Brevet FR2601448A1 — publié le 19880115

? 6 0 1 4 4 76O144 La présente invention concerne un procédé et un dispositif de vérification des compteurs de liquide. Les compteurs de liquide les plus utilisés sont des compteurs de volume à piston rotatif ou des compteurs de vitesse à hélice ou turbine. Si tous ces appareils subissent,en vieillissant,une détérioration de leurs qualités métrologiques par usure mécanique,les seconds sont influencés par les modifications d'écoulement que provoquent les dépôts et incrustations de sels et impuretés véhiculés par le fluide. Une autre cause d'imprécision, quelquefois importante, dans le cas des compteurs à hélice axiale ou à turbine, 10 est liée aux changements apportés à l'écoulement par les caractéristiques hydrauliques des canalisations ou appareils situés de part et d'autre du compteur, et principalement en amont de celui-ci. Ceci explique pourquoi les résultats d'essais de compteurs montés sur un banc de laboratoire ne sont pas systématiquement représentatifs des conditions de comptage obte15 nues avec ces appareils installés dans leur site habituel de fonctionnement. La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif de contrSle, rapide, des compteurs installés. Compte tenu de l'influence de l'environnement hydraulique, il s'agit d' un moyen de contr8le du compteur, tel qu'il est installé. Le contr8le, ou la vérification, d'un compteur s'entend comme l'établissement de sa courbe d'erreur, e(Q), traduisant, pour chacun des débits compris dans l'étendue de mesure, débit noté Q, le rapport au volume réel de la différence entre le volume réel écoulé et le volume indiqué par le compteur, soit: e = v -q oR v=volume indiqué et q=volume réel q Dans l'état actuel de la technique, les vérifications de compteurs en service sont réalisées: Soit, après dépose de l'appareil, sur un banc d'essais agréé. Cette méthode entraine des risques de modification des caractéristiques du compteur, en particulier par variation de répartition des dépôts dans l'appa30 reil. En outre, cette méthode ne tient pas compte des changements induits par l'environnement hydraulique du compteur en service. Soit sur le site de fonctionnement, à plusieurs débits, par comparaison entre le volume indiqué par le compteur essayé et le volume écoulé dans des jauges étalonnées. Cette méthode conduit à utiliser un matériel impor35 tant et sa mise en oeuvre entraine des durées d'essais telles qu'il n'est pas possible d'envisager son utilisation courante. Soit, également sur le site de fonctionnement, à plusieurs débits, par comparaison entre les indications du compteur essayé et celles d'un comp- 26014 4 teur "pilote" dont la courbe d'erreur est fréquemment vérifiée sur un banc d'essais de laboratoire. Cette vérification, longue et nécessitant la disponibilité d'un banc à proximité, n'est pas facilement généralisable. La présente invention répond à l'objectif de donner un moyen commode, économique et fiable de vérification des compteurs en service. Le procédé suivant l'invention est caractérisé en ce que: -Un troncon de canalisation d'essais, dont on a vérifié préalablement la perte de charge à ho pour un débit QO, est installé en sé10 rie avec le compteur à vérifier; le dimensionnement du tronçon d' essais étant tel que, pendant les mesures, l'écoulement soit toujours d'un même type, par exemple: "turbulent lisse". Pour chacun des termes, Q, d'une série de débits répartis dans l' étendue de mesure du compteur: 15. on mesure Ah, perte de charge dans le tronçon de canalisation d'essais; à partir des indications du compteur, on calcule le volume apparent, v, indiqué pendant le temps, t, mesure; Q, débit réel de l'écoulement pendant le même temps t, est déter20 miné par: 1/2 - la relation: 2 - - ( i X - et la relation de variation du coefficient de résistance,, en fonction du nombre de Reynolds, donc du débit; la formule de Blasius, par exemple, étant utilisable dans la plage de dé25 bits correspondant aux nombres de Reynolds compris entre 3000 et 50000; de la relation: v = (1+e) q, on déduit le coefficient d'erreur: (1+ e), puis e; le volume réel, q, étant donné par: q = Q t; la série de-couples de valeurs, (Q. e), donne le tracé de la 30 courbe d'erreur du compteur.. -Le tronçon de 'canalisation d'essais peut être remplacé par un organe déprimogène dont on mesure la différence de pression engendrée par le débit d'essai. La relation de variation du coefficient de débit du déprimogène, établie expérimentalement, se substitue alors 35.à la relation de variation du coefficient de résistance du tronçon de canalisation. -La précision des résultats obtenus par le procédé suivant l'invention est améliorée par l'utilisation de plusieurs éléments générateurs de pression différentielle, tronçons de canalisation ou 3 2601448 organes déprimogènes. Ces éléments sont mis en circuit successivement par couple d'éléments disposes en série, pour permettre le raccordement des rapports de pression différentielle. Par exemple, dans le cas de deux tronçons de canalisation d' essais,et dans une gamme de débits telle que les coefficients de résistance varient comme la puissance -y du nombre de Reynolds, Ah et A h1 e h2 étant mesurées sur le tronçon 1, aux débits Q et Q2' A h2 et Aho étant mesurées sur le tronçon 2, aux débits Q2 et Qo, la relation: Q QJ Q2 t] Ah: A 4/7 JO F Q= x Qo devient: = (Ah2 xAh) En outre, l'utilisation de plusieurs éléments, générateurs de pression différentielle, est souvent imposée, compte tenu de 1' étendue de mesure des compteurs, par la recherche d'uniformité du type d'écoulement pendant les mesures faites avec un élément. 15 La présente invention a également pour objet un dispositif de mise en oeuvre d'un tel procédé. Le dispositif suivant l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend: un capteur de mouvement du mobile, visible et le plus rapide, du 20 compteur à vérifier; ce mobile étant,suivant les types de compteurs, un rouleau cranté ou gravé, une aiguille ou un index radial, une étoile, un disque à repères périphériques, ou encore une roue apparente du train de démultiplication, le capteur de mouvement est une cellule optoélectronique, montée sur un sup25 port qui s'adapte à la tête du compteur, fournissant un signal électrique lors du passage des discontinuités du mobile dans le faisceau optique; le volume apparent de liquide transitant par le compteur entre deux discontinuités consécutives est une caractéristique du compteur, son "pas de volume"; - un compteur électronique totalisant le nombre de signaux fournis par la cellule optoélectronique; - au moins un élément débitmètrique, qui est le siège de pressions différentes quand il y a écoulement, dont la différence de pressions est fonction du débit, et qui peut être: 35. soit un élément de canalisation, équipé de deux prises de pression qui permettent la mesure de la perte de charge, soit un organe déprimogène, tel que diaphragme ou tuyère ou venturi, équipé de ses deux prises de pression; - un ou deux capteurs de pression différentielle, suivant qu'il y a un ou plusieurs éléments générateurs de pression différentielle; chacun de ces capteurs étant relié aux deux prises de pression d' un élément générateur de pression différentielle défini ci-dessus et fournissant un signal électrique représentatif de la différen5 ce de pression mesurée; - une jauge de volume adapté pour permettre l'établissement d'un point de la caractéristique (débit, différence de pression) d'un élément générateur de pression différentielle; - un organe de réglage du débit, tel qu'un robinet, les raccords et 10 la robinetterie nécessaires au montage et au fonctionnement; - un micro-ordinateur adapté pour: recevoir, à travers interfaces et convertisseurs analogique-numériques nécessaires, les signaux fournis par le ou les capteurs de pression différentielle et par la cellule électronique après J5 totalisation par le compteur électronique, externe ou interne; prendre en mémoire: - la valeur du "pas de volume" du type de compteur en essai; - les deux valeurs (débit, pression différentielle), établies lors du dernier étalonnage volumétrique, d'un point de la ca20 ractéristique d'un élément -d'essais, générateur de pression différentielle; - pour chacun des éléments, générateurs de pressions différentes, de l'installation d'essais, éléments débitmètriques: la relation de variation, liant débit et pression différen25 tielle; la relation de variation du coefficient de résistance en fonction du débit; ou, s'il s'agit d'un organe déprimogène, la relation, établie expérimentalement, de variation du coefficient de débit en 30 fonction de celui-ci; pouvoir faire, à partir de l'horloge interne du micro-ordina teur, toutes les mesures de temps nécessaires au calcul de débit d'écoulement, le volume écoulé étant connu, et inversement; effectuer les instructions des programmes ou sous- prcgrammes: 35 - (A): pendant chaque séquence de mesure, correspondant à un réglage du débit, et pour chaque capteur de pression, saisir, en mode cadencé, les valeurs de la différence de pression instantanée mesurée; calculer la moyenne de ces valeurs instantanées; 260 1 44R - (B): pour chaque séquence de mesure, effectuer simultanément: le calcul du volume apparent enregistré par le compteur à vérifier, résultant du produit du "pas de volume" par le nombre de ceux-ci détectés par la cellule opto-électronique; 5. la détermination du temps d'écoulement du volume de liquide correspondant à ce volume apparent, en utilisant l'horloge interne du micro-ordinateur; - (C): détermination des valeurs (débit, pression différentielle) d'un point de la caractéristique d'un élément d'essai: 10. du début à la fin du remplissage de la capacité jaugée, détermination de Aho par (A); détermination du volume apparent de remplissage par (B); à la fin du remplissage: calcul du débit apparent, quotient du volume apparent par 15 le temps de remplissage, également donné par (B); après lecture et saisie du volume réel de remplissage, calcul du coefficient d'erreur,. 1+eo,par le rapport du volume apparent au volume réel, puis extraction de eo; calcul du débit réel, Q0, égal au quotient du débit appa20 rent par le coefficient d'erreur: 1+eo; mise en fichier des valeurs: Aho, Qo, eo; - CD): détermination du débit d'essai, Q, et de e correspondant: cas 1: Un seul élément générateur de perte de charge, - détermination de Ah, v, t, par les programmes (A) et (B); 25 détermination de Q par la relation: Q2(Aho\) = Q2(AhÀo) et la relation de variation du coefficient de résistance en fonction du débit; - calcul de (J+e) par: (1+e)Qt = v et calcul de: e; - mise en fichier des valeurs: Ah, Q, e; 30. cas 2: deux éléments sont utilisés, le premier entre QO-et Q,' le second entre Q1 et Q2' - l'essai au débit Q1 selon "cas 1" conduit à la mise en fichier des valeurs: Ah1, Qi, e1; - simultanément, le programme (A) donne Ah' relative au débit 35 Qj et au second élément; - enfin, l'essai au débit Q et l'exécution de "cas 1" conduisent à la mise en fichier des valeurs: Ah, Q, e; les cas de trois éléments ou plus se ramènent au "cas 2": 260 14 4 8 ce cas est ramené au "cas 2" en groupant successivement ces éléments par couples correspondant aux limites de débits: - Q0 élément J Q élément 2 Q Q Qiu 2 Q2 3 Q - - - - - - - (n-3) couples - Q transitant par le compteur: masse volunmique, viscosité cinématique. Un exemple de dispositif suivant l'invention est décrit ci-après 20 et illustré par le dessin annexé. Cet exemple, adapte au cas de compteurs à étendue de mesure limitée, en particulier parce qu'il ne comporte que deux éléments générateurs de perte de charge, ne restreint pas, de ce fait, la portée du procédé et du dispositif objets de I' invention. Le dispositif représenté comprend: - une cellule opto-électronique (1), dont le support est adapté à la tête (2) du compteur à vérifier; une possibilité de réglage permet de positionner la cellule de façon que le point de convergence de son faisceau soit dans la zone balayée par les branches de l'étoi30 le, mobile visible le plus rapide; les signaux, émis par la cellule et correspondant aux discontinuités que représentent les passages de ces branches, sont transmis à un compteur électronique (3); celui-ci totalise les "pas de volume", volumes apparents correspondant aux volumes réels écoulés entre deux signaux consécutifs; 35 - deux éléments de canalisation d'essai (4) et (5) qui, placés en série avec le compteur à vérifier, mais disposés entre longueurs droites suffisantes pour que les perturbations d'écoulement amont et aval ne se transmettent pas jusqu'à eux, sont séparés par un 260 1 44 7T robinet de réglage (10) et un robinet d'isolement (13) entre lesquels une dérivation, équipée d'un robinet d'isolement (14), permet de diriger éventuellement l'écoulement vers l'évacuation dès la sortie du premier élément; chaque élément est équipé de deux prises de pression reliées à un capteur de pression différentielle (6) et (7) dont les signaux sont traités par un convertisseur analogique-numérique (8) et (9); - un robinet de réglage (10) permettant l'ajustement des débits; - trois robinets d'isolement (12), (13), (14), permettant la mise en 10 circuit: des deux éléments (4) et (5) pour les débits faibles et le débit de raccordement auquel sont mesurées les pertes de charge de chacun des éléments; de l'élément (4) seul, pour les autres débits; - un robinet d'isolement (J1) permettant l'alimentation d'une jauge étalonnée.(15) pour les mesures périodiques d'étalonnage d'un point de la caractéristique, (perte de charge, débit), de l'élément (5); - une jauge étalonnée, utilisée périodiquement et non pour les essais de chaque compteur; cette Jauge (15) a une capacité adaptée au dé20 bit de remplissage, au "pas de volume", aux divisions élémentaires de l'horloge (17) et à la condition d'obtenir des durées de manoeuvre de démarrage et arrêt,à débit variable, négligeables par rapport à la durée totale de remplissage; - un micro-ordinateur (16), capable de: 25. garder en mémoire: - les deux valeurs (pression différentielle,débit), établies par le dernier étalonnage volumétrique; pour chacun des deux éléments, la relation de variation de la perte de charge en fonction du débit et du coefficient de ré30 sistance, et la relation de variation de ce coefficient en fonction du débit; recueillir, à travers les interfaces adaptées, les informations du compteur électronique (3) et des capteurs de pression différentielle (6) et (7); 35. utiliser son horloge interne (17), sur instructions programmées, pour chronométrer les variations du contenu du compteur électronique (3), ou pour cadencer la saisie des signaux émis par les capteurs (6) et (7); 260144 R exécuter les différents programmes ou sous-programmes: - moyenne des pressions différentielles saisies en "cadencé"; - temps d'écoulement et, simultanément, volume apparent écoulé; - vérification volumétrique, ( ho, Qo) en un point; - détermination de Q, e; - variante déprimogène variante: fluide différent; - editi'on courbe d'erreur. Tous les composants matériels participant à la réalisation d'un 10 tel dispositif sont utilisés dans de multiples applications et sont disponibles sur le marché spécialisé. Leur description en détail serait donc superflue. Les possibilités d'utilisations industrielles du procédé et du dispositif suivant l'invention sont considérables parce que les compteurs sont employés en très grand nombre dans le domaine de la distribution des produits liquides, dont ils déterminent généraleet ment les quantités facturables,/dans des installations de production de toute nature, nécessitant des dosages réalisés à partir de volumes déterminés de liquides. Dans tous ces cas, les indications du 20 comptage peuvent être affectées d'erreur dont la connaissance est essentielle. En outre, certains compteurs, même à l'état neuf, pouvant donner des indications erronées si leur environnement est inadapté, la prOsente invention doit permettre la définition et en conséquence la 25 réalisation des moyens indispensables pour obtenir un comptage satisfaisant. REVENDICATIONS 1) Procédé pour la vérification d'un compteur de liquide, dans son site de fonctionnement habituel, par l'établissement de sa courbe d' erreur, traduisant les variations de l'erreur en fonction du débit, caractérisé en ce que, associant pour l'établissement des valeurs (débit Q. erreur e) de chacun des points de la courbe d'erreur contrSlés, la mesure du débit par un débitmètre d'essai étalonné en un point de sa caractéristique, la mesure du volume apparent par le compteur à vérifier et la mesure du temps d'écoulement correspondant, il se décompose en: - la mise en place, en série avec le compteur (2) à vérifier, d'un élément (5), élément débitmètrique, dans lequel l'écoulement crée une différence de pression fonction du débit, et dont on a déterminé préalablement la différence de pression, Aho, correspondant à un débit précis, Qo; -pour chacun des débits, Q, d'une série de débits répartis dans l' étendue de mesure du compteur à vérifier: la mesure de la pression différentielle, Ah, de l'élément débitmétrique (5), les mesures simultanées du volume apparent, v,indiqué par le 20 compteur, et du temps d'écoulement, t, du volume réel correspondant à ce volume apparent, la détermination de Q, à partir des données, Lho, Qo, de la mesure Ah, et des relations de variation: - du coefficient de résistance en fonction du débit, - de la pression différentielle en fonction du débit et du coefficient de résistance, ou, des relations de variation: - du coefficient de débit en fonction de celui-ci, - de la pression différentielle en fonction du débit et du coef30 ficient de débit, suivant que l'élément débitmétrique (5) est un tronçon de canalisation dont on mesure la perte de charge, ou bien un organe déprimogéne dont on mesure la pression différentielle, la détermination du coefficient d'erreur, 1+e, par le rapport 35 du volume apparent au volume réel, lui-même étant donné par le produit: Q t, puis celle de l'erreur, e, à partir du coefficient d'erreur; 260 1448 2) Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que, pour améliorer la précision des résultats et pour maintenir le même type d'écoulement pendant toutes les mesures effectuées avec un même élément débitmètrique, on utilise, en plus de l'élément primaire (5), un autre élément (4) ou plusieurs autres éléments débitmétriques, tous ces éléments étant places dans le circuit d'essai par couple et en série de telle façon que la fin de la plage d'utilisation d'un élément corresponde au début de la plage d'utilisation d'un autre -et que, si les dites plages d'utilisation de deux éléments consécutifs 10 sont les débits Q et Qn+ pour l'un, Qn+1 et Qn+2 pour l'autre, cor'n n+l Qn+1 et sur2 respondant aux mesures de pression différentielle Ah et Ahn+1 sur n n+1 l'un,h' +et Ah'+2 sur l'autre, alors la détermination de la valeur n+1 n+ 2 Q du débit, située dans la plage d'utilisation du second élément, soit possible par application de la relation: Q Q Q+ = - x Qn+ n Qn+1 Qn exprimée en fonction des pressions différentielles mesurées par les capteurs C6) et (7) associés respectivement aux éléments débitm6triques C5) et (C4) correspondants. 3) Dispositif de mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des revendications précèdentes,caractérisé en ce qu'il comprend: - une cellule opto-électronique, capteur du mouvement du mobile visible le plus rapide du compteur à vérifier, fournissant un signal électrique synchrone du passage des discontinuités de ce mobile dans le faisceau optique en sorte qu'il s'écoule, entre deux signaux consécutifs, un volume pparent, le "pas de volume", caractéristique 25 du compteur imposée par sa construction; - un compteur électronique (3) totalisant le nombre de signaux fournis par la cellule opto-électronique (1); - au moins un élément débitmètrique (5),siège de pressions différentes dont la différence est fonction du débit d'écoulement, et qui 30 peut être: soit un élément de canalisation équipé.de deux prises de pression pour permettre la mesure de la perte de charge, À soit un organe d6primogene équipé de ses deux prisesde pression; - un ou deux capteurs, (6) et (7), de pression différentielle, sui35 vant que l'on utilise un ou plusieurs éléments débitmétriques; chaque capteur étant relié aux deux prises de prssion d' un él- 2601 44 ment débitmètrique et fournissant un signal électrique représentatif de la différence de pression mesurée; - un organe de réglage (10) du débit, la robinetterie (11), (12), (13), (14), et les raccords nécessaires au montage et au fonction5 nement de l'installation d'essais; - un microordinateur (16) adapté pour: recevoir, à travers convertisseurs (8), (9), et interfaces nécessaires, les signaux des capteurs de pression différentielle (6), (7), et de la cellule opto-électronique (1) après totalisation 10 par le compteur électronique (3); celui-ci pouvant être externe ou interne au micro-ordinateur; garder en mémoire: - la valeur du "pas de volume" du compteur à vérifier; - les deux valeurs, (débit, pression différentielle), établies 15 lors du dernier étalonnage volumétrique d'un point de la caractéristique d'un élément débitmètrique utilisé; - pour chaque élément débitmétrique dont on mesure la perte de charge: la relation, adaptée au type d'écoulement pendant les essais, 20 entre le débit et le coefficient de résistance du dit élément, la relation liant le débit, le coefficient de résistance et la perte de charge; - pour chaque élément débitmètrique, organe déprimogène: la relation, adaptée au type d'écoulement pendant les essais, 25 entre le débit et le coefficient de débit du dit organe, la relation liant le débit, le coefficient de débit et la pression différentielle; effectuer, à partir de l'horloge interne (17) du micro-ordinateur, les mesures de temps nécessaires au calcul du débit, quotient du 30 volume par le temps, ou au calcul du volume, produit du débit par le temps, ou encore à la détermination de la moyenne des pressions différentielles mesurées pour chaque réglage de débit; exécuter les instructions des programmes ou sous- programmes: pression différentielle moyenne, - temps et volume apparent simultanés, détermination de: (e, Q), - édition de la courbe d'erreur; ?601448 4) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend une jauge de volume (15), étalonnée, permettant de déterminer les valeurs (débit, pression différentielle) d'un point de la caractéristique d'un élément débitmètrique (5); la dite jauge ayant une capa5 cité adaptée au débit de remplissage, au "pas de volume", aux divisions élémentaires de l'horloge (17) et à la condition d'obtenir des durées de manoeuvre de démarrage et arrêt négligeables par rapport à la durée totale de remplissage.