OA20094A - Système intelligent de jaugeage en temps réel des produits pétroliers. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un système intelligent de jaugeage en temps réel des produits pétroliers en stock dans des cuves aériennes et enterrées. L'invention concerne un dispositif manufacturé conformément aux normes, NF EN 1127-1, capable mesurer et traiter les informations relatives à la qualité et à la quantité des produits pétroliers en stocks dans des cuves aériennes, souterraines et mobiles en temps réel et sans contact avec le produit à mesurer. Le dispositif selon l'invention est constitué d'un boitier composé de deux parties, une partie supérieure (1) dans laquelle est insérée la carte mère (Fig.3) et l'alimentation et une partie inférieure (2) dans laquelle est introduite le capteur ultrasonique, le capteur de température. Les deux parties sont reliées par une jonction vissable. Le dispositif selon l'invention mesure et traite les informations relatives à la quantité et à la qualité des produits pétroliers en stocks dans des cuves mobiles, aériennes et enterrées et les transmettre à distance grâce à un protocole de communication radio Machine to Machine et un protocole LoRaWAN. Pour effectuer la mesure, le dispositif émet une impulsion sonore. Cette impulsion se déplace ensuite dans le média à la vitesse du son. En heurtant un obstacle, cette impulsion est réfléchie et elle revient soit en arrière. La distance mesurée représentera la hauteur du vide dans la cuve contenant le produit à mesurer. Pour obtenir la hauteur du liquide, le dispositif au travers de sa carte mère, fera une différence entre la hauteur totale de la cuve et la hauteur du vide. Cette valeur sera par la suite intégrée dans l'algorithme de calcul intégré dans le microcontrôleur de la carte mère pour déterminer le volume en même temps que la densité.
Description
DESCRIPTION DE L’INVENTION
Système intelligent de jaugeage en temps réel des produits pétroliers
La présente invention concerne un dispositif électronique pour le jaugeage en temps réel des produits pétroliers en stocks dans des cuves aériennes et enterrées.
Le jaugeage des produits pétroliers est traditionnellement effectué à l’aide d’une pige manuelle (sabre de jaugeage) ou une jauge filaire. Des procédés qui occasionnent des problèmes HSE, des pertes d’exploitations, des fraudes,· des erreurs humaines, des pertes sur stocks et demandent une étude de site, des formations pour effectuer des installations à cause de leur caractère filaire. Ces dispositifs sont généralement alimentés en courant alternatifs et connectés au travers de raccordement de câbles, demandant ainsi de casser certaines constructions pour leur installation.
Le dispositif selon l’invention permet de remédier à ces inconvénients. En effet, il comporte selon une première caractéristique, une partie supérieure (Fig.2) par laquelle peut être introduit une carte mère (Fig.5) qui est l’unité centrale de l’invention comprenant une alimentation intégrée d’une autonomie allant jusqu’à 10 années. Et une partie inférieure (Fig.l) par laquelle sont introduits un capteur ultrasonique et de température.
Le dispositif selon l’invention détient une protection contre toute infiltration totale de poussière, et contre toute immersion entre 15 centimètres et 1 mètre de profondeur. Il a une Compatibilité Électromagnétique, est immunisé des perturbations mécaniques extérieures, est Imperméable et résistant aux conditions climatiques et thermiques de températures allant jusqu’à 65°C pendant plusieurs jours d’exposition à la source de chaleur.
Les planches et dessins annexés illustrent l’invention :
• La figure 1 représente la partie supérieure du dispositif, dans laquelle est introduite le capteur ultrasonique et le capteur de température.
• La figure 2 représente la partie inférieure du dispositif contenant la carte mère ;
• La figure 5 représente la carte mère de l’invention ;
• La planche IV représente le circuit électronique de la carte mère ;
• La figure 3 représente filetage du dispositif, il d’agit de la partie qui se visse sur la bride sur trou d’homme de la Cuve ;
• La figure 4 représente le dispositif assemblé, la partie supérieure et inférieure réunies ;
En référence à ces dessins, le dispositif comprend un module de composant de capteur à ultrasons robuste. Ce capteur est dans un boîtier en PVC compact et robuste qui répond à la norme d'intrusion d'eau IP67 et correspond aux raccords de tuyauterie électrique standard en PVC de 3/4 po.
Le dispositif selon !’invention est conçu selon la norme ATEX et manufacturé dans un polycarbonate et/ou dans de l’acier inoxydable Conformément aux normes, NF EN 1127-1 et NF EN 62262 (Atmosphères explosives prévention de l’explosion et protection contre l’explosion. Les valeurs maximales observées durant la fabrication seront conformes aux valeurs ci-après : - Densité, g/cm3 : 0,96 - DIN EN ISO 1183
- Module E à la traction, MPa ; 1100 - DIN EN ISO 527
- Résistance au seuil de fluage, MPa, : 23 - DIN EN ISO 527
- Résistance au choc sur éprouvette lisse, kJ/m2 : sans casse DIN EN ISO 179
- Coef 1,8 x 10-4 f. moyen de dilatation thermique, K-l : 1,8 x 10-4 - ISO 11359-2
- Conductibilité thermique, W/m * K : 0,38 - DIN EN 12667
- Résistivité superficielle, Ohm : > 1014 - DIN IEC 60093
- Température d'utilisation, °C : -20 à +120
Le dispositif selon l’invention comprend une alimentation intégrée de 7v, 9600mAh, 2. 8Wh. Chaque Bloc de la carte mère fonctionne sous une tension nominale de 3,3 volts pouvant aller jusqu’à lOv et un courant continu minimal de 0,5mA. Grâce à son circuit d’optimisation buck boost DC - DC, le dispositif acceptera une tension d’alimentation allant jusqu’à 2V. Ainsi, une batterie sera considérée comme déchargée lorsqu’elle ne pourra pas délivrer une tension de cette valeur.
Autonomie batterie = capacité batterie en mAh / courant de charge en mAh
Le dispositif selon l’invention, mesure et traite les informations relatives à la quantité et à la qualité des produits pétroliers de la manière suivante : Un transducteur à ultrasons est déclenché pendant une courte période de temps, à l'aide de la broche de déclenchement du microcontrôleur, ce qui permet au capteur ultrason d’émettre une impulsion sonore. Cette impulsion se déplace ensuite dans le média à la vitesse du son. En heurtant un obstacle, cette impulsion est réfléchie et elle revient soit en arrière. Suivant la formule : Distance = temps de parcours x vitesse de propagation des ondes.
Selon l’invention, l'impulsion qui revient est captée par le même transducteur. Ce transducteur à la réception de l'impulsion la convertit en un signal logique pour le microcontrôleur assemblé sur la carte mère (Fig.5). Le temps entre ces événements de déclenchement et d'écho est calculé par le microcontrôleur présent sur la carte mère. Ce temps est également appelé temps de vol. Le temps ainsi calculé peut être utilisé pour mesurer la hauteur nécessaire pour déterminer le volume correspondant, car la vitesse du son est connue.
Le dispositif selon l’invention génère pendant 10 millisecondes un signal sonore, de fréquence 0,6 GHz et en fonction du milieu traversé à une vitesse V déterminée par l’approximation de la formule de Van der Waals relative à la vitesse du son dans un gaz.
Selon l’approximation, la vitesse des ondes sera obtenue en fonction de la température suivant la formule : V = 331,5 + 0,607*1°
Et La hauteur H du liquide dans la cuve correspondante : H = d cuve - (V*t / 2)
Où dcuve est le diamètre de la cuve ; U est la vitesse de propagation de l’onde ; t est le temps d’un aller et retour de l’onde.
Selon l’invention, l’abaque de la cuve contenant produit à mesurer (suivant la norme ISO 91:2017) peut être inséré dans le système du dispositif et la détermination du volume sera faite par application du principe mathématique d’interpolation spline cubique en fonction du niveau de liquide renvoyé après émission des ondes ultrasoniques.
Le dispositif selon l’invention, convertit les grandeurs analogiques de lecture de niveau et de température, obtenues respectivement grâce au capteur émetteur — récepteur ultrason et au capteur de température en grandeurs numérique par le biais de convertisseurs analogiques numérique (CAN) intégrés du microprocesseur. Ces grandeurs numériques sont ensuite grâce au programme embarqué, typées et formatées afin d’être acheminées au serveur de traitement de données via le module de communication basse fréquence LoRaWAN. Les données envoyées contiennent le niveau de liquide, la densité, la température et les données temporelles relatives à l’instant de lecture et jour de lectures de niveau et température
Le dispositif selon l’invention intègre un impact réduit de la condensation et du gel lorsqu'il est utilisé en continu dans des environnements fermés ou à humidité élevée, une résolution millimétrique, une détection de courte à longue distance, informations de plage de 300 mm à 5000 mm pour le plus proche détectable cible.
Le dispositif selon l’invention offre des lectures de distance pratiquement sans bruit grâce à futilisation d'une puissance acoustique à haut rendement combinée à un gain variable en continu, un étalonnage automatique de l'arrière-plan en temps réel, une analyse de signature de forme d'onde en temps réel et des algorithmes de rejet du bruit.
Le dispositif selon l’invention possède une tolérance élevée au bruit acoustique. Cela signifie que durant son fonctionnement, elle a la capacité de réduire ou éliminer les fausses détections causées par des sources de bruit externes afin de fournir des lectures fiables et stables.
Le dispositif selon peut ramener le volume mesuré du produit à une température égale à 15°G. en effet, les produits pétroliers sont influencés par la température : ils se contractent au froid et se dilatent à la chaleur. II est donc important d'en tenir compte dans les inventaires. Un volume mesuré à une température de 15°C sera plus grand que s'il est mesuré à 5°C. La plupart des fournisseurs de produits pétroliers livrent leurs produits à un volume corrigé selon une température de 15°C. Pour ramener le volume à 15°C, on mesure la température du liquide à tO et le volume du liquide vO, on corrige la température mesurée tO, puis on fait une correspondance entre la température tO et le coefficient de conversion fl)dans la table des coefficients. On multiplie ensuite le volume vO par le coefficientfO afin d’obtenir le volume à 15°C.
: Le dispositif selon l’invention peut mesurer la densité du produit. En effet, à l’aide d’une sonde de pression reliée par câble à la carte mère, le dispositif peut mesurer la pression du liquide au fonds de la cuve. Une fois cette mesure effectuée, l’unité de traitement au niveau de la carte mère, appliquera la formule liant la masse volumique à la pression au fond de la cuve et la pression du vide (milieu gazeux). La table ASTM sera par la suite utilisée pour ramener la masse volumique à I5°C.
REVENDICATIONS
Claims (5)
- REVENDICATIONS1) Système intelligent de jaugeage en temps réel des produits pétroliers, caractérisé en ce qu’il comporte un boîtier manufacturé conformément aux normes, NF EN 1127-1 (Atmosphères explosives prévention de l’explosion et protection contre l’explosion) et NF EN 62262) présentant un orifice supérieur par lequel peut être introduit une carte mère qui est l’unité centrale du dispositif permet d’effectuer une série de calculs, une alimentation intégrée d’une autonomie allant jusqu’à dix années Et une partie inférieure par laquelle est introduit un capteur ultrasonique et de température Et une partie inférieure par laquelle est introduit un capteur ultrasonique et de température.
- 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu’il est destiné à fonctionner dans des environnements de procédés industriels soumis à de nombreuses contraintes telles : - Atmosphère Explosive : présence de C02 et de poussière de gaz pouvant créer une explosion - Température en atmosphère ouverte allant jusqu’à 44°C à l’ombre, Soit une température pouvant atteindre 47°C voir 65°C pour les zones plus chaudes- Vents et Pluies diluviennes- Vibrations au passage d’engins lourds- Présence d’ondes électromagnétiques et décharges électrostatiques parasites
- 3) Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en qu’il est doté d’une technologie embarquée offrant un moyen simple, rapide et économique d'augmenter la portée et d'obtenir des données intelligentes'en temps réel. Il est doté d’un système sans fil, non intrusif, autogéré et auto-alimenté peut être déployé en quelques minutes et facilement intégrés dans lès systèmes existants.;
- 4) Dispositif selon la revendication 3 est caractérisé en qu’il ne nécessite aucun câblage, pour sa mise en service ce qui réduit de plus de 50 % le temps et les coûts d'installation et minimise le besoin d'études de site, d'équipement, d'ingénierie et de formation.
- 5) Dispositif selon la revendication 3 est caractérisé en ce qu’il peut fournir en permanence des données précises et fiables sur le niveau, la température du produit et du vide, le volume et la densité du produit et les transférées via un module de communication sans fil en temps réel et en toute autonomie sans intervention humaine.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| OA20094A true OA20094A (fr) | 2021-11-17 |
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