ETH Zurich – Automatisation d’un système à vapeur pure avec niveau de sécurité SIL 3 sur le site de Bâle

Unique en suisse

Avec la nouvelle construction du laboratoire et du bâtiment de recherche pour les biosystèmes à Bâle, l’ETH Zurich investit dans une infrastructure moderne qui offre des conditions optimales pour améliorer la coopération entre les sciences naturelles et les disciplines médicales.

L’infrastructure du bâtiment comprend également un système de génération de vapeur pure qui comprend essentiellement deux générateurs de vapeur pure, un réservoir d’eau d’alimentation et une unité de récupération de chaleur. Ce dernier utilise le condensat renvoyé pour utiliser davantage la chaleur au moyen d’un échangeur de chaleur à tubes.

La société STEBATEC a été mandatée par Colin Swiss SA pour fournir l’EMSR (technologie électrique de mesure, de contrôle et de régulation) pour le nouveau système. L’entrepreneur général du projet exigeant est Klima SA à Bâle, une filiale de Hälg & Co. SA.

Dans un premier temps, une analyse des risques a été réalisée en collaboration avec le Swiss Safety Center, membre de l’ASIT (Association suisse d’inspection technique). Les performances du système en matière de sécurité sont décrites par ce que l’on appelle le niveau d’intégrité de sécurité (SIL), qui, entre autres, quantifie la probabilité d’une défaillance dangereuse par heure de fonctionnement.

Automate de sécurité et SIL 3 pour le système vapeur pure au 3e sous-sol

L’inspection des chaudières de l’ASIT est chargée de s’assurer que les équipements et systèmes sous pression fixes répondent aux exigences de sécurité et évitent ainsi les dysfonctionnements, les accidents et les dommages en cours d’exploitation.

L’évaluation des risques, dans les circonstances données d’une installation au troisième sous-sol sans décompression à l’air libre, a abouti au niveau SIL 3. Cela empêche de manière fiable l’éclatement de la chaudière et le danger considérable associé pour les personnes et l’infrastructure.

Une fois les documents nécessaires créés avec succès, les armoires de commande ont pu être planifiées et fabriquées. Un automate de sécurité est prévu selon le niveau SIL et mis en œuvre en conséquence.

Le système est alimenté en eau pure via le réservoir d’eau d’alimentation. L’eau est introduite dans le système dans un état prétraité. Afin de ne pas faire couler inutilement de l’eau dans le système d’égout, le condensat et l’excès d’eau du générateur de vapeur pure sont également réinjectés dans la cuve.

2 x 369kW puissance de chauffage électrique

Chaque générateur de vapeur pure est équipé de cinq éléments chauffants électriques, qui peuvent être allumés et éteints par étapes. En augmentant la température, la vapeur pure souhaitée est créée, qui atteint finalement les consommateurs via le distributeur de vapeur.

Cependant, l’évaporation produit également des sels, qui augmentent la conductivité dans la chaudière. Un contrôle du dessalement, qui est contrôlé via la mesure de la conductance, et une purge contrôlée dans le temps garantissent que la qualité de la vapeur pure est garantie à tout moment.

L’eau de chaudière issue de la vidange et du dessalement est acheminée vers le collecteur de condensats pour la récupération de chaleur. L’énergie thermique du collecteur de condensats est en outre utilisée via deux échangeurs de chaleur à tubes. Celui-ci est utilisé pour préchauffer l’eau d’appoint dans le réservoir d’eau d’alimentation et dans le chauffage du bâtiment ou la préparation d’eau chaude. Un refroidisseur mélangeur est connecté en aval du réservoir collecteur, qui refroidit la température de l’eau si nécessaire afin que l’eau trop chaude ne soit pas conduite dans le système d’égout.

Résultat

Après la réception définitive avec le TÜV (Association de Suivi Technique), le projet s’est achevé à l’entière satisfaction de tous les intervenants. Klima SA a été supervisée et conseillée par la société STEBATEC pendant toute la durée du projet, de sorte qu’ensemble un système de génération de vapeur pure a été créé, qui sera disponible pour des projets de recherche pendant de nombreuses années.

Tâche

  • Fournir la technologie électrique de mesure, de contrôle et de régulation
  • Réalisation d’une analyse des risques
  • Planification et réalisation des armoires de commande – Une armoire séparée a été construite pour le contrôle des condensats avec récupération de chaleur. De plus, une autre armoire a dû être fabriquée pour chaque unité à vapeur pure, qui était équipée de tous les éléments de contrôle technique.
  • L’API de sécurité –  l’API de sécurité étant le cœur de l’ensemble du système de contrôle.
  • Écran tactile paramétrable – Les armoires de commande sont équipées d’un écran tactile pour les fonctions de commande et de contrôle. Cela peut être utilisé pour définir des paramètres et traiter des messages du système. La navigation intuitive dans les menus est structurée de manière que l’opérateur puisse s’orienter très rapidement.

Spécialités

  • Système vapeur pure au 3e sous-sol
  • Grâce au traitement parallèle du programme utilisateur et à la surveillance constante des entrées et des sorties, ainsi que d’autres caractéristiques spéciales, les exigences de sécurité les plus élevées ont été respectées pour ce projet. Si le système de contrôle détecte des écarts dans les processus de sécurité, le système est amené dans une position de base sûre à l’aide d’un processus contrôlé. Le développement complet du logiciel de commande et de l’IHM a été réalisé par STEBATEC à son siège à Brügg.
  • L’ensemble du package de sécurité de STEBATEC SA a été complété par une formation à la sécurité pour l’opérateur. De cette façon, l’utilisateur sait quoi faire dans chaque situation d’exploitation et peut utiliser le système de manière détendue et avec les connaissances spécialisées qu’il a acquises.

Produits utilisés

Planification, mise en œuvre, soutien opérationnel et tests de sécurité
Automatisation de la chaudière à vapeur et de la chaudière à eau chaude. Que ce soit dans la transformation du lait, la production alimentaire, l’industrie papetière ou les opérations de blanchisserie et de boucherie, la production de vapeur et d’eau chaude est un élément important. Dans ce domaine, la sécurité des systèmes d’automatisation fait l’objet d’une attention accrue, afin que les opérations quotidiennes se déroulent sans heurts et en toute sécurité.
Système de gestion de processus sur le cloud pour les fournisseurs d’énergie ayant des exigences élevées en matière de sécurité, de fonctionnement et de confort
Les industries telles que la fourniture de chaleur, les générateurs de vapeur et d’eau chaude, ainsi que les exploitants de centrales hydroélectriques s’appuient sur le système de contrôle de processus REbella, qui se caractérise par sa conception évolutive, modulaire et axée sur les processus.
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