Brevet FR2266146A1 — publié le 19751024

L'invention concerne le téléjaugeage des grandes cuves, notamment des cuves des grands navires transportant des hydrocarbures liquides ou liquéfiés. Pour réaliser ce téléjaugeage, il est connu d'uti -liser un jaugeur pneumatique à bulles en utilisant de l'azote ou un gaz neutre pour éviter tout danger. Dans ce cas, on a schématiquement deux tubes qui partent de la cuve, dont un est relié à un tube plongeur débouchant au fond de la cuve et l'autre débouche directement au sommet de la cuve, ces deux tubes suivant un parcours souvent assez long à travers le navire pour parvenir à la salle de contrôle où ils sont raccordés tous les deux à un manomètre différentiel permettant de déterminer avec autant de précision que possible la différence de pression entre les deux tubes et, de là, la quantité de produit contenu dans la cuve si l'on connaît la densité de celui-ci. En outre, on a naturellement une distribution à débit faible, mais régulier, du gaz neutre dans le circuit du tube plongeur. Les inconvénients de ce dispositif de mesure sont, d'une part, le fait que pour éviter toute remontée dangereuse du liquide jusqu'à lasalle de contrôle par les deux tubes, il est nécessaire de prévoir toute une série d'appareils de protection. D'autre part, étant donné les dimensions des cuves et surtout du navire, la mesure est entachée d'une erreur due au fait que l'azote n'est pas partout à la même température à l'intérieur des deux tubes.Comme on ne peut pas connaître exactement les différentes températures des tubes sur tout le parcours qu'ils effectuent à travers les divers compartiments du navire, il n'est pratiquement pas possible de faire de calculs de correction, de sorte que finalement la mesure est entachée d'une erreur de 1 à 2%, pour des navires de plusieurs dizaines de mètres de hauteur, ce qui est loin d'être négligeable. On connaît par ailleurs des dispositifs de mesure de la pression au sein d'un liquide par voie pùrement électrique au moyen d'un capteur à corde vibrante, dans lequel la pression extérieure au capteur est transmise à travers une membrane relativement rigide à une corde vibrante pour en modifier sa tension afin de modifier sa fréquence propre de vibration. Un dispositif électromagnétique permet l'entretien de ces vibrations et la mesure à distance de leur fréquence. Avec ces dispositifs, on élimine les erreurs dues à la correction de colonne d'azote, mais étant donné qu'il s'agit d'appareils électriques placés au sein d'un liquide éminemment inflammable, on est obligé d'exiger des normes extrêmement sévères pour l'appareil, qui doit être anti-déflagrant, de même que pour les canalisations électriques le reliant à l'extérieur de la cuve.En outre, étant donné que la cuve n'est pas forcément à la pression atmosphérique, il est nécessaire, comme dans le cas précédent, de faire deux prélèvements de pression, l'un dans le fond de la cuve, l'autre au sommet, et d'opérer la différence de ces pressions, ce qui s'obtint dans le cas de ces capteurs à corde vibrante par mélange des deux fréquences correspondantes afin d'obtenir une fréquence de battement proportionnelle à la différence de pression. Ceci suppose un alignement rigoureux des fréquences de référence des deux capteurs à corde vibrante associés, et l'utilisation de deux capteurs par mesure ce qui est relativement complexe. En plus de la mesure principale qui vient d'être indiquée dans les deux exemples, on complète souvent l'installation par des capteurs ou des prises supplémentaires pour réaliser une mesure fine basse, une mesure fine haute et parfois même une mesure entre deux points situés sensiblement au milieu de la cuve, à une différence de hauteur précise, afin de déterminer la densité. Ceci ne change rien naturellement aux conclusions qui précèdent et ne fait qu'augmenter d'autant les difficultés. Le but de l'invention est de réaliser un dispositif de téléjaugeage qui réunisse les avantages des deux dispositifs qui viennent d'être rappelés sans en présenter les inconvénients, en particulier qui élimine les erreurs de colonne d'azote aussi bien extérieure qu'intérieure à la cuve, tout en évitant toute remontée possible vers la salle de contrôle, en utilisant néanmoins des appareils de protection réduits et qui ne nécessite qu'un appareillage électrique réduit et facile à étalonner. L'invention consiste à utiliser pour chaque mesure un capteur de pression unique monté d'une manière différentielle, c'est-à-dire avec un raccordement étanche débouchant sur chacune des faces de la membrane, ce capteur étant placé à l'extérieur de la cuve mais immédiatement sur celle-ci, les deux raccordements étant reliés respectivement à deux tubes plongeant dans la cuve aux deux points entre lesquels on veut mesurer la différence de pression, ces tubes, ou tout au moins celui d'entre eux qui débouche dans le liquide, étant reliés à une source de gaz inerte à débit contrôlé du type utilisé pour le jaugeage pneumatique. Toute remontée de liquide par les tubes plongeurs est nécessairement arrêtée au niveau de la membrane relativement épaisse et étanche sans nécessiter de protection particulière, et ceci àà fortiori vers la salle de contrôle qui n'est reliée au capteur à corde vibrante que par les canalisations électriques de type téléphonique véhiculant des courants à basse fréquence et à faible tension. Naturellement dans la salle de controle un appareillage-analyse la fréquence unique fournie par la corde vibrante unique et permet de déterminer simplement et directement la différence de pression correspondante et, de là, la différence dé niveau ou de capacité. Avec ce dispositif, la correction de colonne d'azote extérieure à la cuve est absolument éliminée, quant à la correction de colonne d'azote intérieures à la cuve, elle peut être faite facilement avec précision enaconnaissant exactement d'une part, la longueur de chaque tube émergent au-dessus du liquide, puisque cela résulte de la mesure du niveau, et d'autre part, la température du gaz au-dessus du liquide ainsi que la température du liquide grâce à deux sondes de température placées dans la cuve. Naturellement, dans le cas de l'invention comme dans les cas qui précèdent, on peut multiplier le nombre de tubes plongeurs et de capteurs pour permettre les mesures fine basse, fine haute et la mesure médiane pour détermination de densité. D'autres particularités de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation pris comme exemple et représenté sur le dessin annexé, sur lequel: la fig. I est un schéma général de l'installation simplifié pour une seule mesure; la fig. 2 est une coupe à plus grande échelle montrant le détail du capteur différentiel à corde vibrante. Comme on le voit sur la fig. 1, l'installation selon l'invention comporte essentiellement un capteur ditTErentiel de pression à corde vibrante, désigné par 1 et représenté en détail sur la fig. 2. Ce capteur comporte d'une manière connue une corde vibrante 2 tendue entre une extrémité fixe- 3 et une extrémité mobile 4 solidaire du centre d'une membrane 5,-elle- même solidaire de la base 6 de l'appareil dans laquelle se raccordent le corps 7 comportant le point fixe 3 et l'enveloppe étanche 8 enveloppant l'ensemble. Sur le corps 7 sont fixées, d'autre part, deux bobines électromagnétiques 9 et 10 servant l'une à capter les vibrations de la corde 2, et l'autre à entretenir ces vibrations. Ces bobines sont réunies par des fils électriques 11 intérieurs à-l'enveloppe 8 à une prise de raccordement 12. Conformément à l'invention, le capteur 1 comporte deux prises de raccordement, respectivement 13 et 14, qui débouchent l'une sous la membrane 5 et l'autre dans la cavité audessus de cette membrane. D'autre part, le capteur 1 est fixé directement au-dessus de la cuve 15 et à l'extérieur de celleci, avec deux tuyaux 16 et 17 raccordés respectivement dans les orifices 13 et 14 et plongeant dans la cuve, l'un par exemple jusqu'au fond de celle-ci tandis que l'autre débouche dans la partie supérieure de la cuve. Il serait toutefois possible, comme exposé plus haut, d'utiliser le même dispositif pour mesurer la différence de pression entre deux points quelconques de la cuve, afin d'obtenir, d'une manière connue, une mesure fine basse ou fine haute ou encore une mesure médiane de densité. Dans certains cas, il se peut donc que les deux tubes 16 et 17 plongent, au moins occasionnellement, à l'intérieur du liquide. Pour le tube 16 qui plonge à l'intérieur du liquide on prévoit conformément à l'invention une adduction 18 d'azote ou d'un gaz neutre provenant d'un dispositif de distribution 19 à débit contrôlé de type connu et débouchant dans le tube 16, directement ou par l'intermédiaire d'un vase d'expansion. Dans le cas où le tube 17 peut arriver à plonger dans le liquide, on utilise un deuxième dispositif de distribution raccordé de la même façon sur le tube 17.Des organes de coupure 20 et 21 peuvent en outre être prévus sur les tubes 16 et 17 pour permettre le démontage de l'installation. Il résulte de cette disposition que la membrane se trouve soumise sur sa face inférieure à la pression captée par le tube 16 et sur sa face supérieure à la pression captée par le tube 17 de sorte que la fréquence de vibration de la corde vibrante 2 est directement fonction de cette différence de pression, sans qu'il soit nécessaire de produire des différences de fréquences comme dans le dispositif usuel rappelé plus haut. Le capteur 1 n'a plus alors qu'à être raccordé à la salle de contrôle par des canalisations électriques 22 de type téléphonique raccordées, d'une part, sur la prise de raccordement 12 du capteur et, d'autre part, sur un appareil 23 situé en salle de contrôle et permettant d'une manière connue de passer d'une fréquence de vibration à une pression ou à un niveau, obtenu facilement et de préférence sous forme numérique. I1 est clair que quelles que soient la distance ainsi que la différence de niveau entre la salle de contrôle et le capteur 1, et quelles que soient également les températures des diverses sections parcourues par le fil électrique 22, la mesure n'en sera nullement affectée, puisqu'il s'agit d'une fréquence et d'un calcul numérique. L'invention permet donc de se débarrasser d'un seul coup de toute erreur due à la colonne d'azote extérieure à la cuve et dont la température est mal définie. Ceci permet déjà d'améliorer dans une grande proportion la précision de la mesure.En outre, il est possible d'effectuer une correction précise de la colonne d'azote intérieure à la cuve en disposant une sonde de mesure à distance de la température dans la partie de gaz situee au-dessus du liquide et qui affecte, en principe, la température de l'azote dans la partie du tube plongeur 16 se trouvant entre le sommet de la cuve et le niveau liquide, lequel est justement connu par différence à partir de la mesure effectuée. Cette correction permet encore d'améliorer la précision de la mesure qui passe à quelques pour mille d'erreur contre quelques pour cent habituellement.Pour une mesure encore plus précise, il est possible de mesurer également la température du liquide, bien que celle-ci varie peu, en particulier pour les gaz liquéfiés, cette température affectant l'azote contenu dans le tube 16 dans sa partie immergée dont on connaît également la hauteur. Enfin, on peut d'une manière connue placer une sonde de température également dans le capteur pour effectuer les corrections de l'effet de température sur le capteur. Naturellement, toutes ces corrections peuvent être faites par voie automatique au moyen d'un calculateur numérique approprié. A titre de variante, il est également possible de réaliser le capteur selon l'invention à l'aide d'une seule bobine pour remplacer les deux bobines9 et 10. Dans ce cas, l'entretien des vibrations est obtenu en plaçant un élément électronique à résistance négative dans le circuit de la bobine unique. Grâce à l'invention, on obtient donc une mesure extrêmement précise et non affectée par la distance de transmission, et en outre, on réduit pratiquement tous les risques de remontée de liquide ou de gaz vers la salle de contrôle, puisque seul le fil électrique 22 parvient à celle-ci. De toute façon, le capteur 1 constitue, par sa membrane 5 relativement épaisse, un arrêt sûr pour les tubes 16 et 17 et quoi qu'il en soit, tout l'ensemble du capteur ainsi que de ses tubes et du dispositif d'alimentation en azote peut être par sécurité enfermé dans un espace réduit attenant à la cuve et facilement protégé. Enfin, on voit que tout l'ensemble de l'installation ne fait appel qu'à un matériel relativement simple avec des organes relativement peu nombreux, grâce au montage différentiel des capteurs5 ceci étant valable également pour des mesures multiples, comme exposé plus haut. REVENDICATIONS 1. Dispositif de téléjaugeage de précision destiné à mesurer à distance à partir d'une salle de contrôle -la différence de pression entre deux points d'une cuve, dispositif caractérisé par le fait qu'il comprend un capteur électrique de pression à corde vibrante, placé immédiatement au-dessus de la cuve et raccordé de manière différentielle, les deux espaces correspondant aux deux faces de sa membrane communiquant respectivement par deux tuyaux aux deux points considérés; celui ou ceux de ces tuyaux qui plongent au sein du liquide étant alimentés chacun également à l'extérieur de la cuve par une source de gaz neutre à débit constant, le capteur étant réuni par des fils électriques à un appareillage situé dans la salle de contrôle et transformant la fréquence du courant obtenu en différence de pression ou encore en niveau, volume ou masse de produit contenu dans la cuve. 2. Dispositif de télémesure selon revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte une sonde de température 'placée dans le gaz à la partie supérieure de la cuve et réunie par fils à la salle de contrôle pour permettre une correction manuelle ou automatique de la mesure en fonction de la hauteur de la colonne de gaz neutre située dans la partie non immergée des tubes. 3 Dispositif de téléjaugeage selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre une sonde de température placée dans le liquide de la cuve et réunie à la salle de contrôle pour permettre une correction manuelle ou automatique de la colonne de gaz neutre correspondant à la partie immergée du tube plongeur. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le capteur électrique différentiel à corde vibrante comporte une seule bobine pour l'entretien des vibrations et la mesure de fréquence, le circuit de mesure ainsi que la bobine étant placés en série avec un élément à résistance négative. 5. Dispositif de télémesure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le capteur différentiel à corde vibrante comporte lui-même une sonde de température intérieure à son enveloppe et réunie par fils à la salle de contrôle afin de-permettre une correction des variations de fréquence dues à la température du capteur.