FR2746090A1

FR2746090A1 - Liquid hydrocarbon pumping system

Info

Publication number: FR2746090A1
Application number: FR9603370A
Authority: FR
Inventors: Jacques Fournier
Original assignee: Schlumberger SA
Current assignee: Schlumberger SA
Priority date: 1996-03-15
Filing date: 1996-03-15
Publication date: 1997-09-19
Anticipated expiration: 2016-03-15
Also published as: FR2746090B1; ES2137839A1; ES2137839B1

Abstract

The pumping system, especially for a liquid hydrocarbon (11) contained in a storage tank (10), consists of one or more suction pumps (PA1,PA2,PAN) connected to the first ends (e11,e21,eN1) of suction tubes (t1,t2,tN) which have their other ends (e12,e22,eN2) immersed in the liquid. The tank contains a device (20,30) for raising the level of the liquid in which the tube ends are immersed. The device comprises a vertical tube (20) with at least one aperture (21,22) towards its lower end which is in communication with the liquid. A pump (30) raises the liquid inside the tube through the apertures to a level (N1) which is above the minimal level required for the suction pumps. The pump which raises the liquid level inside the tube is controlled by two detectors (c1,c2) which switch it on and off as required to maintain the liquid at the set level. The tube also has an inner non-return valve (23). The pump can be located inside or outside the tube.

Description

DISPOSITIF DE POMPAGE D'HYDROCARBURES
La présente invention concerne un dispositif de pompage d'un hydrocarbure liquide contenu dans une cuve de stockage.HYDROCARBON PUMPING DEVICE
The present invention relates to a device for pumping a liquid hydrocarbon contained in a storage tank.

L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine de la distribution des hydrocarbures, notamment destinés aux véhicules à moteur. The invention finds a particularly advantageous application in the field of the distribution of hydrocarbons, in particular intended for motor vehicles.

Les installations de distribution d'hydrocarbures, stationsservice par exemple, sont généralement équipées d'au moins un dispositif de pompage d'un hydrocarbure liquide contenu dans une cuve de stockage, lequel dispositif est le plus souvent constitué d'une ou plusieurs pompes aspirantes aptes, chacune, à aspirer en amont ledit hydrocarbure liquide à travers un tube d'aspiration auquel la pompe est reliée à une première extrémité, tandis qu'une deuxième extrémité dudit tube d'aspiration plonge dans l'hydrocarbure liquide à l'intérieur de la cuve de stockage. Hydrocarbon distribution installations, service stations for example, are generally equipped with at least one device for pumping a liquid hydrocarbon contained in a storage tank, which device most often consists of one or more suitable suction pumps each to suck upstream said liquid hydrocarbon through a suction tube to which the pump is connected at a first end, while a second end of said suction tube plunges into the liquid hydrocarbon inside the storage tank.

L'hydrocarbure ainsi aspiré est refoulé en aval de la pompe vers les distributeurs proprement dits.The hydrocarbon thus sucked is pumped downstream of the pump to the distributors proper.

Sous certaines conditions de fonctionnement, les dispositifs de pompage connus sont susceptibles de donner lieu à un phénomène de cavitation de l'hydrocarbure liquide. C'est le cas notamment lorsque les pompes aspirantes sont installees en altitude et puisent l'hydrocarbure à grande profondeur, typiquement 5 m, que la température est élevée, par exemple en été dans les pays chauds, et que l'hydrocarbure considéré a une forte pression de vapeur saturante, tel que l'essence utilisée pour les véhicules automobiles. Under certain operating conditions, the known pumping devices are capable of giving rise to a phenomenon of cavitation of the liquid hydrocarbon. This is particularly the case when the suction pumps are installed at altitude and draw the hydrocarbon at great depths, typically 5 m, the temperature is high, for example in summer in hot countries, and the hydrocarbon considered has a high saturation vapor pressure, such as gasoline used in motor vehicles.

Le phénomène de cavitation se traduit par l'apparition, dans des zones de dépression, de bulles de vapeur dans le liquide qui produisent du bruit par implosion dans des zones de haute pression en sortie des pompes aspirantes. D'autre part, la cavitation peut provoquer une chute du débit des pompes allant jusqu'au désamorçage et l'arrét. The cavitation phenomenon results in the appearance, in areas of depression, of vapor bubbles in the liquid which produce noise by implosion in areas of high pressure at the outlet of the suction pumps. On the other hand, cavitation can cause a drop in the flow rate of the pumps up to defusing and stopping.

Aussi, le problème technique à résoudre par l'objet de la présente invention est de proposer un dispositif de pompage d'un hydrocarbure liquide contenu dans une cuve de stockage, comprenant au moins une pompe aspirante reliée en amont à une première extrémité d'un tube d'aspiration dont une deuxième extrémité plonge dans ledit hydrocarbure liquide à l'intérieur de la cuve de stockage, dispositif qui permettrait de limiter les effets néfastes du phénomène de cavitation. Also, the technical problem to be solved by the object of the present invention is to provide a device for pumping a liquid hydrocarbon contained in a storage tank, comprising at least one suction pump connected upstream to a first end of a suction tube, a second end of which dips into said liquid hydrocarbon inside the storage tank, a device which would limit the harmful effects of the cavitation phenomenon.

La solution au problème posé consiste, selon la présente invention, en ce que ledit dispositif comporte des moyens de relevage de niveau de l'hydrocarbure liquide dans lequel plonge la deuxième extrémité dudit tube d'aspiration. The solution to the problem posed consists, according to the present invention, in that said device comprises means for raising the level of the liquid hydrocarbon in which the second end of said suction tube plunges.

Ainsi, du fait que la pompe aspirante puise maintenant dans un hydrocarbure dont le niveau est releve, la hauteur d'aspiration est réduite d'autant, de sorte que, si la hauteur de relevage est suffisante, aucun phénomène de cavitation ne peut se produire. Thus, because the suction pump now draws from a hydrocarbon whose level is raised, the suction height is reduced by the same amount, so that, if the lifting height is sufficient, no phenomenon of cavitation can occur .

Selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, lesdits moyens de relevage de niveau comprennent, d'une part, un élément tubulaire placé sensiblement verticalement dans la cuve de stockage et dans lequel plonge la deuxième extrémité du tube d'aspiration, ledit élément tubulaire comportant, en partie inférieure, au moins un orifice de communication avec l'hydrocarbure liquide situé dans la cuve de stockage, et, d'autre part, des moyens de pompage aptes à amener ledit hydrocarbure liquide dans l'élément tubulaire à travers ledit orifice de communication jusqu'à un niveau, dit niveau supérieur, correspondant pour la pompe aspirante à une hauteur minimale d'aspiration. According to an embodiment of the invention, said level lifting means comprise, on the one hand, a tubular element placed substantially vertically in the storage tank and in which plunges the second end of the suction tube, said tubular element comprising, in the lower part, at least one orifice for communication with the liquid hydrocarbon situated in the storage tank, and, on the other hand, pumping means capable of bringing said liquid hydrocarbon into the tubular element through said communication orifice up to a level, called upper level, corresponding for the suction pump to a minimum suction height.

On peut envisager que lesdits moyens de pompage fonctionnent en permanence quitte à ce que l'hydrocarbure liquide ayant atteint ledit niveau supérieur retombe dans la cuve de stockage par dessus l'élément tubulaire. It is conceivable that said pumping means operate continuously, even if the liquid hydrocarbon having reached said upper level falls back into the storage tank over the tubular element.

Toutefois, de manière à limiter la consommation d'énergie et à éviter un échauffement inutile de l'hydrocarbure, il est prévu que le dispositif de pompage de l'invention comporte - un détecteur de niveau supérieur, apte à arrêter le
fonctionnement des moyens de pompage lorsque
l'hydrocarbure liquide a atteint, dans l'élément tubulaire, ledit
niveau supérieur, - un detecteur de niveau inférieur, apte à mettre en
fonctionnement les moyens de pompage lorsque
l'hydrocarbure liquide a atteint, dans l'élément tubulaire, un
niveau, dit niveau inférieur, inférieur audit niveau supérieur, - un clapet anti-retour apte à maintenir le niveau
d'hydrocarbure liquide dans l'élément tubulaire entre lesdits
niveaux inférieur et supérieur lorsque la pompe aspirante est
hors fonctionnement.However, in order to limit energy consumption and to avoid unnecessary heating of the hydrocarbon, it is intended that the pumping device of the invention comprises - a higher level detector, capable of stopping the
operation of the pumping means when
the liquid hydrocarbon has reached, in the tubular element, said
upper level, - a lower level detector, capable of
operating the pumping means when
the liquid hydrocarbon has reached, in the tubular element, a
level, called lower level, lower than said upper level, - a non-return valve capable of maintaining the level
of liquid hydrocarbon in the tubular element between said
lower and upper levels when the suction pump is
out of operation.

La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. The description which follows with reference to the appended drawings, given by way of nonlimiting examples, will make it clear what the invention consists of and how it can be implemented.

La figure 1 est une vue de côté d'un dispositif de pompage conforme à l'invention. Figure 1 is a side view of a pumping device according to the invention.

La figure 2 est une vue de côté d'une variante du dispositif de pompage de la figure 1. FIG. 2 is a side view of a variant of the pumping device of FIG. 1.

Le dispositif de pompage monté sur la figure 1 comprend une cuve 10 de stockage contenant un hydrocarbure liquide 11 destiné à être acheminé vers une installation de distribution au moyen de pompes aspirantes PA1, PA2, ..., PAN, chacune reliée en amont à une première extrémité ell, e21, ..., eNl d'un tube tl, t2, ..., tN d'aspiration respectif dont une deuxième extrémité e12, e22, eN2 plonge dans l'hydrocarbure liquide 11 à l'intérieur de la cuve 10 de stockage. The pumping device mounted in FIG. 1 comprises a storage tank 10 containing a liquid hydrocarbon 11 intended to be conveyed to a distribution installation by means of suction pumps PA1, PA2, ..., PAN, each connected upstream to a first end ell, e21, ..., eNl of a tube tl, t2, ..., tN of respective suction, a second end e12, e22, eN2 plunges into the liquid hydrocarbon 11 inside the storage tank 10.

Comme l'indique la figure 1, le dispositif de pompage comporte également des moyens de relevage de niveau de llhydrocarbure liquide 11 dans lequel plonge la deuxième extrémité e12, e22, eN2 desdits tubes tl, t2, .., tN d'aspiration. Ainsi, la hauteur d'aspiration des pompes aspirantes PA1, PA2, ..., PAN est réduite d'une valeur H de 5m par exemple, pour laquelle lesdites pompes ne peuvent fonctionner sans cavitation, à une valeur h plus faible, 3 m par exemple, qui permet un fonctionnement des pompes sans cavitation. As indicated in FIG. 1, the pumping device also comprises means for raising the level of the liquid hydrocarbon 11 into which the second end e12, e22, eN2 of said suction tubes tl, t2, .., tN plunges. Thus, the suction height of the suction pumps PA1, PA2, ..., PAN is reduced by an H value of 5 m for example, for which said pumps cannot operate without cavitation, to a lower h value, 3 m for example, which allows pumps to operate without cavitation.

Selon le mode de réalisation illustré à la figure 1, lesdits moyens de relevage de niveau comprennent un élément tubulaire 20 placé sensiblement verticalement dans la cuve 10 de stockage et dans lequel plonge la deuxième extrémité e12, e22, ..., eN2 des tubes tl, t2 ...., tN d'aspiration. On peut voir sur la figure 1 que ledit élément tubulaire 20 comporte, en partie inférieure, des orifices 21, 22 de communication avec l'hydrocarbure liquide 11 situé dans la cuve 10 de stockage. D'autre part, des moyens 30 de pompage sont prévus pour amener ledit hydrocarbure liquide 11 dans l'élément tubulaire 20, à travers les orifices 21, 22 de communication, jusqu'à un niveau N1, dit niveau supérieur, correspondant pour les pompes aspirantes PA1, PA2,..., PAN à une hauteur h minimale d'aspiration. According to the embodiment illustrated in FIG. 1, said level lifting means comprise a tubular element 20 placed substantially vertically in the storage tank 10 and into which the second end plunges e12, e22, ..., eN2 of the tubes tl , t2 ...., tN suction. It can be seen in FIG. 1 that said tubular element 20 comprises, in the lower part, orifices 21, 22 for communication with the liquid hydrocarbon 11 located in the storage tank 10. On the other hand, pumping means 30 are provided for bringing said liquid hydrocarbon 11 into the tubular element 20, through the communication orifices 21, 22, up to a level N1, called the upper level, corresponding for the pumps. suction PA1, PA2, ..., PAN at a minimum suction height h.

Les moyens 30 de pompage doivent donc être capables de relever le niveau d'hydrocarbure de la quantité H-h, tout en assurant de préférence un débit au moins égal à la somme ql + q2 + ... + qN des débits des pompes PA1, PA2, ..., PAN. A cet égard, des pompes centrifuges sur un ou plusieurs étages constituent des moyens 30 de pompage bien adaptés. The pumping means 30 must therefore be capable of raising the level of hydrocarbon by the quantity Hh, while preferably ensuring a flow rate at least equal to the sum ql + q2 + ... + qN of the flow rates of the pumps PA1, PA2 , ..., PAN. In this respect, centrifugal pumps on one or more stages constitute well-adapted pumping means.

Un premier mode de mise en oeuvre du système de pompage de la figure 1 serait de laisser fonctionner la pompe centrifuge 30 en permanence même si, à débit trop élevé pour le débit effectif des pompes aspirantes, l'hydrocarbure doit retomber dans la cuve 10 de stockage en passant par-dessus l'élément tubulaire 20. A first embodiment of the pumping system of FIG. 1 would be to let the centrifugal pump 30 operate continuously even if, at a flow rate too high for the effective flow rate of the suction pumps, the hydrocarbon must fall back into the tank 10 of storage passing over the tubular element 20.

Toutefois, ce mode de mise en oeuvre présente l'inconvénient d'une consommation superflue d'énergie au niveau de la pompe centrifuge 30 et d'un échauffement inutile de l'hydrocarbure liquide 11.However, this mode of implementation has the disadvantage of an unnecessary consumption of energy at the level of the centrifugal pump 30 and of an unnecessary heating of the liquid hydrocarbon 11.

C'est pourquoi il y a avantage à ce que le dispositif de pompage comporte, comme le montre la figure 1, un détecteur C1 de niveau supérieur, apte à arrêter le fonctionnement des moyens 30 de pompage lorsque l'hydrocarbure liquide a atteint, dans l'élément tubulaire 20, ledit niveau supérieur Ni. Le détecteur utilisé peut être un détecteur optique ou capacitif ou encore, plus simplement, un flotteur associé à un micro-rupteur. Lorsque les pompes aspirantes PA1, PA2 ..., PAN fonctionnent, les moyens 30 de pompage étant arrêtés, le niveau d'hydrocarbure dans l'élément tubulaire 20 a donc tendance à baisser. C'est pour cette raison qu'un détecteur C2 de niveau inférieur est également prévu pour mettre en fonctionnement les moyens 30 de pompage lorsque l'hydrocarbure a atteint, dans l'élément tubulaire 20 un niveau N2, dit niveau inférieur, inférieur au niveau supérieur N1. Enfin, afin d'empêcher l'hydrocarbure liquide dans l'élément tubulaire 20 de redescendre dans la cuve 10 de stockage sous l'effet de la gravité lorsque les pompes aspirantes sont hors fonctionnement, on maintient le niveau d'hydrocarbure entre les niveaux inférieur N2 et supérieur N1 au moyen d'un clapet anti-retour 23. I1 est alors avantageux d'arrêter les moyens 30 de pompage. This is why it is advantageous for the pumping device to include, as shown in FIG. 1, a detector C1 of a higher level, capable of stopping the operation of the pumping means 30 when the liquid hydrocarbon has reached, in the tubular element 20, said upper level Ni. The detector used can be an optical or capacitive detector or, more simply, a float associated with a micro-switch. When the suction pumps PA1, PA2 ..., PAN operate, the pumping means 30 being stopped, the level of hydrocarbon in the tubular element 20 therefore tends to drop. It is for this reason that a detector C2 of lower level is also provided for operating the pumping means 30 when the hydrocarbon has reached, in the tubular element 20 a level N2, called lower level, lower than the level higher N1. Finally, in order to prevent the liquid hydrocarbon in the tubular element 20 from falling back into the storage tank 10 under the effect of gravity when the suction pumps are out of operation, the hydrocarbon level is maintained between the lower levels N2 and above N1 by means of a non-return valve 23. I1 is then advantageous to stop the pumping means 30.

Dans le mode de réalisation montré sur la figure 1, les moyens 30 de pompage sont disposés à l'intérieur de l'élément tubulaire 20, en aval des orifices 21, 22 de communication par rapport au flux d'hydrocarbure liquide imposé par lesdits moyens 30 de pompage. In the embodiment shown in FIG. 1, the pumping means 30 are arranged inside the tubular element 20, downstream of the orifices 21, 22 of communication with respect to the flow of liquid hydrocarbon imposed by said means 30 pumping.

Par contre, dans la variante représentée sur la figure 2, les moyens 30' de pompage sont disposés à l'extérieur de l'élément tubulaire 20, en amont de l'orifice 21' de communication par rapport au flux d'hydrocarbure. By cons, in the variant shown in Figure 2, the pumping means 30 'are arranged outside of the tubular element 20, upstream of the orifice 21' of communication with respect to the hydrocarbon flow.

On remarque également sur la figure 2 que l'élément tubulaire 20 comporte un volet 24 de communication avec l'hydrocarbure liquide, aménagé au-dessus du clapet anti-retour 23. Ce volet 24 est en position fermée lors de la mise en oeuvre des moyens de relevage, en été par exemple. Par contre, en hiver où le phénomène de cavitation est moins susceptible de se produire, les moyens de relevage peuvent ne pas être utilisés, et dans ce cas le volet 24 de communication est amené en position ouverte. It is also noted in FIG. 2 that the tubular element 20 comprises a flap 24 for communication with the liquid hydrocarbon, arranged above the non-return valve 23. This flap 24 is in the closed position during the implementation of the lifting means, in summer for example. By cons, in winter when the cavitation phenomenon is less likely to occur, the lifting means may not be used, and in this case the communication flap 24 is brought into the open position.

Claims

1. Device for pumping a liquid hydrocarbon (11) contained

in a storage tank (10), comprising at least one

suction pump (PA1, PA2, ..., PAN) connected upstream to a

first end (ell, e21, ..., eN1) of a tube (tl, t2, ..., tN)

suction with a second end (ex2, e22,. eN2)

immersed in said liquid hydrocarbon (11) inside the

storage tank (10), characterized in that said device

includes means (20, 30, 30 ') for raising the level of

the liquid hydrocarbon (11) in which the second dives

end (e21, e22, .., eN2) of said tube (tl, t2, .., tN)

suction.

2. Pumping device according to claim 1, characterized in

what said level lifting means include,

on the one hand, a tubular element (20) placed substantially

vertically in the storage tank (10) and in which

plunges the second end (e21, e22,.. eN2) of the tube (tl,

t2, ..., tN) of suction, said tubular element (20)

comprising, in the lower part, at least one orifice (21, 22,

21 ') of communication with the liquid hydrocarbon (1 1) located

in the storage tank (10), and, on the other hand, means

(30; 30 ') pumping capable of supplying said hydrocarbon

liquid in the tubular element (20) through said orifice (21,

22, 21 ') of communication up to a level (N1), said level

upper, corresponding for the suction pump (PA1, PA2, ..., PAN) at a minimum suction height (h).

3. Pumping device according to claim 2, characterized in

what it entails

- a higher level detector (cl) (N1), capable of stopping

the operation of the pumping means (30; 30 ')

when the liquid hydrocarbon (11) has reached, in

the tubular element (20), said upper level (N1),

- a lower level detector (C2) (N2), capable of

in operation the pumping means (30; 30 ')

when the liquid hydrocarbon (11) has reached, in

the tubular element (20), a level (N2), said level

lower, lower than said upper level (N1),

- a non-return valve (23) capable of maintaining the level

liquid hydrocarbon (11) in the tubular element (20)

between said lower (N2) and upper (N1) levels

when the suction pump (PA1, PA2, ..., PAN) is out

operation.

4. Pumping device according to one of claims 2 or 3,

characterized in that said pumping means (30) are

arranged inside the tubular element (20).

5. Pumping device according to one of claims 2 or 3,

characterized in that said pumping means (30 ') are

arranged outside the tubular element (20).

6. Pumping device according to any one of

Claims 2 to 5, characterized in that the tubular element

(20) includes a component (24) for communication with

the liquid hydrocarbon (11) of the storage tank (10), said

valve being in the closed position during implementation

said lifting means (30 ′), or in the open position in

the opposite case.

7. Pumping device according to any one of

claims 2 to 6, characterized in that said means of

pumping consist of at least one centrifugal pump

(30; 30 ').