Brevet FR2643454A1 — publié le 19900824

Procédé et appareillage de mesure de la pression hydrostatique d'un liquide dans un réservoir La présente invention a tout d'abord pour objet un procédé de mesure de la pression hydrostatique au sein d'un liquide contenu dans un réservoir. On utilise traditionnellement, pour effectuer de telles mesures1 un capteur de pression hydrostatique comprenant un tube-sonde plongé dans le liquide et relié à une source de pression par l'intermédiaire d'un régulateur de débit. La pression dans le tube augmente jusqu'à s'équilibrer avec la pression hydrostatique. A partir de ce moment, des bulles s'échappent en permanence avec le débit fixé par le régulateur. La pression qui règne dans le tube-sonde, image de la pression hydrostatique, est disponible en permanence sur un orifice pour être lue à distance sur un manomètre ou traduite en grandeur électrique au moyen d'un transducteur. Ce type de capteur exige deux canalisations de raccordement : l'une vers la source de pression et l'autre vers le dispositif de lecture. Le régulateur de débit exige un mécanisme de précision onéreux et il n'est pas possible de l'éloigner du tubesonde, car les pertes de charge induisent des erreurs de mesures. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients grâce à un procédé de mesure qui consiste à immerger dans le liquide une sonde de pression constituée par un tube débouchant à l'endroit ou l'on désire mesurer la pression, e mettre en communication ce tube avec un accumulateur de gaz préalablement gonflé è une pression supérieure à la pression à mesurer, de sorte que le gaz s'échappe du tube en formant des bulles tandis que la pression décroît de ce fait dans l'accumulateur, et à mesurer la valeur de celle-ci au moment où prend fin l'échappement de bulles1 laquelle est égale à la pression hydrostatique cherchée. Le procédé ainsi défini écarte la nécessité de prévoir un régulateur de débit pour l'alimentation en gaz du tube constituant la sonde de pression, lequel se contente en outre d'une seule canalisation de raccordement à l'accumulateur de pression, qui permet ô la fois l'alimentation du tube et la lecture de pression. Le matériel de mise en oeuvre s'en trouve simplifié et moins coûteux; de plus, la mesure de pression est faite à l'atteinte d'un équilibre de pression entre le tube et l'accumulateur, c'est-à-dire à un moment où il n'y a plus d'écoulement gazeux dans la canalisation de raccordement; toute erreur due à une perte de charge dans celle-ci est éliminée, quelle que soit sa longueur. Avantageusement, on effectue des mesures de la pression dans l'accumulateur de façon répétée et on détermine le moment où prend fin l'échappement de bulles comme étant celui où l'écart entre deux valeurs de pressions relevées consécutivement est inférieur à un seuil prédéterminé de faible niveau. L'invention a également pour objet un appareillage de mesure de la pression hydrostatique au sein d'un liquide contenu dans un réservoir. Cet appareillage, qui permet de mettre en oeuvre le procédé défini ci-dessus, comprend un tube descendant dans le réservoir jusqu'à la profondeur où doit être faite la mesure de pression, un accumulateur de gaz sous pression, un dispositif de commutation comportant des organes commandés de misé en communication de l'accumulateur soit, dans une phase préliminaire, avec une source d'alimentation en gaz comprimé, soit, dans une phase de mesure, avec le tube précité, un transducteur de pression connecté à l'accumulateur et permettant de mesurer la pression régnant dans celui-ci, et une unité de gestion du fonctionnement des différents éléments de l'appareillage. Plus particulièrement, il convient que l'unité de gestion comprenne un dispositif de traitement du signal de mesure fourni par le transducteur de pression, un dispositif de commande des organes du dispositif de commutation et un calculateur pilotant les dispositifs de traitement et de commande de façon que, durant une phase de mesure, le dispositif de traitement effectue une lecture dudit signal à intervalles réguliers et délivre une mesure de pression lorsque l'écart entre deux valeurs de pression lues consécutivement est inférieur à un seuil prédéterminé de faible niveau. Le dispositif de commutation peut comporter en outre un organe commandé de mise en communication de l'accumulateur avec l'atmosphère, lequel permet de déterminer le faux-zéro du transducteur. Tous les organes commandés que renferme le dispositif de commutation sont de préférence des électrovannes. Par ailleurs, il convient, pour obtenir une bonne résolution de mesure, de donner au volume de l'accumulateur, augmenté de celui des éléments auxquels il est relié pendent une phase de mesure, une valeur considérablement plus grande que le volume de chacune des bulles émises par le tube dans le liquide. L'appareillage peut comporter au moins un autre tube semblable au tube précité, installé comme celui-ci dans le réservoir et relié à l'accumulateur de la même façon, mais par une voie distincte. Ainsi, l'appareillage peut être doté de multiples voies de prise de pression, permettant par exemple de faire des mesures de pression hydrostatique à différents niveaux dans le réservoir. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, en regard du dessin annexé, d'un exemple de réalisation non limitatif. La figure unique représente schématiquement un appareillage selon l'invention, doté d'une seule voie de mesure de pression hydrostatique. On voit sur la figure un réservoir 1 contenant un liquide 2 dont on désire mesurer la pression hydrostatique PH à une profondeur p dans le réservoir, en vue de la détermination de la hauteur H du liquide au-dessus du niveau de mesure. A cet effet, un tube rigide 3 est installé verticalement dans le réservoir 1, sont extrémité inférieure 3a étant située à ladite profondeur p. Le tube 3 est relié, par un tuyau souple 4 et une tubulure 5 entre lesquels est interposée une électrovanne 6, à un accumulateur 7 de gaz sous pression, en l'occurrence de l'air (on pourrait utiliser tout autre gaz qui soit neutre pour le liquide). Cet accumulateur peut être gonflé par un compresseur 8 via une tubulure 9, une électrovanne 10, un filtre Il et un dispositif d'assèchement 12. La tubulure 5 qui est connectée à l'accumulateur 7 est en outre reliée à un transducteur de pression 13 et à une électrovanne 14 d'échappement à l'atmosphère. Le transducteur 13 est un appareil différentiel pourvu d'une première entrée 13a reliée à la tubulure 5 et d'une seconde entrée 13b mise à l'atmosphère; il délivre à sa sortie 13c un signal électrique proportionnel à la différence entre la pression dans la tubulure 5 et la pression atmosphérique, qui est appliqué à un dispositif de traitement 15 relié à un dispositif d'affichage 16 et piloté par un calculateur 17. Ce dernier pilote également un dispositif de commande 18 qui régit le fonctionnement du dispositif de commutation 19 formé par les trois électrovannes 6, 10 et 14, ainsi que du compresseur 8. Lorsqu'une mesure de pression hydrostatique au sein du liquide 2 contenu dans le réservoir 1 doit être effectuée, le dispositif de commande 18 fait se mettre en marche le compresseur 8 et s'ouvrir l'électrovanne 10, les deux autres électrovannes 6 et 14 étant maintenues fermées. L'accumulateur 7, ainsi alimenté en air comprimé filtré et asséché, voit sa pression interne augmenter, jusqu'à une valeur supérieure à la valeur maximale que peut prendre la pression hydrostatique PH lorsque le réservoir 1 est complètement rempli de liquide. Il est alors mis fin au gonflage de l'accumulateur 7 par fermeture de l'électrovanne 10 et arrêt du compresseur 8. Puis l'électrovanne 6 est mise en position d'ouverture, de sorte que l'air sous pression de l'accumulateur 7 se communique au tube 3 immergé dans le liquide 2, d'oô il s'échappe par l'extrémité inférieure 3a sous forme de bulles. Il s'ensuit que la pression dans l'accumulateur diminue progressivement tandis que l'échappement de bulles va en stamenui- sant jusqu'à cesser complètement. A ce moment, la pression dans l'accumulateur 7 est égale à la pression hydrostatique PH à mesurer. Plus en détail, le dispositif de traitement 15 effectue, sous la commande du calculateur 17, des lectures du signal de sortie du transducteur 13 à intervalles réguliers. Les valeurs de pression mesurées décroissent, à partir de la mise en communication de l'accumulateur 7 avec la tube 3, et ce de plus en plus lentement à mesure que la pression interne de l'accumulateur se rapproche de la pression hydrostatique PH à l'extrémité 3a du tube 3.Par comparaison mutuelle, effectuée dans le dispositif de traitement, des écart-s entre les valeurs successives de lecture et une quantité prédéterminée, le moment où ces écarts deviennent inférieurs à cette quantité est déterminé : ce moment est celui où l'échappement des bulles dans le liquide 2 est considéré comme terminé, et la lecture de pression faite à ce moment-là est affichée par le dispositif 16 comme étant la pression hydrostatique PH cherchée. Ainsi, le calculateur 17 procède à une analyse de la décroissance de la pression dans l'accumulateur qui, isolé de sa source d'alimentation en gaz, se vide progressivement via la tubulure 5, l'électrovanne 6, le tuyau 4 et le tube 3, et à une appréciation de l'instant auquel doit être fait le relevé qui correspond ô la pression hydrostatique à mesurer.Etant donné que ce relevé de pression s'effectue lorsque l'émission de bulles dans le liquide tend à disparaître, c'est-à-dire quand la pression hydrostatique est égale à la pression dans l'accumulateur, la valeur de pression relevée est indépendante de la perte de charge dans la tuyauterie de raccordement, puisque le débit y est voisin de zéro. Afin de corriger la valeur de pression mesurée de l'erreur de faux-zéro du transducteur 13, on fait se refermer l'électrovanne 6 et s'ouvrir l'électrovanne 14, qui met à l'atmosphère la tubulure 5 en vidant complètement l'accumulateur 7. Le transducteur reçoit dès lors sur ses deux entrées 13a, 13b la pression atmosphérique, et le signal de pression PA qu'il délivre correspond à son faux-zéro. Le transducteur 13 est conçu pour délivrer un signal de mesure sous forme d'une tension analogique à sa sortie 13c. Ce signal, après amplification, est transformé, à l'aide d'un oscillateur commandé par une tension, en un signal impulsionnel à fréquence variable, la valeur de celle-ci traduisant le niveau de pression appliqué au transducteur. Par comptage, répété régulièrement, du nombre d'impulsions de ce signal qui sont contenues dans un intervalle de temps constant, la valeur moyenne, durant cet intervalle de temps, de la pression variable régnant dans l'accumulateur est déterminée.L'écart de chaque compte d'impulsions avec le précédent est calculé et comparé à un seuil prédéterminé de très bas niveau; c'est au moment où l'écart devient inférieur à ce seuil que l'émission de bulles par le tube 3 est considérée comme terminée, la pression hydrostatique PH à son extrémité 3a étant équilibrée par la pression régnant dans l'accumulateur 7 à cet instant. Les valeurs FH et FA de la fréquence du signal impulsionnel, relevées respectivement au moment où la formation de bulles dans le liquide prend fin et lors de la mesure du faux-zéro du transducteur 13, sont mémorisées, et le calculateur 17 détermine, à partir de celles-ci, la valeur de la pression hydrostatique PH d'après la relation : PH CFH - FA) f étant la fonction de conversion fréquence/pression de la chaine fvrmée par le transducteur, l'amplificateur et l'oscillateur précités. Cette fonction est déterminée par étalonnage. La valeur de la pression hydrostatique PH est appliquée au dispositif d'affichage 16 et, éventuellement, à un enregistreur. On peut en outre calculer, connaissant la densité du liquide 2, la hauteur H de celui-ci dans le réservoir 1, puis l'afficher et l'enregistrer de même. L'appareillage de mesure décrit peut être aisément adapté pour permettre la mesure de la pression hydrostatique à un deuxième niveau dans le liquide 2 que contient le réservoir 1. Il suffit d'installer dans ce dernier un deuxième tube 3, descendant au niveau désiré; et de le raccorder à la tubulure par un tuyau 4 et une électrovanne 6 complémentaires, le fonctionnement de celle-ci étant de même gouverné par le dispositif de commande 18. Une telle disposition permet de mesurer la densité du liquide 2 et de tenir compte de la valeur obtenue pour ce paramètre dans le calcul de la hauteur H de liquide à partir de la pression hydrostatique PH mesurée. Revendications 1. Procédé de mesure de la pression hydrostatique au sein d'un liquide contenu dans un réservoir, caractérisé par le fait qu'il consiste à immerger dans le liquide (2) une sonde de pression constituée par un tube (3) débouchant à l'endroit où l'on désire mesurer la pression, à mettre en communication ce tube avec un accumulateur de gaz (7) préalablement gonflé ô une pression supérieure à la pression à mesurer, de sorte que le gaz s'échappe du tube (3) en formant des bulles tandis que la pression décroît de ce fait dans l'accumulateur (7), et à mesurer la valeur de celle-ci au moment où prend fin l'échappement de bulles, laquelle est égale à la pression hydrostatique cherchée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on effectue des mesures de la pression dans l'accumulateur (7) de façon répétée et que le moment où prend fin l'échappement de bulles est déterminé comme étant celui où l'écart entre deux valeurs de pressions relevées consécutivement est inférieur à un seuil prédéterminé de faible niveau. 3. Appareillage de mesure de la pression hydrostatique au sein d'un liquide contenu dans un réservoir, caractérisé par le fait qu'il comprend un tube (3) descendant dans le réservoir (1) jusqu'à la profondeur (p) où doit être faite la mesure de pression, un accumulateur de gaz sous pression (7), un dispositif de commutation (19) comportant des organes commandés (1E, 6) de mise en communication de l'accumulateur soit, dans une phase préliminaire, avec une source d'alimentation en gaz comprimé (8), soit, dans une phase de mesure, avec le tube (3) précité, un transducteur de pression (13) connecté à l'accumulateur (7) et permettant de mesurer la pression régnant dans celui-ci, et une unité (20) de gestion du fonctionnement des différents éléments de l'appareillage. 4. Appareillage selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'unité de gestion (20) comprend un dispositif (15) de traitement du signal de mesure fourni par le transducteur de pression (13), un dispositif (18) de commande des organes du dispositif de commutation (19) et un calculateur (17) pilotant les dispositifs de traitement et de commande de façon que, durant une phase de mesure, le dispositif de traitement (15) effectue une lecture dudit signal à intervalles réguliers et délivre une mesure de pression lorsque l'écart entre deux valeurs de pression lues consécutivement est inférieur à un seuil prédéterminé de faible niveau. 5. Appareillage selon la revendication 3 ou 4, caractérisé par le fait que le dispositif de commutation (19) comporte en outre un organe commandé (14) de mise en communication de l'accumulateur (7) avec l'atmosphère. 6. Appareillage selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé par le fait que les organes commandés (6, 10, 14) du dispositif de commutation sont des électrovannes. 7. Appareillage selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé par le fait que le volume de l'accumulateur (7), augmenté de celui des éléments auxquels il est relié pendant une phase de mesure, est considérablement plus grand que celui de chacune des bulles émises par le tube (3) dans le liquide. 8. Appareillage selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins un autre tube semblable au tube (3) précité, installé comme celui-ci dans le réservoir (1) et relié à l'accumulateur (7) de la même façon, mais par une voie distincte.