DESCRIPTION
Procédé de contrôle de la mesure de variations de niveau
La présente invention se rapporte à un procédé de contrôle de la mesure du niveau liquide dans un réservoir et en particulier de la mesure de la vitesse de variation du niveau liquide lors du remplissage ou de la vidange d'un réservoir.
Il est d'usage courant de mesurer le niveau liquide dans un réservoir à l'aide d'une jauge, qui exprime le niveau par une indication mécanique. Ce genre d'appareil, qui existe en plusieurs exécutions (règle, tube, flotteur, balancier,. etc... ) donne en général une bonne indication du niveau. Toutefois, lorsque le réservoir est destiné à contenir des matières dangereuses comme le LPG, le butane ou un autre gaz liquéfié, les conditions de sécurité sont telles qu'il faut s'assurer du bon fonctionnement de la jauge et ceci en particulier pendant les opérations critiques, par exemple le remplissage du réservoir. En effet, le LPG et autres matières volatiles ont la propriété d'augmenter de volume en fonction de la température.
Il est par conséquent impératif de n'effectuer le remplissage du réservoir qu'à concurrence d'un certain pourcentage de volume maximum (par exemple 80% de la capacité totale). On sera ainsi assuré que, quelle que soit la température lors du remplissage, un accroissement de température ultérieur ne provoquera pas l'explosion du réservoir par augmentation de pression. Afin de s'assurer que le remplissage ne se fait effectivement que jusqu'à 80%
(ou toute autre valeur au choix), il est impératif de disposer d'un moyen fiable de mesure, sinon dans son fonctionnement, du moins dans le contrôle de son aptitude à fonctionner.
La présente invention propose un procédé pour contrôler les variations du niveau liquide en particulier lors du remplissage d'un réservoir. Suivant une caractéristique de l'invention on contrôle la vitesse de variation du niveau du liquide dans un réservoir lors de l'opération de remplissage et/ou vidange.
Suivant une caractéristique avantageuse de l'invention on mesure la vitesse de variation du niveau et on compare la vitesse mesurée avec la vitesse théorique, déterminée par tout moyen connu.
Suivant une caractéristique préférentielle de l'invention on compare la vitesse mesurée avec la vitesse théorique à chaque seuil prédéterminé du niveau du liquide dans le réservoir.
Suivant une forme de mise en application de l'invention, l'information mécanique de variation du niveau du liquide dans un réservoir transmise par une jauge est captée par un télétransmetteur qui transforme cette information en un signal électrique. Ce signal est transmis à un récepteur approprié qui le traduit en un signal perceptible, tel affichage, lampe témoin, alarme et/ou en une action directe sur l'équipement, par exemple sur la pompe, sur une vanne, etc...
Suivant une forme avantageuse de mise en application de l'invention, on prélève sur le signal électrique la variation unitaire, c'est-à-dire que l'on détermine le temps nécessaire pour varier d'une unité; l'unité étant un seuil de niveau du liquide dans un réservoir, par exemple chaque centimètre de niveau ou chaque pourcent de niveau correspond à un seuil.
Le temps nécessaire pour varier d'une unité sera évidemment fonction de la vitesse de remplissage du réservoir, vitesse elle-même fonction de la capacité du réservoir et du débit de la pompe.
Ainsi par un calcul ou par des essais préliminaires, on peut déterminer le temps de référence. Il suffira alors de comparer
pendant toute la durée de remplissage (et/ou vidange) le temps de variation unitaire du signal au temps de référence. Si, au cours de la manoeuvre, ce dernier est atteint ou dépassé, une anomalie est détectée. Cette anomalie pouvant être une défectuosité de la pompe, de la jauge, du télétransmetteur, de la liaison électrique, etc...
La détection d'une anomalie sera accompagnée par une alarme et/ ou par une action directe sur la pompe ou sur une vanne ou encore sur un autre élément de l'installation.
Suivant une forme préférentielle de mise en application de l'invention, la jauge sera du type à balancier, pouvant créer un mouvement de rotation perceptible par un télétransmetteur. Ce dernier peut être de tout type pouvant capter un signal, comme par exemple un potentiomètre, un capteur Hall, un capteur digital absolu ou tout autre capteur.
Avantageusement le signal du capteur sera traité digitalement et transformé en une information binaire du type à 2 digits.
Si les digits correspondent au pourcentage de remplissage du réservoir on peut utiliser la variation d'état du digit traitant les unités (l'autre digit traitant les dizaines). En effet, à chaque pourcent de variation du niveau du liquide correspondra une variation d'état du digit des unités. Cette variation d'état pourra avantageusement être utilisée pour déterminer si la chaîne de mesure fonctionne de manière satisfaisante.
A cet effet, on compare le temps entre deux changements d'état du digit des unités à un temps prédéterminé. Ainsi, si pour une raison quelconque, aucune variation n'est enregistrée endéans cette période maximale, le cas sera détecté et transmis à un dispositif d'alarme ou d'arrêt automatique.
Il est évident que le signal du capteur peut être traité d'une façon analogue par tout moyen connu de l'homme de métier qui comparera la variation du signal avec le signal de référence.
L'invention sera illustrée ci-après à l'aide d'un exemple de mise en application qui sera décrit en se référant aux figures jointes qui représentent:
- la figure 1 : un schéma d'une installation suivant l'invention; - la figure 2 : un agrandissement d'une partie de l'installation représentée à la figure 1;
- la figure 3 : un diagramme du circuit électronique de contrôle du niveau.
En se référant à la figure 1, celle-ci montre un réservoir 1 comportant une tête étanche 2 fixant à l'intérieur du réservoir 1 une jauge de type à balancier flotteur dont le principe de fonctionnement est le suivant: Un flotteur 3 fixé à un bras de levier 5 entraîne un aimant 7 via un jeu d'engrenages 4. La position angulaire du balancier est fonction du niveau du liquide dans le réservoir, donc du volume qu'il contient. Toute variation du volume du liquide entraînera par conséquent une variation angulaire du balancier et de l'aimant 7. L'aimant (fig. 2), logé dans la tête 2 de jauge, est couplé magnétiquement à l'aiguille du cadran de lecture directe 6 gradué en pourcent du volume total du réservoir.
Un potentiomètre 8 solidaire d'un train d'aimants 9 est logé dans un boîtier hermétique 10. Ce boîtier est installé entre la tête de jauge 2 et le cadran 6.
L'information de variation du niveau du liquide dans le réservoir 1 transmise par la variation angulaire du balancier provoquant un déplacement rotatif du champ magnétique des aimants 9 est captée par le potentiomètre 8 qui constitue le télétransmetteur et qui transforme l'information mécanique en un signal électrique. Ce dernier est traité dans le système 11, décrit plus en détail ci-après et qui est relié directement à un système d'affichage 21.
Le signal sortant du système 11 est relié au signal d'alarme 12 de l'installation, ainsi qu'avantageusement au système de commande du moteur 14 de la pompe de remplissage et du moteur 13 de la pompe de vidange du réservoir 1. Les vannes 15 et 16 et les tuyaux 17 et 18 représentent en partie les circuits de remplissage et de vidange.
Le signal donné par le potentiomètre 8 est transformé d'abord par un convertisseur 20 analogue/digital en un signal analogue et ensuite en un signal numérique. Ce signal numérique constitue le signal de télémesure à proprement parler. Celui-ci servira à visualiser le taux de remplissage du réservoir au moyen d'un affichage 21 à deux digits pouvant ainsi indiquer des valeurs comprises entre 0 et 99%.
Il permettra aussi la détection de seuils de décision au moyen de comparateurs associés à des unités de référence.
Le digit des unités, variant constamment d'état à chaque variation unitaire du niveau du liquide servira, conjointement avec la détection de mise en route de la pompe de remplissage ou de vidange via un contact solidaire de l'élément de commande
(KF ou KU), au contrôle du bon fonctionnement de la jauge.
Lors de la commande de remplissage ou de vidange, un signal capté en F démarre un compteur de temps 22 par l'entrée "Start" 24, après un délai de déparasitage donné par un temporisateur 25 et via un générateur d'impulsion 26.
Un signal de variation unitaire AU est prélevé sur le signal numérique de télémesure. Ce dernier change d'état à chaque variation unitaire de niveau liquide (p.ex. 1%).
Le temps normal entre chaque variation unitaire prend la valeur t. Celle-ci est déterminée expérimentalement ou par calcul et dépend de la capacité du réservoir ainsi que du débit de la pompe.
Afin d'éliminer les variations rapides de AU dues à des effets parasitaires, le signal est temporisé par le temporisateur 27 avant de le transformer en une impulsion au moyen du formateur d'impulsion 28.
Cette impulsion initialise le compteur de temps 22 par l'entrée "Reset" 23.
Après un délai approprié obtenu par le temporisateur
29, une impulsion est produite par le générateur d'impulsion 30 et démarre le compteur de temps 22 par l'entrée "Start" 24.
Au bout du temps t correspondant normalement à une variation unitaire de niveau liquide, une impulsion est formée en 28 qui réinitialise le compteur 22 à l'entrée 23, après quoi le compteur est redémarré à l'entrée 24 via une impulsion produite par 30 après un délai donné par 29 et ainsi de suite...
Une période d'estimation Tmax est installée au moyen du commutateur 31. Cette période est choisie en fonction du temps normal t et lui est donc théoriquement supérieure.
Si après démarrage du compteur 22, le temps de variation unitaire de AU est égal ou supérieur au temps limite Tmax, ceci étant obtenu par la non remise à zéro du compteur 22, le comparateur 32 délivrera un signal indiquant l'anomalie et actionne l'alarme 12.
Lorsque la commande de remplissage ou de vidange est arrêtée, le contact KF ou KU informe le système 11 que la détection de non variation unitaire du signal AU devient sans objet et l'indication de défaut disparaît.
La figure 3 montre les éléments du système 11 ainsi que le diagramme de la succession des signaux donnés par ces éléments. Le décalage des signaux entre les divers éléments est représenté schématiquement.
Il est clair que l'invention n'est pas limitée à l'exemple de mise en application décrite et que des variantes peuvent être utilisées, aussi bien pour la jauge que pour le télétransmetteur et pour le système de traitement des données.
Ainsi par exemple la jauge peut être de tout type connu, il suffit que la mesure puisse donner une indication mécanique; le télétransmetteur peut être de tout type connu pour autant qu'il soit capable de traduire l'indication mécanique en signal électrique; le système de traitement peut être tout système capable de comparer un temps mesuré avec un temps de référence prédéterminé.
REVENDICATIONS
1. Procédé de contrôle des variations du niveau de liquide dans un réservoir lors du remplissage et/ou de la vidange de celui-ci, mesurées par une jauge, caractérisé en ce qu'on compare la vitesse de variation du niveau mesuré par la jauge avec la vitesse de variation théorique prédéterminée et qu'on détecte les déviations entre les données mesurées et les données théoriques.
DESCRIPTION
Method for controlling the measurement of level variations
The present invention relates to a method for controlling the measurement of the liquid level in a tank and in particular the measurement of the rate of change of the liquid level during filling or emptying of a tank.
It is common practice to measure the liquid level in a tank using a gauge, which expresses the level by a mechanical indication. This kind of device, which exists in several executions (ruler, tube, float, pendulum, etc.) generally gives a good indication of the level. However, when the tank is intended to contain hazardous materials such as LPG, butane or another liquefied gas, the safety conditions are such that the proper functioning of the gauge must be ensured, especially during operations critical, for example filling the tank. In fact, LPG and other volatile materials have the property of increasing volume as a function of temperature.
It is therefore imperative to fill the tank only up to a certain percentage of maximum volume (for example 80% of the total capacity). It will thus be ensured that, whatever the temperature during filling, a subsequent increase in temperature will not cause the explosion of the tank by increase in pressure. In order to ensure that filling is only done up to 80%
(or any other value of your choice), it is imperative to have a reliable means of measurement, if not in its operation, at least in the control of its ability to function.
The present invention provides a method for controlling variations in the liquid level, in particular when filling a reservoir. According to a characteristic of the invention, the speed of variation of the level of the liquid in a reservoir is controlled during the filling and / or emptying operation.
According to an advantageous characteristic of the invention, the speed of variation of the level is measured and the speed measured is compared with the theoretical speed, determined by any known means.
According to a preferred characteristic of the invention, the measured speed is compared with the theoretical speed at each predetermined threshold of the level of the liquid in the tank.
According to one form of application of the invention, the mechanical information of variation of the level of the liquid in a tank transmitted by a gauge is received by a teletransmitter which transforms this information into an electrical signal. This signal is transmitted to an appropriate receiver which translates it into a perceptible signal, such as a display, indicator lamp, alarm and / or a direct action on the equipment, for example on the pump, on a valve, etc.
According to an advantageous form of application of the invention, the unitary variation is taken from the electrical signal, that is to say that the time necessary to vary by one is determined; the unit being a threshold for the level of the liquid in a reservoir, for example each centimeter of level or each percent of level corresponds to a threshold.
The time required to vary by one unit will obviously depend on the speed of filling the tank, speed itself a function of the capacity of the tank and the flow rate of the pump.
Thus by a calculation or by preliminary tests, one can determine the reference time. It will then suffice to compare
throughout the duration of filling (and / or emptying) the unit variation time of the signal at the reference time. If, during the maneuver, the latter is reached or exceeded, an anomaly is detected. This anomaly can be a defect in the pump, the gauge, the remote transmitter, the electrical connection, etc ...
The detection of an anomaly will be accompanied by an alarm and / or by a direct action on the pump or on a valve or on another element of the installation.
According to a preferred form of application of the invention, the gauge will be of the pendulum type, capable of creating a rotational movement perceptible by a teletransmitter. The latter can be of any type that can pick up a signal, such as a potentiometer, a Hall sensor, an absolute digital sensor or any other sensor.
Advantageously, the sensor signal will be digitally processed and transformed into binary information of the 2-digit type.
If the digits correspond to the percentage of filling of the tank, it is possible to use the state variation of the digit processing the units (the other digit processing the tens). Indeed, to each percent of variation of the level of the liquid will correspond a variation of state of the digit of the units. This variation in state can advantageously be used to determine whether the measuring chain is operating satisfactorily.
For this purpose, the time between two changes of state of the unit digit is compared to a predetermined time. Thus, if for any reason, no variation is recorded within this maximum period, the case will be detected and transmitted to an alarm or automatic shutdown device.
It is obvious that the sensor signal can be processed in an analogous manner by any means known to those skilled in the art who will compare the variation of the signal with the reference signal.
The invention will be illustrated below with the aid of an application example which will be described with reference to the attached figures which represent:
- Figure 1: a diagram of an installation according to the invention; - Figure 2: an enlargement of part of the installation shown in Figure 1;
- Figure 3: a diagram of the electronic level control circuit.
Referring to FIG. 1, this shows a tank 1 comprising a sealed head 2 fixing inside the tank 1 a gauge of the float balance type, the operating principle of which is as follows: A float 3 fixed to a lever arm 5 drives a magnet 7 via a set of gears 4. The angular position of the balance depends on the level of the liquid in the reservoir, therefore on the volume it contains. Any variation in the volume of the liquid will consequently cause an angular variation in the balance and the magnet 7. The magnet (fig. 2), housed in the gauge head 2, is magnetically coupled to the needle of the direct reading dial 6 graduated in percent of the total volume of the tank.
A potentiometer 8 secured to a train of magnets 9 is housed in an airtight housing 10. This housing is installed between the gauge head 2 and the dial 6.
The information on the variation of the level of the liquid in the reservoir 1 transmitted by the angular variation of the pendulum causing a rotary movement of the magnetic field of the magnets 9 is picked up by the potentiometer 8 which constitutes the remote transmitter and which transforms the mechanical information into a signal electric. The latter is dealt with in the system 11, described in more detail below and which is directly connected to a display system 21.
The outgoing signal from the system 11 is linked to the alarm signal 12 from the installation, as well as advantageously to the control system of the motor 14 of the filling pump and of the motor 13 of the tank emptying pump 1. The valves 15 and 16 and the pipes 17 and 18 partially represent the filling and emptying circuits.
The signal given by the potentiometer 8 is first transformed by an analog / digital converter 20 into an analog signal and then into a digital signal. This digital signal constitutes the telemetry signal proper. This will be used to display the filling rate of the tank by means of a two-digit display 21 which can thus indicate values between 0 and 99%.
It will also allow the detection of decision thresholds by means of comparators associated with reference units.
The digit of the units, constantly varying state with each unitary variation of the liquid level will be used, together with the detection of starting of the filling or emptying pump via a contact integral with the control element
(KF or KU), to check the correct functioning of the gauge.
During the filling or emptying command, a signal picked up at F starts a time counter 22 by the "Start" input 24, after a deworming delay given by a timer 25 and via a pulse generator 26.
A unitary variation signal AU is taken from the digital telemetry signal. The latter changes state with each unitary change in liquid level (eg 1%).
The normal time between each unit variation takes the value t. This is determined experimentally or by calculation and depends on the capacity of the tank as well as the flow rate of the pump.
In order to eliminate the rapid variations of AU due to parasitic effects, the signal is timed by the timer 27 before transforming it into a pulse by means of the pulse trainer 28.
This pulse initializes the time counter 22 by the "Reset" input 23.
After an appropriate delay obtained by the timer
29, a pulse is produced by the pulse generator 30 and starts the time counter 22 by the "Start" input 24.
At the end of the time t normally corresponding to a unitary variation in liquid level, a pulse is formed at 28 which resets the counter 22 at the input 23, after which the counter is restarted at the input 24 via a pulse produced by 30 after a deadline given by 29 and so on ...
An estimation period Tmax is installed by means of the switch 31. This period is chosen as a function of the normal time t and is therefore theoretically greater.
If after starting the counter 22, the unit variation time of AU is equal to or greater than the limit time Tmax, this being obtained by not resetting the counter 22, the comparator 32 will deliver a signal indicating the anomaly and activates the alarm 12.
When the filling or emptying command is stopped, the contact KF or KU informs the system 11 that the detection of non-unitary variation of the signal AU becomes irrelevant and the fault indication disappears.
FIG. 3 shows the elements of the system 11 as well as the diagram of the succession of the signals given by these elements. The signal offset between the various elements is shown diagrammatically.
It is clear that the invention is not limited to the example of implementation described and that variants can be used, both for the gauge as for the teletransmitter and for the data processing system.
Thus, for example, the gauge can be of any known type, it suffices that the measurement can give a mechanical indication; the teletransmitter can be of any known type as long as it is capable of translating the mechanical indication into an electrical signal; the processing system can be any system capable of comparing a measured time with a predetermined reference time.
CLAIMS
1. Method for controlling variations in the level of liquid in a reservoir during filling and / or emptying thereof, measured by a gauge, characterized in that the speed of variation of the level measured by the gauge is compared with the predetermined theoretical variation speed and that deviations between the measured data and the theoretical data are detected.