FR2554230A1 - Method and apparatus for determining the weight or mass of a liquefied gas contained in a tank - Google Patents

Method and apparatus for determining the weight or mass of a liquefied gas contained in a tank Download PDF

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FR2554230A1 FR8317043A FR8317043A FR2554230A1 FR 2554230 A1 FR2554230 A1 FR 2554230A1 FR 8317043 A FR8317043 A FR 8317043A FR 8317043 A FR8317043 A FR 8317043A FR 2554230 A1 FR2554230 A1 FR 2554230A1
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Stanislas Miechowka
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Air Liquide SA
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Abstract

Both the pressure difference DELTA p between the bottom and the top of the tank 2 and the temperature T of the liquid 1 are measured. The density rho of the liquid is deduced from the temperature, and the quotient h = DELTA p/ rho gives the depth of the liquid in the tank. A prior calibration of the tank in its operational position, or a calculation from geometrical data, gives the law governing the variation V = f2(h), where V designates the volume of the liquid. The product rho V gives the required weight P. The calculations are carried out by a suitably programmed microprocessor or by a host computer connected to several tanks. Application to the handling of CO2 deliveries, of atmospheric gases, or of liquid hydrocarbons.

Description

"PR3CEDE ET APPAREIL POUR DhUE3MGIER LE POIDS OU LA ESSE D'UN GAZ
LIQUEFIE CONTENU DANS UN RESERWCIR". "PR3CEDE AND APPARATUS FOR DhUE3MGIER THE WEIGHT OR ESSE OF A GAS
LIQUEFIED CONTAINED IN A RESERWCIR ".

La présente invention est relative à un procédé et un appareil pour déterminer le poids ou la masse d'un gaz liquéfié contenu dans un réservoir. The present invention relates to a method and an apparatus for determining the weight or mass of a liquefied gas contained in a tank.

On utilise industriellement deux techniques principales pour déterminer le poids de gaz liquéfiés contenus dans les reservoirs - dans la première technique, on pèse le réservoir et son contenu,
soit au moyen d'une bascule sur laquelle le réservoir est monté à
demeure, soit par un systeme de jauges de contraintes. Le prix de
revient d'un tel pesage est très élevé - dans la seconde technique, on mesure la quantité de liquide
transvasé dans le réservoir à partir d'un véhicule citerne et la
quantité de liquide soutirée. Cependant, les ccTpteurs
actuellement disponibles manquent de fiabilité et ne conviennent
pas pour toutes les applications, notamment pour les réservoirs à
oe2 liquide.Two main techniques are used industrially to determine the weight of liquefied gases contained in the tanks - in the first technique, the tank and its contents are weighed,
either by means of a scale on which the tank is mounted
remains, either by a system of strain gauges. The price of
returns from such a weighing is very high - in the second technique, we measure the amount of liquid
transferred to the tank from a tank vehicle and the
amount of liquid withdrawn. However, the counters
currently available are unreliable and not suitable
not for all applications, especially for tanks with
liquid oe2.

L'invention a pour but de fournir un procédé et un appareil permettant de déterminer de façon fiable et économique le poids ou la masse de liquide de n'importe quel corps pur liquéfié contenu dans un réservoir. On entend ici par l'expression "corps pur" un corps que l'on peut considérer comme pur compte tenu de la précision recherchée, ce qui est le cas de nombreux gaz industriels liquéfiés (par exemple oxygène liquide à 99,5 % de pureté). The object of the invention is to provide a method and an apparatus making it possible to reliably and economically determine the weight or the mass of liquid of any pure liquefied body contained in a tank. The expression “pure body” is understood here to mean a body which can be considered to be pure taking into account the desired precision, which is the case with many liquefied industrial gases (for example liquid oxygen at 99.5% purity ).

A cet effet, le procédé suivant l'invention est caractérisé en ce que - on détermine, poilu chaque hauteur de liquide dans le réservoir
disposé dans sa position d'utilisation, le volume de ce liquide - on mesure la température du liquide dans le réservoir, et on en
déduit le poids volumique - on mesure la différence de pression entre le point bas et le
sommet du réservoir - on divise cette différence de pression par le poids volumique
pour calculer la hauteur du liquide dans le réservoir - on déduit de cette hauteur le volume du liquide ; et - on effectue le produit du volume ainsi déterminé par ledit poids
volumique, ce qui donne le poids de liquide recherché.To this end, the method according to the invention is characterized in that - each height of liquid in the reservoir is determined, hairy
placed in its position of use, the volume of this liquid - we measure the temperature of the liquid in the tank, and we
deduct the density - we measure the pressure difference between the low point and the
top of the tank - divide this pressure difference by the density
to calculate the height of the liquid in the tank - the volume of the liquid is deduced from this height; and - the product of the volume thus determined by said weight is carried out
volume, which gives the weight of liquid sought.

L'invention a également pour objet un appareil destiné à la mise en oeuvre d'un tel procédé. Cet appareil est caractérisé en ce qu'il ccimprend: - un capteur de pression différentielle ayant une premiers entrée
destinée à être reliée au sommet du réservoir et une deuxième
entrée destinée à être reliée au point bas de ce réservoir, ce
capteur étant adapté pour fournir un premier signal électrique de
sortie représentatif de la différence de pression mesurée - un capteur de température adapté pour mesurer la température T du
liquide contenu dans le réservoir et pour délivrer un deuxième
signal électrique de sortie représentatif de la température
mesurée ; et - un calculateur électronique adapté pour recevoir lesdits premier
et deuxième signaux de sortie et ayant en mémoire d'une part la
loi de variation = f1 (T) du poids volumique du liquide en
fonction de sa température, et d'autre part la loi de variation
V = f2 (h) du volume de liquide en fonction de la hauteur de ce
liquide dans la position d'utilisation du réservoir, ce
calculateur comprenant des moyens pour effectuer les calculs
suivants: # = f1 (T) ; h = #p/ # p = V = f2 (h) ;et et P = p x V,
où P désigne le poids de liquide recierché. The invention also relates to an apparatus intended for implementing such a method. This device is characterized in that it includes: - a differential pressure sensor having a first input
intended to be connected to the top of the tank and a second
input intended to be connected to the low point of this tank, this
sensor being adapted to provide a first electrical signal from
output representative of the measured pressure difference - a temperature sensor suitable for measuring the temperature T of the
liquid in the tank and to deliver a second
electrical output signal representative of the temperature
measured; and - an electronic computer adapted to receive said first
and second output signals and having on the one hand the memory
law of variation = f1 (T) of the density of the liquid in
function of its temperature, and on the other hand the law of variation
V = f2 (h) of the volume of liquid as a function of the height of this
liquid in the tank use position, this
calculator comprising means for carrying out the calculations
following: # = f1 (T); h = # p / # p = V = f2 (h); and and P = px V,
where P denotes the weight of re-cut liquid.

Un exempte de réalisation de l'invention va maintenant être décrit en regard du dessin annexé, sur lequel la figure unique représente schématiquement un appareil conforme à l'invention. An example of an embodiment of the invention will now be described with reference to the attached drawing, in which the single figure schematically represents an apparatus according to the invention.

L'appareil illustré au dessin est destiné à mesurer le poids d'un liquide 1, qui est par exemple du CO2 sous pression, contenu dans un réservoir 2. The device illustrated in the drawing is intended to measure the weight of a liquid 1, which is for example CO2 under pressure, contained in a tank 2.

Le réservoir 2 a une forme générale cylindrique d'axe X-X sensiblement vertical et possède un fond supérieur 3 et un fond inférieur 4. I1 est équipe à son satiet et à son point bas de prises de pression reliées à un capteur de pression différentielle 5 adapté pour fournir sur une ligne 6 un premier signal électrique représentatif de la différence np entre les deux pressions ainsi captées. The reservoir 2 has a generally cylindrical shape with a substantially vertical axis XX and has an upper bottom 3 and a lower bottom 4. It is equipped at its satiet and at its low point with pressure taps connected to a suitable differential pressure sensor 5 to supply on a line 6 a first electrical signal representative of the difference np between the two pressures thus sensed.

le réservoir 2 comporte également, prés de son point bas, une sonde de température 7, par exemple du type à résistance de platine, pénétrant dans le liquide 1 et reliée à un capteur de température 8 adapté pour délivrer sur une ligne 9 un second signal électrique représentatif de la température T du liquide.  the reservoir 2 also includes, near its low point, a temperature probe 7, for example of the platinum resistance type, penetrating into the liquid 1 and connected to a temperature sensor 8 adapted to deliver on a line 9 a second signal electric representative of the temperature T of the liquid.

L'appareil comprend également un calculateur électronique 10 muni à son entrée de dispositifs d'interface 11 et 12 qui convertissent respectivement les signaux véhiculés par les lignes 6 et 9 en deux signaux compatibles avec le calculateur. The apparatus also includes an electronic computer 10 provided at its input with interface devices 11 and 12 which respectively convert the signals conveyed by the lines 6 and 9 into two signals compatible with the computer.

Le calculateur est programmé d'une part avec la loi de variation P = fl (T) du poids volumique # en fonction de la température T pour le liquide 1, et d'autre part avec la loi de variation V = f2 (h) du volume V de liquide en fonction de la hauteur h de ce liquide pour le réservoir 2.La première loi de variation est une caractéristique physique du liquide 1, indépendante du réservoir 2 et par suite bien connue pourvu que le liquide soit un corps pur, tandis que la seconde loi est une caractéristique du réservoir 2 dans sa position reelle d'utilisation, indépendante du liquide 1. Cette seconde loi est obtenue par un étalonnage du réservoir 2 effectué prêalableneiit à sa mise en service, par exemple dans l'atelier de construction du réservoir, en prenant alors bien soin d' installer le réservoir exactement dans la même position par rapport à la verticale que pendant son étalonnage.On peut en particulier réaliser l'étalonnage en emplissant le réservoir avec une quantité croissante d'un liquide tel que de l'eau mesurée par un compteur appropria.  The computer is programmed on the one hand with the law of variation P = fl (T) of the density # as a function of the temperature T for the liquid 1, and on the other hand with the law of variation V = f2 (h) of the volume V of liquid as a function of the height h of this liquid for the reservoir 2. The first law of variation is a physical characteristic of the liquid 1, independent of the reservoir 2 and consequently well known provided that the liquid is a pure body, while the second law is a characteristic of the reservoir 2 in its real position of use, independent of the liquid 1. This second law is obtained by a calibration of the reservoir 2 carried out prior to its commissioning, for example in the workshop of construction of the tank, taking care to install the tank in exactly the same position with respect to the vertical as during its calibration. We can in particular carry out the calibration by filling the tank with an increasing amount of li such as water measured by an appropriate meter.

Avec ces deux lois de variation en mémoire, le calculateur 10 est programme de façon à effectuer les opérations suivantes, comme illustré schématiquement au dessin - calcul de p correspondant à la température T mesurée par le
capteur 8, à partir de la loi P = fi (T) , - calcul du quotient # PI P , lequel représente la hauteur h du
liquide dans le réservoir - calcul du volume V du liquide correspondant à cette hauteur h, à
partir de la loi V = f2 (h) - calcul du produit P x V, lequel représente le poids P du liquide 1 ; et - affichage du résultat P sur un dispositif d'affichage t3
approprié (tableau lumineux, imprimante, etc).With these two laws of variation in memory, the computer 10 is programmed so as to carry out the following operations, as illustrated diagrammatically in the drawing - calculation of p corresponding to the temperature T measured by the
sensor 8, from the law P = fi (T), - calculation of the quotient # PI P, which represents the height h of the
liquid in the tank - calculation of the volume V of the liquid corresponding to this height h, at
from the law V = f2 (h) - calculation of the product P x V, which represents the weight P of the liquid 1; and - display of the result P on a display device t3
suitable (light board, printer, etc.).

Les éléments 5, 8 et 10 à 13 capables remplir les fonctions indiquées cidessus sont des dispositifs électroniques couramment disponibles dans le commerce et n'ont pas besoin d'être décrits plus en détail. I1 est à noter que ces dispositifs sont suffisamment précis pour fournir une indication du poids P dont la précision ne dépend que du Soin avec lequel est effectué l'étalonnage du réservoir (et son installation si l'étalonnage est réalise en atelier) ; comme de plus il existe des compteurs à eau très précis, on peut aisément, au total, obtenir une indication très précise et très fiable du poids P.En variante, si l'on ne recherchE pas une grande précision sur le poids P, l'étalonnage peut être remplace par une sinple détermination par calcul de la loi théorique de variation du volume V en fonction de la hauteur h, effectuée à partir des données géométriques relatives au réservoir 2 disposé dans sa position d'utilisation. The elements 5, 8 and 10 to 13 capable of fulfilling the functions indicated above are electronic devices currently commercially available and do not need to be described in more detail. It should be noted that these devices are sufficiently precise to provide an indication of the weight P, the precision of which depends only on the treatment with which the tank calibration is carried out (and its installation if the calibration is carried out in the workshop); as moreover there are very precise water meters, one can easily, in total, obtain a very precise and very reliable indication of the weight P. Alternatively, if one does not seek high accuracy on the weight P, l calibration can be replaced by a simple determination by calculation of the theoretical law of variation of the volume V as a function of the height h, carried out from the geometric data relating to the tank 2 disposed in its position of use.

Le calculateur 10 peut être un microprocesseur associé à un réservoir 2 déterminé. En variante, on peut utiliser pour la surveillance de plusieurs réservoirs un ordinateur central programme avec autant de lois de variation que rocessaire et effectuant les opérations décrites plus haut pour chaque réservoir, ce qui permet une gestion centralisée commode de la livraison des liquides à un grand ncmbrD d'utilisateurs. The computer 10 can be a microprocessor associated with a determined tank 2. As a variant, it is possible to use for the monitoring of several tanks a central computer programed with as many variation laws as there is process and performing the operations described above for each tank, which allows convenient centralized management of the delivery of liquids to a large ncmbrD of users.

L'invention s'applique de façon générale à la détermination du poids de n'inporte quel corps pur liquide, par exemple du CO2, des gaz de l'air ou des hydrocarbures sous forme liquide. The invention applies generally to the determination of the weight of any pure liquid body, for example CO2, air gases or hydrocarbons in liquid form.

Bien entendu, si on le désire, on peut, dans la mémoire du calculateur 10, remplacer le poids volumique p du liquide 1 par sa masse volumique p ' = p/g, où g désigne l'accélération de la pesanteur, auquel cas la hauteur de liquide est calculée par la formule h = #p/ #' . g et le produit P = p x V est remplacé par le produit M = P ' x V. On obtint alors l'affichage sur le dispositif 13 de la masse M du liquide 1. En variante, cette masse peut être obtenue en remplaçant simplement, dans le illustré, le produit final p x V par le produit M = x V/g.  Of course, if desired, one can, in the memory of the computer 10, replace the density p of the liquid 1 by its density p '= p / g, where g denotes the acceleration of gravity, in which case the liquid height is calculated by the formula h = # p / # '. g and the product P = px V is replaced by the product M = P 'x V. We then obtained the display on the device 13 of the mass M of the liquid 1. As a variant, this mass can be obtained by simply replacing, in the illustrated, the final product px V by the product M = x V / g.

Claims (7)

REVENDICATIONS 1. - Procédé pour déterminer le poids ou la masse d'un gaz liquéfié (1) contenu dans un réservoir (2), caractérisé en ce que - on détermine, pour chaque hauteur (h) de liquide dans le 1. - Method for determining the weight or mass of a liquefied gas (1) contained in a tank (2), characterized in that - it is determined, for each height (h) of liquid in the réservoir disposé dans sa position d'utilisation, le volume (V) tank arranged in its position of use, the volume (V) de ce liquide - on mesure la température (T) du liquide dans le réservoir, et on of this liquid - we measure the temperature (T) of the liquid in the tank, and we en déduit le poids volumique (P) - on mesure la différence de pression p) entre le point bas et le deduces the specific gravity (P) - we measure the pressure difference p) between the low point and the sommet du réservoir - on divise cette différence de pression (Ap) par le poids tank top - divide this pressure difference (Ap) by the weight volumique (P) pour calculer la hauteur (h) du liquide dans le volume (P) to calculate the height (h) of the liquid in the réservoir ; - on déduit de cette hauteur le volume (V) du liquide ; et - on effectue le produit du volume (V) ainsi déterminé par ledit tank ; - the volume (V) of the liquid is deduced from this height; and - the product of volume (V) thus determined by said is carried out poids volumique (P), ce qui donne le poids (P) de liquide density (P), which gives the weight (P) of liquid recherché. research. 2. - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on détermine le volume (V) du liquide en fonction de la hauteur (h) de oe liquide par étalonnage du réservoir (2), en emplissant progressivement avec un liquide tel que de l'eau le réservoir (2) disposé dans sa position d'utilisation. 2. - Method according to claim 1, characterized in that the volume (V) of the liquid is determined as a function of the height (h) of the liquid liquid by calibrating the reservoir (2), gradually filling with a liquid such as of water the tank (2) disposed in its position of use. 3. - Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'on effectue l'étalonnage dans l'atelier de construction du réservoir (2). 3. - Method according to claim 2, characterized in that the calibration is carried out in the tank construction workshop (2). 4. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on détermine le volume (V) du liquide en fonction de la hauteur (h) de ce liquide par calcul, à partir des données géccétriques relatives au réservoir (2) disposé dans sa position d'utilisation. 4. Method according to claim 1, characterized in that the volume (V) of the liquid is determined as a function of the height (h) of this liquid by calculation, from the geometric data relating to the reservoir (2) disposed in its position of use. 5. - Appareil pour la mise en oeuvre d'un procédé suivant 1 'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend - un capteur de pression différentielle (5) ayant une première 5. - Apparatus for implementing a method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises - a differential pressure sensor (5) having a first entrée destinée à être reliée au sommet du réservoir (2) et une inlet intended to be connected to the top of the tank (2) and a deuxième entrée destinée à être reliée au point bas de ce second input intended to be connected to the low point of this réservoir, ce capteur étant adapté pour fournir un premier signal  tank, this sensor being adapted to provide a first signal électrique de sortie représentatif de la différence de pression electrical output representative of the pressure difference #p) mesurée - un capteur de température (8) adapté pour mesurer la température #p) measured - a temperature sensor (8) suitable for measuring the temperature (T) du liquide (1) contenu dans le réservoir et pour délivrer un (T) of the liquid (1) contained in the tank and to deliver a deuxième signal électrique de sortie représentatif de la tempE-  second electrical output signal representative of the tempE- rature mesurée ; et - un calculateur électronique (10) adapté pour recevoir lesdits measured erasure; and - an electronic computer (10) adapted to receive the said premier et deuxième signaux de sortie et ayant en mémoire d'une  first and second output signals and having in memory a part la loi de variation P = f1 (T) du poids volumique (P) du share the law of variation P = f1 (T) of the density (P) of the liquide en fonction de sa température (T), et d'autre part la loi liquid as a function of its temperature (T), and on the other hand the law de variation V = f2 (h) du volume (V) de liquide en fonction de variation V = f2 (h) of the volume (V) of liquid as a function of la hauteur (h) de ce liquide dans la position d'utilisation du the height (h) of this liquid in the position of use of the réservoir, ce calculateur comprenant des moyens pour effectuer  tank, this computer comprising means for carrying out les calculs suivants : P = f1 (T) ; h = Q p/ p V = f2 (h) ;  the following calculations: P = f1 (T); h = Q p / p V = f2 (h); et P = P x V, où P désigne le poids de liquide recherché. and P = P x V, where P denotes the weight of liquid sought. 6. - Appareil suivant la revendication 5, caractérisé en ce que ledit calculateur (10) est un microprocesseur. 6. - Apparatus according to claim 5, characterized in that said computer (10) is a microprocessor. 7. - Appareil suivant la revendication 5, caractérisé en ce que ledit calculateur est un ordinateur central relié à plusieurs réservoirs et ayant en nfroire lesdites lois de variation pour chacun de ces réservoirs.  7. - Apparatus according to claim 5, characterized in that said computer is a central computer connected to several tanks and having in nfroire said laws of variation for each of these tanks.
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