Brevet FR2112021A1 — publié le 19720616

L'invention concerne uné installation pour le comptage de fluide permettant d'effectuer une mesure précise en tenant compte des divers paramètres pouvant influer sur ce comptage. La comptabilisation du gaz doit etre faite en thermies résultant de la multiplication du pouvoir calorifique supérieur ( P.CS. en th/m5) par le volume du gaz en m , d'où la nécessité de mesurer le pouvoir calorifique et le volume dans les mêmes conditions de température et de pression. Le pouvoir calorifique supérieur (P.C.S) qui est adopté par définition dans le calcul est mesurélégalement en thermies par m3 à OOC et 760 mm de mercure gaz sec. IL faut alors que les volumes de gaz soient également exprimés en mètre cubes ramenés à OOC, 760 mm de mercure, gaz sec. Quelque soit le type de compteur utilisé, les indications qu'il fournit ne sont valables que dans les conditions de pression et de température existantes au moment où s'effectue a mesure. I1 est donc indis- pensable de connaître dans un même intervalle de temps la consomma- tion enregistrée ainsi que la pression et la température du gaz passé dans le compteur. Les calculs permettant d'effectuer la cor- rection des indications du compteur peuvent être faits, soit à la main, soit mécaniquement soit par des calculateurs électroniques. Lorsque les conditions de fonctionnement ne sont sujettes qu'à de faibles et lentes variations on peut se contenter de relevés périodiques des index9 pression et tempéra ture. C'était notamment le cas pour les compteurs placés dans les usines de production en amont des gazomètres. Le gaz était mesuré à une pression voisine de la pression atmosphérique et à une température sensiblement constante. La lecture des index était effectuée en princiEep toutes les heures. C'etait,également, le cas des postes de livraison lorsque le gaz était emmagasiné dans les gazomètres la lecture des index une fois par jour et le relevé de la pression et de la température sur un diagramme d'enregistreur permettaient la correction des m3 livrés avec une précision suffisante. L'augmentation parfois très lmportante des ventes de gaz se traduisant par l'augmentation des débits irstantanés puis la commercialisation du gaz naturel ont eu p5ur conséquen ce une modification très importante des caractéristiques des instar rations de livraison. La pression élevée régnant 4 eE re'ea" e transport G la pression9 la non utilisation des gazomètres en régulateurs des débits de réception par suite de la nécessité d'augmenter la pres- sion de distribution dans les réseaux basse pression imposent d'assurer les émissions au fur et à mesure de la consommation. De ces faits, le débit et la température du gaz- varient à chaque instant9 alors qu'on peut considérer que la-pression reste généralement constante du fait de la présenced'un détendeur placé en amont du compteur. De ce fait les calculs " à la main" deviennent impossibles ou, s'ils sont effectués en appliquant des valeurs moyennes, l^erreur est importante. Il est nécessaire dans ces conditions de posséder des appareils correcteurs automatiques qui seuls permettent un calcul exact des mètres cubes normaux passés dans les compteurs. Cependant, ces appareils correcteurs sont très complexes et dtun prix de revient élevé limitant leur diffusion. La présente invention a notamment pour but de remédier à ces inconvénients, elle concerne à cet effet une installation pour le comptage de fluide caractérisde en ce en ce qu'elle comporte un pont de Wheatstone déséquilibré recevant comme valeur d'entrée un courant continu fonction du débit de fluide à mesurer, l'un des c8tés de ce pont étant constitué par une résistance dont la valeur est variable en fonction de la température, cette résistance étant disposée dans le courant de fluide à mesurer, la diago- nale de ce pont comportant en outre un potentiomètre dont la dis- position du curseur est fonction de la pression du fluide à mesurer, la grandeur électrique prise sur le curseur de ce potentiomètre correspondant alors au débit de fluide écoulé compte tenu de sa température et de sa pression. Suivant une autre caractéristique de l'in vention, le potentiomètre branché dans la diagonale du pont et dont le curseur se déplace en fonction de la pression comporte entre ses bornes un pont diviseur dont le point intermédiaire est relié au curseur du dit potentiomètre. Suivant une autre caractéristique de l'inventionr. la aiagonale du pont comportant le potentiomètre dont le curseur e déplace en fonction de la pression comporte égaleme,n4, un second potentiomètre dont le curseur est régné pour la valeur maximale de la pression à laquelle l'installation est prévue pour fonctionner. Suivant une autre caractéristique de l'inven- tion, la branche du pont9 reliée par l'une de ses extrémités à la résistance variable en fonction de la température et à l'une des bornes recevant l'information fonction du débit, se compose d'un potentiomètre dont le curseur est disposé dans la diagonale du pont. L'invention est représentée à titre d'exemple non limitatif sur les dessins ci-joints dans lesquels - la figure 1 représente le schéma électrique de cette installation. - la figure 2 représente dans le cas d'une application de l'installation du comptage d'un gaz la variation du coefficient de surcompressibilité en fonction de la température et de la pression. - la figure 3 représente dans le cas du comptage d'un gaz la variation en fonction de la température par le rapport 273. T L'invention concerne en conséquence une instal- lation se composant essentiellement d'un calculateur analogique destiné au comptage et notamment au comptage industriel de fluide permettant d'effectuer une mesure précise en tenant compte des divers paramètres pouvant influer sur ce comptage. Cette installation étant en outre de fabrication simple et d'un très faible prix de revient. Le calculateur de 12 invention permet d'effectuer l'opération suivante Tension de sortie tension d'entrée x To x P x K T Po dans laquelle To = température absolue de référence. Po = Pression absolue de référence. K Paramètre pouvant soit être constant soit fonction de la température, soit fonction de la pression, soit fonction de ces deux dernières. La description suivante se rapportera plus particulièrement au comptage de gaz et il est rappelé quo les principaux genres de compteurs utilisés jusquà prése-lt sont des compteurs à organe déprimogène des compteurs volumétriques et des compteurs à moulinets ou à turbines. Be compteur à organes lépriniogène n'est utilisé que dans le cas dun aa bien défini9 de densité et de visco- sité constantes. Le compteur volumétrique englobe les compteurs à membranes et les compteurs à pistons rotatifs. Quant aux compteurs à moulinets ou à tur-bines, ils eomportent une hélice pouvant produire par intégration également un signal proportionnel au débit. es appareils permettent donc obtenir une indication du débits soit par le débit instantané Q dans le cas de compteurs volumétriques soit par la pression différentielle H dans le cas de compteurs à organe déprimogène. Pour effectuer le calcul de la correction, il est don nécessaire de connaitre et de tenir compte de la pression absolue P du. gaz, de la température absolue T et du facteur surcompressibilité Z. La figure 2 ci-jointe montre à titre d'exemple les variations de valeurs du facteur de surcompressibi- lité Z en fonction de la température et de la pression pour un gaz donné. L'installation conforme à Invention permettant d'obtenir cette-mesure corrigée se compose dun pont de Wheatstone (voir figure 1) qui reçoit entre les extrémités A et B un curant continu dont la valeur est fonction du débit instantané , cette valeur pouvant entre obtenue directement à la sortie du compteur volumétrique ou à la sortie d9un compteur déprimogène pou d'un potentiomètre dont le déplacement du curseur est fonction de la différence de pression constatée et donc du débit. L'une des branches de ce pont de Wheatstone est constituée9.. comme cela est représenté sur le schéma ci-joint9 par une résistance variable Rv disposée dans le courant de gaz à mesurer, la valeur de cette résistance variant en fonction de la température. En périe avec cette résistance Rv entre les bornes A et 3 sonf disposés tout d'abord un potentiomètre P1, puis une résistance R qui forment la deuxième branche du pont. Les deux autres branches du pont disposées également. entre les -- bo-rnes A et B se composent dîun potentiomètre P2 et d'une résistanc-e R2. La diagonale de ce pont se compose d'un potentiomètre P3 en série avec une résistance variable R3 et un potentiomètre P4 dont le curseur est relié électriquement au curseur du potentiomètre P2. dont le curseur est relié électriquemen au curseur du potentiomètre P2. Afin de pouvoir delinéariser la variation du potentiomètre P L P3, deux deux résistances R4 et R5 ccnt branch à ses bornes, le curseur étant relié au point commun de ces ré- sistances. La sortie de ce pont de Wheatstcne, sur laquelle est disponible une grandeur, fonction du débit corrir est constituée par les conducteurs C et D branchés pour le conduc teur C sur le curseur du potentiomètre P3 et pour le conducteur D au point commun de la résistance variable Rv et- du potentiomètre P1. Le curseur du potentiomètre P3 est relié mécaniquement à un organe de mesure de la pression connu en lui mëme, comme indiqué ci-dessus, de façon que ce déplacement soit fonction des variations de pression de gaz à mesurer. Cette solution est à retenir dans le cas de variation sensible du paramètre pression. Dans le cas contraire, le potentiomètre P3 peut tre fi e, la position du curseur étant définiepar la valeur constatée de la pression. Les valeurs de ce pont de Whwtstone sont choisies pour constituer un pont déséquilibré. Le fonctionnement de ce pont est le suivant : Etant donné sa construction, on constate tout d'abord que la valeur de la tension recueillie entre les bornes C et D est fonction de la valeur de la tension introduite entre les bornes A et X, laquelle tension est fonction du débit instantané Q du gaz. La grandeur recueillie entre C et D sera donc tout d:abord fonction de ce débit instantané. Ensuite, la valeur de la résistance Rv variant en fonction de la température, on introduit dans cette valeur de la tension recueillie entre C et D une valeur qui est fonction de la température de gaz9 de façon à obtenir la première opération A = Q x 273. T T notera également que, par cette résistance Rv variable en fonction de la température9 on introduit éga- lement la part du facteur, de surcompressibilité Z qui est relative à l'action de la température. A cette valeur de A s:ajoute également la valeur fonction de la pression Q de façon à obtenir une valeur 3 - AxP. Cette valeur de P est introduite dans le pont de Wheatstone par déplacement du curseur du potentiomètre P3. Er:fin, -wn troisième élément permet d'ef effectuer la division C = B en introduisant par le potentiomètre P4 Z la valeur du coefficient de surcompressibilité t onction de la pres- sion. Ainsi, en branchant entre iis pointa A et B la sortie drun appareil délivrant un courant continu proportion nel au débit instantané-passant dans un compteur, la différence de potentiel detectée entre les points C et D Sera proportionnelle à ce courant. Cependant, la valeur de la résistance Rv étant variable suivant la température, la différence de potentiel entre C et D sera modulée en fonction de la valeur de cette résistan- ce Rv tout en restant proportionnelle au courant représentant le débit. En outre, en choisissant les résistances R1, R22 P2 en ponction de la valeur de cette résistance variable Rv, on peut alors réaliser l'équation Q x 273 telle que cela est représenté en traits pleins sur la figure Il est à remarquer que, dans le schéma de la figure 1, l'une des branches du pont se compose d'une isistan- ce fixe R1 et d'un potentiomètre PI. Ce dernier permet de faire varier l'intensité du courant passant dans la branche du pont comportant la résistance variable Rv et cela se traduit -par une rotation de la courbe représentée sur la figure 3, pour laquelle la courbe en pointillé eorrespond à une augmentation de la valeur de P1. Cette disposition permet d'introduire la variation du facteur de surcompressibilité due à l'action de la température. L'introduction de la pression dans la correction s'effectue par le potentiomètre P3, l'opération effectue devrait entre une multiplication alors que par la construction repré sentée du pont on effectue une division. Cependant cette contradiction n'est qu'ap- parente car en calcul analogique le maximum peut cistre 1, 10 ou des multiples de 10. Si nous définissons par exemple le maximum de pression égale à 10 bars absolus lorsque le curseur de P) sera égale à 10= 5 bars. Quant à l'introduction du coefficient de surcompressibilité, on constate que la variation de ce coefficient en fonction de la température a déjà été introduite par la résis tance Rv et par les différentes valeurs données aux résistances HI, R2 et R3. La valeur recueillie entre C et I) correspond, donc déjà au débit de gaz enregistré ramené à 00. Si l'on se reporte à la courbe de la figure 2, pour la variation de Z à OOC, on constate que cette variation fonction de la pression, est pratiquement une droite. le réglage du curseur du potentiomètre 24 permet donc de définir une différence de potentiel aux bornes du potentiomètre P3 auquel sont associées les résistance R4 et R5, égale à la valeu rS étant entendu que ce réglage de P4 est défini par la valeur maximale de la pression pour laquelle le calculateur est prévu. La grandeur recueillie entre les bornes C et D pnurra alors etre suivant les besoins, Entre amplifiée à l'aide dtun amplificateur à courant continu (non représenté), le signal sortant de cet amplificateur pouvant être soit intégré soit indiqué sur un appareil du genre milliampèremètre, soit entre gistré, soit encore envoyé dans un cerveau de télétransmission pour utilisation par un dispatching par exemple. Bien entendu, l'invention neest pas limitée aux exemples de réalisation ei-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du eadre de l'invenS tion. REVENDICATIONS 10) Installation pour le comptage de fluide caractérisée en ce qu'elle comporte un pont de Wheatstone déséquilibré recevant comme valeur d'entrée un courant continu fonction du débit de fluide à mesurer, l'un des côtés de ce pont étant constitué par une résistance dont la valeur est variable en fonction de la température, cette résistance étant disposée dans le courant du fluide à mesurer, -la diagonale de ce pont comportant en outre un potentiomètre dont la position du curseur est fonction de la pression du fluide à mesurer, la grandeur électrique prise sur le curseur de ce potentiomètre correspondant alors au débit du fluide écoulé compte tenu de sa température et de sa pression. 20) Installation conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que le potentiomètre branché dans la diagonale du pont et dont le curseur se déplace en fonction de la pression comporte entre ses bornes un pont diviseur dont le point intermédiaire est relié au curseur du dit potentiomètre. 30) Installation conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que la diagonale du pont comportant le potentiomètre dont le curseur se déplace en fonction de la pression comporte également un second potentiomètre dont le curseur est réglé pour la valeur maximale de la pression à laquelle l'installå- tion est prévue pour fonctionner. 40) Installation conforme aux revendications 1 et 3, caractérisée en ce que la branche du pont, reliée par l'une de ses ezAkrémités à la résistance variable en fonction de la température et à l'une des bornes recevant l'information fonction du débit, se compose d'un potentiomètre dont le curseur est dispo- sé dans la diagonale du pont. 50) Installation conforme aux revendications 1 et 3, caractérisée en ce que la branche du pont, reliée d'une part à la résistance variable en fonction de la température et d'autre part à l'une des bornes recevant l'information fonction du débit, est constituée par une résistance fixe disposée en série avec une résistance variable.