EP4662463A1 - Ensemble comprenant un distributeur de fluide et un simulateur d'un réservoir à remplir, et utilisation d'un tel ensemble - Google Patents

Ensemble comprenant un distributeur de fluide et un simulateur d'un réservoir à remplir, et utilisation d'un tel ensemble

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Publication number
EP4662463A1
EP4662463A1 EP24702965.5A EP24702965A EP4662463A1 EP 4662463 A1 EP4662463 A1 EP 4662463A1 EP 24702965 A EP24702965 A EP 24702965A EP 4662463 A1 EP4662463 A1 EP 4662463A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pcv1
pressure controller
fluid
pressure
assembly
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24702965.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Tom RONY
David VEMPAIRE
Clement GIRE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Liquide SA, LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical Air Liquide SA
Publication of EP4662463A1 publication Critical patent/EP4662463A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F25/00—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume
    • G01F25/10—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of flowmeters
    • G01F25/13—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of flowmeters using a reference counter
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/02—Special adaptations of indicating, measuring, or monitoring equipment
    • F17C13/025—Special adaptations of indicating, measuring, or monitoring equipment having the pressure as the parameter

Definitions

  • the invention relates to an assembly comprising a fluid dispenser and a simulator of a reservoir to be filled by the dispenser.
  • the invention also relates to the use of such an assembly for controlling the reliability of the dispenser, and in particular the reliability of measurements provided and/or displayed by the dispenser. More specifically, it involves controlling the reliability of a quantity of fluid supposedly delivered by the dispenser to a tank to be filled.
  • the invention mainly finds an application in legal metrology applicable to pressurized fluid dispensers.
  • Legal metrology means an approach aimed at verifying that a quantity of fluid supposedly delivered by a dispenser to a tank (i.e. a quantity of fluid billed to a customer) corresponds to the quantity of fluid actually delivered to the tank.
  • the invention may be implemented within the framework of industrial metrology or within the framework of scientific metrology.
  • Industrial metrology aims to ensure the validity and reliability of measurement results in a voluntary approach of a laboratory, organization or industry, etc.
  • Scientific metrology includes research and development of measuring instruments and techniques with the aim of providing an improvement in accuracy and fidelity, and consequently greater reliability in all measurements.
  • the legal metrology procedure in force provides for a test tank connected to the service station as well as a scale intended to determine the weight of this tank before and after filling.
  • the difference in weight calculated on the test tank before and after filling gives an indication of the quantity of fluid actually supplied to this tank.
  • This quantity of fluid is compared to a value displayed by the distributor to establish the reliability of the latter.
  • test tank is chosen to be representative of tanks found on motor vehicles.
  • the test tank can be type 3 or 4 with a capacity ranging from 100 to more than 2000L.
  • test tank (whatever the type) represents a significant acquisition and maintenance cost that affects the total cost of the verification/certification operations carried out within the framework of legal metrology.
  • use of a test tank involves tedious maneuvers before, during and after the test tank filling test.
  • the quantity of fluid at the outlet of the dispenser 2 is taken into account to estimate the volume of fluid supplied to the simulator 3.
  • the quantity of fluid at the outlet of the dispenser 2 is taken into account to estimate the volume of fluid supplied to the tank. This estimated volume is used as the basis for calculating the amount of the commercial transaction (i.e. the amount billed to the customer of the service station).
  • the simulator 3 comprises a fluid transfer line which is in the form of a conduit having a first end and a second opposite end.
  • the first end of the conduit is configured to be connected to the distributor 2, and more specifically to the distribution member of the distributor 2.
  • the fluid passing through the conduit flows from the first end, called upstream, to the second end, called downstream.
  • the conduit can be covered with a thermal insulator.
  • the transfer line comprises a pressure controller PCV1, and at least one secondary flow meter FE1, FE2.
  • the PCV1 pressure controller presents a resistance to fluid flow. This resistance may vary, resulting in a variation in a flow rate and/or pressure of a fluid stream passing through the transfer line.
  • the PCV1 pressure controller is configured to regulate the flow rate and/or pressure of a fluid stream passing through the transfer line.
  • the variation of the resistance of the PCV1 pressure controller can lead to an increase in the pressure of the fluid flow upstream of the PCV1 pressure controller, and a decrease in the pressure of this flow downstream of the pressure controller, i.e. after this flow has passed through the PCV1 pressure controller. This is referred to as regulation of the “upstream pressure” of the fluid by the PCV1 pressure controller.
  • variation in the resistance of the PCV1 pressure controller may result in an increase in fluid pressure after fluid flow passes through the PCV1 pressure controller. This is referred to as regulation of the “downstream pressure” of the fluid by the PCV1 pressure controller.
  • the variation in the resistance of the PCV1 pressure controller to the flow of the fluid makes it possible to reproduce a pressure increase in a reservoir simulated by the PCV1 pressure controller.
  • the PCV1 pressure controller thus acts as a virtual reservoir.
  • the PCV1 pressure controller comprises, for example, a flow and/or pressure control valve, having a passage section of variable dimensions.
  • the passage section determines the resistance of the valve to the flow of the fluid. In other words, the passage section determines the pressure of the fluid downstream and/or upstream of the control valve.
  • the at least one secondary flow meter FE1, FE2 is configured to measure a quantity of fluid passing through the transfer line. More specifically, the at least one secondary flow meter FE1, FE2 is configured to measure a quantity of fluid passing through the pressure controller PCV1. Thus, the at least one secondary flow meter FE1, FE2 can be arranged upstream or downstream of the pressure controller PCV1.
  • the transfer line comprises a first secondary flow meter FE1 located upstream of the pressure controller PCV1 and a second secondary flow meter FE2 located downstream of the pressure controller PCV1.
  • first secondary flow meter FE1 will also be called the “upstream flow meter”.
  • second secondary flow meter FE2 will also be called the “downstream flow meter”.
  • the quantity of fluid measured by the second secondary flow meter FE2 represents a quantity of fluid which would have been supplied to the tank thus simulated by the PCV1 pressure controller.
  • the assembly 1, and in particular the second secondary flow meter FE2 can be implemented to determine more precisely the quantity of fluid supplied to a tank by the distributor 2, when said tank is simulated by a pressure controller PCV1.
  • the assembly 1, and in particular the second secondary flow meter FE2 can be implemented to verify the reliability of the data determined from the main flow meter FE0 and assumed to represent the volume of fluid delivered to a tank connected to the distributor 2.
  • the assembly 1, and in particular the second secondary flow meter FE2 can be implemented for metrology, and in particular for legal metrology, in the field of pressurized fluid distributors.
  • the second secondary flow meter FE2 Due to its function as a standard in relation to the main flow meter FE0, the second secondary flow meter FE2 will also be referred to hereinafter as the “metrological flow meter”.
  • the FE2 metrological flowmeter is based on a different phenomenon or physical quantity than that associated with the FE0 main flowmeter.
  • the FE2 metrological flowmeter and the FE0 main flowmeter are of different types and/or technologies.
  • the FE2 metrological flowmeter may be of the electromagnetic type.
  • the FE0 main flowmeter may be a Coriolis flowmeter.
  • the choice of the main flowmeter FE0 and the metrological flowmeter FE2 according to two different types and/or technologies is essential for a legal metrology application. Indeed, when the two flowmeters FE0, FE2 are based on the same phenomenon or physical quantity, in the event of a significant difference in the measurements provided respectively by these flowmeters, it may be difficult to determine which of these measurements is erroneous.
  • the transfer line has downstream of the pressure controller PCV1 a portion, called the downstream portion, having a wider section than a portion of the same transfer line located upstream of the pressure controller PCV1.
  • the downstream portion of the transfer line is configured to minimize pressure losses after the flow passes through the pressure controller PCV1.
  • the FE2 metrological flowmeter located on this downstream portion can be selected from a range of flowmeters with higher accuracy.
  • the accuracy of the FE2 metrological flowmeter is less than 0.004%. Such a level of accuracy is generally expected on the measuring means used in a legal metrology procedure applied to a pressurized fluid distributor.
  • the simulator 3 comprises a PLC control unit configured to regulate, from a flow measurement taken on the transfer line, and from a mathematical model, the resistance of the PCV1 pressure controller to the flow of the fluid.
  • the flow measurement used to control the PLC control unit can be given by the upstream flow meter FE1, or the downstream flow meter FE2. In the second case, the flow meter FE2 then plays an additional function in addition to its metrological function.
  • the flow measurement used to control the PLC control unit can also be determined by an additional secondary flow meter (not shown) located downstream of the PCV1 pressure controller and separate from the secondary flow meter FE2.
  • the PLC control member may comprise a servomotor configured to drive the PCV1 pressure controller, and in particular to act on the resistance of the PCV1 pressure controller according to a predefined instruction.
  • the PLC control member may comprise an electronic control unit comprising a programmable microprocessor and/or display means and/or input means.
  • the microprocessor is configured to receive all or part of the signals from the sensors or measuring devices such as the upstream flow meter FE1 or the downstream flow meter FE2, then send a second signal to the servomotor.
  • the AS setpoint consists of a QN curve giving a temporal variation of the passage section of the valve between a maximum value QM marking the start of the flow of the fluid in an initially empty tank and a minimum value marking the end of the flow in the tank filled to its maximum.
  • the mathematical model mentioned above is obtained from a filling test carried out on a tank connected to distributor 2.
  • This model includes for example a PN curve giving a temporal evolution of the PH pressure of the fluid at the outlet of the distributor (see ).
  • This evolution can be linear and increasing from an initial pressure RD of the reservoir to a maximum value PM.
  • the initial pressure can be higher than atmospheric pressure.
  • this model may include a curve (not shown) giving a temporal evolution of the flow rate of the fluid at the outlet of the distributor 2. This evolution may be non-linear and decreasing from a maximum value marking the start of filling to a minimum value marking the end of filling.
  • this model includes a curve (not shown) establishing a correlation between the PH pressure and the fluid flow rate at the outlet of distributor 2.
  • the PLC control unit acts on the resistance of the pressure controller PCV1 (for example according to the instruction illustrated in ) so as to establish the flow rate passing through this PCV1 pressure controller at a predetermined value, provided by the pressure/flow correlation curve.
  • the PN curve giving the time evolution of the pressure PH can be used to determine at each instant a value of the fluid pressure at the pressure controller PCV1.
  • the resistance of the pressure controller PCV1 is adapted accordingly (for example according to the setpoint illustrated in ) to reduce the flow rate of fluid passing through the PCV pressure controller to a predetermined value, provided by the pressure/flow correlation curve.
  • the PLC control unit can rely on a curve giving a correlation between the estimated fluid pressure at the PCV1 pressure controller and the resistance of this same PCV1 pressure controller. Such a curve can be used instead of the setpoint illustrated in .
  • the PLC control body is also configured to compare a first quantity of fluid determined by the main flowmeter and presumed to represent the volume of fluid passing through the PCV1 pressure controller with a second quantity of fluid measured by the FE2 metrological flowmeter downstream of the PCV1 pressure controller. Such a comparison makes it possible to establish the reliability of the first quantity of fluid.
  • the transfer line comprises upstream of the PCV1 pressure controller a PT pressure sensor and/or a TT temperature sensor.
  • PT, TT sensors are connected to the PLC control unit and possibly make it possible to correct the resistance of the PCV1 pressure controller, as given by the mathematical model described above.
  • the TT, PT sensors make it possible to correct the opening of the passage section of said valve.
  • the simulator 3 comprises a receptacle 4 intended to collect the fluid which circulates through the transfer line.
  • the receptacle 4 may be connected to the fluid distributor 2 by a return conduit for the purpose of reusing the fluid in the distributor 2.
  • the receptacle 4 may be connected to an ambient environment for the purpose of venting the fluid.
  • the transfer line may be equipped with a second pressure controller PCV2 which is positioned, as the case may be, between the receptacle 4 and the distributor 2 or between the receptacle 4 and the ambient environment.
  • the second pressure controller PCV2 is intended to regulate the pressure at the outlet of the receptacle 4 to bring this pressure to a value accepted by the distributor 2.
  • Receptacle 4 can be positioned upstream and/or downstream of the FE2 metrological flow meter.
  • the receptacle 4 When positioned upstream of the FE2 metrological flowmeter, the receptacle 4 collects a volume of fluid that is likely to generate uncertainties in the measurement made by the FE2 metrological flowmeter. In order to correct such uncertainties, the receptacle 4 upstream of the FE2 metrological flowmeter can be equipped with a TT temperature sensor and/or a pressure sensor.
  • the receptacle 4 may be of type I or II with a more limited capacity (for example 100L) to allow for faster depressurization.
  • the receptacle 4 is not necessarily of the same type as a test tank (generally of type III or IV) used for example in a legal metrology procedure according to the prior art.
  • the transfer line may comprise a safety valve PSV and/or an automatic valve FV intended to protect the simulator 3 in the event of a malfunction. More specifically, the safety valve PSV and/or the automatic valve FV protect the simulator 3 in particular when the temperature, the pressure or the flow rate (measured respectively by the temperature sensor TT, the pressure sensor PT or the at least one secondary flow meter FE1, FE2) exceeds a maximum authorized threshold.
  • control unit In the event of a malfunction, the control unit (PLC) is configured to emit an alarm signal announcing a shutdown of the simulator 3.

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Abstract

Ensemble (1) comprenant un distributeur (2) de distribution de fluide sous pression et un simulateur (3) d'un réservoir à remplir à partir du distributeur (2), le simulateur (3) comprenant une ligne de transfert reliée au distributeur (2) et comprenant un contrôleur (PCV1) de pression, le contrôleur (PCV1) de pression étant configuré pour réguler une pression et/ou un débit d'un flux de fluide traversant le contrôleur (PCV1) de pression, de sorte à simuler une montée en pression dans le réservoir à remplir, le distributeur (2) et le simulateur (3) comprenant respectivement un débitmètre principal (FEO) et un débitmètre secondaire (FE2), le débitmètre principal (FEO) étant configuré pour estimer une première quantité d'un flux de fluide fourni au contrôleur (PCV1) de pression et donc au réservoir simulé par le contrôleur (PCV1) de pression, le débitmètre secondaire (FE2) étant disposé sur la ligne de transfert, en aval du contrôleur (PCV1) de pression, et configuré pour mesurer une deuxième quantité du flux de fluide fourni au contrôleur (PCV1) de pression et donc au réservoir simulé par le contrôleur (PCV1) de pression, caractérisé en ce que le simulateur (3) comprend également un organe (PEC) de contrôle électronique programmable configuré pour comparer la deuxième quantité du flux de fluide avec la première quantité du flux de fluide, de sorte à vérifier la fiabilité de la première quantité du flux de fluide.

Description

    Ensemble comprenant un distributeur de fluide et un simulateur d’un réservoir à remplir, et utilisation d’un tel ensemble
  • L’invention concerne un ensemble comprenant un distributeur de fluide et un simulateur d’un réservoir à remplir par le distributeur.
  • L’invention concerne également l’utilisation d’un tel ensemble pour contrôler la fiabilité du distributeur, et en particulier la fiabilité de mesures fournies et/ou affichées par le distributeur. Il s’agit plus spécifiquement de contrôler la fiabilité d’une quantité de fluide supposée délivrée par le distributeur à un réservoir à remplir.
  • Le fluide considéré est sous pression. Il peut s’agir de l’hydrogène gazeux ou du gaz naturel.
  • L’invention trouve principalement une application dans la métrologie légale applicable aux distributeurs de fluide sous pression. La métrologie légale s’entend ici d’une démarche visant à vérifier qu’une quantité de fluide supposée délivrée par un distributeur à un réservoir (c’est-à-dire une quantité de fluide facturée à un client) correspond à la quantité de fluide réellement délivrée au réservoir.
  • Toutefois, l’invention peut être mise en œuvre dans le cadre de la métrologie industrielle ou dans le cadre de la métrologie scientifique. La métrologie industrielle vise à assurer la validité et la fiabilité des résultats de mesures dans une démarche volontaire d’un laboratoire, organisme ou industrie, etc. La métrologie scientifique comprend la recherche et le développement des instruments et techniques de mesure dans le but d’apporter une amélioration de justesse et de de fidélité, et par conséquent une plus grande fiabilité dans toutes les mesures.
  • Pour vérifier/certifier la fiabilité des quantités de fluide facturées/affichées par un distributeur, la procédure de métrologie légale en vigueur prévoit un réservoir d’essai relié à la station-service ainsi qu’une balance destinée à déterminer le poids de ce réservoir avant et après le remplissage. La différence en poids calculée sur le réservoir d’essai avant et après remplissage donne une indication de la quantité de fluide réellement fournie à ce réservoir. Cette quantité de fluide est comparée à une valeur affichée par le distributeur pour établir la fiabilité de cette dernière.
  • Le réservoir d’essai est choisi de sorte à être représentatif des réservoirs rencontrés sur des véhicules automobiles. Par exemple, le réservoir d’essai peut être de type 3 ou 4 avec une capacité allant de 100 à plus de 2000L.
  • Le recours à un réservoir d’essai (quel qu’en soit le type) représente un coût d’acquisition et un coût d’entretien non négligeables qui affectent le coût total des opérations de vérification/certification réalisées dans le cadre de la métrologie légale. En outre, le recours à un réservoir d’essai implique des manœuvres fastidieuses avant, pendant et après le test de remplissage du réservoir d’essai.
  • En particulier, après le remplissage du réservoir d’essai, celui-ci doit être dépressurisé aux fins de son stockage et/ou transport, et/ou aux fins d’un remplissage ultérieur. Dans la mesure où le réservoir d’essai est fragile, il ne doit pas descendre à des températures inférieures à -40 °C ni subir une dépressurisation rapide. Ainsi, pour un réservoir d’essai d’une capacité de 100 L, par exemple, la dépressurisation de 700 bar à 30 bar peut prendre plus d’une heure.
  • Par ailleurs, on connaît un ensemble comprenant un distributeur de fluide sous pression et un simulateur d’un réservoir à remplir à partir du distributeur. Le simulateur est relié au distributeur de fluide.
  • En particulier, le simulateur comprend une ligne de transfert comprenant un contrôleur de pression configuré pour réguler une pression et/ou un débit d’un flux de fluide traversant la ligne de transfert, de sorte à simuler une montée en pression dans le réservoir à remplir.
  • Le distributeur et le simulateur comprennent respectivement un débitmètre principal et un débitmètre secondaire. Le débitmètre principal est configuré pour déterminer une première quantité d’un flux de fluide en sortie du distributeur. Le débitmètre secondaire est configuré pour mesurer une deuxième quantité d’un flux de fluide traversant la ligne de transfert.
  • L’ensemble décrit ci-dessus permet de tester le fonctionnement d’un distributeur d’un fluide sous pression. En particulier, cet ensemble permet de tester les organes de commande, de régulation et de sécurité du distributeur suivant plusieurs scénarios de fonctionnement qu’il n’est pas toujours possible ou facile de reproduire en conditions réelles.
  • Ces scénarios de fonctionnement font intervenir un grand nombre de réservoirs à remplir simultanément ou successivement. Ils consistent par exemple en un enchaînement rapide entre deux remplissages successifs, une variation de la température ambiante entre deux remplissages successifs, des remplissages successifs de réservoirs ayant différentes pressions initiales, etc.
  • En dehors de tests de fonctionnement d’un distributeur de fluide sous pression, aucune autre application n’a été envisagée à ce jour à l’aide de l’ensemble décrit ci-dessus, alors même que la présence du contrôleur de pression comme moyen permettant de simuler une montée en pression dans un réservoir à remplir peut être mise à profit dans d’autres applications où le recours à un réservoir d’essai (c’est-à-dire un réservoir réel) pose des difficultés opérationnelles.
  • L’invention selon un premier aspect concerne un ensemble comprenant un distributeur de fluide sous pression et un simulateur d’un réservoir à remplir à partir du distributeur.
  • En particulier, le simulateur comprend une ligne de transfert qui est reliée à la station et comprend un contrôleur de pression configuré pour réguler une pression et/ou un débit d’un flux de fluide traversant la ligne de transfert. Ainsi, le contrôleur de pression permet de simuler une montée en pression dans le réservoir à remplir.

  • Le distributeur et le simulateur comprennent respectivement un débitmètre principal et un débitmètre secondaire. Le débitmètre principal est configuré pour estimer une première quantité du flux de fluide fourni au contrôleur de pression et donc au réservoir simulé par le contrôleur de pression. Le débitmètre secondaire est disposé sur la ligne de transfert, en aval du contrôleur de pression, et configuré pour mesurer une deuxième quantité du flux de fluide fourni au contrôleur de pression et donc au réservoir simulé par le contrôleur de pression.

  • Selon ce premier aspect de l’invention, le simulateur comprend également un organe de contrôle électronique programmable configuré pour comparer la deuxième quantité du flux de fluide avec la première quantité du flux de fluide, de sorte à vérifier la fiabilité de la première quantité du flux de fluide..
  • Selon un deuxième aspect, l’invention concerne l’utilisation de l’ensemble décrit ci-dessus pour déterminer de manière plus précise la quantité de fluide fournie au contrôleur de pression et donc au réservoir simulé par le contrôleur de pression. Une telle précision est rendue possible grâce à la présence du débitmètre secondaire en aval du contrôleur de pression. Le débitmètre secondaire joue ainsi le rôle d’un débitmètre qui serait disposé à l’intérieur même d’un réservoir à remplir.
  • Avec une mesure supplémentaire du flux de fluide délivré au contrôleur de pression (qui simule un réservoir à remplir), une mesure disponible grâce à la présence du débitmètre secondaire sur la ligne de transfert, et plus précise grâce au positionnement de ce second débitmètre en aval du contrôleur de pression, il devient possible de vérifier la fiabilité d’une quantité de fluide supposée fournie au contrôleur de pression et déterminée à partir du débitmètre principal.
  • Selon un troisième aspect, l’invention concerne l’utilisation de l’ensemble décrit ci-dessus pour la métrologie, en particulier pour la métrologie légale, dans le domaine des distributeurs de fluide sous pression, et notamment pour contrôler la fiabilité de mesures fournies par un distributeur de fluide sous pression. Il s’agit selon en particulier d’utiliser l’ensemble décrit ci-dessus pour vérifier la fiabilité d’une mesure de débit fournie par le débitmètre principal par une comparaison avec une mesure de débit fournie par le débitmètre secondaire.
  • Ainsi, l’invention selon ce troisième aspect introduit une nouvelle approche pour vérifier et/ou certifier des données de débit ou de quantité de fluide telles que déterminées/affichées par un distributeur de fluide sous pression.
  • Suivant cette nouvelle approche, le contrôleur de pression remplace le réservoir d’essai de l’art antérieur. En outre, une mesure de débit d’un flux traversant le contrôleur de pression remplace les pesées pré-remplissage et post-remplissage effectuées sur le réservoir d’essai conformément à l’art antérieur.
  • Cette nouvelle approche permet de s’affranchir des inconvénients de la métrologie légale telle que pratiquée dans l'art antérieur. Il s’ensuit une simplification de la procédure de vérification/certification des distributeurs de fluide sous pression.
  • Des modes de réalisation de l’invention selon l’un quelconque des aspects ci-dessus peuvent comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes:
    - le contrôleur de pression est configuré pour augmenter la pression du flux de fluide en amont du contrôleur de pression, et diminuer la pression du flux de fluide après un passage du flux de fluide à travers le contrôleur de pression,
    - la ligne de transfert présente en aval du contrôleur de pression une portion, dite portion aval, de section supérieure par rapport à une section d’une portion de la ligne de transfert située en amont du contrôleur de pression,
    - la portion aval de la ligne de transfert est configurée pour minimiser les pertes de charges après le passage du fluide à travers le contrôleur de pression,
    - le débitmètre secondaire est disposé au niveau de la portion aval de la ligne de transfert,
    - le débitmètre secondaire est plus précis que le débitmètre principal,
    - la précision du débitmètre secondaire est inférieure à 0,004%,
    - le débitmètre secondaire repose sur un phénomène ou grandeur physique différent d’un phénomène ou grandeur physique associé au débitmètre principal,
    - l’organe de contrôle électronique est configuré pour modifier une résistance du contrôleur de pression à l’écoulement du fluide traversant la ligne de transfert, et modifier ainsi la pression du flux de fluide traversant la ligne de transfert,
    - l’organe de contrôle électronique est piloté à l’aide d’un modèle mathématique et de l’une au moins parmi les données suivantes mesurées sur le flux de fluide traversant la ligne de transfert : débit, température ou pression,
    - la donnée de débit est mesurée par le débitmètre secondaire situé en aval du contrôleur de pression ou par un débitmètre additionnel situé en amont ou en aval du contrôleur de pression,
    - la donnée de pression est mesurée par un un capteur de pression disposé en amont du contrôleur de pression,
    - la donnée de température est mesurée par un capteur de température disposé en amont du contrôleur de pression,
    - la ligne de transfert comprend une soupape de sécurité et/ou une vanne automatique configurées pour protéger le simulateur en cas de dysfonctionnement,
    - la ligne de transfert comprend une valve anti-retour configurée pour assurer un écoulement du fluide depuis la station vers le contrôleur de pression, et empêcher un écoulement du fluide dans le sens inverse,
    - la ligne de transfert comprend un réceptacle permettant une récupération du fluide et/ou un contrôle plus précis et stable de la pression à laquelle est soumise le débitmètre secondaire.
  • D’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux figures suivantes dans lesquelles :
  • est une vue schématique représentant un ensemble selon l’invention, l’ensemble comprenant un distributeur de fluide sous pression et un simulateur d’un réservoir à remplir à partir du distributeur, le simulateur comprenant une ligne de transfert pourvue d’un contrôleur de pression;
  • illustre un exemple de courbe donnant une évolution temporelle de la résistance du contrôleur de pression à un écoulement de fluide à travers la ligne de transfert de la  ;
  • illustre un exemple de courbe donnant une évolution temporelle de la pression dans un réservoir en cours de remplissage à partir du distributeur de la .
  • La illustre un ensemble 1 comprenant un distributeur 2 de fluide sous pression et un simulateur 3 d’un réservoir à remplir à partir du distributeur 2. Le simulateur 3 est connecté au distributeur 2 de fluide sous pression. Le fluide considéré peut être de l’hydrogène gazeux ou du gaz naturel.
  • Le distributeur 2 comprend une source de fluide sous pression et un organe de distribution relié à la source de fluide par un flexible. En particulier, l’organe de distribution du distributeur 2 est configuré pour être connecté au simulateur 3. En outre, l’organe de distribution du distributeur 2 peut prendre la forme d’un pistolet.
  • En outre, le distributeur 2 comprend des capteurs permettant de mesurer un certain nombre de grandeurs physiques du fluide sous pression. Ces capteurs peuvent être disposés au niveau du flexible reliant la source à l’organe de distribution, ou au niveau de l’organe de distribution. En particulier, le distributeur 2 comprend un débitmètre principal FE0 qui est configuré pour déterminer la quantité de fluide en sortie du distributeur 2.
  • Il est à noter que le distributeur 2 peut être utilisé seul sans le simulateur 3. Le distributeur est en fonctionnement nominal. Dans ce cas, l’organe de distribution du distributeur 2 peut être connecté à un réservoir à remplir.
  • La quantité de fluide en sortie du distributeur 2 est prise en compte pour estimer le volume de fluide fourni au simulateur 3. En fonctionnement nominal du distributeur 2, la quantité de fluide en sortie du distributeur 2 est prise en compte pour estimer le volume du fluide fourni au réservoir. Ce volume estimé sert de base au calcul du montant de la transaction commerciale (c’est-à-dire le montant facturé au client de la station-service).
  • Le simulateur 3 comprend une ligne de transfert de fluide qui se présente sous la forme d’un conduit ayant une première extrémité et une deuxième extrémité opposée. La première extrémité du conduit est configurée pour être reliée au distributeur 2, et plus spécifiquement à l’organe de distribution du distributeur 2. Le fluide traversant le conduit s’écoule depuis la première extrémité, dite amont, vers la deuxième extrémité, dite aval. Il est à noter que le conduit peut être recouvert d’un isolant thermique.
  • En particulier, la ligne de transfert comprend un contrôleur PCV1 de pression, et au moins un débitmètre secondaire FE1, FE2.
  • Le contrôleur PCV1 de pression présente une résistance à l’écoulement du fluide. Cette résistance peut varier, entraînant une variation d’un débit et/ou d’une pression d’un flux de fluide traversant la ligne de transfert. En d’autres termes, le contrôleur PCV1 de pression est configuré pour réguler le débit et/ou la pression d’un flux de fluide traversant la ligne de transfert.
  • En particulier, la variation de la résistance du contrôleur PCV1 de pression peut entraîner une augmentation de la pression du flux de fluide en amont du contrôleur PCV1 de pression, et une diminution de la pression de ce flux en aval du contrôleur de pression, c’est-à-dire après un passage de ce flux à travers le contrôleur PCV1 de pression. On parle de régulation de la “pression amont” du fluide par le contrôleur PCV1 de pression.
  • En variante, la variation de la résistance du contrôleur PCV1 de pression peut entraîner une augmentation de la pression du fluide après un passage du flux de fluide à travers le contrôleur PCV1 de pression. On parle de régulation de la “pression aval” du fluide par le contrôleur PCV1 de pression.
  • La variation de la résistance du contrôleur PCV1 de pression à l’écoulement du fluide (et donc la variation du débit et/ou de la pression du fluide qui en résulte) permet de reproduire une montée en pression dans un réservoir simulé par le contrôleur PCV1 de pression. Le contrôleur PCV1 de pression fait ainsi office de réservoir virtuel.
  • Le contrôleur PCV1 de pression comprend par exemple une vanne de régulation de débit et/ou de pression, ayant une section de passage de dimensions variables. La section de passage détermine la résistance de la vanne à l’écoulement du fluide. En d’autres termes, la section de passage détermine la pression du fluide en aval et/ou en amont de la vanne de régulation.
  • Le au moins un débitmètre secondaire FE1, FE2 est configuré pour mesurer une quantité de fluide traversant la ligne de transfert. Plus spécifiquement, le au moins un débitmètre secondaire FE1, FE2 est configuré pour mesurer une quantité de fluide traversant le contrôleur PCV1 de pression. Ainsi, le au moins un débitmètre secondaire FE1, FE2 peut être disposé en amont ou en aval du contrôleur PCV1 de pression.
  • Dans l’exemple illustré, la ligne de transfert comporte un premier débitmètre secondaire FE1 situé en amont du contrôleur PCV1 de pression et un deuxième débitmètre secondaire FE2 situé en aval du contrôleur PCV1 de pression. Dans la suite, le premier débitmètre secondaire FE1 sera également appelé “débitmètre amont”. Le deuxième débitmètre secondaire FE2 sera également appelé “débitmètre aval”
  • Dans la mesure où le contrôleur PCV1 de pression simule un réservoir à remplir, la quantité de fluide mesurée par le deuxième débitmètre secondaire FE2 représente une quantité de fluide qui aurait été fournie au réservoir ainsi simulé par le contrôleur PCV1 de pression.
  • Ainsi, l’ensemble 1, et en particulier le deuxième débitmètre secondaire FE2, peut être mis en œuvre pour déterminer de manière plus précise la quantité de fluide fournie à un réservoir par le distributeur 2, lorsque ledit réservoir est simulé par un contrôleur PCV1 de pression.
  • De même, l’ensemble 1, et en particulier le deuxième débitmètre secondaire FE2, peut être mis en œuvre pour vérifier la fiabilité des données déterminées à partir du débitmètre principal FE0 et supposées représenter le volume de fluide délivré à un réservoir relié au distributeur 2. En d’autres termes, l’ensemble 1, et en particulier le deuxième débitmètre secondaire FE2, peut être mis en œuvre pour la métrologie, et notamment pour la métrologie légale, dans le domaine des distributeurs de fluide sous pression.
  • Du fait de sa fonction d’étalon par rapport au débitmètre principal FE0, le deuxième débitmètre secondaire FE2 sera également désigné par la suite “débitmètre métrologique”.
  • De façon avantageuse, le débitmètre métrologique FE2 repose sur un phénomène ou grandeur physique différent de celui associé au débitmètre principal FE0. Autrement dit, le débitmètre métrologique FE2 et le débitmètre principal FE0 sont de types et/ou technologies différents. Par exemple, le débitmètre métrologique FE2 peut être de type électromagnétique. Le débitmètre principal FE0 peut être un débitmètre à effet Coriolis.
  • Le choix du débitmètre principal FE0 et du débitmètre métrologique FE2 selon deux types et/ou technologies différents est essentiel pour une application de métrologie légale. En effet, lorsque les deux débitmètres FE0, FE2 reposent sur un même phénomène ou grandeur physique, en cas de différence importante dans les mesures fournies respectivement par ces débitmètres, il peut être difficile de déterminer laquelle de ces mesures est erronée.
  • Afin de permettre une mesure plus fine de la quantité de fluide qui traverse le contrôleur PCV1 de pression (et donc une mesure plus fine de la quantité de fluide qui serait fournie à un réservoir simulé par le contrôleur de pression PCV1), il est nécessaire de prévoir le débitmètre métrologique FE2 avec une meilleure précision de mesure de débit par comparaison avec le débitmètre amont FE1 ou le débitmètre principal FE0.
  • Pour ce faire, selon l’invention, la ligne de transfert présente en aval du contrôleur PCV1 de pression une portion, dite portion aval, ayant une section plus large qu’une portion de la même ligne de transfert située en amont du contrôleur PCV1 de pression. La portion aval de la ligne de transfert est configurée pour minimiser les pertes de charges après un passage du flux à travers le contrôleur PCV1 de pression.
  • Avec un niveau de pression de fluide relativement plus faible au niveau de la portion aval de la ligne de transfert, le débitmètre métrologique FE2 disposé sur cette portion aval peut être choisi dans une gamme des débitmètres présentant une précision supérieure.
  • De façon avantageuse, la précision du débitmètre métrologique FE2 est inférieure à 0,004%. Un tel niveau de précision est généralement attendu sur les moyens de mesure employés dans une procédure de métrologie légale appliquée à un distributeur de fluide sous pression.
  • Afin de permettre un pilotage du contrôleur PCV1 de pression, le simulateur 3 comprend un organe PLC de contrôle configuré pour réguler, à partir d’une mesure de débit relevée sur la ligne de transfert, et à partir d’un modèle mathématique, la résistance du contrôleur PCV1 de pression à l’écoulement du fluide.
  • La mesure de débit permettant de piloter l’organe PLC de contrôle peut être donnée par le débitmètre amont FE1, ou le débitmètre aval FE2. Dans le deuxième cas, le débitmètre FE2 joue alors une fonction supplémentaire en plus de sa fonction métrologique. La mesure de débit permettant de piloter l’organe PLC de contrôle peut également être déterminée par un débitmètre secondaire additionnel (non illustré) disposé en aval du contrôleur PCV1 de pression et distinct du débitmètre secondaire FE2.
  • En particulier, l’organe PLC de contrôle peut comprendre un servomoteur configuré pour piloter le contrôleur PCV1 de pression, et en particulier pour agir sur la résistance du contrôleur PCV1 de pression suivant une consigne prédéfinie. En outre, l’organe PLC de contrôle peut comprendre une unité de commande électronique comportant un microprocesseur programmable et/ou des moyens d'affichage et/ou des moyens d'entrée.
  • En particulier, le microprocesseur est configuré pour recevoir tout ou partie des signaux provenant des capteurs ou organes de mesure tels que le débitmètre amont FE1 ou le débitmètre aval FE2, puis envoyer un second signal vers le servomoteur.
  • La illustre un exemple de consigne AS envoyée par l’organe PLC de contrôle au contrôleur PCV1 de pression. Ici, le contrôleur PCV1 de pression est formé par une valve. La consigne AS consiste en une courbe QN donnant une variation temporelle de la section de passage de la valve entre une valeur maximale QM marquant le début de l’écoulement du fluide dans un réservoir initialement vide et une valeur minimale marquant la fin de l’écoulement dans le réservoir rempli à son maximum.
  • Le modèle mathématique évoqué ci-dessus est obtenu à partir d’un essai de remplissage réalisé sur un réservoir relié au distributeur 2.
  • Ce modèle comprend par exemple une courbe PN donnant une évolution temporelle de la pression PH du fluide en sortie du distributeur (voir ). Cette évolution peut être linéaire et croissante depuis une pression initiale RD du réservoir jusqu’à une valeur maximale PM. La pression initiale peut être supérieure à la pression atmosphérique.
  • En outre, ce modèle peut comprendre une courbe (non illustrée) donnant une évolution temporelle du débit du fluide en sortie du distributeur 2. Cette évolution peut être non linéaire et décroissante depuis une valeur maximale marquant un début de remplissage jusqu’à une valeur minimale marquant une fin de remplissage.
  • Enfin, ce modèle comprend une courbe (non illustrée) établissant une corrélation entre la pression PH et le débit du fluide en sortie du distributeur 2.
  • A partir de la courbe de corrélation entre la pression PH et le débit du fluide en sortie de la source de fluide, et grâce à une mesure de débit donnée par le débitmètre amont FE1 et/ou le débitmètre aval FE2, il est possible de déterminer une valeur théorique de la pression du fluide au niveau du contrôleur PCV1 de pression. Sur la base de cette valeur théorique de pression, l’organe PLC de contrôle agit sur la résistance du contrôleur PCV1 de pression (par exemple suivant la consigne illustrée à la ) de sorte à établir le débit qui traverse ce contrôleur PCV1 de pression à une valeur prédéterminée, fournie par la courbe de corrélation pression/débit.
  • A mesure que l’écoulement du fluide se poursuit à travers la ligne de transfert, la courbe PN donnant évolution temporelle de la pression PH peut être utilisée pour déterminer à chaque instant une valeur de la pression du fluide au niveau du contrôleur PCV1 de pression. La résistance du contrôleur PCV1 de pression est adaptée en conséquence (par exemple suivant la consigne illustrée à la ) pour réduire le débit du fluide traversant le contrôleur PCV de pression à une valeur prédéterminée, fournie par la courbe de corrélation pression/débit.
  • Il est à noter que pour réguler la résistance du contrôleur PCV1 de pression, l’organe PLC de contrôle peut s’appuyer sur une courbe donnant une corrélation entre la pression du fluide estimée au niveau du contrôleur PCV1 de pression et la résistance de ce même contrôleur PCV1 de pression. Une telle courbe peut être utilisée en lieu et place de la consigne illustrée à la .
  • Il est à noter également que l’organe PLC de contrôle est également configuré pour comparer une première quantité de fluide déterminée par le débitmètre principal et présumée représenter le volume de fluide traversant le contrôleur PCV1 de pression avec une seconde quantité de fluide mesurée par le débitmètre métrologique FE2 en aval du contrôleur PCV1 de pression. Une telle comparaison permet d’établir la fiabilité de la première quantité de fluide.
  • De façon avantageuse, la ligne de transfert comprend en amont du contrôleur PCV1 de pression un capteur PT de pression et/ou un capteur TT de température. Ces capteurs PT, TT sont reliés à l’organe PLC de contrôle et permettent éventuellement de corriger la résistance du contrôleur PCV1 de pression, telle que donnée par le modèle mathématique décrit ci-dessus. Dans le cas d’un contrôleur PCV1 de pression formé par une vanne de régulation, les capteurs TT, PT permettent de corriger l’ouverture de la section de passage de ladite vanne.
  • De façon avantageuse, le simulateur 3 comprend un réceptacle 4 destiné à recueillir le fluide qui circule à travers la ligne de transfert.
  • En particulier, le réceptacle 4 peut être relié au distributeur 2 de fluide par un conduit de retour aux fins d’une réutilisation du fluide dans le distributeur 2. En variante, le réceptacle 4 peut être relié à un milieu ambiant aux fins d’une mise à l’évent du fluide. Dans les deux cas, la ligne de transfert peut être équipée d’un second contrôleur PCV2 de pression qui est positionné, selon le cas, entre le réceptacle 4 et le distributeur 2 ou entre le réceptacle 4 et le milieu ambiant.
  • Dans le cas d’une mise en communication fluidique entre le réceptacle 4 et le distributeur 2, le second contrôleur PCV2 de pression est destiné à réguler la pression en sortie du réceptacle 4 pour porter cette pression à une valeur acceptée par le distributeur 2.
  • Le réceptacle 4 peut être positionné en amont et/ou en aval du débitmètre métrologique FE2.
  • Lorsqu’il est positionné en amont du débitmètre métrologique FE2, le réceptacle 4 recueille un volume de fluide qui est susceptible d’engendrer des incertitudes sur la mesure réalisée par le débitmètre métrologique FE2. Afin de corriger de telles incertitudes, le réceptacle 4 en amont du débitmètre métrologique FE2 peut être équipé d’un capteur TT de température et/ou d’un capteur de pression.
  • Lorsqu’il est disposé en aval du débitmètre métrologique FE2, le réceptacle 4 permet de stabiliser la pression à laquelle est soumis ce débitmètre métrologique FE2.
  • Il est à noter que le réceptacle 4 peut être de type I ou II avec une capacité plus limitée (par exemple 100L) pour permettre une dépressurisation plus rapide. Autrement dit, le réceptacle 4 n’est pas nécessairement de même type qu’un réservoir d’essai (en général de type III ou IV) utilisé par exemple dans une procédure de métrologie légale selon l’art antérieur.
  • De façon avantageuse, la ligne de transfert peut comprendre une vanne anti-retour CV permettant un écoulement du fluide en sens unique, c’est-à-dire depuis le distributeur 2 vers le contrôleur PCV1 de pression.
  • De façon avantageuse, la ligne de transfert peut comprendre une soupape de sécurité PSV et/ou une vanne automatique FV destinées à protéger le simulateur 3 en cas de dysfonctionnement. Plus spécifiquement, la soupape de sécurité PSV et/ou la vanne automatique FV protègent le simulateur 3 notamment lorsque la température, la pression ou le débit (mesurés respectivement par le capteur de température TT, le capteur de pression PT ou le au moins un débitmètre secondaire FE1, FE2) dépasse un seuil maximal autorisé.
  • En cas de dysfonctionnement, l’organe (PLC) de contrôle est configuré pour émettre un signal d'alarme annonçant un arrêt du simulateur 3.

Claims (14)

  1. Ensemble (1) comprenant un distributeur (2) de fluide sous pression et un simulateur (3) d’un réservoir à remplir à partir du distributeur (2),
    le simulateur (3) comprenant une ligne de transfert reliée au distributeur (2) et comprenant un contrôleur (PCV1) de pression, le contrôleur (PCV1) de pression étant configuré pour réguler une pression et/ou un débit d’un flux de fluide traversant la ligne de transfert, de sorte à simuler une montée en pression dans le réservoir à remplir,
    le distributeur (2) et le simulateur (3) comprenant respectivement un débitmètre principal (FE0) et un débitmètre secondaire (FE2), le débitmètre principal (FE0) étant configuré pour estimer une première quantité d’un flux de fluide fourni au contrôleur (PCV1) de pression et donc au réservoir simulé par le contrôleur (PCV1) de pression, le débitmètre secondaire (FE2) étant disposé sur la ligne de transfert, en aval du contrôleur (PCV1) de pression, et configuré pour mesurer une deuxième quantité du flux de fluide fourni au contrôleur (PCV1) de pression et donc au réservoir simulé par le contrôleur (PCV1) de pression,
    caractérisé en ce que le simulateur (3) comprend un organe (PLC) de contrôle électronique programmable configuré pour comparer la deuxième quantité du flux de fluide avec la première quantité du flux de fluide, de sorte à vérifier la fiabilité de la première quantité du flux de fluide.
  2. Ensemble (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le contrôleur (PCV1) de pression est configuré pour augmenter la pression du flux de fluide en amont du contrôleur (PCV1) de pression, et diminuer la pression du flux de fluide après un passage du flux de fluide à travers le contrôleur (PCV1) de pression.
  3. Ensemble (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ligne de transfert présente en aval du contrôleur (PCV1) de pression une portion, dite portion aval, de section supérieure par rapport à une section d’une portion de la ligne de transfert située en amont du contrôleur (PCV1) de pression, la portion aval étant configurée pour minimiser les pertes de charges après le passage du fluide à travers le contrôleur (PCV1) de pression, le débitmètre secondaire (FE2) étant disposé au niveau de la portion aval.
  4. Ensemble (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le débitmètre secondaire (FE2) est plus précis que le débitmètre principal (FE0).
  5. Ensemble (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la précision du débitmètre secondaire (FE2) est inférieure à 0,004%.
  6. Ensemble (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le débitmètre secondaire (FE2) repose sur un phénomène ou grandeur physique différent d’un phénomène ou grandeur physique associé au débitmètre principal (FE0).
  7. Ensemble (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’organe (PLC) de contrôle électronique est configuré pour modifier une résistance du contrôleur (PCV1) de pression à l’écoulement du fluide traversant la ligne de transfert, et modifier ainsi la pression du flux de fluide traversant la ligne de transfert, l’organe (PLC) de contrôle électronique étant piloté à l’aide d’un modèle mathématique et de l’une au moins parmi les données suivantes mesurées sur le flux de fluide traversant la ligne de transfert : débit, température ou pression.
  8. Ensemble (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la donnée de débit est mesurée par le débitmètre secondaire (FE2) situé en aval du contrôleur (PCV1) de pression ou par un débitmètre additionnel (FE1) situé en amont ou en aval du contrôleur (PCV1) de pression.
  9. Ensemble (1) selon l’une quelconque des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que la donnée de pression est mesurée par un un capteur (PT) de pression disposé en amont du contrôleur (PCV1) de pression.
  10. Ensemble (1) selon l’une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que la donnée de température est mesurée par un capteur (TT) de température disposé en amont du contrôleur (PCV1) de pression.
  11. Ensemble (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ligne de transfert comprend une soupape de sécurité (PSV) et/ou une vanne automatique (FV) configurées pour protéger le simulateur (3) en cas de dysfonctionnement.
  12. Ensemble (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la ligne de transfert comprend une valve (CV) anti-retour configurée pour assurer un écoulement du fluide depuis la station (3) vers le contrôleur (PCV1) de pression, et empêcher un écoulement du fluide dans le sens inverse.
  13. Ensemble (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la ligne de transfert comprend un réceptacle (4) permettant une récupération du fluide et/ou un contrôle plus précis et stable de la pression à laquelle est soumise le débitmètre secondaire (FE2).
  14. Utilisation d’un ensemble (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 14, pour la métrologie, et en particulier pour la métrologie légale, dans le domaine des distributeurs de fluide sous pression, et notamment pour contrôler la fiabilité de mesures fournies par un distributeur de fluide sous pression.
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