Vannes
Pour régler le débit, les appareils sont souvent équipés d'une vanne de réglage. Il peut s'agir d'une vanne externe montée dans la canalisation ou d'une vanne intégrée à l'armature du débitmètre. En fonction du fluide utilisé, il convient de prévoir différentes positions de montage.
-
Liquides
Les liquides ne sont pas compressibles et l'emplacement de la vanne peut être choisi librement. Habituellement, la vanne est montée en amont de l'appareil. -
Gaz
Les gaz sont compressibles et les conditions de pression dans le tube de mesure (pkal) ont une influence décisive sur la précision de mesure du débitmètre.
La pression de service (pkal) utilisée comme base pour l'étalonnage des appareils doit être respectée et constante. La position de la vanne est donc généralement derrière l'appareil de mesure.
Pour les mesures contre une pression aval constante (pnach), par ex. pression atmosphérique, la vanne peut également être montée en amont de l'appareil.
Contacts
Contacts (Reed, détecteur de proximité, Hall, pneumatique) Pour surveiller le débit, la plupart des débitmètres peuvent être équipés d'un contact. Les types de contact les plus courants sont les contacts Reed et les détecteurs de proximité inductifs, qui sont décrits plus en détail ci-dessous.
Contact Reed
Le contact Reed est un contact libre de potentiel, c'est-à-dire qu'aucune énergie supplémentaire n'est nécessaire pour le processus de commutation proprement dit. Ils sont constitués d'un tube de verre rempli de gaz protecteur dans lequel sont fondues des lames de contact. La commutation s'effectue grâce aux aimants intégrés dans le flotteur du débitmètre.En utilisant des aimants ou des paquets d'aimants de différentes puissances et des contacts Reed avec différentes sensibilités de réaction (nombre AW) ou également une limitation de la course du flotteur, il est possible de réaliser une commutation précise.
Les contacts Reed sont montés dans un boîtier de contact avec raccordement par fiche ou par câble et sont normalement Ils sont montés de manière réglable sur le débitmètre.
Fonction de commutation - contact Reed
Les fonctions de commutation suivantes sont disponibles- Contact à fermeture (NO= normaly open) -2 pôles
Les deux languettes de contact sont ouvertes et la fermeture du circuit n'a lieu qu'une fois que la valeur de débit souhaitée est atteinte et que les aimants encastrés dans le flotteur ferment les languettes de contact du contact Reed. - contact inverseur (SPDT= Single Pole Double Throw) - 3 pôles
Le contact inverseur a 3 lames de contact, c'est-à-dire que lorsque la valeur de débit souhaitée est atteinte, il passe d'un pôle à l'autre le contact passe.
Type de contact - contact Reed
Outre la fonction de commutation, il convient de distinguer les contacts monostables des contacts bistables.- monostable
Le contact Reed monostable n'a qu'une fonction "d'essuie-glace", c'est-à-dire que les lames de contact du contact Reed ne sont fermées lorsque la valeur de débit souhaitée est atteinte. Lorsque la valeur du débit continue d'augmenter, le contact se ferme.
Afin d'obtenir un état de commutation univoque, le fabricant détermine la course du flotteur. et le champ magnétique dans le flotteur est adapté de manière optimale à la sensibilité de réaction du contact.
L'utilisateur peut également utiliser un relais de commutation avec fonction d'auto-maintien. Celui-ci nécessite 2 impulsions de commutation pour modifier l'état de commutation (1ère impulsion : le flotteur atteint la valeur limite, 2ème impulsion : le flotteur atteint la valeur limite). 2ème impulsion : le flotteur passe en dessous de la valeur limite après l'avoir dépassée). - bistable
Les contacts Reed bistables ont une fonction de commutation univoque, c'est-à-dire que le contact est fermé en cas de Atteinte ou dépassement de la valeur de débit souhaitée et ouvert lorsque le débit est inférieur à la valeur limite définie. Pour ce faire, les lames de contact du contact Reed sont prémagnétisées, par exemple par un petit aimant supplémentaire sur le contact Reed. Cette petite force suffit à maintenir le contact dans la position correspondante, mais pas à déclencher un changement d'état de commutation. Ce n'est que la La force magnétique supplémentaire du corps flottant déclenche l'état de commutation.
Lorsque le flotteur monte, l'aimantation des lames de contact est renforcée, les lames de contact se ferment. Lorsque le flotteur tombe, l'autre pôle magnétique du flotteur affaiblit l'aimantation et les contacts s'ouvrent.
Détecteurs de proximité inductifs
Les détecteurs de proximité inductifs sont des capteurs qui commutent sans contact à l'approche d'un corps flottant métallique.Pour ce faire, un champ électromagnétique alternatif est généré dans le capteur au moyen d'un oscillateur. est dirigé vers la surface active du capteur, d'où il sort. Si un objet métallique s'approche, des de cette surface active, des courants de Foucault se produisent, qui retirent de l'énergie à l'oscillateur. Un signal de commutation est généré par l'électronique intégrée au capteur. Différentes fonctions de commutation (NPN/PNP, contact de fermeture, contact d'ouverture, etc.) sont disponibles.br> Le détecteur de proximité inductif doit être alimenté par une énergie auxiliaire externe. Pour cela, on utilise Souvent, on utilise des relais de commutation qui permettent en outre de réaliser une puissance de commutation plus élevée.
Différentes formes de construction sont utilisées pour les débitmètres à flotteur :
- Forme de barre
Ils sont généralement montés de manière coulissante à l'extérieur d'un tube de mesure non métallique. Le champ électrique actif se trouve sur la face frontale du capteur.
Comme les capteurs ne fonctionnent que jusqu'à une distance de commutation maximale, il faut choisir avec précision du capteur.
C'est particulièrement vrai pour les débitmètres à flotteur destinés aux débits importants pour lesquels il y a un grand distance entre le flotteur et le liquide dans la partie supérieure du débitmètre. En même temps, la distance entre le flotteur et le capteur est faible dans la plage de mesure inférieure et l'utilisation de capteurs avec une grande distance de détection peut entraîner des interférences avec d'autres des composants métalliques ; par exemple, un tube de protection métallique pour un tube de mesure en verre.
- Capteur annulaire
Ils sont généralement utilisés dans les débitmètres à flotteur pour les petits débits et donc les tubes de mesure de petit diamètre. Ils se trouvent autour du tube de mesure et sont montés de manière coulissante à l'extérieur d'un tube de mesure non métallique.
Le champ électrique actif se trouve à l'intérieur de la bague du capteur et n'est donc pas sensible aux les parties métalliques situées à l'extérieur du diamètre intérieur du capteur.
- Capteur de fente
Ils sont généralement utilisés pour les débitmètres à flotteur avec des tubes de mesure métalliques.
DUn drapeau métallique est monté sur le mouvement de l'aiguille et plonge dans le plan de détection. Le champ électrique actif se trouve entre les deux branches du capteur.
Sortie analogique / compteur-totalisateur
Pour les débitmètres à flotteur standard, la valeur mesurée est affichée sur place, soit sur
l'échelle fixée sur le débitmètre, soit sur le cadran. soit sur une échelle graduée fixée au tube
de mesure, soit, pour les appareils à tube de mesure métallique, sur un indicateur monté sur
l'appareil.
Cela est normalement suffisant, surtout pour les petites installations, et garantit la mesure même sans énergie
auxiliaire ou en cas de panne de l'énergie auxiliaire.
En raison de l'automatisation croissante ou dans le cas de grandes installations, il est toutefois nécessaire de
transmettre la valeur de débit mesurée à un poste de mesure ou à un système de commande.
Traditionnellement, les appareils équipés d'un indicateur à aiguille à guidage magnétique étaient
reliés mécaniquement à un instrument à bobine mobile. Celui-ci convertissait le mouvement de
rotation de l'axe de l'aiguille, et donc la valeur mesurée, en une valeur de résistance
(principe du potentiomètre).
La résistance utilisée pour l'instrument à bobine mobile est un fil (instrument à bobine mobile) ou, pour les instruments plus
modernes, un disque en plastique conducteur.
Aujourd'hui, les appareils modernes utilisent souvent des capteurs d'angle magnéto-électriques,
dans lesquels un aimant permanent monté sur l'axe de pointeur transmet sans contact le mouvement de rotation de pointeur
à un capteur de champ magnétique.
Selon la position de rotation de l'aimant, les lignes de champ magnétique ont une position différente.
Celles-ci sont détectées par deux capteurs à effet Hall perpendiculaires l'un à l'autre dans l'élément de détection.
Il en résulte, en fonction de la position des lignes de champ, une tension de signal différente qui
peut être attribuée à une position angulaire du pointeur.
Ce principe fonctionne également en partie pour les appareils avec tube de mesure transparent et aimants
permanents encastrés dans le flotteur.
Le capteur d'angle de rotation ou le capteur de champ magnétique est suivi d'une électronique qui
convertit le signal en une sortie analogique standard (0)4-20 mA, 0-(5)-10 V ou des signaux binaires.
Les électroniques avancées ont des interfaces de communication comme Profibus®, Fielbus®, Hart®, etc.
Souvent, l'échelle de mesure non linéaire est également transformée en sortie linéaire par
l'électronique en aval.
Afin de totaliser la quantité totale de fluide traversant le système, des unités de mesure en unités de
volume (par exemple m³, Nm³, etc.).
Les dernières générations d'appareils disposent d'un affichage LED guidé par menu qui permet de programmer
l'affichage de l'appareil ou la sortie.
Il est possible, entre autres, d'afficher les grandeurs mesurées, par ex. en volume de service, volume normalisé, ou débit massique, les unités en (Nm³/h, NL/min, Kg/s, etc.),
la fonction de compteur, les messages d'erreur/de service (maintenance, panne).
Le réglage de la sortie, le réglage des contacts, etc. sont librement configurables.
Filtre magnétique
Les débitmètres à flotteur sont adaptés à la mesure de débit de fluides propres et exempts de
particules. Les particules de saleté plus importantes peuvent entraîner le blocage du flotteur.
C'est pourquoi des filtres à impuretés sont montés devant l'appareil.
Mais même les plus petites particules ferromagnétiques qui ne sont pas retenues par le filtre à
impuretés, peuvent se déposer sur les aimants des flotteurs et former un dépôt gênant.
ALes séparateurs magnétiques, disponibles en différentes versions, permettent de remédier à ce problème.
Séparateurs magnétiques avec aimants encapsulés et disposés en spirale pour le montage entre les brides,
ou des filtres à impuretés avec un paquet d'aimants intégré comme séparateur magnétique.
Régulateur de pré/post pression
Les changements de pression (en amont ou en aval) dans la tuyauterie modifient également le
débit réglé. L'utilisation d'un régulateur de pression amont ou aval permet de maintenir cette variation de pression dans des limites acceptables.
dans certaines limites et de maintenir ainsi le débit constant.
Un dispositif de mesure complet se compose d'un débitmètre à flotteur monté de manière fixe, d'une vanne et d'un régulateur de pression différentielle.
Le régulateur de pression différentielle se compose d'un boîtier et d'une membrane.
Après avoir réglé le débit sur la vanne du débitmètre à la valeur souhaitée, la membrane du régulateur de pression différentielle se trouve dans un état d'équilibre,
la pression est égale des deux côtés.
Si la pression varie, selon le type de régulateur, du côté de l'entrée ou de la sortie, la vanne à membrane compense la pression jusqu'à ce que la membrane soit à nouveau en équilibre et que le débit corresponde à la valeur réglée. Pour fonctionner correctement, les régulateurs ont besoin d'une pression minimale et ils sont limités par une pression maximale admissible.
Il faut distinguer 2 types de régulateurs de pression différentielle.
- Pression amont constante, pression aval fluctuante
- La pression d'entrée varie, la pression de sortie est constante
Revêtement du tube de mesure
Lors du choix d'un débitmètre à flotteur, il faut s'assurer que les matériaux utilisés dans l'appareil
sont résistants au fluide. br>
C'est pourquoi on utilise souvent du verre ou des matières plastiques résistantes comme matériau pour l'instrument de mesure.
L'inconvénient de ces matériaux est qu'ils ne supportent pas des pressions de service plus élevées.
Il faut donc utiliser des instruments de mesure avec un tube métallique qui présente une résistance à la pression plus élevée et fabriqués en métal de haute qualité
(par ex. Monel, titane, Hastelloy, etc.) pour la résistance chimique.
Comme ces métaux et la fabrication d'un débitmètre à partir de ces matériaux sont coûteux, il est souvent possible d'utiliser un appareil avec un
revêtement en téflon comme alternative.
On obtient ainsi un appareil qui résiste à la fois aux produits chimiques et à la pression.
Isolation thermique / chauffage
Pour certains fluides à mesurer, il est nécessaire que le fluide dans le débitmètre à flotteur ne se refroidisse pas ou ne se refroidisse pas. Il suffit souvent
d'utiliser un appareil de mesure à guidage magnétique. et une isolation externe du tube de mesure.
En cas d'exigences plus élevées, on utilise en plus des traçages électriques qui sont enroulés à l'extérieur du tube.
Plus d'infos sur les systèmes de traçage électrique, par exemple sur le site Internet de la société Bartec.
Pour les fluides ou les conditions ambiantes extrêmement difficiles, il est recommandé d'utiliser
des appareils de mesure à double paroi. Ceux-ci se composent d'un tube de mesure intérieur
et d'un tube périphérique dans lequel circule un liquide de chauffage/refroidissement
(huile thermique, vapeur ou eau), ce qui permet de maintenir le fluide à la température souhaitée.
Amortissement du gaz
Afin d'éviter une pulsation du flotteur due à une pulsation de compression, les débitmètres à flotteur
peuvent être équipés d'un amortisseur de flotteur.
JSelon le fabricant ou la structure de l'appareil, on trouve différentes versions sur le marché.
Cependant, le principe de base est le plus souvent basé sur le "principe de l'amortisseur",
tel qu'il est utilisé pour les amortisseurs dans les voitures.
Pour ce faire, un piston est monté sur la tête du flotteur. Dans le tube de mesure, un cylindre fermé d'un
côté est monté en face cylindre fermé.
Le piston entre dans le cylindre fermé d'un côté et le fluide qui s'y trouve est comprimé.
Le fluide contenu dans le cylindre est expulsé avec un certain retard par l'espace annulaire entre
le piston et le cylindre, ce qui crée un amortissement. ce qui crée un amortissement.
Dans certaines applications, un ressort d'amortissement supplémentaire est monté à l'extérieur
du cylindre d'amortissement.
L'amortissement des flotteurs peut également être installé ultérieurement chez certains fabricants ou types d'appareils.
En raison de l'ajout d'un piston et de l'augmentation du poids de l'inertie qui en résulte, les échelles doivent être recalculées.
Tous les articles spécialisés publiés sur pt100.de et mentionnant un nom ont été rédigés ou vérifiés par Harald Peters lui-même.
Auteur de cet article :
Harald Peters – Auteur spécialisé dans la technique de mesure de la débit.