Brevet FR2777878A1 — publié le 19991029

PROCEDE DE RECUPERATION DE VAPEURS EMISES AU COURS D'UNE DISTRIBUTION DE LIQUIDE La présente invention concerne un procédé de récupération de vapeurs émises au cours d'une distribution de liquide à l'intérieur d'un réservoir. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine de la distribution de carburant pour véhicules automobiles par exemple, afin de récupérer les vapeurs d'hydrocarbures s'échappant du réservoir desdits véhicules à mesure10 que celui-ci se remplit de carburant liquide. Une installation de distribution de liquide tel que du carburant pour véhicules automobiles comprend, d'une façon générale, des moyens de distribution dudit liquide essentiellement constitués par des distributeurs munis de pompes aptes à faire circuler le carburant avec un débit-liquide QL d'une cuve de stockage vers le réservoir des véhicules. Les distributeurs comprennent également un mesureur de liquide relié à un générateur d'impulsions permettant à un calculateur d'établir le volume et le prix du carburant délivré, lesquels apparaissent en clair sur un afficheur dont sont équipés les distributeurs. En outre, lorsqu'elle est prévue pour récupérer les vapeurs d'hydrocarbures émises, ladite installation comprend des moyens de récupération aptes à faire circuler lesdites vapeurs avec un débit- vapeur Qv le long d'une canalisation, du réservoir des véhicules vers une cuve de récupération, la cuve de stockage par exemple, le débit- vapeur Qv étant commandé par une grandeur g caractéristique desdits moyens de récupération de manière à maintenir entre le débit-vapeur Qv et le débit-liquide QL une relation de proportionnalité Qv = k QL avec k égal à ou voisin de 1. Enfin, des moyens de mesure permettent de déterminer le débit-vapeur Qv. Le plus souvent, lesdits moyens de récupération sont constitués par une pompe aspirant les vapeurs du réservoir pour les refouler dans la cuve de stockage d'hydrocarbures. La grandeur caractéristique g est alors la vitesse de rotation de ladite pompe, laquelle est commandée par le générateur d'impulsions des moyens de distribution. Toutefois, dans la majorité des cas, il n'est pas possible d'imposer de manière simple une vitesse de pompe proportionnelle au débit- liquide QL. En effet, les conditions de fonctionnement peuvent être très différentes d'une installation à une autre par: - les pertes de charge sur la canalisation de récupération, en amont et en aval de la pompe, - la présence éventuelle de clapets tarés au niveau de la cuve de récupération pouvant engendrer dans celle-ci une pression différente de la pression atmosphérique et correspondant à une perte de charge supplémentalre imposée à la pompe sur la canalisation de récupération, - la fuite interne de la pompe de récupération, dépendant de la différence de pression amont-aval, qui affecte son efficacité. En résumé, pour obtenir un débit-vapeur Qv donné, il faut imposer à la pompe de récupération une vitesse de rotation qui dépend de l'installation. De façon à prendre en compte les paramètres mentionnés plus haut, il est courant d'effectuer un étalonnage de l'installation complète lorsqu'elle est implantée sur le site. Lors de cet étalonnage, on fixe une vitesse de la pompe de récupération et on mesure le débit-vapeur Qv correspondant à l'aide d'un débitmètre ou d'un compteur à gaz. On établit ainsi une relation entre la vitesse et le débit-vapeur Qv avec un nombre de mesures suffisant pour définir la caractéristique de la pompe dans ces conditions de fonctionnement. Cette relation est mise5 en mémoire dans un microprocesseur. En fonctionnement normal, le débitmètre est retiré et, lors d'une distribution d'hydrocarbures à un débit-liquide QL, le microprocesseur cherche dans la mémoire la vitesse à imposer à la pompe de récupération pour que Qv = QL.10 Ce procédé de récupération connu présente cependant les inconvénients suivants: - les pertes de charge sur la canalisation de récupération peuvent évoluer au cours du temps du fait: d'une obturation partielle progressive par des poussières, 15. du changement de section des tuyaux en élastomère avec la présence prolongée d'hydrocarbures. C'est le cas en particulier de la partie de canalisation située en amont de la pompe, généralement constituée par un tube en élastomère entouré de liquide sous pression, cette partie représentant l'âme d'un flexible coaxial. - la fuite interne de la pompe peut évoluer pour cause d'usure, comme dans les pompes à palettes par exemple. - la densité des vapeurs est variable avec les hydrocarbures et la température des réservoirs des véhicules en fonction de l'évolution de la température ambiante, ce qui modifie l'influence des pertes de charge amont et aval. - la pression de vapeur dans la cuve de récupération peut aussi varier avec les hydrocarbures et la température. Aussi, le problème technique à résoudre par l'objet de la présente invention est de proposer un procédé de récupération de vapeurs émises au cours d'une distribution de liquide à l'intérieur d'un réservoir, à l'aide d'une installation comprenant: - des moyens de distribution du liquide aptes à faire circuler ledit liquide avec un débit-liquide QL d'une cuve vers ledit réservoir, - des moyens de mesure dudit débit- liquide QL, des moyens de récupération de vapeurs, aptes à faire circuler lesdites vapeurs avec un débit-vapeur Qv du réservoir vers une cuve de récupération, ledit débit-vapeur Qv étant commandé par une grandeur g caractéristique desdits moyens de récupération, - des moyens de mesure dudit débit-vapeur Qv, procédé qui, compte tenu de la lente évolution des paramètres caractéristiques de la circulation de vapeur le long de la canalisation de récupération, permettrait d'effectuer un réétalonnage différé de la grandeur caractéristique g en fonction du débit-vapeur Qv mesuré. La solution au problème technique posé consiste, selon la présente invention, en ce que ledit procédé comporte les étapes consistant à: effectuer un étalonnage initial des moyens de récupération par aspiration d'air, en faisant varier ladite grandeur g par pas i et en mesurant, pour chaque valeur goi de g, le débit-vapeur correspondant Qvi d'air de manière à établir une table To d'étalonnage initial: To = [goi, Qvi] - à chaque distribution n de liquide: mesurer le débit- liquide QL à intervalle de temps régulier et déterminer une valeur gn-lj de la grandeur g à appliquer aux moyens de récupération à l'aide de la table Tn-1 d'étalonnage = [gnli, Qvi] Tn- = [ gn- lj, QL] avec Qv = QL mesurer le débit-vapeur Qv à chaque intervalle de temps, calculer un coefficient Kn de similarité en fonctions des écarts entre les valeurs mesurées de QL et Qv, 5. établir une nouvelle table Tn d'étalonnage à utiliser pour la distribution n + 1 suivante par: Tn = [gni, Qvi] = Kn. T0 Ainsi, comme on le verra en détail plus loin, le procédé conforme à l'invention utilise pour la grandeur caractéristique g lors d'une distribution de liquide une valeur déterminée à partir de la table d'étalonnage établie au cours de la distribution précédente tandis qu'une nouvelle table d'étalonnage réactualisée est construite en vue de la distribution suivante. De manière à tenir compte d'éventuelles pertes de charges dans les canalisations, l'invention prévoit que le débit-vapeur Qv est mesuré par une valeur Q de débit de vapeurs fournie par un débit-mètre disposé en série avec les moyens de récupération, Q étant corrigée par un facteur de pression P/Pa o P est la pression mesurée au niveau dudit débit-mètre et Pa la pression atmosphérique. Selon un perfectionnement au procédé de l'invention: - lors de ladite étape d'étalonnage initiale, on établit une table Ho de correspondance initiale reliant le débit-vapeur Qv au débit Q de vapeurs indiqué par le débit-mètre (123): Ho = [Qoi, Qvi] - lors de la distribution n de liquide: on compare à chaque intervalle de temps le débit Qn de vapeurs indiqué par le débit-mètre au débit Qn-lj défini par la table Hn1 de correspondance, Hn- 1 = [Qn-lj, QL] avec Qvi = QL on modifie la valeur gn-lj par pas 8g au cours de la distribution de manière à ce que la valeur de Qn se rapproche de celle de Qn-lj, on calcule en fin de distribution un deuxième coefficient kn de similarité en fonction des écarts entre les valeurs mesurées de Qn et Qv. on établit une nouvelle table Hn de correspondance à utiliser pour la distribution n+ 1 suivante par: Hn = [Qni, Qvi] = kn.Ho Ce perfectionnement permet en cours de distribution de modifier la valeur gn-lj de la grandeur g fournie par la table d'étalonnage de façon à ce que le débit-vapeur Qv se rapproche au mieux du débit Qvi défini par le table Hn-1 et donc du débit-liquide QL sans toutefois atteindre ce dernier. Deux modes particuliers, mais non exclusifs, de mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention sont proposés. Dans un premier mode, lesdits moyens de récupération sont constitués par une pompe de récupération à vitesse fixe et une vanne à ouverture variable, ladite grandeur g caractéristique étant la section efficace de passage de ladite vanne. Dans un second mode de mise en oeuvre, lesdits moyens de récupération sont constitués par une pompe de récupération à vitesse variable, ladite grandeur g caractéristique étant la vitesse de ladite pompe de récupération. La description qui va suivre, en regards des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. La figure 1 est un schéma d'un premier mode de mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention. La figure 2 est un schéma d'un deuxième mode de mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention. La figure 3 est un graphe représentant une table d'étalonnage initial du procédé conforme à l'invention. La figure 4 est un graphe représentant une table de correspondance initiale du procédé conforme à l'invention. Le schéma de la figure 1 montre une installation de distribution de liquide, du carburant par exemple, à l'intérieur du réservoir d'un véhicule, non représenté. Cette installation comprend des moyens de distribution de carburant essentiellement constitués par une pompe PL apte à faire circuler ledit carburant L avec un débit-liquide QL d'une cuve 100 de stockage vers ledit réservoir le long d'une canalisation 110, jusqu'à un pistolet 111 de distribution. Comme cela a déjà été mentionné plus haut, un distributeur 112, incluant éventuellement la pompe-liquide PL, comporte un mesureur 113 placé sur la canalisation 110 en série avec la pompe PL de manière qu'un générateur 114 d'impulsions, couplé audit mesureur 113, fournisse un signal impulsionnel représentatif du débit-liquide QL qu'un calculateur 115 traduit ensuite en termes de volume et de prix à destination d'un afficheur 116. L'installation de la figure 1 comprend également des moyens de récupération des vapeurs V émises lors de la distribution du liquide dans le réservoir du véhicule. Dans l'exemple de la figure 1, lesdits moyens de récupération sont principalement constitués par une pompe Pv de récupération à vitesse w variable, apte à faire circuler lesdites vapeurs avec un débit-vapeur Qv le long d'une canalisation , depuis le réservoir en passant par le pistolet 111 de distribution, vers une cuve 100 de récupération qui, dans le cas de la figure 1, n'est autre que la cuve de stockage du carburant liquide. De manière pratique, le débit-vapeur Qv est mesuré par une valeur Q de débit de vapeurs fournie par un débit-mètre 123 disposé en série avec la pompe Pv, Q étant corrigée par un facteur de pression P/Pa o P est la pression mesurée par un capteur 122 au niveau du débit-mètre 123 et Pa la pression atmosphérique: Qv = Q x P/Pa A titre d'exemple, le débit- mètre 123 peut avantageusement être constitué par un oscillateur fluidique. Dans le cas de la figure 2, les moyens de récupération sont composés d'une pompe Pv à vitesse wo fixe et d'une vanne 126 à ouverture variable. Quel que soit le mode de réalisation choisi, le procédé de l'invention consiste, dans sa généralité, à imposer à une grandeur g caractéristique des moyens de récupération une valeur telle que le débit-vapeur Qv qui en résulte soit aussi voisin que possible du débit- liquide QL. Dans les exemples des figures 1 et 2, la grandeur g est respectivement la vitesse variable w de la pompe Pv de récupération et la section efficace Rx de passage de la vanne 126. A cet effet, une électronique 121, 121' de commande reçoit, d'une part, une information de débit-liquide QL provenant du pulseur 114, et, d'autre part, des informations de débit-vapeur Qv provenant des moyens 123, 122 de mesure. Ces informations sont ensuite traitées par ladite électronique de commande, d'une manière qui va maintenant être décrite en détail, de façon à appliquer au moteur Mv de la pompe Pv de récupération ou à l'électrovanne 126 un signal de commande apte à amener la grandeur g caractéristique, vitesse w de la pompe Pv ou section efficace Rx de l'électrovanne 126, à une valeur déterminée par l'électronique de commande qui réalise le meilleur accord entre les débits Qv et QL. Le procédé de l'invention comprend une première phase initiale d'étalonnage des moyens de récupération par aspiration d'air. Pendant cette première phase, le débit de liquide n'est pas activé. Par contre, la pompe Pv de récupération des vapeurs est mise en fonctionnement et permet d'aspirer de l'air via l'orifice du pistolet 1 11. L'électronique 121 ou 121' de commande délivre au moteur Mv de la pompe Pv ou à l'électrovanne 126 un signal d'excitation fixe pendant une durée At, correspondant à une valeur go de la grandeur g caractéristique concernée, l'indice 0 indiquant qu'il s'agit de la phase d'étalonnage initial. Puis, le signal d'excitation est incrémenté pas à pas, ce qui produit un accroissement pas à pas de la valeur g0. A chaque pas i correspond donc une valeur goi connue ainsi qu'une valeur Q, de débit-vapeur résultant de la valeur Qi de débit lue sur le débit-mètre 123 et corrigée du facteur de pression Pi/Pa. L'ensemble des couples g i et Qvi constitue une table To d'étalonnage initial: To = [g0i, Qvi] Cette table To, illustrée par la courbe de la figure 2, est mise en mémoire dans l'électronique de commande. Après étalonnage initial, le dispositif de récupération est prêt pour la première distribution de liquide. L'utilisateur décroche le pistolet 1 1 1 et remplit le réservoir de son véhicule avec un débit- liquide QL dont la valeur est transmise du mesureur 113 à l'électronique de commande, laquelle va chercher dans la table To la valeur goj à imposer à la grandeur g correspondant à Qvj = QL: To = [ goj, QL 1 Or, le débit-vapeur correspondant à gOj ne pourra atteindre QL car le dispositif a été étalonné à l'air. La densité de vapeurs de liquide quand il s'agit de carburant étant supérieure à celle de l'air, la perte de charge augmente, ce qui tend à diminuer la pression absolue P à5 l'aspiration de la pompe Pv et par conséquent à réduire le débit-vapeur Qv. Pour atteindre réellement QL, il faudrait augmenter g jusqu'à une valeur gj indiquée sur la figure 3, de façon à compenser la baisse d'efficacité de la pompe Pv de récupération. C'est précisément l'objet du procédé de l'invention. En effet, durant la distribution, le débit-10 liquide QL est mesuré à intervalle régulier, toutes les 500ms par exemple, et mis en mémoire dans l'électronique de commande. Pour chaque valeur de QL ainsi mesurée on en déduit par la table To la valeur g0j à donner à la grandeur g. Egalement toutes les 500ms, on mesure et on met en mémoire les valeurs Q lues sur le débit-mètre 123 et P lues sur le capteur 122 de pression. A la fin de cette première distribution, on déduit de chaque couple de valeurs de Q et P mémorisées la valeur Qv du débit-vapeur par: Qv= Q x P/Pa Finalement, un coefficient K1 de similarité est calculé en fonction des écarts observés entre les différentes valeurs de QL et Qv, ceci de façon à établir une nouvelle table T1 d'étalonnage à utiliser pour la distribution suivante: T1 = [gli, Qvi] = K.To Par exemple, le coefficient K1 de similarité peut être calculé de la manière suivante. Pour chaque mesure 1 effectuée toutes les 500ms, on calcule un rapport K1i défini par: Kl = Qu / Qvi le coefficient K1 étant obtenu comme la moyenne de tous les rapports Kll. Alors T1 = [ K1 g i, Qvi] A la deuxième distribution, la mesure du débit-liquide QL permet de déterminer une valeur correspondant glj à donner à la grandeur g par: T1 = [ g', QL] Cette fois, si aucun changement notable ne s'est produit quant aux pertes de charge dans la canalisation 120 et à la densité des vapeurs, le débit-vapeur Qv imposé par g'j sera sensiblement égal au débit-liquide QL. En général, on notera des variations en cas d'évolution de la température de la pompe Pv de récupération, en particulier lorsque, par exemple, les clients d'une station-service se succèdent à un rythme rapide aux heures de pointe. De même, dans la journée, les véhicules deviennent plus chauds ainsi que le carburant des réservoirs, et la densité des vapeurs augmente. De la même façon qu'au cours de la première distribution, les valeurs de Q et P sont enregistrées à intervalle régulier de manière à pouvoir, en fin de distribution, calculer une série de valeurs de Qv qui seront comparées aux valeurs correspondantes de QL pour en déduire un nouveau coefficient K2 de similarité et déterminer une nouvelle table T2 d'étalonnage: T2 = [g2j, Qvi] = K2.TO qui sera utilisée lors de la troisième distribution, le même processus se répétant alors de distribution en distribution. On peut remarquer que l'utilisation d'un débit-mètre 123 et d'un capteur 122 du pression permet de détecter des anomalies dans le fonctionnement du dispositif de récupération de vapeurs, telles que: - une évolution anormale de la perte de charge. Si la perte de charge est trop grande, il peut y avoir bouchage de la canalisation, ou fuite si elle est trop faible, - une impossibilité d'atteindre le débit-vapeur désiré alors que la vitesse w de la pompe Pv ou la section efficace Rx de la vanne 126 est à sa valeur maximum. On en déduit soit que la pompe Pv est usée soit que la perte de charge dans la canalisation de récupération est trop grande, le débit-vapeur Qv est nul alors que le débit-liquide QL est non nul. On en conclut que la pompe Pv est hors d'usage. Dans tous les cas, il est possible de déclencher une alarme. Le procédé de récupération de vapeurs qui vient d'être décrit peut être perfectionné de la manière suivante. Au cours de la phase d'étalonnage initial par aspiration d'air, outre la table To d'étalonnage, on construit une autre table Ho, dite table de correspondance initiale, reliant pour chaque pas i le débit- vapeur Qv au débit Q de vapeurs indiqué par le débit-mètre 122: Ho = [ Q i, Qi] Cette table Ho, représentée sur la courbe de la figure 3, illustre la relation entre le débit de vapeurs lu sur le débit-mètre et le débit de vapeurs réel. Cette courbe évolue en fonction de la densité des vapeurs et de la perte de charge sur la canalisation. Lors de la première distribution de liquide, du carburant par exemple, l'électronique de commande recherche dans la table To d'étalonnage initial la valeur g0j à imposer à la grandeur g pendant l'intervalle de temps de 500ms, correspondant à Qvj = QL, comme cela a été expliqué plus haut. Pendant la même période, les valeurs de Q1 pl et QL sont mises en mémoire. Là encore, s'agissant de vapeurs de carburant alors que la table To a été obtenue avec de l'air, le débit de vapeurs réel Qv sera trop faible ( Qv L'électronique de commande compare alors à chaque intervalle de temps le débit Q1 indiqué par le débit-mètre à la valeur Qoj: Ho = [ Qoj, QL] En général, on aura Q1 rapproche de celle de Qoj jusqu'à éventuellement l'égaler. A la fin de la première distribution de liquide, l'électronique de commande définit, à partir des valeurs de Q'1 et Pli stockées en mémoire par intervalle régulier 1 de 500ms, une série de valeurs de débit-vapeur Qvl = Q'1 x Pll / Pa qui permettent de déterminer un deuxième coefficient kli de similarité en fonction des écarts entre Q1i et Qva et un coefficient ki de similarité obtenu comme la moyenne des coefficients kl. Ce coefficient ki est utilisé pour mettre à jour la table Ho de correspondance pour la distribution de liquide suivante: H = kl. Ho = [Q'i,Qvi] Par exemple, kli = Qll / Qvl et H1 = [ kl Q i, Qvi] Le procédé se déroule de manière identique pour la deuxième distribution de liquide et les suivantes. REVENDICATIONS 1 - Procédé de récupération de vapeurs émises au cours d'une distribution de liquide à l'intérieur d'un réservoir, à l'aide d'une installation comprenant:s - des moyens (PL) de distribution du liquide, aptes à faire circuler ledit liquide avec un débit-liquide QL d'une cuve de stockage (100) vers ledit réservoir, - des moyens (113) de mesure dudit débit-liquide QL, - des moyens (Pv; 126) de récupération de vapeurs, aptes à faire circuler lesdites vapeurs avec un débit-vapeur Qv du réservoir vers une cuve (100) de récupération, ledit débit-vapeur Qv étant commandé par une grandeur g (w; Rx) caractéristique desdits moyens de récupération, - des moyens (123, 122) de mesure dudit débit- vapeur QV, caractérisé en ce que ledit procédé comporte les étapes consistant à: - effectuer un étalonnage initial des moyens (Pv; 126) de récupération par aspiration d'air, en faisant varier ladite grandeur g par pas i et en mesurant, pour chaque valeur go de g, le débit-vapeur correspondant Qi d'air de manière à établir une table To d'étalonnage initial: To = [goi, Qvi] - à chaque distribution n de liquide: mesurer le débit-liquide QL à intervalle de temps régulier et déterminer une valeur gn-Ij de la grandeur g à appliquer aux moyens de récupération à l'aide de la table Tn-i d'étalonnage = [gn-li, Qvi] Tn l = [ gnflj, QL] avec Qvi - QL, mesurer le débit-vapeur Qv à chaque intervalle de temps, calculer un coefficient Kn de similarité en fonction des écarts entre les valeurs mesurées de QL et Qv, établir une nouvelle table Tn d'étalonnage à utiliser pour la distribution n + 1 suivante par: Tn = [gni, Qvi] = Kn.To 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le débit-vapeur Qv est mesuré par une valeur Q de débit de vapeurs fournie par un débit- mètre (123) disposé en série avec les moyens (Pv; 126) de récupération, Q étant corrigée par un facteur de pression P/Pa o P est la pression mesurée par un capteur (122) de pression au niveau dudit débit-mètre et Pa la pression atmosphérique. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que: - lors de ladite étape d'étalonnage initiale, on établit une table Ho de correspondance initiale reliant le débit-vapeur Qv au débit Q de !5 vapeurs indiqué par le débit-mètre (123): Ho = [Q i, Qvi] - lors de la distribution n de liquide: on compare à chaque intervalle de temps le débit Qn de vapeurs indiqué par le débit-mètre (123) au débit Qn-lj défini par la table Hn-1 de correspondance, Hn-1 = [Qn-lj, QL] avec Qvi = QL, on modifie la valeur gn-lj par pas âg au cours de la distribution de manière à ce que la valeur de Qn se rapproche de celle de Qn-lj, 25. on calcule en fin de distribution un deuxième coefficient kn de similarité en fonction des écarts entre les valeurs mesurées de Qn et Qv. on établit une nouvelle table Hn de correspondance à utiliser pour la distribution n+ 1 suivante par: Hn = [Qni, Qv] = kn.Ho 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de récupération sont constitués par une pompe (Pv) de récupération à vitesse fixe et une vanne (126) à5 ouverture variable, ladite grandeur g caractéristique étant la section efficace (Rx) de passage de ladite vanne (126). - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de récupération sont constitués par une pompe (Pv) de récupération à vitesse w variable, ladite grandeur g caractéristique étant la vitesse w de ladite pompe de récupération. 6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure du débit-vapeur Qv comprennent un oscillateur fluidique. 7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu'un dispositif d'alarme est déclenché en cas d'anomalies dans les valeurs de débit Q et de pression P.