FR2807833A1 - Gas consumer feed system, has pilot pressure reducer with membrane and piston to compensate metered volume for pressure and temperature - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention a pour objet un dispositif d'alimentation en gaz d'un appareil utilisateur avec détermination du débit volumique corrigé en température et pression et ce sans apport d'énergie auxiliaire. The present invention relates to a device for supplying gas to a user device with determination of the volume flow corrected temperature and pressure and without auxiliary energy input.
Le comptage phase gazeuse des gaz destinés à des utilisations domestiques et/ou industriels, tels que gaz naturel ou GPL (Gaz de pétrole liquiéfié), se fait principalement à l'aide d'un compteur volumétrique, positionné niveau de la canalisation de distribution. The gas phase count of gases intended for domestic and / or industrial uses, such as natural gas or LPG (liquefied petroleum gas), is mainly done using a volumetric meter positioned at the level of the distribution pipe.
Cette solution présente l'avantage d'être simple à mettre en oeuvre et le dispositif de mesure est relativement économique. Ce type de compteur étant sensible volume de gaz qui le traverse, implique que la totalisation générée est proportionnelle à ce volume. This solution has the advantage of being simple to implement and the measuring device is relatively economical. This type of meter being sensitive volume of gas that passes through it, implies that the totalization generated is proportional to this volume.
Or, comme tous les gaz, le gaz naturel, le propane ou les GPL ont une masse volumique évolue en fonction de leur température, même si la pression est maintenue à une valeur constante. However, like all gases, natural gas, propane or LPG have a density that changes with their temperature, even if the pressure is maintained at a constant value.
Or le débit massique circulant dans une canalisation ne peut pas être calculé de façon proportionnelle au débit volumique indiqué par le compteur. Cette différence entre le débit massique et le débit volumique résulte de la formule Qm -<B>CI, x</B> P <B>ou</B> . However the mass flow flowing in a pipe can not be calculated proportionally to the volume flow indicated by the meter. This difference between mass flow and volume flow results from the formula Qm - <B> CI, x </ B> P <B> or </ B>.
- Q,,, = débit massique - Q" = débit volumique - p = masse volumique, évoluant en fonction de la température et de la pression. - Q ,,, = mass flow - Q "= volume flow - p = density, evolving with temperature and pressure.
Or l'énergie consomme l'utilisateur est directement proportionnelle au débit massique. But the energy consumed by the user is directly proportional to the mass flow.
La mesure du debit volumique ne reflète pas la réalité de la consommation. The measurement of volume flow does not reflect the reality of consumption.
II serait pourtant intéressant de pouvoir déterminer par une mesure volumétrique quelle la réalité de la consommation, notamment lorsque la facturation est fonction du débit massique consommé. It would nevertheless be interesting to be able to determine by a volumetric measurement what the reality of consumption, especially when billing is a function of the mass flow consumed.
Pour refléter la réalisation de la consommation il convient donc de mesurer soit le débit massique directement, soit le débit volumique corrigé en température et pression. To reflect the realization of consumption, it is therefore necessary to measure either the mass flow directly or the volume flow corrected in temperature and pressure.
L'invention concerne un dispositif permettant la détermination du débit volumique corrigé en température et pression en vue d'obtenir au niveau du compteur volumique une indication proportionnelle à masse distribuée. The invention relates to a device for determining the corrected volume flow rate in temperature and pressure to obtain at the volume meter a proportional indication distributed mass.
but de l'invention est de fournir un dispositif adaptable sur une alimentation en gaz d'un équipement permettant de compenser, sans énergie auxiliaire, la différence de masse volumique du gaz en phase vapeur en fonction la température et de maîtriser la valeur de la pression de détente en fonction de divers paramètres tels que débit consommé par l'installation, pression de vapeur saturante dans la citerne de stockage, et pression altimetrique. The object of the invention is to provide a device that can be adapted to a gas supply of equipment that makes it possible to compensate, without auxiliary energy, the difference in density of the gas in vapor phase as a function of temperature and to control the value of the pressure. relaxation depending on various parameters such as flow consumed by the installation, saturation vapor pressure in the storage tank, and altimetric pressure.
cet effet, dans le dispositif qu'elle concerne, sur conduit principal d'amenée de gaz à l'appareil utilisateur, est monté directement ou indirectement un détendeur pilote à membrane, divisé en une chambre de commande dans laquelle sont montés en série un ressort de consigne et un piston thermosensible, dont la course est directement proportionnelle à la température, et une chambre de détente alimentée en gaz dont le débit volumique à déterminer. this effect, in the device that it relates, on a main conduit for supplying gas to the user device, is mounted directly or indirectly a pilot diaphragm regulator, divided into a control chamber in which are mounted in series a spring setpoint and a thermosensitive piston, whose stroke is directly proportional to the temperature, and a expansion chamber fed with gas whose volume flow to be determined.
Le piston thermosensible réagit en fonction de la température, de telle sorte que la membrane séparant la chambre de commande de la chambre de détente subit, de la part du piston thermosensible et ressort qui lui est associé une pression d'autant plus élevée que la température est élevée. The thermosensitive piston reacts according to the temperature, so that the membrane separating the control chamber from the expansion chamber undergoes, from the heat-sensitive piston and the spring associated therewith, a pressure which is higher as the temperature increases. is high.
Avantageusement, le détendeur pilote comprend, pour tenir compte de la pression altimétrique, des moyens de réglage du zéro de consigne qui est indexé sur la valeur de l'altitude, par modification du tarage du ressort de consigne. Advantageously, the pilot pressure regulator comprises, to take account of the altimetric pressure, means for adjusting the reference zero which is indexed to the value of the altitude, by modifying the setting of the set spring.
Ce dispositif comporte un compteur volumique qui, disposé sur le conduit principal de gaz en aval du détendeur principal, est constitué (par exemple par une chambre de volume constant), qui mesure le volume qui transite à travers elle, et fournit une information proportionnelle à la masse de gaz. This device comprises a volume meter which, arranged on the main gas duct downstream of the main regulator, is constituted (for example by a chamber of constant volume), which measures the volume that passes through it, and provides information proportional to the mass of gas.
Selon une première possibilité, le détendeur pilote est installé sur le conduit principal d'amenée de gaz et forme le détendeur principal. Selon une seconde possibilité ce dispositif comprend un détendeur principal à membrane comportant une chambre de détente montée dans le conduit principal d'amenée de gaz, et une chambre de commande alimentée à partir de la chambre de détente du détendeur pilote, qui est elle-même alimentée par une conduite de dérivation en communication avec le conduit principal d'amenée de gaz, en amont détendeur principal. According to a first possibility, the pilot pressure regulator is installed on the main gas supply duct and forms the main regulator. According to a second possibility, this device comprises a main diaphragm expansion valve comprising an expansion chamber mounted in the main gas supply duct, and a control chamber fed from the expansion chamber of the pilot regulator, which is itself fed by a bypass line in communication with the main gas supply line upstream of the main expansion valve.
Suivant une caractéristique de l'invention, dans ce cas, le débit gaz dans la conduite de dérivation est inférieur au débit de gaz dans conduit principal. According to a characteristic of the invention, in this case, the gas flow rate in the bypass pipe is lower than the flow rate of gas in the main pipe.
Afin de permettre au circuit de pilotage de se décharger lorsque pression dans ce circuit est trop élevée par rapport à la pression dans conduit principal, la chambre de commande du détendeur principal est en communication avec le conduit principal de gaz par une conduite sur laquelle est montée une soupape de décharge, tarée à une valeur déterminée et permettant le passage de gaz uniquement dans le sens de la chambre de commande vers le conduit principal. In order to allow the control circuit to discharge when pressure in this circuit is too high relative to the pressure in the main duct, the control chamber of the main expander is in communication with the main gas duct by a pipe on which is mounted a relief valve, calibrated to a fixed value and allowing the passage of gas only in the direction of the control chamber to the main conduit.
Afin de limiter l'influence de la variation de la pression de vapeur saturante du gaz en fonction de la température qui règne dans la cuve de stockage, lorsque le gaz provient d'une telle cuve, le dispositif comprend, en amont du détendeur principal, des moyens de filtrage de la pression de la citerne, constitués par un détendeur en phase gazeuse, place sur le conduit principal de gaz, fournissant une pression intermédiaire entre la pression de gaz dans la cuve et la pression d'alimentation de l'appareil utilisateur. In order to limit the influence of the variation of the saturation vapor pressure of the gas as a function of the temperature which prevails in the storage tank, when the gas comes from such a tank, the device comprises, upstream of the main regulator, means for filtering the pressure of the tank, constituted by a gas phase expander, placed on the main gas duct, providing an intermediate pressure between the gas pressure in the tank and the supply pressure of the user apparatus .
Enfin, ce dispositif comporte, en amont du détendeur principal, un système de limite de débit et de protection, placé dans le conduit principal et qui interrompt l'écoulement du gaz en cas de surpression d'excès de débit, constitué par un clapet maintenu ouvert sous l'action d'un ressort taré, et déplaçable dans le sens d'écoulement du gaz vers position de fermeture. Finally, this device comprises, upstream of the main regulator, a flow rate and protection limit system, placed in the main duct and which interrupts the flow of the gas in the event of an excess flow overpressure, constituted by a flap valve maintained. open under the action of a calibrated spring, and movable in the direction of flow of the gas to the closed position.
De toute façon l'invention sera bien comprise à l'aide de description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce dispositif. Anyway the invention will be better understood with the following description, with reference to the attached schematic drawing showing, by way of non-limiting example, an embodiment of this device.
Figure 1 est une vue schématique de l'ensemble de dispositif. Figure 1 is a schematic view of the device assembly.
Figure 2 est une vue en coupe et à échelle agrandie détenteur de filtrage de la pression de la citerne. Figure 3 est une vue en coupe du système de limitation de debit. Figure 2 is a sectional view on an enlarged scale tank filter holder of the pressure. Figure 3 is a sectional view of the flow control system.
Figure 4 est une vue en coupe du détenteur pilote. Figure 5 est une vue en coupe du détenteur principal. Figure 4 is a sectional view of the pilot holder. Figure 5 is a sectional view of the main holder.
Figure 6 est une vue en coupe d'une soupape de décharge du circuit de pilotage. Figure 6 is a sectional view of a relief valve of the control circuit.
Le dispositif selon l'invention est représenté dans son ensemble à figure 1. Sur cette figure, il s'agit d'amener du gaz depuis une source 2 (une cuve par exemple) à un appareil utilisateur 3 par l'intermediaire d'un conduit principal 4. Entre la source 2 et l'appareil utilisateur 3 sont disposés un système 5 de filtrage de la pression, un système 6 limiteur de debit, un détendeur pilote 7 alimenté par une conduite de dérivation 8 à partir du conduit principal, un détendeur principal 9 dont la chambre de commande est pilotée à partir du détendeur pilote 7, une soupape de decharge 10 du circuit de pilotage, et un compteur volumique 1 monté sur le conduit principal. The device according to the invention is represented as a whole in FIG. 1. In this figure, it is a question of bringing gas from a source 2 (a tank for example) to a user apparatus 3 by means of a main duct 4. Between the source 2 and the user device 3 are arranged a pressure filtering system 5, a flow restrictor system 6, a pilot pressure regulator 7 fed by a bypass line 8 from the main duct, a 9 main regulator whose control chamber is controlled from the pilot pressure reducer 7, a discharge valve 10 of the control circuit, and a volume meter 1 mounted on the main conduit.
Ces différents composants sont détaillés ci-après. These different components are detailed below.
Le dispositif 5 de filtrage de la pression vise à limiter l'influence de la variation de la pression de vapeur saturante du gaz en fonction de la température qui règne dans la source 2. Ce dispositif comprend un détendeur en phase gazeuse qui assure une pression intermédiaire entre la pression de stockage et la pression à fournir à l'appareil utilisateur 3, dans une plaque donnée. Ce dispositif 5 comprend une chambre de commande 13 et une chambre de détente 14 séparées par une membrane 5. Dans la chambre de commande 13 est logé un ressort 16, le clapet 17 du détendeur étant destiné à venir prendre appui contre un siège 18 ménagé dans le conduit principal 4. La détente du gaz est fonction de la valeur de tarage du ressort 16. The device 5 for filtering the pressure aims to limit the influence of the variation of the saturation vapor pressure of the gas as a function of the temperature prevailing in the source 2. This device comprises a gas phase expander which provides an intermediate pressure between the storage pressure and the pressure to be supplied to the user device 3, in a given plate. This device 5 comprises a control chamber 13 and an expansion chamber 14 separated by a membrane 5. In the control chamber 13 is housed a spring 16, the valve 17 of the regulator being intended to bear against a seat 18 formed in the main pipe 4. The expansion of the gas is a function of the setting value of the spring 16.
En aval du dispositif 5 est monté, dans le conduit principal, un limiteur de débit 6 représenté plus en détail à la figure 3. Ce limiteur de débit comprend un siège 19 disposé axialement dans le conduit principal 4, sur lequel peut venir prendre appui un clapet 20, disposé en amont du siège et maintenu à distance de celui-ci par un ressort 22. Sous l'effet d'une mise en pression rapide ou d'un excès de débit, le clapet 20 se déplace dans le sens de circulation du gaz et vient prendre appui sur le siege 19 pour fermer l'écoulement de gaz. Ce systeme se réarme automatiquement lorsque les conditions de service sont rétablies. Downstream of the device 5 is mounted, in the main duct, a flow restrictor 6 shown in more detail in FIG. 3. This flow restrictor comprises a seat 19 arranged axially in the main duct 4, on which a support can be supported. valve 20, disposed upstream of the seat and kept at a distance from it by a spring 22. Under the effect of a rapid pressurization or excess flow, the valve 20 moves in the direction of circulation gas and comes to bear on the seat 19 to close the flow of gas. This system automatically resets when service conditions are restored.
Le but recherché étant de mesurer le flux gazeux, il importe de stabiliser le mieux possible la masse volumique du ce qui a pour conséquence de stabiliser le rapport débit massique/débit volumique et donc de lier directement l'information de quantité volumique relevée sur le compteur à l'énergie consommée. Since the aim is to measure the gas flow, it is important to stabilize the density as best as possible, which has the consequence of stabilizing the mass flow / volume flow ratio and thus of directly linking the volume quantity information recorded on the meter. to the energy consumed.
Dans une enceinte, selon la loi des gaz parfaits : PV/T = Cte avec - : pression - V : volume - : température. In a chamber, according to the ideal gas law: PV / T = Cte with -: pressure - V: volume -: temperature.
II importe donc de corriger la pression en fonction de la température pour maîtriser le volume ou le débit volumique. It is therefore important to correct the pressure as a function of temperature to control the volume or volume flow.
Cette correction est effectuée par l'intermédiaire du détendeur pilote 7 dont la consigne est générée par la mise en série, ' l'intérieur de la chambre de commande 23 d'un ressort 24 et d'un piston thermosensible dont la course est directement proportionnelle à température. L'ensemble ressort et piston agit sur une membrane 26 portant un clapet 27 destiné à venir en appui contre un siège 28 placé à l'extrémité de la conduite de dérivation 8. La chambre de détente 29 est en communication avec la chambre de commande 30 du détendeur principal 9. This correction is effected by means of the pilot pressure regulator 7 whose set-point is generated by placing in series, inside the control chamber 23, a spring 24 and a thermosensitive piston whose stroke is directly proportional. at temperature. The spring and piston assembly acts on a membrane 26 carrying a valve 27 intended to bear against a seat 28 placed at the end of the bypass line 8. The expansion chamber 29 is in communication with the control chamber 30 of the main regulator 9.
Dans la mesure où la pression altimétrique intervient dans la maîtrise de la masse volumique, le détendeur de pilotage comprend une possibilité du réglage du zéro de consigne qui est indexé sur la valeur de l'altitude, par modification du tarage du ressort de consigne 24. Insofar as the altimetric pressure intervenes in the control of the density, the regulator of control includes a possibility of the adjustment of the reference zero which is indexed on the value of the altitude, by modification of the calibration of the setpoint spring 24.
Le détendeur principal 9 comprend, comme indiqué précédemment une chambre de commande qui est soumise à la pression délivrée par le détendeur pilote 7. La chambre de détente 32 de ce détendeur 9 est alimentée par le conduit principal 4 et qui comporte un siège 33 sur lequel est susceptible de prendre appui un clapet 34 porté par la membrane 35 séparant les chambres de commande 30 et de détente 32. La consigne de ce détendeur 9 est une pression stable provenant du détendeur de pilotage 7. De ce fait la pression de détente issue du détendeur 9 demeure constante sur la plage de débit recherché. La chambre de commande 30 communique avec le conduit principal 4 par l'intermédiaire d'un conduit 36 sur lequel est montée une soupape de décharge 10. Cette soupape de décharge 10 comprend un siège 37 sur lequel vient prendre appui un clapet 38 sous l'action d'un ressort 39. En aval du détendeur principal 9 est monté sur le conduit principal 4 un compteur volumique 1 permettant de mesurer le volume de gaz qui transite à travers lui. Compte tenu des compensations effectuées en amont, les indications fournies par le compteur sont proportionnelles à la masse de gaz consomme. The main regulator 9 comprises, as previously indicated, a control chamber which is subjected to the pressure delivered by the pilot pressure regulator 7. The expansion chamber 32 of this regulator 9 is fed by the main duct 4 and which comprises a seat 33 on which is likely to bear a valve 34 carried by the membrane 35 separating the control chamber 30 and relaxation 32. The setpoint of this regulator 9 is a stable pressure from the driving regulator 7. As a result the expansion pressure from the Expander 9 remains constant over the desired flow range. The control chamber 30 communicates with the main duct 4 via a duct 36 on which a discharge valve 10 is mounted. This discharge valve 10 comprises a seat 37 on which a valve 38 presses under its seat. action of a spring 39. Downstream of the main regulator 9 is mounted on the main pipe 4 a volume meter 1 for measuring the volume of gas that passes through it. Given the compensations made upstream, the indications provided by the meter are proportional to the mass of gas consumed.
Comme il ressort de ce qui précède, l'invention apporte une grande amélioration à la technique existante en fournissant un dispositif de conception simple, adaptable sur tous réseaux de distribution de gaz permettant de fournir une mesure volumique proportionnelle à la masse de gaz délivré. As is apparent from the foregoing, the invention provides a great improvement to the existing technique by providing a simple design device, adaptable to all gas distribution networks to provide a volume measurement proportional to the mass of gas delivered.
Comme il va soi l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce dispositif, décrite ci-dessus à titre d'exemple, elle en embrasse au contraire toutes les variantes. C'est ainsi notamment que le détendeur pilote pourrait etre monté sur le conduit principal et remplir dans ce cas la fonction de détendeur principal.As is obvious the invention is not limited to the sole embodiment of this device, described above as an example, it encompasses all variants. Thus, in particular, the pilot pressure regulator could be mounted on the main duct and in this case fulfill the function of the main regulator.
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