Compteur de gaz

Compteurs à diaphragme/souffletEdit

Un compteur de gaz à diaphragme, croquis en coupe de 1900

Ce sont les types de compteurs de gaz les plus courants, que l’on voit dans presque toutes les installations résidentielles et les petites installations commerciales. A l’intérieur du compteur, il y a deux ou plusieurs chambres formées par des diaphragmes mobiles. Le flux de gaz étant dirigé par des vannes internes, les chambres se remplissent et expulsent alternativement le gaz, produisant un flux presque continu à travers le compteur. Lorsque les diaphragmes se dilatent et se contractent, des leviers reliés à des manivelles convertissent le mouvement linéaire des diaphragmes en mouvement rotatif d’un arbre à manivelle qui sert d’élément de débit primaire. Cet arbre peut entraîner un mécanisme de compteur semblable à un odomètre ou produire des impulsions électriques pour un ordinateur de débit.

Les compteurs de gaz à diaphragme sont des compteurs à déplacement positif.

Compteurs rotatifsÉditer

Principe de fonctionnement d’un compteur de gaz rotatif

Les compteurs rotatifs sont des instruments de précision hautement usinés capables de traiter des volumes et des pressions plus élevés que les compteurs à diaphragme. À l’intérieur du compteur, deux lobes en forme de « 8 », les rotors (également appelés roues ou pistons), tournent dans un alignement précis. À chaque tour, ils déplacent une quantité spécifique de gaz dans le compteur. Le principe de fonctionnement est similaire à celui d’une soufflante Roots. Le mouvement de rotation du vilebrequin sert d’élément de débit primaire et peut produire des impulsions électriques pour un ordinateur de débit ou peut entraîner un compteur de type odomètre.

Compteurs à turbineModifier

Les compteurs de gaz à turbine déduisent le volume de gaz en déterminant la vitesse du gaz se déplaçant à travers le compteur. Comme le volume de gaz est déduit par le débit, il est important que les conditions de débit soient bonnes. Une petite turbine interne mesure la vitesse du gaz, qui est transmise mécaniquement à un compteur mécanique ou électronique. Ces compteurs n’entravent pas l’écoulement du gaz, mais sont limités à la mesure de débits plus faibles.

Mètres à orificeEdit

Un compteur de gaz à orifice consiste en une longueur droite de tuyau à l’intérieur duquel une plaque à orifice connue avec précision crée une chute de pression, affectant ainsi le débit. Les compteurs à orifice sont un type de compteur différentiel, qui déduisent tous le débit de gaz en mesurant la différence de pression à travers une perturbation du débit délibérément conçue et installée. La pression statique, la densité, la viscosité et la température du gaz doivent être mesurées ou connues en plus de la pression différentielle pour que le compteur puisse mesurer le fluide avec précision. Les compteurs à orifice ne peuvent souvent pas gérer une large gamme de débits. Ils sont cependant acceptés et compris dans les applications industrielles car ils sont faciles à entretenir sur le terrain et ne comportent pas de pièces mobiles.

Débitmètres à ultrasonsEdit

Les débitmètres à ultrasons sont plus complexes que les compteurs purement mécaniques, car ils nécessitent des capacités importantes de traitement du signal et de calcul. Les débitmètres à ultrasons mesurent la vitesse de déplacement du gaz en mesurant la vitesse à laquelle le son se déplace dans le milieu gazeux à l’intérieur du tuyau. Le rapport n° 9 de l’American Gas Association traite de l’utilisation et de l’installation correctes de ces compteurs, et il spécifie un calcul normalisé de la vitesse du son qui prédit la vitesse du son dans un gaz dont la pression, la température et la composition sont connues.

Les types les plus élaborés de débitmètres à ultrasons calculent la moyenne de la vitesse du son sur plusieurs trajets dans la conduite. La longueur de chaque chemin est mesurée avec précision en usine. Chaque trajet est constitué d’un transducteur à ultrasons à une extrémité et d’un capteur à l’autre. Le compteur crée un « ping » avec le transducteur et mesure le temps écoulé avant que le capteur ne reçoive l’impulsion sonore. Certaines de ces trajectoires sont orientées vers l’amont, de sorte que la somme des temps de vol des impulsions sonores peut être divisée par la somme des longueurs de vol pour fournir une vitesse moyenne du son dans la direction amont. Cette vitesse diffère de la vitesse du son dans le gaz par la vitesse à laquelle le gaz se déplace dans le tuyau. Les autres trajets peuvent être identiques ou similaires, sauf que les impulsions sonores se déplacent vers l’aval. Le compteur compare alors la différence entre les vitesses en amont et en aval pour calculer la vitesse d’écoulement du gaz.

Les compteurs à ultrasons sont coûteux et fonctionnent le mieux en l’absence totale de liquide dans le gaz mesuré, ils sont donc principalement utilisés dans des applications à haut débit et haute pression, comme les stations de comptage des pipelines de services publics, où le gaz est toujours sec et pauvre, et où de petites inexactitudes proportionnelles sont intolérables en raison de l’importance des sommes en jeu. Le rapport de réduction d’un compteur à ultrasons est probablement le plus grand de tous les types de compteurs de gaz naturel, et la précision et la capacité de portée d’un compteur à ultrasons de haute qualité sont en fait plus grandes que celles des compteurs à turbine contre lesquels ils sont éprouvés.

Des variétés peu coûteuses de compteurs à ultrasons sont disponibles comme débitmètres à pince, qui peuvent être utilisés pour mesurer le débit dans n’importe quel diamètre de tuyau sans modification intrusive. Ces appareils sont basés sur deux types de technologie : (1) le temps de vol ou le temps de transit ; et (2) la corrélation croisée. Ces deux technologies font appel à des transducteurs qui sont simplement fixés sur le tuyau et programmés en fonction de la taille et de l’échéancier du tuyau, et qui peuvent être utilisés pour calculer le débit. Ces compteurs peuvent être utilisés pour mesurer presque tous les gaz secs, y compris le gaz naturel, l’azote, l’air comprimé et la vapeur. Des compteurs à pince sont également disponibles pour mesurer le débit des liquides.

Compteurs de CoriolisEdit

Un compteur de Coriolis est généralement un ou plusieurs tuyaux avec une ou plusieurs sections déplacées longitudinalement ou axialement qui sont excitées pour vibrer à une fréquence de résonance. Les compteurs de Coriolis sont utilisés avec des liquides et des gaz. Lorsque le fluide contenu dans la section déplacée est au repos, les parties amont et aval de la section déplacée vibrent en phase l’une avec l’autre. La fréquence de cette vibration est déterminée par la densité globale du tuyau (y compris son contenu). Cela permet au compteur de mesurer en temps réel la densité du gaz qui s’écoule. Cependant, dès que le fluide commence à s’écouler, la force de Coriolis entre en jeu. Cet effet implique une relation entre la différence de phase dans la vibration des sections amont et aval et le débit massique du fluide contenu par le tuyau.

Encore, en raison de la quantité d’inférence, de contrôle analogique et de calcul intrinsèque à un compteur de Coriolis, le compteur n’est pas complet avec seulement ses composants physiques. Il y a des éléments d’actionnement, de détection, d’électronique et de calcul qui doivent être présents pour que le compteur fonctionne.

Les compteurs Coriolis peuvent gérer une large gamme de débits et ont la capacité unique de sortir un débit massique – cela donne la plus grande précision de mesure de débit actuellement disponible pour la mesure de débit massique. Puisqu’ils mesurent la densité d’écoulement, les compteurs coriolis peuvent également déduire le débit de gaz dans des conditions d’écoulement.

Le rapport n° 11 de l’American Gas Association fournit des directives pour obtenir de bons résultats lors de la mesure du gaz naturel avec un compteur coriolis.

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