Le Control de Système du Comptage dans l’Industrie des Hydrocarbures 1erColloque International sur Hydrocarbures, Energies et Environnement (HCEE) Ouargla les 23 et/24 Novembre 2014 Le Control de Système du Comptage dans l’Industrie des Hydrocarbures Abdelkader HARROUZ (1) O. HARROUZ (2) A. BENATIALLAH (1) (1) Department of hydrocarbon and renewable energy, University of Adrar (2) Institut des Sciences de la Nature et de l’Agroalimentaire de Bordeaux (ISNAB), France

Plan Qu'est-ce que la métrologie ? Contrôle et vérification Vérification des débitmètres Vérification Transmetteur de t° TT Vérification Transmetteur de Pression TP Vérification Calculateur

Introduction Chaque branche de secteur du transport des hydrocarbures est compsé par un système de comptage dynamique. La méthode de vérification d’un système de comptage varie d’un site à un autre, selon le matériel d’étalonnage disponible et les équipements des instruments de mesures installées. Cependant, l’efficacité de l’opération de vérification et de contrôle (primitive ou périodique) requiert une bonne maitrise du système et du processus d’étalonnage. Cet article fait la présentation et le control d’une station de comptage, on commence par l’analyse des propriétés métrologique des dispositifs de mesure et la comparaison de l'erreur de mesure pour chaque instrument dans le système de comptage avec l'erreur maximale tolérée définie par les spécifications et les règlements internationaux.

Le système de comptage dynamique Le système de comptage dynamique permet de mesurer la qualité et le volume des produits pétrolières liquides et gazeux transférer dans un réseau pipeline. L’objet de cette communication est l'analyse des propriétés métrologiques des dispositifs de mesure et la comparaison de l'erreur de mesure pour chaque instrument dans le système de comptage avec l'erreur maximale tolérée défini par les spécifications et les normes internationales.

Qu'est-ce que la métrologie ? La métrologie est la science de la mesure intégrant l'ensemble des connaissances et des actions permettant d'attribuer à une propriété particulière des objets, matériaux ou phénomènes, une valeur exprimée en nombre www.trescal.com Selon l'Union Européenne, La métrologie recouvre trois activités principales : La définition des unités de mesure internationalement acceptées (SI) La réalisation de mesure par des méthodes scientifiques L'établissement de la traçabilité des mesures via les chaînes de raccordement à des références généralement nationales ou internationales.

Les débitmètres Les débitmètres : mesure de débit linéaire, non linéaire, massique ou volumétrique d'un liquide ou d'un gaz. Les plus utilisées sont: l’orifice, l’ultrasons, turbines, Le Coriolis. Un débitmètre est un instrument utilisé pour mesurer le débit linéaire, non linéaire, massique ou volumétrique d'un liquide ou d'un gaz. Les compteur les plus couramment utilisés pour la comptage dynamique des hydrocarbures sont l'orifice, ultrasons, turbines et de Coriolis. Ils devraient être examinés afin de s'assurer qu'ils sont le bon choix pour une station donnée, en fonction des caractéristiques du compteur, les exigences opérationnelles et les propriétés physiques de liquide. Assurer le bon choix pour une station donnée, en fonction des caractéristiques du compteur, les exigences opérationnelles et les propriétés physiques de liquide.

Schéma d'un Système de Comptage Gaz Un système de comptage est composé de manière uniforme : d'un banc de comptage double turbine; d'un calculateur en salle de contrôle local; d'instruments associés assurant la mesure de la température, de la pression et de la masse volumique des produits comptés; d'un filtre en amont du banc de comptage. Liquide

Contrôle et vérification A fin de vérifier la performance d’un système de comptage, une série de tests doit être effectuée régulière et planifiée. A fin de vérifier la performance d’un système de comptage, une série de tests doit être effectuée régulière et planifiée. Les opérations d’étalonnage et de vérification sont toutes les deux fondées sur la comparaison à un étalon, ce sont des opérations indispensables, qui rendent significatives les indications fournies par les moyens de mesure.

Vérification de débitmètre L’utilisation des débitmètres au-delà de leurs capacités, ou avec leurs facteurs de correction établis, peut causer des problèmes et des changements des paramètres tels que la viscosité, la température, la pression, ….. calibrage Deux méthodes sont utilisée sur site pour approuver les débitmètres: Par Tube étalon Par Compteur Pilote

Par Tube étalon Les étalonnages sont effectués par comparaison du volume vu par le débitmètre au volume de référence ayant traversé un tube étalon (ISO7278). Les impulsions délivrées par le débitmètre entre les deux passages d'une sphère au droit des détecteurs "entrée" et "sortie" de la boucle étalon sont totalisées dans un compteur.

Par Compteur Pilote Le débitmètre à étalonner est comparé à un débitmètre pilote fonctionnant en série, préalablement étalonnés par rapport au tube étalon. Une procédure analogue compare le nombre d'impulsions délivrées par le débitmètre à étalonner au total d'impulsions délivrées dans le même temps par compteur pilotes placés en série; cette compteur pilote à été étalonné préalablement avec la boucle étalon.

Normes international Utilisées NF 60751/A2 : Capteur industriels à résistance thermométrique de platine. ISO 7278-2 : Mesurage dynamique-système d’étalonnage des compteurs volumétriques. AFNOR, X07-011 : Modalités pratiques pour l'établissement des procédures d'étalonnage et de vérification des moyens de mesure. Recommendation OIML R 117 : Dynamic measuring systems for liquids other than water. Recommendation OIML R 140 : Measuring systems for gaseous fuel. AFNOR, NF ISO 5725-1 : Application de la statistique, Exactitude (justesse et fidélité) des résultats et méthodes de mesure. ISO 5167: Mesure de débit des fluides au moyen d'appareils déprimogène. ISO 6976: Gaz naturel -- Calcul du pouvoir calorifique, de la masse volumique, de la densité relative et de l'indice de Wobbe à partir de la composition AGA 8 et AGA 3: calculent la masse volumique et le facteur de compressibilité de gaz

Expérimentale contrôle

Visualisation de la plaque orifice

Vérification de Transmetteur de Température « TT » Cet essai (d’exactitude) consiste à vérifier l’indication de l’EST par comparaison à l’indication d’un étalon de température à plusieurs points dans son étendue de mesure, avec charge croissante et décroissante. L’étalon à utiliser pour cette opération est une boite à décades à six positions (potentiomètres : 100, 10, 1, 0.1, 0.01 et 0.001 Ω). Matériels utilisés   − Une boite à décades à six potentiomètres, − Un multimètre digital (DMM), − Une boite de résistance de 50 ou 250 Ohms. − Un protocole de communication (Hart communicateur) pour ajuster le transmetteur si son erreur est hors tolérance.

Étape à suivre

L’erreur reste dans la marge maximale tolérée Vérification de « TT » Simulées Résultats des essais Température «ºC» Tension «V» Erreur Emt 0.00 1.0001 0.002 ± 0.12 25.00 1.9996 24.99 -0.010 50.00 2.9994 49.99 -0.015 75.00 3.9995 74.99 -0.013 100.00 4.9999 0.000 4.9995 99.99 -0.012 3.9998 -0.005 2.9993 49.98 -0.018 1.9994 0.9997 -0.01 -0.007 L’erreur reste dans la marge maximale tolérée

Les Sondes de Température « Pt 100 » La sonde Pt100 est un capteur constitué d’une résistance de platine avec des valeurs initiales de 100 Ω (ohms) à une température de 0°C. On peut les utiliser de -200°C jusqu’à 800°C. Plusieurs types de raccordement Pt 100 existent, 2, 3 ou 4 fils, le plus utilisé étant le 3 fils. La vérification consiste à un essai d’exactitude avec comparaison indirecte de l’indication de la sonde à vérifier avec l’indication d’un étalon de température à plusieurs points dans son étendue de mesure. L’étalon à utiliser pour cette opération est un bain thermostatique. Matériels utilisés − Un bain thermostatique, − Un multimètre digital (DMM).

Vérification de Sonde Pt100 Température d'essai Température lue sur Résistance de la sonde Température de la Erreur E.M.T Observations en ( ºC ) l'étalon en ( ºC ) en essais ( Ώ ) sonde en essais ( ºC ) (± °C) -0.01 100.015 0.04 0.05 0.150 acceptée 40 39.94 115.540 40.00 0.058 0.230 60 60.06 123.330 60.23 0.169 0.270 80 80.08 131.008 80.29 0.211 0.310

Transmetteur de pression relative « TP » Les transmetteurs de pression absolue mesurent la pression en appliquant la pression à un micro capteur à jauge dynamométrique à la silicone dans la sonde. Ce micro capteur convertit la pression en changement de résistance, et le changement de résistance est convertit en signal de 4 à 20 mA proportionnel à la pression. Ce signal de mesure est transmis aux récepteurs à distance sur les deux mêmes câbles qui acheminent le courant à l'électronique du transmetteur. Ces fils transportent également les signaux de données bidirectionnels entre le transmetteur et le calculateur. Le transmetteur permet le raccordement analogique direct aux récepteurs communs, tout en assurant les communications numériques par transmetteur intelligent à l'aide d'un communicateur HART.

Vérification de « TP » Cet essai (d’exactitude) consiste à vérifier l’indication de l’EST par comparaison à l’indication d’un étalon de pression à plusieurs points dans son étendue de mesure, avec charge croissante et décroissante. L’étalon de pression peut être soit un manomètre numérique (Druck) ou une balance manométrique. Matériels utilisés − Un manomètre numérique (Druck) ou une balance manométrique, − Un multimètre digital (DMM), − Une boite de résistance de 50 Ohms ou 250 Ohms (optionnel), − Un protocole de communication (Hart communicateur) pour ajuster le transmetteur si son erreur est hors tolérance.

L’erreur reste dans la marge maximale tolérée Vérification de «TP » Simulées Résultats des essais Pression «bar» Tension «V» Pression Lue Erreur EMT « ± bar» 0.00 0.9999 -0.002 0.20 25.00 2.0006 25.015 0.015 0.25 50.00 3.0004 50.010 0.010 0.80 75.00 4.0000 75.000 0.000 100.00 5.0000 100.000 5.0001 100.003 0.002 4.0008 75.020 0.020 3.0002 50.005 0.005 1.9998 24.995 -0.005 1.0003 0.007 L’erreur reste dans la marge maximale tolérée

Calculateur Le calculateur de comptage, situé localement en salle de contrôle, acquiert et compare les impulsions émises par chaque compteur, puis les additionne afin de délivrer localement le volume compté, dit volume « brut » (avant toute correction), et le débit. Le calculateur reçoit les impulsions en provenance de compteur et les transmetteur TT, TP et les sondes, conformément à la recommandation OIML R 117.

Vérification de Calculateur Cette opération consiste à un essai d’exactitude des entrées suivantes : Entrée pression absolue et l’entrée pression différentielle du calculateur. Cette opération peut se faire parallèlement avec la vérification du transmetteur de pression associé. Entrée température du calculateur. Cette opération peut se faire parallèlement avec la vérification du transmetteur de température associé. Entrée calcul du volume brut et net, et de la masse au niveau du calculateur: Cette opération consiste de réaliser un essai d’exactitude (de justesse) par comparaison directe de l’indication du calculateur à vérifier avec l’indication d’un générateur d’impulsions pour les liquides et avec des valeurs référentielles calculées par un logiciel adéquat (par exemple FLOCALC de la société Kelton) pour le gaz. Les valeurs des autres paramètres (pression, température,… etc.) seront fixées à des valeurs bien déterminées.

Simulation

Résultats des essais de justesses Entrée Transmetteur De Pression Etendue de mesure simulée: [0 à 160] Bar Signal : [4 – 20] mA Calculateur Marque : Krohne Modèle : Summit 8800 Numéro de série : 10194029 Valeurs Simulées Résultats des essais Étendue «%» Pression «bar» Signal «mA» Pression lue Erreur EMT 0.00 4 -0.03 -0.0005 0.020 25 40.00 8 39.99 0.0003 0.025 50 80.00 12 80.01 -0.0001 0.080 75 120.00 16 120.01 100 160.00 20 160.02 -0.01 -0.0000

Résultats des essais de justesses Entrée Transmetteur De Température Etendue de mesure simulée: [0 à 80] °C Signal simulée : [4 – 20] mA Calculateur Marque : Krohne Modèle : Summit 8800 Numéro de série : 10194029 Valeurs Simulées Résultats des essais Étendue «%» Température «°C» Signal «mA» Température lue Erreur EMT 0.00 4 -0.018 -0.0009 0.012 25 20.00 8 20.07 0.0003 50 40.00 12 39.99 -0.0001 75 60.00 16 60.04 -0.0006 100 80.00 20 80.01 -0.0002 80.07 -0.0008 60.01 -0.0007 40.05 20.05 0.01 -0.0000 Le table montre les résultats des valeurs simulées pour l'entendu de la température pour notre cas (0-100 °C) donnent des erreurs dans la marge de l'erreur maximal tolérée définie par la recommandation International R117. On note que l'EMT pour le (table 2) de calculateur égal au dixième de (tableau 1) pour la classe d'exactitude correspondante.

Test simulation du volume

Test simulation du volume

Conclusion Dans cet article, nous avons présenté un modèle de réalisation des essais de vérification et de contrôle métrologique d'un système de comptage dynamique sur site industriel, en respectant les normes internationales. Les différents essais effectués sur le système de comptage ont donnés des résultats satisfaisants. Les erreurs relevées sont dans la marge des erreurs maximales tolérées par la réglementation en vigueur. L’intérêt de ce contrôle métrologique est son application pratique. Cette dernière permettra aux gestionnaires des sites de comptage de connaitre l'erreur et l'écart des instruments de mesure.

Merci de votre attention!