctionnent souvent dans des environnements où peuvent être présents du gaz naturel, des vapeurs inflammables et d'autres substances potentiellement dangereuses. Pour les équipements critiques tels que les pompes, les compresseurs, les groupes électrogènes diesel et autres machines motorisées utilisées dans les champs pétrolifères, un démarrage fiable du moteur est essentiel pour assurer un fonctionnement continu et la sécurité du site.
Par conséquent, le choix d'un démarreur antidéflagrant pour l'industrie pétrolière et gazière ne doit pas se limiter à la seule puissance de démarrage. Il convient également de prendre en compte des facteurs tels que la classification de la zone dangereuse, la certification de l'équipement, les spécifications du moteur, l'environnement d'exploitation et la fiabilité de l'énergie de démarrage.
Selon l'application, les solutions de démarrage courantes comprennent les démarreurs électriques antidéflagrants, les démarreurs pneumatiques, les démarreurs hydrauliques et les démarreurs mécaniques à ressort. Chaque solution présente ses propres avantages et inconvénients en matière de sécurité, de consommation d'énergie, de maintenance et de fiabilité.
Cet article explique les principaux types de systèmes de démarrage de moteurs utilisés dans l'industrie pétrolière et gazière, leurs caractéristiques de fonctionnement et leurs applications typiques, et comment sélectionner la solution de démarrage la plus adaptée en fonction des conditions de fonctionnement réelles.
Qu'est-ce qu'un démarreur antidéflagrant ?
Un démarreur antidéflagrant désigne généralement un dispositif ou un système de démarrage de moteur conçu pour les environnements potentiellement dangereux et fabriqué conformément aux exigences de sécurité applicables.
Dans les installations pétrolières et gazières, certaines zones peuvent contenir des concentrations de gaz ou de vapeurs inflammables susceptibles de former un mélange explosif. La norme IECEx qualifie ces environnements d'atmosphères explosives, et exige que les équipements soient protégés de manière appropriée afin de réduire le risque d'inflammation.
Selon le système de classification américain, les zones dangereuses des installations pétrolières peuvent être classées comme Classe I, Division 1/2 ou Zone 0/1/2. Les API RP 500 et API RP 505 fournissent des indications sur les approches de classification des zones dangereuses correspondantes utilisées dans les installations pétrolières.
Par conséquent, lors du choix d'un démarreur pour les applications pétrolières et gazières, il ne suffit pas de considérer uniquement la puissance de démarrage. Les exigences relatives aux zones dangereuses et l'adéquation du système de démarrage complet doivent également être prises en compte.
Pourquoi les applications pétrolières et gazières ont-elles besoin de démarreurs spécialisés ?
Dans l'industrie pétrolière et gazière, les équipements motorisés fonctionnent souvent dans des conditions plus exigeantes que les équipements utilisés dans les environnements industriels conventionnels.
En raison des atmosphères potentiellement explosives, des emplacements isolés, de la disponibilité limitée en énergie et de la nécessité d'un démarrage extrêmement fiable, le système de démarrage doit être soigneusement sélectionné et conçu pour l'application réelle.
1. Environnements potentiellement dangereux
Lors de l'exploration et de l'exploitation des produits pétroliers, il existe un risque de présence de gaz, de vapeurs ou de brouillards inflammables pouvant former une atmosphère explosive.
Selon l'IECEx, les domaines d'application qui peuvent être classés comme ayant des équipements pour atmosphères explosives comprennent les plateformes pétrolières et gazières offshore, les raffineries, les installations de traitement du pétrole et du gaz, les FPSO et les installations de gazoducs.
Par conséquent, le choix des démarreurs dans les industries pétrolières et gazières ne doit pas se fonder uniquement sur les normes applicables aux appareils industriels courants. Il est en effet nécessaire de prendre en compte la catégorie de zone dangereuse, les exigences de certification de l'appareil, le lieu d'installation et la réglementation du site.
2. Opérations pétrolières à distance
De nombreuses installations pétrolières et gazières sont implantées dans des zones éloignées des centres urbains et industriels, souvent dans des conditions difficiles. Il s'agit généralement de champs pétroliers isolés, de sites de forage et de puits, de stations de pipelines, d'installations offshore et d'unités de production éloignées.
Ce type d'installations peut souffrir de coupures de courant, de basses températures, de problèmes de batterie ou d'un manque d'entretien.
C’est pourquoi, outre les systèmes de démarrage électrique classiques, des systèmes de démarrage de secours indépendants, ne dépendant pas d’une alimentation électrique externe, peuvent être envisagés pour améliorer la disponibilité des équipements et la fiabilité du démarrage.
3. Fiabilité du démarrage du moteur
Pour démarrer la pompe, le compresseur, le générateur et autres équipements alimentés par un moteur diesel dans les industries pétrolières et gazières, le démarreur doit fournir le couple et la puissance nécessaires à ce moteur spécifique.
Il existe certains paramètres à prendre en compte lors du choix d'un démarreur, tels que la cylindrée du moteur, le couple de démarrage, la vitesse de démarrage, la température ambiante, la source d'alimentation et les conditions d'installation.
Il convient également de prendre en compte si le démarreur sera utilisé comme démarreur principal ou de secours, car leurs exigences peuvent différer.
4. Démarrage d'urgence et de secours
Pour certains équipements critiques pétroliers et gaziers, le système de démarrage peut être nécessaire non seulement pour le démarrage normal du moteur, mais aussi pour le démarrage d'urgence ou de secours.
Si le système de démarrage électrique principal est affecté par une panne de batterie, une coupure de courant ou des problèmes du système de commande électrique, un système de démarrage mécanique, pneumatique ou hydraulique indépendant peut fournir un moyen supplémentaire de démarrer le moteur.
Parmi ces options, le démarreur à ressort mécanique emmagasine l'énergie mécanique à l'avance et la restitue au moment du démarrage du moteur. Fonctionnant indépendamment d'une batterie classique ou d'une alimentation en air comprimé externe, il constitue une solution de démarrage autonome pour certaines applications industrielles.
Types de démarreurs utilisés dans les applications pétrolières et gazières
Il n'existe pas de démarreur unique adapté à toutes les applications pétrolières et gazières.
Selon la source d'énergie et le mécanisme de démarrage, les solutions de démarrage courantes utilisées dans l'industrie pétrolière et gazière comprennent les suivantes :
| Type de démarreur | Source d'énergie | Application typique |
| Démarreur électrique antidéflagrant | Énergie électrique / batterie | moteurs diesel et équipements industriels |
| Démarreur pneumatique | Air comprimé | Moteurs robustes et équipements industriels |
| Démarreur hydraulique | Energie hydraulique | Équipements lourds ou spécialisés |
| Démarreur à ressort mécanique | Énergie mécanique stockée | Démarrage du moteur indépendant ou de secours |
Le choix final du démarreur doit toujours être basé sur les spécifications du moteur, les exigences de l'application, la classification des zones dangereuses et les conditions du site.
Démarreurs électriques antidéflagrants
Les démarreurs électriques utilisent un moteur électrique pour faire tourner le vilebrequin du moteur et constituent l'une des méthodes de démarrage les plus courantes pour les moteurs diesel.
Dans les environnements industriels classiques, les systèmes de démarrage électrique sont largement utilisés. Toutefois, lorsqu'un démarreur de moteur électrique est installé dans une zone dangereuse d'une installation de production pétrolière et gazière, il doit être conforme aux normes de sécurité en vigueur.
La norme API RP 500 couvre la classification des emplacements dangereux pour les installations électriques dans les usines pétrolières en tant que Classe I, Divisions 1 et 2, tandis que la norme API RP 505 classe les emplacements de Classe I, Zone 0, Zone 1 et Zone 2.
À cet égard, lors du choix d'un démarreur de moteur électrique antidéflagrant, il convient de ne pas se contenter de prêter attention à son nom, mais également de prendre en compte les points suivants :
- Classification des zones dangereuses applicable
- Certification ou approbation
- Tension et courant de démarrage
- Compatibilité moteur
- Exigences d'installation
- Réglementations locales
Le choix final doit garantir que la conception et la certification du démarreur sont adaptées à la zone d'installation et aux exigences du projet.
Démarreurs pneumatiques
Les démarreurs pneumatiques utilisent de l'air comprimé pour stocker et libérer de l'énergie et entraîner le moteur pendant la procédure de démarrage.
Le démarrage pneumatique ne dépendant pas d'un moteur électrique conventionnel alimenté par batterie, il est largement utilisé pour certains moteurs diesel lourds et équipements industriels.
Pour les équipements pétroliers et gaziers déjà dotés d'un système d'air comprimé fiable, le démarrage pneumatique peut constituer une solution de démarrage efficace.
Cependant, ses performances dépendent fortement de l'alimentation en air disponible. Par conséquent, le processus de sélection doit prendre en compte :
- Source d'air comprimé
- Pression d'air requise
- capacité de stockage d'air
- Système de tuyauterie et de contrôle
- exigences de démarrage du moteur
En d'autres termes, le choix d'un démarreur pneumatique ne se limite pas au choix du démarreur lui-même. L'ensemble du système d'air comprimé doit également être capable de fournir une énergie de démarrage suffisante lorsque le moteur en a besoin.
Démarreurs hydrauliques
Les démarreurs hydrauliques lancent le moteur grâce à l'énergie hydraulique et sont généralement utilisés pour les gros moteurs diesel, les machines lourdes ou les applications industrielles où une source d'énergie alternative est nécessaire pour démarrer le moteur.
Dans un système de démarrage hydraulique, l'accumulateur hydraulique sert à stocker l'énergie au préalable. Lors du démarrage, cette énergie est libérée rapidement pour fournir le couple nécessaire à la rotation du moteur.
Comparativement au démarrage électrique, les systèmes hydrauliques permettent de réduire la dépendance aux batteries. Cependant, ils peuvent également impliquer des configurations système et des exigences d'installation plus complexes.
Lors du choix d'un système de démarrage hydraulique, les facteurs importants sont les suivants :
- Pression hydraulique
- Capacité de l'accumulateur hydraulique
- Couple de départ
- exigences du moteur
- configuration du circuit hydraulique
Pour les équipements industriels de grande taille ou spécialisés, le démarrage hydraulique peut constituer une alternative au démarrage électrique conventionnel, notamment lorsqu'une source d'énergie de démarrage indépendante est nécessaire.
Démarreurs à ressort mécanique
Un démarreur à ressort mécanique est un dispositif de démarrage moteur mécanique qui stocke l'énergie mécaniquement et la libère lorsque le moteur doit être démarré.
Le démarreur utilise un mécanisme à ressort pour emmagasiner de l'énergie au préalable. Lorsque le démarrage est nécessaire, cette énergie mécanique emmagasinée est libérée par un système de transmission mécanique pour faire tourner le vilebrequin du moteur.
Son principe de fonctionnement de base peut se résumer ainsi :
Stockage d'énergie → Enclenchement du démarreur → Libération d'énergie → Lancement du moteur → Démarrage du moteur
Contrairement à un démarreur électrique classique, un démarreur mécanique à ressort n'utilise pas de moteur électrique comme source principale d'énergie au démarrage. Il utilise plutôt l'énergie mécanique préalablement stockée pour lancer le moteur.
De ce fait, il peut s'avérer utile dans les applications où le démarrage indépendant, le démarrage de secours ou une dépendance réduite aux batteries sont importants.
Un démarreur mécanique à ressort peut s'avérer particulièrement utile pour les équipements nécessitant une indépendance énergétique au démarrage. Ainsi, lorsque le système de démarrage électrique principal est affecté par l'état de la batterie, l'alimentation électrique ou une panne du système électrique, le démarreur mécanique offre une solution de secours pour démarrer le moteur.
Mais il ne faut pas oublier une chose :
Un démarreur à ressort mécanique ne peut pas être automatiquement qualifié de démarreur antidéflagrant à moins que l'équipement en question ne soit certifié à cet effet.
Autrement dit, le fonctionnement mécanique n'implique pas automatiquement une certification antidéflagrante.
Si un produit est destiné à être installé dans une zone dangereuse spécifique, son adéquation doit être vérifiée en fonction de sa conception, de ses documents de certification ou d'approbation, ainsi que de la classification et des exigences de la zone dangereuse du projet.
Démarreur à ressort mécanique Cqstart
Le démarreur à ressort mécanique Cqstart est un dispositif de démarrage moteur purement mécanique conçu pour les moteurs diesel. Il utilise une action manuelle pour emmagasiner de l'énergie dans un ressort à disque et la libérer au moment du démarrage, entraînant ainsi le volant moteur pour lancer le moteur.
Il ne nécessite ni batterie, ni moteur électrique, ni air comprimé, ni système hydraulique, ce qui le rend adapté comme solution de démarrage indépendante ou de secours pour certaines applications de moteurs diesel.
Pour les applications ATEX de l'industrie pétrolière et gazière, le démarreur à ressort Cqstart peut être envisagé pour le démarrage des moteurs diesel dans les champs pétrolifères, les plateformes offshore et autres environnements potentiellement dangereux, sous réserve de la certification spécifique du produit et des exigences du projet.
Sa conception de démarrage purement mécanique et non électrique réduit la dépendance aux systèmes de démarrage électriques conventionnels et peut convenir aux applications où l'indépendance et la fiabilité du démarrage sont importantes.
Cqstart propose plusieurs modèles conçus pour accueillir des moteurs diesel d'une cylindrée allant de moins de 2 L à environ 50 L, avec des interfaces SAE standard et des solutions de montage personnalisées disponibles.
Applications des allumeurs antidéflagrants dans l'industrie pétrolière et gazière
En fonction du type de moteur, de la fonction de l'équipement et de l'environnement d'exploitation, les systèmes de démarrage des moteurs peuvent être utilisés dans une large gamme d'applications pétrolières et gazières.
Le mode de démarrage approprié doit être sélectionné en fonction de la classification de la zone dangereuse, des exigences du moteur, de la source d'énergie disponible et des spécifications du projet.
Équipement de champ pétrolifère
Les démarreurs peuvent être utilisés pour divers équipements pétroliers à moteur diesel, notamment les équipements de service sur le terrain, les groupes électrogènes et les machines auxiliaires.
Pour les opérations pétrolières en zones isolées, une attention particulière doit être portée à la fiabilité de l'énergie de démarrage, à la disponibilité des équipements et à la facilité d'entretien.
Équipement de service de puits
Les systèmes de démarrage peuvent être utilisés pour les équipements de service de puits nécessitant des démarrages moteur fréquents ou fiables.
Le démarreur sélectionné doit fournir un couple de démarrage suffisant et être compatible avec le moteur et les conditions réelles de fonctionnement.
Générateurs diesel
Les systèmes de démarrage sont largement utilisés pour les groupes électrogènes diesel qui fournissent une alimentation principale ou de secours aux installations pétrolières et gazières.
Pour les groupes électrogènes critiques, un système de démarrage indépendant ou de secours peut être envisagé afin d'améliorer la fiabilité du démarrage et la disponibilité des équipements.
industrielle
Les démarreurs peuvent être utilisés pour les pompes entraînées par moteur diesel utilisées dans le transport du pétrole et du gaz, la surpression et d'autres applications auxiliaires.
Le système de démarrage approprié doit être sélectionné en fonction des exigences de démarrage du moteur et des sources d'énergie disponibles sur le site.
Compresseurs de gaz
Les systèmes de démarrage peuvent être utilisés pour les compresseurs de gaz entraînés par un moteur diesel.
Étant donné que les compresseurs peuvent nécessiter un couple de démarrage important, des facteurs tels que le couple du démarreur, la compatibilité avec le moteur, l'énergie de démarrage et l'environnement d'exploitation sont particulièrement importants lors du processus de sélection.
Équipement de production à distance
Les systèmes de démarrage peuvent être utilisés dans les installations de production isolées, les sites de forage et autres équipements de production où la disponibilité de l'énergie électrique peut être limitée.
Dans ces applications, une capacité de démarrage indépendante ou de secours peut apporter une valeur pratique considérable.
Équipement offshore
Les démarreurs peuvent également être utilisés pour les plateformes offshore, les navires et autres équipements pétroliers et gaziers offshore.
Étant donné que les sites offshore exigent des niveaux de spécifications plus élevés en termes d'espace, de corrosion, de sécurité, de certification et de fiabilité des équipements, le système initial doit être choisi en fonction des paramètres environnementaux, de la classe de zone dangereuse et des critères de certification du projet.
Comment choisir un démarreur antidéflagrant pour les applications dans l'industrie pétrolière et gazière ?
Pour les acheteurs d'équipements pétroliers et gaziers, le choix du bon démarreur ne doit pas se limiter à la simple consultation du nom du produit ou de la puissance du moteur.
Une évaluation appropriée doit prendre en compte les spécifications du moteur, le couple de démarrage, la source d'énergie, le but du démarrage, la classification des zones dangereuses et l'environnement d'exploitation.
Les étapes suivantes peuvent vous aider à déterminer le starter le plus adapté.
1. Confirmez le modèle du moteur
Tout d'abord, vérifiez les spécifications de base du moteur, notamment :
- Constructeur de moteur
- Modèle de moteur
- Déplacement
- Puissance nominale
- Système de démarrage existant
Le type de moteur est le principal facteur à prendre en compte lors du choix d'un démarreur, car différents types de moteurs peuvent avoir des exigences de couple, des types de montage et des capacités de démarrage différents.
Lors d'une demande de devis, le type exact de moteur peut faciliter le choix du démarreur adapté.
2. Déterminer le couple de démarrage requis
Le couple de démarrage est l'un des paramètres les plus importants lors du choix d'un démarreur mécanique à ressort.
Le démarreur doit fournir une énergie mécanique et un couple suffisants pour surmonter la résistance interne du moteur lors du démarrage et amener le vilebrequin à la vitesse de démarrage requise.
Par conséquent, un starter ne doit pas être choisi uniquement sur la base de :
- Puissance moteur
- Au lieu de cela, la réalité :
- Couple de démarrage requis
- Il convient également de l'évaluer.
Ceci est particulièrement important pour les gros moteurs diesel et les équipements fonctionnant dans des environnements à basse température.
3. Identifier la source d'énergie disponible
L'étape suivante consiste à déterminer le type d'énergie de départ disponible sur le site, par exemple :
- Puissance électrique
- expert
- Air comprimé
- Force hydraulique
- Énergie mécanique
Si le site dispose d'une alimentation électrique stable et de batteries fiables, un démarreur électrique classique peut constituer une solution pratique.
Pour les équipements à puissance électrique limitée ou les applications où la dépendance à une seule source d'énergie doit être réduite, il peut être judicieux d'évaluer les systèmes de démarrage pneumatiques, hydrauliques ou mécaniques.
4. Déterminer le démarrage principal ou de secours
Avant de choisir un starter, il convient de répondre à une question importante :
Le démarreur est-il le système de démarrage principal ou un système de démarrage de secours ?
Si le démarreur mécanique à ressort est destiné à être utilisé comme démarreur principal, ses performances de démarrage, son mode de fonctionnement et sa compatibilité avec le moteur doivent être soigneusement vérifiés.
Si le démarreur à ressort mécanique doit servir de démarreur d'appoint, d'autres aspects doivent également être pris en compte.
Définir le rôle du démarreur permettra d'éviter de choisir la mauvaise option en raison de conditions de fonctionnement inappropriées.
5. Confirmer les exigences relatives aux zones dangereuses
Pour les projets pétroliers et gaziers, les acheteurs doivent confirmer la classification des zones dangereuses et les exigences de sécurité applicables, notamment :
- Classification des zones
- Concept de protection requis
- Exigences de certification
- Réglementations locales
- Spécifications du projet
Les normes API RP 500 et API RP 505 peuvent toutes deux être considérées comme de très bonnes sources d'information en termes de classification des zones dangereuses des installations pétrolières.
Il convient de noter que le fait que le démarreur à ressort mécanique utilise un fonctionnement mécanique ne signifie pas automatiquement que cet appareil est antidéflagrant.
L’éligibilité de ce produit doit être vérifiée conformément aux documents, à la classification des zones dangereuses et aux autres critères liés au projet.
6. Tenez compte de l'environnement opérationnel
Enfin, l'environnement d'installation et d'exploitation réel doit être évalué, notamment :
- Température ambiante
- Humidité
- Atmosphère corrosive
- Poussière
- Conditions en mer
- Accessibilité de l'installation
Dans le cas des champs pétroliers isolés, des sites de forage et des structures offshore, tous ces éléments auront un impact direct sur l'installation, la maintenance et les performances du démarreur.
Par conséquent, lors du choix d'un démarreur antidéflagrant pour les applications pétrolières et gazières, les paramètres ci-dessus ainsi que les spécifications du moteur doivent être considérés conjointement au lieu de se concentrer uniquement sur les spécifications du démarreur.
Conclusion
Pour l'industrie pétrolière et gazière, le choix d'un démarreur antidéflagrant ne se résume pas à trouver un démarreur étiqueté « antidéflagrant ».
Plusieurs critères doivent être pris en compte lors du choix d'un démarreur, parmi lesquels le type de moteur, la source d'énergie de démarrage, la classification des zones dangereuses, les exigences de certification, l'environnement opérationnel et les besoins en matière de démarrage de secours.
Il existe différents types de starters, chacun ayant ses propres atouts et des usages appropriés.
Une application appropriée d'un démarreur pour le démarrage indépendant d'équipements entraînés par des moteurs diesel serait le démarreur à ressort mécanique.
Si vous recherchez un démarreur mécanique à ressort fiable pour les applications de l'industrie pétrolière et gazière, contactez Cqstart pour discuter des spécifications de votre moteur et de vos exigences de démarrage.
