Brevet FR2303282A1 — publié le 19761001

la présente invention concerne un appareil de contrale. I1 y a de nombreux processus réalisés dans l'industrie du pétrole dans lesquels la viscosité du produit est importante, par exemple, la production d'huiles lourdesysoit par mélange, soit par distillation. affin de régler un tel procédé, il est nécessaire de mesurer la viscosité du produit et il est particulièrement souhaitable de la mesurer dès que possible après que le produit a été obtenu. Ceci est effectué en faisant passer, en continu, une partie du courant de produit à travers un dispositif de contrôle en service sur le lieu de production qui mesure continuellement la viscosité ou une propriété semblable. Il est connu de mesurer la viscosité d'un liquide en faisant passer un échantillon sous des conditions d'écoulement laminaire à travers une résistance hydraulique et en mesurant le débit volumétrique par la chute de pression au niveau de la résistance hydraulique. La mesure du débit est habituellement effectuée par l'utilisation d'un débitmètre à volume constant. Une caractéristique du fonctionnement de ces viscosimètres est que la mesure est réalisée à une température constante, par exemple, dans un bain thermostat. Cette opération à température constante est vitale pour l'application avec des produits comme des huiles lubrifiantes et des huiles lourdes. Cependant, dans des applications dans lesquelles on rencontre une grande gamme de viscosités, notamment des viscosités élevEeg,par exemple, pour certaines qualités de bitume, ces viscosimètres ne sont pas appropriés à la fois quant à leur principe et leur mise en oeuvre pour des déterminations de viscosité sur le lieu de production. L'invention crée un appareil approprié pour le contr8le de liquides sur le lieu de production ayant une grande gamme de viscosités supérieures, comme les bitumes. Selon la présente invention, l'appareil de contrôle comprend une pompe à débit constant actionnée par un moteur principal, reliée en série avec un dispositif de chauffage et une résistance hydraulique, un capteur de pression différentiel étant relié au niveau de la résistance, ce capteur étant connecté à un dispositif de régulation adapté pour ajuster l'énergie alimentée au dispositif de chauffage afin que,lors de l'utilisation, une pression différentielle prédéterminée au niveau de la résis tance hydraulique soit maintenue, au moins un dispositif de détection de la température associé à la résistance hydraulique étant prévu. De préférence, la pompe est une pompe de dosage à précision. De préférence, le moteur principal est un moteur électrique à vitesse constante. De préférence, le dispositif de régulation est agencé pour réagir à un signal électrique du capteur de pression différentiel de telle façon que l'énergie amenée au dispositif de chauffage permette le maintien d'une pression différentielle prédéterminée au niveau de la résistance hydraulique. De préférence, le dispositif de régulation agit par des actions de commande intégrales et proportionnelles et, en particulier, par des actions proportionnelles, intégrales et par dérivation. le dispositif de chauffage est d'une faible inertie thermique Si bien que la température de l'ensemble peut varier rapidement pour faciliter un contr8le convenable. En général, l'ensemble est chauffé par voie électrique, l'énergie électrique au dispositif de chauffage étant réglée par le dispositif de régulation. De préférence, le dispositif de chauffage est réalisé en acier inoxydable. la résistance hydraulique est, de préférence, un tube d'une longueur d'au moins 50 cm, en général de l'ordre de 50 cm à 500 cm et d'une section transversale circulaire d'un diamètre interne de 2 à 5 mm. La résistance hydraulique est, de préférence, enroulée et doit être d'une faible inertie thermique.Une matière appropriée à cet effet est de l'acier inoxydable. De préférence, la pression différentielle au niveau de la résistance hydraulique est mesurée avec un capteur de pression différentiel du type à diaphragme classique ou par une jauge de contrainte. Si des gammes de température convenables sont utilisées, on peut employer d'autres types de dispositifs de mesure de pression. De préférence, le dispositif de détection de la température est un thermocouple ou un thermomètre à résistance en platine ou un thermistor. De préférence, la sortie à partir du dispositif de détection de température est indiquée et/ou enregistrée. Pour des applications dans lesquelles le liquide est d'une viscosité élevée, afin d'éviter un chauffage trop important des canalisations pour maintenir une fluidité liquide, un joint chimique peut être placé entre le liquide et le capteur de pression différentiel. Un moyen approprié consiste à utiliser un diaphragme en acier inoxydable pour transmettre la pression du liquide de traitement à un liquide d'étanchérté sur le c8té du capteur. Ce procédé peut être utilisé pour des applications concernant les bitumes. L'appareil de contrôle selon la présente invention est un instrument flexible raisonnablement compact pour le contrôle sur le lieu de production ou la "vérification fractionnée" de liquides ayant une grande gamme de viscosités, notamment des viscosités élevées comme le bitume, et est approprié pour fonctionner dans des zones potentiellement dangereuses comme des installations pétrolières. La viscosité des bitumes est normalement exprimée par l'indice de pénétration, c'est-à-dire la profondeur à laquelle une aiguille spéciale s'enfonce dans un échantillon de bitume à 250C sous des conditions spécifiques. Â des fins de contrôle, cet indice de pénétration peut être fonction de la température à laquelle le bitume a une viscosité spécifique. Ainsi l'appareil décrit peut être employé pour contrôler la qualité des bitumes. Dans le fonctionnement de chaudières à mazout et de dispositifs de chauffage, il est nécessaire d'alimenter le combustible aux brûleurs à une viscosité spécifique pour satisfaire aux exigences de la réalisation des brûleurs. Pour différentes qualités de combustible, il est nécessaire de chauffer le combustible à la température de "combustion", c'est-à-dire la température à laquelle le combustible a une viscosité spécifique. Ainsi, llap- pareil décrit peut être utilisé en vue d'amener du combustible d'une viscosité spécifique aux brûleurs de chaudières à mazout et de dispositifs de chauffage. L'invention est illustrée en référence au dessin annexé qui est une représentation schématique de l'appareil. L'échantillon pénètre dans l'appareil par l'intermédiaire de la canalisation 1. Tout l'appareil doit se trouver à une température telle que l'échantillon reste dans l'état d'un fluide. Ceci peut être obtenu par un chauffage électrique approprié. Pour les mesures de bitume, une température de l'ordre de 1200C est convenable tandis qu'une température plus basse l'est pour d'autres produits. L'échantillon traverse une pompe de dosage à précision 2 commandée a' une vitesse constante par un moteur synchrone 3. le dispositif de chauffage 4 de faible capacité thermique est utilisé pour régler la température de l'échantillon avant qu'il ne pénètre dans le capillaire de mesure 5 (résistance hydraulique). le capillaire 5 en acier inoxydable a typiquement une longueur de un mètre, une section de 3 mm et est bobiné. I1 est d'une faible capacité thermique de sorte qu'une réponse rapide aux modifications de température est obtenue dans l'échan- tillon. Après avoir traversé le capillaire de mesure 5, l'échantillon quitte le viscosimètre par la canalisation 13. La pression au niveau du capillaire est mesurée par un cap teur de pression différentiel classique 6.Pour empêcher un blocage qui pourrait se produire dans le capteur s'il y avait une chute de température, des diaphragmes 7 en acier inoxydable flexibles sont utilisés comme éléments d'étanchétté pour transmettre la pression du liquide de traitement au liquide d'étanchélté comme une huile siliconée sur le c8té du capteur. le dispositif de régulation 8 reçoit un signal électrique du capteur de pression différentiel 6 qui est comparé avec la valeur désirée. Le dispositif de régulation 8 règle ensuite l'entrée d'énergie au dispositif de chauffage 4 à partir du transformateur 10 au moyen d'une commutation marche-arrêt de la source de courant électrique par le dispositif 9 pour maintenir une erreur nulle entre la valeur mesurée et la valeur désirée, c'est-à-dire pour maintenir une pression différentielle et une viscosité prédéterminée. La température moyenne de l'huile lourde dans le capillaire 5 est mesurée à cette viscosité pré-établie. Cette température est mesurée comme étant la valeur moyenne de quatre détecteurs Il (thermocouples a-d) fixés au capillaire 5. Un enregistreur étalonné 12 contrôle la température moyenne de l'échantillon. Un réservoir 14 d'huile mobile, comme de l'huile lubrifiante, est utilisé pour le fonctionnement ou le nettoyage de l'ensemble pendant un arrêt, une panne ou dans l'éventualité d'un défaut de chauffage ou d'énergie. R E V E N D IC A T I 0 N 2 n - Appareil de contrôle de liquides, caractérisé en ce qu'il comprend une pompe à débit constant actionnée par un moteur principal, reliée en série à un dispositif de chauffage et une résistance hydraulique, un capteur de pression différentiel étant relié au niveau de la résistance, ce capteur étant connecté à un dispositif de régulation adapté pour ajuster 1' énergie alimentée au dispositif de chauffage en réaction à un signal électrique du capteur de pression différentiel de telle façon que l'énergie amenée au dispositif de chauffage permette le maintien d'une pression différentielle prédéterminée au niveau de la résistance hydraulique, au moins un dispositif de détection de température étant associé à la résistance hydraulique pour indiquer la propriété contrôlée du liquide. 2 - Appareil de contrôle suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de régulation agit au moyen d'actions de réglage proportionnelles et intégrales. 3 - Appareil de contrôle suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de régulation agit au moyen d'actions proportionnelles, intégrales et par dérivation. 4 - Appareil de contrôle suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la pompe est une pompe de dosage a' précision. 5 - Appareil- de contrôle suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le moteur principal est un moteur électrique à vitesse constante. 6 - Appareil de contrôle suivant l'une des revendications 1 a' 5, caractérisé en ce que la résistance hydraulique est un tube d'une longueur d'au moins 50 cm et d'une section transversale à diamètre interne de 2 à 5 mm. 7 - Appareil de contrôle suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la résistance hydraulique a une longueur de 50 cm à 500 cm. 8 - Appareil de contrôle suivant l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que la résistance hydraulique est bobinée et est d'une faible inertie thermique. 9 - Appareil de contrôle suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la pression différentielle au niveau de la résistance hydraulique est mesurée avec un capteur de pres sion différentiel de type classique à diaphragme ou par une jauge de contrainte. 10 - Appareil de contrôle suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le dispositif de détection de la température est un thermocouple, un thermomètre à résistance en platine ou un thermistor. Il - Appareil de contrôle suivant l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la sortie à partir du dispositif de détection de température est indiquée et/ou enregistrée.