Brevet FR2344009A1 — publié le 19771007

L'invention concerne un dispositif pour mesurer les fuites dans un système de conduites véhiculant un liquide, et comportant des débitmètres respectifs pour le sens aller et le sens retour et dont la différence des signaux de sortie constitue le signal de mesure Dans de nombreux cas il est nécessaire de déterminer de façon sûre également des fuites qui sont inférieures à 1% du débit nominal, notamment lorsque le fluide véhiculé dans le système de conduites peut réagir, avec une possibilité de danger, avec le milieu environnant.C'est le cas de nombreux procédés chimiques et ciest également le cas dans d'autres branches de l'industrie, telles que l'industrie métallurgique, où par exemple il faut contrôler la présence éventuelle de fuites dans les circuits d'eau de refroidissement pour le refroidissement de l'eau des tuyères à vent de hauts fourneaux, étant donné que l'eau de fuite , qui pénètre même en très petites quantités dans les tuyères à vent, peut conduire à la formation de vapeur d'eau et de ce fait à des explosions dans le haut fourneau. Les procédés usuels de formation d'un signal électrique de différence des résultats de deux mesures individuelles de débit ne conduisent ici à aucun résultat satisfaisant, par suite de l'addition des tolérances d'au moins 2% en moyenne et de la variation de ces tolérances au cours du fonctionnement. Selon un procédé connu (demande de brevet allemand publiée sous le nO 1 951 378), on doit obtenir un perfectionnement de la mesure en faisant passer aussi bien l'écoulement aller que l'écoulement retour à travers un débitmètre inductif, grâce à quoi l'erreur de mesure peut être réduite sur la base du champ magnétique commun des sections symétriques de mesure. Etant donné cependant qu'ici des formes de réalisation particulières des sections de mesure sont nécessaires, de tels dispositifs devienne relativement onéreux. Par conséquent il se pose le problème de créer un dispositif pour réaliser la mesure des fuites dans un système de conduites, au moyen duquel des différences de débit dans le sens aller et dans le sens retour peuvent être déterminées de façon sûre jusqu'à un ordre de grandeur de 0,5% du débit nominal, et qui peut être constitué d'une façon simple et moyennant une utilisation é tendue de composants électriques et électroniques usuels dans le commerce. Ce problème est résolu conformément à l'invention à l'aide d'un dispositif caractérisé par le fait qu'on utilise comme débitmètres des capteurs de pression effective et des convertisseurs de mesure de pression, connus en soi, qu'il est prévu un premier commutateur pouvant être commandé pour raccorder en parallèle les entrées des deux convertisseurs de mesure de pression à l'un des capteurs de pression effective, que les sorties des convertisseursde de mesure de pression peuvent être rac- cordées à un premier organe de combinaison logique soustractif et, à l'aide de commutateurs pouvant être commandés, à un second organe de combinaison logique, que le signal de différence du premier organe de combinaison logique est envoyé à une mémoire dont le contenu peut être envoyé, en tant que signal de correction avec un signe opposé , au second organe de combinaison logique et que le signal de sortie du second organe de combinaison logique est envoyé à un intégrateur possédant un tempsd'intégration pouvant être prédéterminé de façon fixe et dont la sortie alimente un dispositif d'affichage, et qu'il est prévu une unité de commande comportant un générateur de cadence pour réaliser la commande périodique du processus de correction et d'intégration. A l'aide de ce dispositif, qui est muni, dans une forme de réalisation préférée, de diaphragmes normalisés et de transformateurs ou convertisseurs de mesure à jauge extensométrique présentant une dépendance statique faible vis-à-vis de la pression et des temps de réglage inférieurs à 0,1 s, il est possible, sur la base de l'interrogation périodique des postes de mesure , d'une part d'obtenir un signal pour la compensation de dérive des convertisseurs de mesure avant chaque mesure proprement dite et d'autre part d'obtenir, à l'aide de l'intégrateur comportant un temps de transit prédéterminé, un résultat de mesure indépendant de variations statistiques momentanées de la valeur de mesure .En outre il est possible de contrôler avec le même dispositif plusieurs systèmes identiques de conduites en branchant cycliquement les convertisseurs de mesure , au moyen de soupapes commutables, aux couples de capteurs de pression effective des autres systèmes. Dans une variante de l'invention, il est prévu, pour le contrôle de la dérive de longue durée des sections de mesure , qui est provoquée principalement par des salissements des capteurs de pression effective ou bien par des variations de charge ou de température extérieure dans des intervalles de temps d'une heure, d'envoyer-le signal de sortie de l'intégrateur respectivement à un circuit analogique de mémoire et de comparaison , qui contient un couple de mémoires pouvant être commuté alternativement à la cadence de la période de mesure et dans lequel la différence entre la valeur de mesure présente et la valeur de mesure précédente est formée et est envoyée à un dispositif d'affichage et/ou à un indicateur/transmetteur de valeur limite. De cette façon, on obtient un degré élevé de sûreté de fonctionnement et de rendement. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement au dessin annexé une forme de réalisation du dispositif suivant l'invention. La figure représente un schéma du circuit du dispositif selon l'invention. Le fluide de refroidissement est envoyé par l'intermédiaire d'une conduite d'écoulement aller 2 à un système de refroidissement 1 et en est renvoyé par l'intermédiaire d'une conduite d'écoulement retour 3. Pour déterminer des pertes apparaissant éventuellement dans le circuit du fluide de refroidis se- ment, il est prévu aussi bien dans la conduite aller 2 que dans la conduite de retour 3, des capteurs de pression effective 4 et 5, qui sont constitués de préférence par des diaphragmes normalisés et dont les pressions effectives sont envoyées par l'intermédiaire de conduites de pression. effective 6 et 7 aux convertisseurs de mesure de pression 8 et 9, dans lesquels le signal de pression effective est converti de façon connue en un coursant électrique. Les sorties des convertisseurs de mesure de pression 8 et 9 sont raccordées aussi bien à un organe de combinaison logique soustractif 10 qu'aux entrées de circuits d'étalonnage Il et 12, qui sont constitués dans le cas le plus simple par un réseau de résistances, dont la résistance est variable, et à l'aide desquels il est possible d'éliminer les erreurs ou défauts systématiques qui apparaissent lors de la mise en fonctionnement ou bien au bout d'une durée assez importante de fonctionnement. Le signal différence formé dans le premier organe de combinaison logique soustractif est envoyé à une mémoire 13 dont la sortie est raccordée à un second point ou organe de combinaison logique algébrique 14 auquel les sorties des deux circuits d'étalonnage 11 et 12 sont raccordées par l'intermédiaire de commutateurs 15 et 15' et auquel de ce fait sont envoyés les signaux de sortie des convertisseurs de mesure de pression 8 et 9, représentant le débit dans la conduite aller 2 et le débit dans la conduite retour 3. Le. signal de sortie, formé d'une façon qui sera explicitée encore ci-après, du second organe de combinaison logique 14 est envoyé à un intégrateur 16 comportant un temps d'intégration prédéterminé de façon fixe et dont la sortie alimente un dispositif d'affichage 17, ici un appareil de mesure enregistreur. Dans la conduite aller 2 et dans la conduite retour 3, on a disposé, à côté des capteurs de pression effective 4 et 5, des capteurs 19 et 20 de valeurs de mesure de température qui sont raccordés par l'intermédiaire de convertisseurs de mesure de température 21, 22 aux circuits d'étalonnage 11 et 12. C'est là que se trouve réalisée de façon connue en soi la correction des mesures de débit , qui est nécessaire par suite de la différence de densité du fluide de refroidissement, provoquée par la température, dans la conduite aller et dans la conduite retour. Si l'on utilise des thermomètres à résistance, on peut brancher ces derniers directement dans le réseau de résistances des circuits d'étalonnage. Une unité de commande 23 comportant un générateur de cadence 24 commande, comme cela est indiqué au moyen de lignes de commande représentées en traits mixtes,et ce à l'aide de différents relais temporisés électroniques, un premier commutateur commandable 18 situé dans la conduite de pression effective 7, les commutateurs 15 et 15', l'effacement et la charge de la mémoire 13, et détermine à l'avance le temps d'intégration de l'intégrateur 16. Le circuit de mesure représenté peut être encore étendu au moyen d'un circuit supplémentaire de contrôle de la dérive de longue durée des sections de mesure , qui est provoquée principalement par des salissements des diaphragmes de mesure , mais également par des modifications de la charge ou de la température extérieure dans une durée de l'ordre de l'heure. A cet effet le signal de sortie de l'intégrateur 16 est envoyé à un circuit analogique de mémoire et de comparaison 25 qui contient essentiellement deux mémoires, ici des condensateurs, dont les entrées et les sorties peuvent être commutées en opposition par l'unité de commande 23, de telle manière que respectivement les valeurs de deux cycles de mesure successifs peuvent être comparés entre elles. Le signal de différence issu de cette comparaison est envoyé à un dispositif d'affichage 26 et/ou à un émetteur-transmetteur réglable de valeur limite 27, qui, lors du dépassement d'une valeur limite prédéterminée, actionne un générateur 28 de signaux acoustiques ou optiques. Le déroulement d'un processus de mesure , dont la durée est déterminée par le générateur de cadence 24 par exemple à 8 s, est le suivant Pour obtenir un signal de correction en vue de réaliser la compensation de la dérive des convertisseurs de mesure de pression 8 et 9, le commutateur commandable 18 et les commutateurs 15 et 15' se trouvent dans la position représentée. Les convertisseurs de mesure de pression 8 et 9 sont raccordés en parallèle au même capteur de pression effective 4, en sorte qu'il apparait à leurs entrées le même signal auquel correspondent, dans le cas normal, également leurs signaux de sortie.S'il apparait cependant une différence dans les signaux de sortie par suite d'une dérive différente du zéro de ces convertisseurs de mesure de pression 8 et 9, un signal différence est formé à partir de là dans le premier organe de combinaison logique 10 et est inscrit dans la mémoire 13. Ensuite, au moyen du commutateur 18, le générateur de pression effective 5 situé dans la conduite retour 3 est raccordé à l'entrée du convertisseur de mesure de pression 9, et de ce fait le branchement en parallèle des convertisseurs de mesure de pression est supprimé. La mesure proprement dite de débit dans la conduite aller et dans la conduite retour a lieu pendant une durée prédéterminée par l'unité de commande 23.Les valeurs de mesure électriques des convertisseurs de mesure de pression 8 et 9 sont envoyées par l'intermédiaire des commutateurs 15 et 15' alors fermés, au second organe de combinaison logique 14 en vue de la formation d'une différence, et ce en même temps que l'envoi du contenu de la mémoire 13 avec un signe opposé en tant que signal de correction pour la compensation de la dérive. Afin de compenser des variations dtatistiques des signaux de mesure , le signal de sortie de l'organe de combinaison logique 14 est intégré dans l'intégrateur 16 pendant un intervalle de temps prédéterminé , la valeur moyenne apparaissant de ce fait est la différence mesurée de débit et est proportionnelle de ce fait à la fuite apparaissant et est enregistrée, dans l'appareil enregistreur, constitué sous la formed'un enregistreur par points, du dispositif d'affichage 17 après l'écoulement du temps d'intégration. Ensuite l'intégrateur 16 est placé à zéro, la mémoire 13 est effacée, les commutateurs 15 et 15' sont ouverts et le commutateur 18 est commuté, et un nouveau processus de mesure commence. Les parties essentielles du circuit de mesure peuvent être également utilisées pour le contrôle de plusieurs systèmes de conduites, grâce au raccordement d-es convertisseurs de mesure de pression 8,9; et dtes convertisseurs de mesure de température 21, 22, aux capteurs de mesure correspondants situés dans les différents systèmes de conduites, en sorte que, dans le cas de l'utilisation d'un enregistreur par points multiple situé dans le dispositif d'affichage 17, on peut réaliser une mesure et un enregistrement multiplexés dans le temps. Le commutateur des points de mesure de l'enregistreur par points multiple peut être utilisé simultanément en tant que générateur de cadence pour l'unité de commande 23. I1 faut prévoir un nombre de circuits de mémoire et de comparaison 25 correspondant au nombre des systèmes contrôlés. REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour mesurer les fuites dans un système de conduites véhiculant un liquide, et comportant des débitmètres respectifs pour le sens aller et le sens retour et dont la différence des signaux de sortie constitue le signal de mesure, caractérisé par le fait qu'on utilise comme débitmètres des capteurs de pression effective (4, 5) et des convertisseurs de mesure de pression (8, 9),connus en soi et qu'il est prévu un premier commutateur commandable (18) pour réaliser le branchement en parallèle des entrées des deux convertisseurs de mesure de pression (8, 9) sur l'un des capteurs de pression effective (4), que les sorties des convertisseurs de mesure de pression (8, 9) peuvent être raccordées à un premier organe de combinaison logique soustractif (10) et, à l'aide de commutateurs com mandales (15, 15'),à un second organe de combinaison logique (14), que le signal différence du premier organe de combinaison logique est envoyé à une mémoire (13) dont le contenu peut être enwtye , en tant que signal de correction, avec un signe opposé au second organe de combinaison logique (14), que le signal de sortie du second organe de combinaison logique (14) est envoyé à in intégrateur (16) comportant un temps d'intégration prédéterminé de façon fixe et dont la sortie alimente un dispositif d'affichage (17), et qu'il est prévu une unité de commande (23) comportant un générateur de cadence (24) pour réaliser la commande périodique du processus de correction et d'intégration. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on utilise comme capteurs de pression effective (4, 5), des diaphragmes normalisés et, comme convertisseurs de mesure de pression (8, 9), des convertisseurs à jauge extensométrique comportant une faible dépendance statique vis-à-vis de la pression et un temps de réglage inférieur à 0,1 seconde. 3 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que des circuits d'étalonnage respectifs (11, 12) sont branchés entre les sorties des convertisseurs de mesure de pression (8, 9) et le second organe de combinaison logique (14). 4 - Dispositif suivant les revendications 1 et 3 prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait que dans la conduite aller(2) et dans la conduite retour (3), à côté des capteurs de pression effective (4, 5) sont disposés des capteurs de valeurs de mesure de température (19, 20) agissant sur les convertisseurs de mesure de température (21, 22) et dont les signaux électriques de mesure sont envoyés aux circuits d'étalonnage (11, 12) en vue d'effectuer la correction de la différence de densité due à la température du fluide dans les sections de mesure. 5 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que pour réaliser le contrôle de la dérive de longue durée, le signal de sortie de l'intégrateur (16) est envoyé respectivement à un circuit analogique de mémoire et de comparaison (25) dont la sortie est reliée à un émetteur-transmetteur de valeur limite (27) et/ou à un dispositif indicateur (26). 6 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il permet de contrôler plusieurs systèmes de conduites, au moyen d'une sélection cyclique. 7 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'il est utilisé pour le contrôle de circuits de refroidissement pour des tuyères à vent de hauts fourneaux. 8 - Dispositif suivant les revendications 1 et 6 prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait qu'on utilise comme dispositif d'affichage (17) un enregistreur par points multiple dont le commutateur de points de mesure constitue simultanément le générateur de cadence de l'unité de commande (23).