FR2736280A1 - Station de preparation de gaz d'essais - Google Patents

Abstract

La station de préparation de gaz d'essais comprend: (a) un compresseur d'air (200), (b) un dispositif de support (300) de réservoirs de gaz combustible commercial, (c) un compresseur de gaz naturel (400), (d) au moins un premier comburimètre (500), (e) une torche (600), et (f) un mélangeur (100) comprenant un étage d'entrée (101) équipé de moyens (161 à 163, 205, 304, 413) de raccordement rapide au compresseur d'air (200), au dispositif (300) de support de réservoirs de gaz combustible commercial, et au compresseur de gaz naturel (400); un étage mélangeur (102) pour effectuer de façon sélective un mélange binaire, dans des proportions choisies, de deux fluides gazeux différents choisis parmi l'air, le gaz combustible commercial et le gaz naturel introduits dans l'étage d'entrée (101); et un étage de sortie (103) pour fournir un gaz d'essai constitué par le mélange binaire issu de l'étage mélangeur (102) simultanément au premier comburimètre (500), à la torche (600) et à une borne de sortie d'utilisation (169), le premier calorimètre (500) recevant également une alimentation en air comprimé à partir de l'air comprimé fourni à l'étage d'entrée (101) du mélangeur (100).

Description

La présente invention a pour objet une station de préparation de gaz d'essais destinée à permettre d'effectuer des essais sur des appareils fonctionnant avec du gaz combustible, notamment en vue de vérifier la conformité de ces appareils avec des normes prSétablies.

Actuellement, lorsque Ion souhaite procéder à des essais sur des appareils à gaz, on utilise un certain nombre de gaz d'essais destinés à tester les appareils dans des conditions limites de fontlonnement qui sont définies par les fluctuations possibles du gaz fourni par des réseaux d'alimentation.

Ces gaz d'essais sont produits par des entreprises spécialisées dans la production de fluides gazeux et sont livrés dans des bouteilles ou réservoirs aux organismes de certification chargés d'effectuer les essais.

L'achat de gaz d'essais spécifiques et leur transport sur le lieu des essais compliquent la tâche des organismes de certification et renchérissent le coût de ces essais qui doivent généralement être faits sur les lieux mêmes de fabrication ou d'installation des appareils à gaz à contrôler, dès lors que ces appareils sont souvent lourds et encombrants.

La présente invention vise à remédier aux inconvénients précités, à limiter la quantité de gaz d'essais à transporter sur le lieu des essais et à simplifier et rendre moins coûteuse la procédure de test et de certification d'appareils à gaz effectuée in situ.

Ces buts sont atteints grâce à une station de préparation de gaz d'essais, caractérisée en ce qu'elle comprend:
(a) un compresseur d'air,
(b) un dispositif de support de réservoirs de gaz combustible commercial,
(c) un compresseur de gaz naturel,
(d) au moins un premier comburimètre,
(e) une torche, et
(f) un mélangeur comprenant un étage d'entrée équipé de moyens de raccordement au compresseur d'air, au dispositif de support de réservoirs de gaz combustible commercial, et au compresseur de gaz naturel; un étage mélangeur pour effectuer de façon sélective un mélange binaire, dans des proportions choisies, de deux fluides gazeux différents choisis parmi l'air, le gaz combustible commercial et le gaz naturel introduits dans l'étage d'entrée; et un étage de sortie pour foumir un gaz d'essai constitué par ledit mélange binaire issu de l'étage mélangeur simultanément audit premier comburimètre, à ladite torche et à une bome de sortie d'utilisation, le premier calorimètre recevant également une alimentation en air comprimé à partir de l'air comprimé foumi à l'étage d'entrée du mélangeur.

L'invention permet ainsi de fabriquer sur place, d'une façon simple et fiable, les gaz d'essais spécifiques nécessaires, à partir de matières premières foumies par des réseaux d'alimentation courants et disponibles sur place (air comprimé, gaz naturel) ou à partir de matières premières facilement transportables et également très répandues (par exemple, gaz propane commercial livré en bouteilles).

Les essais nécessaires à la certification ou à l'homologation d'appareils à gaz peuvent ainsi être effectués facilement sur les lieux mêmes de fabrication ou d'installation des appareils à gaz, la station de préparation de gaz d'essais pouvant elle-même être réalisée sous un faible encombrement et être facilement transportable, les parties principales de la station pouvant en particulier être montées sur roues.

Dans la station selon l'invention, L'étage mélangeur du mélangeur comprend une boucle de régulation à l'aide de laquelle les proportions du mélange gazeux binaire sont automatiquement ajustées de telle sorte que la valeur de l'indice de comburité B de ce mélange gazeux binaire, mesuré par le comburimètre, soit égale à la valeur d'une consigne prédéterminée.

Avantageusement, ladite boucle de régulation comprend une vanne de régulation pilotée électriquement par un régulateur qui compare en permanence la valeur de l'indice de comburité B mesuré par le comburimètre et ladite valeur de consigne prédéterminée, la vanne de régulation étant interposée sur l'une des deux lignes d'alimentation du mélange binaire en composants gazeux différents choisis parmi l'air comprimé, le gaz combustible commercial et le gaz naturel.

Le mélangeur comprend un ensemble d'électrovannes permettant de choisir les deux composants gazeux différents appliqués à l'étage mélangeur pour constituer le mélange binaire à partir de l'air comprimé, du gaz combustible commercial et du gaz naturel.

La station selon l'invention permet ainsi à la fois de préparer des mélanges gazeux binaires présentant des caractéristiques prédéterminées et de contrôler en permanence la qualité du mélange produit.

De façon plus particulière, L'étage d'entrée du mélangeur comprend, pour chaque ligne de circulation d'un fluide gazeux entre lesdits moyens de raccordement et l'étage mélangeur un pressostat taré à une pression minimum pour contrôler la présence d'un gaz en entrée du mélangeur, un filtre et au moins un détendeur-régulateur.

L'étage d'entrée du mélangeur comprend en outre, pour chaque ligne de circulation d'un fluide gazeux entre lesdits moyens de raccordement et l'étage mélangeur, des moyens de mesure de paramètres tels que la température et la pression, et des moyens de comptage volumique du débit de fluide gazeux.

Selon un mode de réalisation particulier, l'étage mélangeur du mélangeur comprend une boîte à chocs munie de chicanes qui reçoit directement l'un des deux composants gazeux destinées à constituer le mélange gazeux binaire et qui reçoit l'autre composant gazeux à travers la vanne de régulation qui assure une modulation du débit de cet autre composant gazeux en fonction des informations foumies par le premier comburimètre auquel est appliqué le mélange gazeux binaire.

Selon une caractéristique particulière, le premier comburimètre est équipé d'une pompe de recompression pour appliquer au comburimètre proprement dit le mélange gazeux binaire sous une pression de l'ordre de 1 bar, I'air comprimé nécessaire au fonctionnement du comburimètre est fourni à partir d'une première ligne secondaire de dérivation d'air comprimé raccordée à la ligne principale de circulation d'air comprimé entre l'étage d'entrée, en aval du pressostat et du filtre, et ladite première ligne secondaire de dérivation d'air comprimé est équipée d'un détendeurrégulateur.

De préférence, I'énergie pneumatique d'actionnement de la vanne de régulation est fournie à partir d'une deuxième ligne secondaire de dérivation d'air comprimé raccordée à la ligne principale de circulation d'air comprimé dans l'étage d'entrée, en aval du pressostat et du filtre, et ladite deuxième ligne secondaire de dérivation d'air comprimé est équipée d'un détendeur-régulateur et d'une électrovanne.

A titre d'option, la station peut comprendre un deuxième comburimètre dont l'entrée de mesure et l'entrée d'alimentation en air comprimé sont connectées en parallèle sur l'entrée de mesure et l'entrée d'alimentation en air comprimé du premier comburimètre, le deuxième comburimètre étant destiné à déterminer le Pouvoir Calorifique Inférieur (PCI) du gaz naturel ou du mélange gazeux binaire.

Selon un aspect particulier, le compresseur de gaz naturel comprend un système de détection et de visualisation de la présence de gaz en entrée du compresseur, une électrovanne permettant l'isolement des chambres de compression par rapport au réseau pendant l'arrêt du compresseur, des filtres disposés en amont et en aval des chambres de compression, au moins un pressostat de sécurité et un circuit de décompression des têtes de pistons des chambres de compression, lequel circuit de décompression est relié à une entrée de la torche.

La station selon l'invention peut être réglée de manière à produire au choix les mélanges gazeux binaires suivants: mélange de gaz naturel de réseau et de propane commercial présentant un indice de comburité B de 13,7 t 0,1, mélange de propane commercial et d'air présentant un indice de comburité B de 13,5 t 0,1 et mélange de gaz naturel de réseau et d'air présentant un indice de comburité B de 9,8 t 0,1.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description suivante de modes particuliers de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés, sur lesquels:
- la Figure 1 est une vue schématique de l'ensemble des éléments fonctionnels de la station de préparation de gaz d'essais selon l'invention;
- la Figure 2 est une vue schématique en perspective montrant un exemple particulier de réalisation du mélangeur de la station de la Figure 1;
- la Figure 3 est une vue schématique de la torche de la station de la Figure 1;;
- les Figures 4, 5 et 6 sont des schémas montrant l'état de circulation des fluides gazeux au sein du mélangeur de la station de la
Figure 1 lors de la fabrication respective de trois mélanges gazeux binaires différents à partir de trois fluides gazeux foumis en entrée; et
- la Figure 7 est une vue d'un exemple de câblage des éléments principaux du compresseur de gaz naturel de la station de la Figure 1.

Pour la conduite d'essais sur des appareils à gaz combustible à l'aide de gaz d'essais constituant des gaz limites représentatifs des fluctuations du gaz d'un réseau de distribution, on utilise des gaz d'essais dont les caractéristiques peuvent être définies à partir de l'indice de Wobbe.

Dans la mesure où, pour un mélange binaire donné, L'indice de comburité est proportionnel à l'indice de Wobbe, il est possible de fabriquer des gaz d'essais en utilisant comme paramètre de contrôle l'indice de comburité B, qui peut être mesuré à l'aide d'un comburimètre, qui constitue un appareil nettement plus robuste et plus fiable qu'un Wobbemétre.

On rappelle que l'indice de Wobbe inférieur Winf et l'indice de
Wobbe supérieur Wsup d'un gaz sont définis de la façon suivante: Winf = PCI / Çd
Wsup = PCS/ où:
d = densité du gaz par rapport à l'air
PCI = Pouvoir Calorifique Inférieur du gaz
PCS = Pouvoir Calorique Supérieur du gaz
Le rapport PCI/PCS est de l'ordre de 0,9.

Par ailleurs, L'indice de comburité B d'un gaz est défini par: B = Va/ d où:
d = densité du gaz par rapport à l'air
Va = air stoechiométrique de combustion ou pouvoir
comburivore.

Pour des mélanges gazeux à base de gaz naturel, on a:
B=Wsup/1,16.

Pour des mélanges gazeux d'air et de propane, on a:
B =Wsup/ 1,19.

La station selon la présente invention permet de préparer des gaz d'essais sous la forme de mélanges gazeux binaires à partir de matières premières facilement disponibles telles que de l'air comprimé, du propane commercial ou du gaz naturel de réseau de distribution. La station peut être plus particulièrement adaptée à l'utilisation de gaz naturel de type H (c'està-dire à haut pouvoir calorifique) ou de gaz naturel de type L (c'est-à-dire à faible pouvoir calorifique), selon le type de gaz naturel disponible dans les réseaux de distribution selon les régions ou les pays.

A titre d'exemple, la station selon l'invention permet de produire, au choix, à partir d'air comprimé, de gaz naturel de réseau de type H et de propane commercial, les gaz d'essais constitués par les mélanges gazeux binaires suivants:
(a) gaz de mauvaise combustion constitué par un mélange de gaz naturel de réseau de type H et de propane commercial, présentant un indice de comburité B de 13,7 + 0,1,
(b) gaz de retour de flamme constitué par un mélange de propane commercial et d'air, présentant un indice de comburité B de 13,5 + 0,1,
(c) gaz de décollement de flamme constitué par un mélange de gaz naturel de réseau de type H et d'air, présentant un indice de comburité B de 9,8+0,1.

Naturellement, selon les applications envisagées, d'autres types de gaz d'essais présentant des indices de comburité différents peuvent être produits sous la forme de mélanges gazeux binaires à partir des trois sources de matière première constituées par de l'air, du gaz naturel de réseau de type H ou de type L et du propane commercial (ou, le cas échéant, un autre type de gaz combustible commercial facilement disponible pouvant présenter des équivalences, tel que du butane qui, comme le propane, est vendu liquéfié sous faible pression dans des bouteilles métalliques).

Dans la suite de la description, et par mesure de simplification, on décrira cependant à titre d'exemple préférentiel une station de fabrication de gaz d'essais utilisant comme matières premières de l'air, du gaz naturel de réseau et du propane commercial, ce dernier gaz étant considéré comme disponible dans un conditionnement en bouteilles métalliques facilement transportables (par exemple des bouteilles de 13 kg).

La station de préparation de gaz d'essais selon l'invention qui va être décrite ci-après, présente à la fois une facilité d'utilisation, un encombrement et une masse minimum, une grande robustesse, une haute fiabilité, et un caractère de mobilité dans la mesure où tous les éléments constitutifs peuvent être transportés dans un véhicule léger et où les modules principaux peuvent être eux-mêmes montés sur roues.

Une station selon l'invention peut permettre un débit de gaz d'essai pouvant correspondre par exemple à une puissance de 200 kW, ce qui est largement suffisant pour la plupart des applications courantes de contrôle et d'homologation.

Si l'on considère maintenant plus particulièrement la Figure 1, on voit que la station selon l'invention comprend essentiellement un compresseur d'air 200, un dispositif 300 de support de bouteilles ou réservoirs de gaz propane commercial, ce dispositif 300 pouvant être de type fardier, un compresseur 400 de gaz naturel prévu pour être raccordé par un raccord 402 à un réseau de distribution, un module mélangeur 100, un comburimètre 500 associé à des moyens de régulation, et une torche 600.

Un deuxième comburimètre 700 peut être adjoint, le cas échéant, pour permettre d'effectuer un contrôle du PCI du gaz de réseau.

Le module mélangeur 100 comprend trois bomes d'entrée 161, 162, 163 qui peuvent être disposées sur une même face principale du module 100 (Figure 2). Les bornes 161, 162, 163 permettent le raccordement, au sein d'un étage d'entrée 101 du module 100, respectivement d'une ligne d'air comprimé à la sortie 205 du compresseur d'air 200, d'une ligne de propane à la sortie 304 du module 300 de support de bouteilles de propane 301 et d'une ligne de gaz naturel à la sortie 413 du compresseur de gaz naturel 400 lui-même connecté à un réseau de distribution.

Le module mélangeur 100 comprend par ailleurs six bomes de sortie 164 à 169, qui peuvent également être disposées sur la même face principale du module 100 que les bomes d'entrée 161 à 163. Les bornes de sortie 164 à 169 permettent de raccorder sur un étage de sortie 103 du module 100, le comburimètre 500 (bornes 164 et 165), le cas échéant un deuxième comburimètre 700 (bornes 166 et 167), une torche 600 (bome 168) et un appareil à tester à l'aide d'un gaz d'essai foumi par le module mélangeur 100 (borne 169).

L'étage mélangeur central 102 du module mélangeur 100 assure, en liaison avec les circuits de régulation associés au comburimètre 500, de façon sélective, un mélange gazeux binaire, dans des proportions choisies, de deux fluides gazeux différents choisis parmi l'air, le propane et le gaz naturel disponibles sur les trois lignes de circulation de fluide gazeux présentes dans l'étage d'entrée 101 du module mélangeur 100.

L'étage mélangeur 102, en association avec le comburimétre 500, comprend une boucle de régulation à l'aide de laquelle les proportions du mélange gazeux binaire sont automatiquement ajustées de telle sorte que la valeur de l'indice de comburité B de ce mélange gazeux binaire, mesuré en permanence par le comburimètre 500, soit égale à la valeur d'une consigne prédéterminée correspondant à un indice de comburité B voulu préalablement introduit dans le comburimètre 500 et les circuits de régulation associés, qui peuvent comprendre un asservissement de type PI D (proportionnellement-intégrale-dérivée).

De façon plus particulière, la boucle de régulation comprend une vanne de régulation 136 pilotée électriquement par les circuits de régulation qui comparent la mesure de l'indice de comburité et la consigne choisie. La vanne de régulation 136 agit sur l'une des deux lignes d'alimentation en composants gazeux sélectionnées pour constituer le mélange gazeux binaire.

Pour diminuer le temps de réponse de la boucle de régulation, il est nécessaire de maintenir un certain débit permanent de gaz d'essai produit.

Dans la mesure où l'appareil à tester branché sur la bome 169 n'impose pas nécessairement ce débit permanent, et afin d'éviter tout rejet dans l'atmosphère du gaz d'essai, le dégagement gazeux minimum maintenu en permanence est appliqué par la borne 168 à la torche 600 qui permet la combustion de ce dégagement gazeux minimum.

A l'aide d'un commutateur 140 à trois positions disposé sur l'une des faces du module mélangeur 100 (Figure 2), l'utilisateur peut sélectionner le gaz d'essai désiré devant être délivré sur la borne 169 et constitué par une combinaison de deux des fluides gazeux appliqués en entrée sur les bornes 161 à163.

L'actionnement du commutateur 140 agit automatiquement sur des électrovannes 131, 133, 134, 135 situées sur les lignes d'air, de propane et de gaz naturel à l'intérieur du mélangeur 100 pour, d'une part, orienter les deux fluides gazeux devant constituer le mélange binaire, vers une boîte à choc 137, munie de chicanes1 qui assure une homogénéisation du mélange et, d'autre part, couper l'admission du troisième fluide gazeux en direction de cette boîte à chocs 137 de l'étage mélangeur 102.

Les Figures 4 à 6 montrent la configuration des circuits principaux de circulation de fluides gazeux au sein du module mélangeur 100 en fonction des positions du commutateur 140.

La Figure 4 concerne la production d'un gaz de mauvaise combustion à partir de gaz naturel et de propane. Dans ce cas, les électrovannes 131 et 134 sont fermées (c'est-à-dire non passantes) tandis que les électrovannes 133 et 135 sont ouvertes (c'est-à-dire passantes).

Le propane introduit par la borne 162 est dirigé à travers l'électrovanne 133 vers la vanne de régulation 136 puis vers la boîte à chocs 137. Le gaz naturel introduit par la borne 163 est dirigé à travers l'électrovanne 135 directement vers la boîte à chocs 137. L'électrovanne 134 empêche que le propane alimente la boîte à chocs 137 sans passer par la vanne de régulation 136. L'air est empêché de passer à travers la vanne de régulation 136 par suite de la fermeture de l'électrovanne 131. Toutefois, comme cela sera expliqué plus loin, de l'air continue d'alimenter les comburimètres 500, 700 et la commande pneumatique de la vanne de régulation 136 par des lignes de dérivation spécialisées.

La Figure 5 concerne la production d'un gaz de retour de flamme à partir d'air et de propane. Dans ce cas, les électrovannes 133 et 135 sont fermées tandis que les électrovannes 131 et 134 sont ouvertes. L'air introduit par la borne 161 est dirigé, à travers l'électrovanne 131, vers la vanne de régulation 136 puis vers la boîte à chocs 137. Le propane introduit par la bome 162 est dirigé à travers l'électrovanne directement vers la boîte à chocs 137. L'électrovanne 135 coupe l'alimentation en gaz naturel tandis que la fermeture de l'électrovanne 133 empêche que l'air et le propane se mélangent en dehors de la boîte à chocs 137.

La Figure 6 concerne la production d'un gaz de décollement de flamme à partir d'air et de gaz naturel. Dans ce cas, les électrovannes 133 et 134 sont fermées tandis que les électrovannes 131 et 135 sont ouvertes.

Comme dans le cas de la Figure 5, I'air introduit par la bome 161 est dirigé à travers l'électrovanne 131 vers la vanne de régulation 136 puis vers la boîte à chocs 137. Le gaz naturel introduit par la bome 163 est dirigé à travers l'électrovanne 135 directement vers la boîte à chocs 137.

L'électrovanne 134 coupe l'alimentation en propane tandis que l'électrovanne 133 joue le même rôle que dans le cas de la Figure 5.

Des pressostats 111, 112,113 sont disposés en entrée des lignes d'air, de propane et de gaz naturel au sein du mélangeur 100. Chaque pressostat est taré à une pression minimum pour contrôler la présence d'un fluide gazeux à l'entrée du mélangeur 100. A titre d'exemple, le pressostat 111 à l'entrée de la ligne de propane peut être taré sur 1 bar et le pressostat 113 à l'entrée de la ligne de gaz naturel peut être taré sur 300 mbar.

Grâce aux pressostats 111, 112, 113, on détecte en permanence la présence de chacun des trois gaz (air, propane, gaz naturel) sur l'entrée correspondante 161, 162, 163 du mélangeur 100. Chacun des pressostats 111, 112, 113 est prévu pour agir directement sur la commande d'ouverture de l'ensemble des électrovannes d'isolement 131, 133, 134 et 135. Par suite, l'absence de l'un quelconque de ces trois gaz en entrée du mélangeur 100 coupe automatiquement l'ensemble des trois lignes principales de circulation de fluide gazeux au sein du mélangeur 100.

Des filtres 114, 115, 116 sont disposés à côté de chacun des pressostats 111, 112, 113 pour filtrer chacun des trois fluides gazeux introduits dans le mélangeur 100.

Le circuit d'alimentation en air comprend en outre un sécheurdéshuileur 120 qui permet de foumir à l'étage de mélange 102 de l'air filtré, séché et déshuilé. L'air est introduit sur la borne d'entrée 161 sous une pression assez forte (par exemple 7 bars) pour permettre un fonctionnement correct du sécheur-déshuileur 120.

Afin d'uniformiser les pressions des trois gaz (air, propane, gaz naturel) en amont de l'étage mélangeur 102,1'étage d'entrée 101 du module mélangeur 100 comprend sur chaque ligne principale de circulation de fluide, en aval des filtres 114, 115, 116 et du dispositif sécheur-déshuileur 120, un détendeur-régulateur 117,118,119 qui permet d'obtenir à sa sortie une pression homogène, par exemple de 60 mbar.

On notera qu'en aval du dispositif sécheur-déshuileur 120, deux lignes d'air annexes, munies chacune d'un détendeur 121, 122, sont montées en dérivation par rapport à la ligne principale équipée du détendeur 117. La première ligne annexe équipée du détendeur-régulateur 121 (qui peut par exemple délivrer en sortie une pression de l'ordre de 2,5 bar) régule la quantité d'air nécessaire pour l'alimentation des comburimètres 500, 700 en air à travers des bomes 164, 165. La deuxième ligne annexe, équipée du détendeur-régulateur 122 (qui peut par exemple délivrer en sortie une pression de l'ordre de 1,4 bar) régule la quantité d'air nécessaire au circuit pneumatique de la vanne de régulation 136.Une électrovanne de sécurité 132 interposée sur le circuit pneumatique de la vanne de régulation 136 permet de laisser passer l'air uniquement lorsque le pressostat 111 détecte la présence d'air.

Les informations délivrées par le comburimètre 500 sont envoyées directement sur le servo-moteur de la vanne de régulation 136.

Afin de permettre un contrôle des proportions de gaz pour chacun des mélanges, des compteurs volumétiques secs 128, 127, 130 sont interposés sur chacune des trois lignes principales de circulation des gaz.

Des capteurs de température et'ou de pression des gaz peuvent être disposés aussi bien sur les lignes annexes d'alimentation en air (capteurs 123, 124) que sur les lignes principales de circulation des trois gaz (capteurs 125, 126, 127) ou sur la ligne de distribution du mélange binaire (capteur 139).

Les capteurs 125 à 127 permettent de calculer le débit corrigé de chaque ligne principale dès lors que l'on dispose ainsi des valeurs de température et de pression avant comptage par les compteurs volumétriques 128 à 130.

Le mélange binaire disponible en sortie de la boîte à chocs 137 est appliqué par les bornes de sortie 166, 167 à des bornes d'entrée 504, 703 du comburimètre 500 mesurant l'indice de comburité B du mélange gazeux et du comburimètre 700 mesurant le pouvoir calorifique inférieur du mélange gazeux.

Le comburimètre 500 génère un signal électrique qui dépend de l'écart entre la valeur mesurée de l'indice B et la valeur de consigne préétablie par un mélange binaire donné. Le signal électrique délivré par le comburimètre 500 et les circuits de régulation associés sert à commander le servo-moteur de la vanne de régulation 136.

On notera que le comburimètre 500 dispose non seulement d'une bome 503 d'alimentation en air comprimé et d'une bome 504 d'alimentation en gaz à analyser, mais également d'une petite réserve de gaz étalon (non représentée sur le dessin), lequel gaz étalon comprend de l'oxygène et du méthane, afin de permettre un auto-étalonnage périodique du comburimètre.

Le comburimètre 500 comprend, outre un dispositif principal 501 constituant le comburimètre proprement dit, des circuits de régulation multiconsigne (non représentés de façon distincte du dispositif principal 501) et un tiroir contenant des bouteilles de gaz étalon, une pompe 502 de recompression qui permet de fournir le mélange gazeux à analyser, sous une pression par exemple de l'ordre de 1 bar, qui permet un fonctionnement optimum du comburimètre 500, tandis que le gaz prélevé pour analyse à la sortie du mélangeur 100 est à une pression de 60 mbar.

Le compresseur d'air 200, dont la sortie est raccordée à la bome d'entrée 161 par un raccord rapide 205, peut être réalisé de façon classique avec un filtre 201, un compresseur électrique 202 à réserve d'air pouvant foumir par exemple un débit de l'ordre de 20 m3/h sous une pression de, par exemple, 9 bar, et un détendeur 203 associé à un manomètre 204 pour délivrer en sortie une pression d'air par exemple de 7 bar.

Le dispositif 300 de support de bouteilles 301 de gaz propane commercial peut être du type fardier avec un support de bouteilles 301, monté sur roues, des lyres de raccordement, un étage de détente comprenant un détendeur 302 associé à un manomètre 303, et un dispositif de raccord rapide 304. Le dispositif 300 peut par exemple recevoir de deux à quatre bouteilles standard de propane commercial de 13 kg qui permettent d'obtenir un débit suffisant pour conduire des essais avec deux mélanges binaires différents sur un appareil à gaz à tester.

Le compresseur de gaz naturel 400 est nécessaire lorsque le gaz naturel du réseau est distribué sous une pression inférieure à environ 300 mbar (par exemple à une pression de 20 mbar). Dans le cas d'une pression de distribution insuffisante, il est nécessaire de recomprimer le gaz pour répondre aux conditions du mélange. Cette recompression à une pression par exemple de 8 bar est effectuée à l'aide d'un compresseur électrique 406 à réserve de gaz, pouvant assurer par exemple un débit de 20 m3/h.

Le compresseur électrique 406, associé à un filtre 410, possède en sortie un détendeur 411, associé à un manomètre 412, qui permet de délivrer par le raccord rapide 413, sur la bome d'entrée 163 du mélangeur 100, du gaz naturel sous une pression de 300 mbar.

A l'entrée du compresseur de gaz naturel 400, on trouve un raccord rapide 402, un filtre 404, un système 401, 403 de détection et de visualisation de la présence de gaz, ainsi qu'une électrovanne 405 d'isolement des chambres de compression par rapport au réseau, pendant l'arrêt du compresseur électrique 406.

Le compresseur électrique 406 peut par exemple être réglé par une pression de déclenchement de 8 bar et peut se réenclencher pour une pression inférieure à 5 bar.

La condition de démanage du compresseur électrique 406 est liée à la présence de gaz naturel sur l'entrée 402. La présence de gaz naturel sur le réseau peut être contrôlée par un pressostat 403 raccordé non pas directement sur le raccord d'entrée du gaz 402, mais à l'aide d'un piquage calibré 401 raccordé directement sur le réseau d'alimentation à une certaine distance du branchement 402. Grâce à l'amortissement créé par la distance existant sur le réseau de distribution et le piquage calibré 401 et le branchement 402 (cette distance constituant un organe tampon) et à l'amortissement complémentaire dû au calibrage du piquage 401, le pressostat 403 est empêché de 1battre" au rythme des cycles d'aspiration du compresseur électrique 406. Les pulsations du compresseur électrique 406 sont ainsi filtrées et le contrôle de la pression du réseau est correct.

L'électrovanne 405 est asservie au fonctionnement du compresseur électrique 406 pour couper l'admission de gaz naturel à l'entrée du compresseur électrique 406 pendant l'arrêt de celui-ci (pour tenir compte du fait que les segments de pistons du compresseur ne sont pas étanches à 100%).

Le compresseur électrique 406 est équipé d'un système de soupape de sécurité 409 de purge du réservoir et d'un système 408 de décompression de la tête du compresseur, qui est relié à une entrée 607 de la torche 600. Lors d'un anêt du compresseur électrique 406, l'air resté sous pression dans les chambres de compression et le reste de gaz combustible imbrûlé ne sont pas rejetés dans l'atmosphère pour des raisons de sécurité, mais sont renvoyés vers l'entrée 607 de la torche 600 pour être brûlés dans celle-ci.

La sécurité de fonctionnement du compresseur peut être assurée par un pressostat de régulation par exemple taré à 8 bar et par une soupape, mais peut également être renforcée par un pressostat de sécurité supplémentaire 407, déclenchant par exemple sous la pression de 9 bar, et une soupape de sécurité 409 limitant la pression maximum du réservoir à 10 bar dans le cas d'un échauffement accidentel de celui-ci.

La Figure 7 montre un exemple de branchement électrique d'un commutateur marche-arrêt 41 1A d'un pressostat de régulation du compresseur électrique 406A munie d'une électrovanne 405A d'isolation de la tête du compresseur. La Figure 7 montre en outre le branchement d'un pressostat 403A de présence de gaz, d'un pressostat de sécurité 407A, d'un témoin de manque de gaz 414, associé au pressostat 403A, et d'un relai de sécurité combiné 415.

La Figure 3 montre un exemple de schéma synoptique de montage de la torche 600 équipée d'un raccord d'entrée de gaz 602, d'un manomètre 603, d'une électrovanne 604 de coupure d'alimentation de la torche et d'un système 606 d'allumage permanent du brûleur 605 de la torche 600. Le coffret 612 d'alimentation électrique de la torche peut comprendre, à partir du réseau électrique, un contacteur 608 de mise sous tension de la torche, un fusible 609, un témoin 610 de mise sous tension de la torche et, le cas échéant, un transformateur 611 d'alimentation du système d'allumage 606.

Le rôle principal de la torche 600 est de brûler en toute sécurité le mélange gazeux correspondant au débit minimum de fonctionnement de la station. La torche 600 évite ainsi l'évacuation à l'air libre d'une quantité non négligeable de gaz inflammable, le débit pouvant être de l'ordre de 2,5 m3/h.

Comme on peut le voir sur la Figure 2, le module mélangeur 100 de la station selon l'invention, qui constitue l'élément essentiel de celle-ci, peut comprendre un certain nombre de boutons de commande et de voyants lumineux. On peut reconnaître ainsi un interrupteur 150 de type marchearrêt, un disjoncteur général 152, un fusible 153, une manette 151 de réglage de la pression de sortie du mélangeur 100, un commutateur 140 pour la sélection du mélange binaire à produire et des consignes correspondantes pour les circuits de régulation, des afficheurs de température 141A, 141 B, 141 C, des afficheurs de pression 125A, 126A, 127A, des afficheurs de débit 128A, 1 29A, 1 30A, des afficheurs 120A, 1 20B relatifs au sécheur 120, et divers témoins de fonctionnement d'organes du mélangeur tel que l'afficheur 1 39A de la pression de sortie du mélange mesurée par le manométrie 137. Une prise 136A permet par ailleurs le raccordement électrique entre la vanne de régulation 136 et les circuits de régulation associés au comburimètre.

Claims (17)

REVENDICATIONS

1. Station de préparation de gaz d'essais, caractérisée en ce qu'elle comprend:

(a) un compresseur d'air (200),

(b) un dispositif de support (300) de réservoirs de gaz combustible commercial,

(c) un compresseur de gaz naturel (400),

(d) au moins un premier comburimètre (500),

(e) une torche (600), et

(f) un mélangeur (100) comprenant un étage d'entrée (101) équipé de moyens (161 à 163,205, 304, 413) de raccordement rapide au compresseur d'air (200), au dispositif (300) de support de réservoirs de gaz combustible commercial, et au compresseur de gaz naturel (400); un étage mélangeur (102) pour effectuer de façon sélective un mélange binaire, dans des proportions choisies, de deux fluides gazeux différents choisis parmi l'air, le gaz combustible commercial et le gaz naturel introduits dans l'étage d'entrée (101); et un étage de sortie (103) pour foumir un gaz d'essai constitué par ledit mélange binaire issu de l'étage mélangeur (102) simultanément audit premier comburimètre (500), à ladite torche (600) et à une bome de sortie d'utilisation (169), le premier calorimètre (500) recevant également une alimentation en air comprimé à partir de l'air comprimé foumi à l'étage d'entrée (101) du mélangeur (100).

2. Station selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'étage mélangeur (102) du mélangeur (100) comprend une boucle de régulation à l'aide de laquelle les proportions du mélange gazeux binaire sont automatiquement ajustées de telle sorte que la valeur de l'indice de comburité B de ce mélange gazeux binaire, mesuré par le comburimètre (500), soit égale à la valeur d'une consigne prédéterminée.

3. Station selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite boucle de régulation comprend une vanne de régulation (136) pilotée électriquement par un régulateur qui compare en permanence la valeur de l'indice de comburité B mesuré par le comburimètre (500) et ladite valeur de consigne prédéterminée, la vanne de régulation (136) étant interposée sur l'une des deux lignes d'alimentation du mélange binaire en composants gazeux différents choisis parmi l'air comprimé, le gaz combustible commercial et le gaz naturel.

4. Station selon la revendication 3, caractérisée en ce que le mélangeur (100) comprend un ensemble d'électrovannes (131 à 135) permettant de choisir les deux composants gazeux différents appliqués à l'étage mélangeur pour constituer le mélange binaire à partir de l'air comprimé, du gaz combustible commercial et du gaz naturel.

5. Station selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'étage d'entrée (101) du mélangeur (100) comprend, pour chaque ligne de circulation d'un fluide gazeux entre lesdits moyens de raccordement (161 à 163, 205, 304, 413) et l'étage mélangeur (102) un pressostat (111, 112, 113) taré à une pression minimum pour contrôler la présence d'un gaz en entrée du mélangeur (100), un filtre (114, 115, 116) et au moins un détendeur-régulateur (117,118,119).

6. Station selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'étage d'entrée (101) du mélangeur (100) comprend en outre, pour chaque ligne de circulation d'un fluide gazeux entre lesdits moyens de raccordement (161 à 163, 205, 304, 413) et l'étage mélangeur (102), des moyens (125, 126, 127) de mesure de paramètres tels que la température et la pression, et des moyens (128,129, 130) de comptage volumique du débit de fluide gazeux.

7. Station selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisée en ce que l'étage mélangeur (102) du mélangeur (100) comprend une boîte à chocs (137) munie de chicanes qui reçoit directement l'un des deux composants gazeux destinés à constituer le mélange gazeux binaire et qui reçoit l'autre composant gazeux à travers la vanne de régulation (136) qui assure une modulation du débit de cet autre composant gazeux en fonction des informations foumies par le premier comburimètre (500) auquel est appliqué le mélange gazeux binaire.

8. Station selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'étage de sortie (103) du mélangeur (100) comprend un détendeur-régulateur (138) interposé entre, d'une part, la sortie de l'étage supérieur (102) et, d'autre part, la torche (600) et la bome de sortie d'utilisation (169).

9. Station selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le premier comburimètre (500) est équipé d'une pompe de recompression (502) pour appliquer au comburimètre proprement dit (501) le mélange gazeux binaire sous une pression de l'ordre de 1 bar, en ce que l'air comprimé nécessaire au fonctionnement du comburimètre est foumi à partir d'une première ligne secondaire de dérivation d'air comprimé raccordée à la ligne principale de circulation d'air comprimé entre l'étage d'entrée (101), en aval du pressostat (111) et du filtre (114), et en ce que ladite première ligne secondaire de dérivation d'air comprimé est équipée d'un détendeur-régulateur (121).

10. Station selon les revendications 3 et 5, caractérisée en ce que l'énergie pneumatique d'actionnement de la vanne de régulation (136) est foumie à partir d'une deuxième ligne secondaire de dérivation d'air comprimé raccordée à la ligne principale de circulation d'air comprimé dans l'étage d'entrée (101), en aval du pressostat (111) et du filtre (114), et en ce que ladite deuxième ligne secondaire de dérivation d'air comprimé est équipée d'un détendeur-régulateur (122) et d'une électrovanne (132).

11. Station selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comprend un deuxième comburimètre (700) dont l'entrée de mesure (703) et l'entrée d'alimentation en air comprimé (702) sont connectées en parallèle sur l'entrée de mesure (504) et l'entrée d'alimentation en air comprimé (503) du premier comburimètre (500), le deuxième comburimètre étant destiné à déterminer le Pouvoir Calorifique Inférieur (PCI) du gaz naturel ou du mélange gazeux binaire.

12. Station selon la revendication 5, caractérisée en ce que le filtre (114) de la ligne principale d'alimentation en air comprimé est associé à un dispositif sécheur-déshuileur (120).

13. Station selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que le compresseur de gaz naturel (400) comprend un système (401, 403) de détection et de visualisation de la présence de gaz en entrée du compresseur, une électrovanne (405) permettant l'isolement des chambres de compression (406) par rapport au réseau pendant l'arrêt du compresseur, des filtres (404, 410) disposés en amont et en aval des chambres de compression (406), au moins un pressostat de sécurité (407) et un circuit (408) de décompression des têtes de pistons des chambres de compression (406), lequel circuit de décompression (408) est relié à une entrée de la torche (600).

14. Station selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que la torche (600) comprend une électrode (606) d'allumage permanent, une électrovanne de coupure (604) et un manomètre (603).

15. Station selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisée en ce qu'elle constitue une station mobile montée sur roues.

16. Station selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisée en ce que le gaz combustible commercial est constitué par du propane ou du butane.

B de 13,5 + 0,1 et mélange de gaz naturel de réseau et d'air présentant un indice de comburité B de 9,8 + 0,1.

17. Station selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisée en ce qu'elle est réglée de manière à produire au choix les mélanges gazeux binaires suivants: mélange de gaz naturel de réseau et de propane commercial présentant un indice de comburité B de 13,7 + 0,1, mélange de propane commercial et d'air présentant un indice de comburité