Débitmètre

Structure version compacte et séparée (capteur + émetteur)

Un débitmètre est un appareil de mesure conforme à la norme de base DIN 1319. Il se compose de deux composants principaux, le capteur de mesure proprement dit, qui sert de capteur de débit , et une partie d'évaluation et d'alimentation, également appelée transmetteur ou transducteur de mesure .

Deux constructions distinctes sont les transducteurs spatialement séparés du transducteur et les dispositifs compacts connectés spatialement au transducteur.

Composants du débitmètre

Capteur

Le capteur est un composant technique du débitmètre qui peut enregistrer certaines propriétés physiques ou chimiques (par exemple, température, pression, son, accélération, vitesse, etc.) et / ou les propriétés du matériau de son environnement qualitativement ou quantitativement en tant que variable mesurée.

Émetteur

Ces valeurs du capteur sont ensuite converties en d'autres valeurs dans ce que l'on appelle des transducteurs (émetteurs, transducteurs de mesure), et converties en d'autres valeurs traitables (principalement des signaux électriques) et en sortie. Le transducteur (capteur) est généralement également alimenté via le transmetteur.

Au moins une sortie analogique 0-20 mA, 4-20 mA ou 0-10 V est disponible comme sorties standard des transmetteurs. De plus, les sorties tension et fréquence ou impulsions sont utilisées en option. La plupart des émetteurs ont aujourd'hui plusieurs entrées et sorties d'état. Émetteur avec interfaces et systèmes de bus, tels que B. La communication RS232, PROFIBUS, DeviceNet ou HART est désormais standard dans la technique de mesure industrielle et l'automatisation de processus. Certains fabricants proposent également des fonctions spéciales, telles que la sortie du débit volumique ou la concentration de solides. Le dosage par lots ou le contrôle PID sont également possibles.

Zones d'application

Les débitmètres sont utilisés dans les domaines de l'eau et des eaux usées, de la chimie et de la pétrochimie, du pétrole et du gaz, de la production d'énergie et de vapeur, des produits pharmaceutiques, du papier et de la pâte à papier, ainsi que des aliments et des boissons et couvrent de nombreuses applications spécifiques à l'industrie.

Panne du débitmètre

Schéma de classification des débitmètres

Après la température, la pression et la force, la mesure du débit est la variable la plus importante dans la technologie de mesure industrielle et l'un des principes fondamentaux de l'automatisation des processus.

Principales méthodes de mesure

Les méthodes de mesure de mesure de débit pour la mesure et l'automatisation des processus industriels (FCI) se distinguent par:

  • 1. procédure acoustique
  • 2. Procédures gyroscopiques
  • 3. Processus magnéto-inductifs
  • 4. méthodes mécaniques-volumétriques
  • 5. procédés optiques
  • 6. processus thermique
  • 7. Méthode de pression différentielle / de barrage

Différenciation entre débitmètre et mesure de débit

Les termes compteur (comptage) et débitmètre (mesure) ne se réfèrent pas à la même chose malgré leur similitude. Le comptage est l'enregistrement d'une quantité dans une période de temps quelconque, mais la mesure est l'enregistrement de la quantité dans l'unité de temps (telle que: débit volumique; débit volumique).

Les compteurs ne sont donc calibrés que sur une quantité telle que des litres. Le pointeur d'un compteur ou d'un compteur à rouleaux (comme un odomètre) continue toujours dans le même sens. L'aiguille d'un débitmètre, cependant, oscille d'avant en arrière en fonction du débit sur l'échelle, qui peut être émis en l / s, l / min ou m³ / h.

Il existe des compteurs et des débitmètres dans de nombreuses applications. Les compteurs sont utilisés pour compter ou enregistrer, par exemple, la quantité d'eau pompée dans les stations de pompage ou fournie aux consommateurs. L'affichage du compteur constitue ainsi la base du calcul du débit d'eau. La différence entre une lecture précédente et une nouvelle lecture du compteur représente la consommation, qui est multipliée par le prix de l'unité de mesure afin de déterminer le montant de la facture pour le client d'eau.

Les débitmètres sont installés là où la sortie instantanée doit être enregistrée dans le réseau de canalisations ou dans des systèmes de technologie de mesure industrielle et d'automatisation de processus, dont le débit doit être contrôlé et traité ultérieurement. Enfin, des combinaisons de débitmètres avec compteurs sont possibles. Dans ce cas, l'appareil combiné montre à la fois le débit actuel et la quantité qui s'est écoulée. Exemple: compteurs Woltmann ou également compteurs à palettes et débitmètres à palettes

Fonctionnement des débitmètres et débitmètres à section variable

Le débitmètre à flotteur est un outil extrêmement précis pour mesurer les débits volumiques en milieu liquide (ou air, gaz ou eau). L'appareil de mesure est installé verticalement dans le système de canalisations de sorte que le fluide s'écoule de bas en haut. Le fluide s'écoule à travers le corps conique de l'appareil de mesure. À l'intérieur, il y a un flotteur qui peut se déplacer dans l'axe vertical. Le flotteur a un certain poids propre, ce qui fait essentiellement couler ce flotteur sur l'ouverture de l'appareil de mesure. Si le fluide dans le système de canalisations est maintenant sous pression, le flotteur commence à monter dans le cône de mesure dès que son propre poids (force de poids) est atteint. En raison de la forme conique du dispositif de mesure, ce qui signifie qu'il s'élargit vers le haut, plus le flotteur est poussé vers le haut, en même temps plus de fluide peut s'écouler au-delà du corps (résistance à l'écoulement). Avec ce principe de fonctionnement, le flotteur se stabilise à une certaine valeur mesurée lorsque les forces sont équilibrées. Cette valeur mesurée est la vitesse d'écoulement et peut être lue en l / h sur l'échelle basée sur le bord supérieur du flotteur. Si le débit volumique redescend, le corps coule à nouveau et la valeur mesurée change.

Méthodes de mesure du débit mécanique-volumétrique

Les méthodes de mesure du débit mécanique-volumétrique sont divisées en deux groupes: les compteurs de volume directs et les compteurs de volume indirects

Compteur de volume immédiat

Les compteurs de volume directs ont des volumes connus et sont continuellement remplis et vidés avec le milieu de mesure. Enregistrement des mesures par comptage des remplissages et / ou vidage.

Compteur de fuites

Dans les débitmètres, le matériau à mesurer s'écoule d'une chambre de mesure avec des parois de chambre pleines sans pression (ne convient pas pour mesurer des gaz).

Compteur de déplacement

Avec le débitmètre, le matériau à mesurer est déplacé par des parois mobiles de la chambre de mesure (adaptées aux liquides et aux gaz).

Compteur de volume indirect

Les compteurs de volume indirects n'ont pas de chambre de mesure, mesure de volume indirecte par exemple: en mesurant le trajet ou la vitesse du débit volumique.

Classification des appareils de mesure de débit et de volume (applications)

Il existe deux principaux groupes d'applications pour la mesure et l'automatisation des processus industriels (FCI):

  • 1. Appareils de mesure de débit et de volume dans des conduites fermées
  • 2. Appareils de mesure de débit et de volume, canaux ouverts et lignes de gravité

1. Mesure de débit et de volume dans des conduites fermées

La mesure du débit et du volume dans des conduites fermées (conduites de pression) englobe un large éventail de processus et de méthodes physiques et d'effets différents qui peuvent être utilisés pour la mesure respective et sont divisés dans les sous-groupes suivants: débitmètres et débitmètres / débitmètres .

Débitmètre

sont divisés dans les sous-groupes suivants: débit volumique et débit massique.

Débit volumique

Méthode de mesure de la pression différentielle

Débit massique

Compteur de volume du compteur de volume

Ce groupe est divisé en indirect et direct:

Indirect

Compteur de volume indirect

pas de chambre de mesure, mesure de volume indirecte, par ex. B. en mesurant le trajet ou la vitesse du courant

Débitmètres Vortex et Swirl

La fonction suivante s'applique aux deux débitmètres: si un fluide en écoulement rencontre un obstacle, des fluctuations de pression se développent dans le fluide, ce qui entraîne une perte de vortex au niveau de cet obstacle. Les débitmètres à vortex et à turbulence tirent parti de ce phénomène. Des corps vortex ou tourbillonnaires sont générés dans le débitmètre via des obstacles géométriquement définis et leur fréquence est enregistrée par un capteur. Ceci est utilisé pour déterminer avec précision et fiabilité le débit dans les liquides, les gaz et la vapeur.

Immédiat

Compteur de fuites immédiat

contiennent des parois de chambre solides, le matériau à mesurer fuit hors de la chambre de mesure sans pression (ne convient pas à la mesure des gaz) les compteurs volumétriques à parois solides de la chambre (compteurs à décharge) sont par exemple le compteur à tambour

  • plus grande importance parmi les compteurs de fuites
  • permet également de mesurer des liquides très sales
  • faible perte de charge
  • La viscosité du fluide ne doit pas être trop élevée pour que le matériau à mesurer puisse être vidé assez rapidement
  • Des précisions allant jusqu'à 0,1% peuvent être obtenues (la courbe d'erreur dépend de la tension superficielle du liquide)
Compteurs à déplacement immédiat

Le matériau à mesurer est déplacé par les parois mobiles de la chambre de mesure (adaptées aux liquides et aux gaz). Les débitmètres avec parois de chambre mobiles (compteurs à déplacement) sont

2. Appareils de mesure de débit et de volume pour canaux ouverts et lignes de gravité

Couteau à conduit Venturi

Dans cet article, le terme canal Venturi est destiné à servir de terme collectif pour tous les canaux de mesure hydrauliques, tels que canaux Venturi, canaux Parshall, canaux Palmer-Bowlus , etc. Les canaux Venturi des stations d'épuration ont presque toujours une section rectangulaire.

Barrages rectangulaires et triangulaires

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Débitmètres électromagnétiques

Les débitmètres électromagnétiques, qui fonctionnent selon le principe de la mesure de vitesse dans une section d'écoulement connue (le remplissage complet de la conduite garantissant que la section transversale d'écoulement est donnée et constante), n'étaient pas adaptés à une utilisation directe dans des conduites partiellement remplies jusqu'à il y a quelque temps . Les nouveaux développements en matière de débitmètres magnéto-inductifs pour le remplissage partiel grâce à la détection intégrée des quantités partielles, la détection des tuyaux vides et leur précision de mesure permettent aujourd'hui de les utiliser dans de telles applications. Il n'est donc pas nécessaire pour l'utilisateur d'effectuer des transferts complexes de l'écoulement par gravité vers l'écoulement et le retour de la conduite sous pression.

Normes et directives

Directive européenne sur les instruments de mesure MI-001

Les premières directives sur les instruments de mesure portant le numéro 001 font référence à la directive européenne 2004/22 / CE relative aux compteurs d'eau froide pour les mesures dans les transactions commerciales (auparavant désignée comme étant légale pour le commerce). Il a été adopté à Bruxelles en avril 2004 et doit être ratifié dans les États membres avant la fin octobre 2006. Cependant, des exceptions nationales sont possibles, mais interdisent d'autres réglementations.

MI-001 est essentiellement basé sur les normes EN 14154 et ISO 4064, qui sont toujours les réglementations standard pour l'industrie de l'eau et toutes les autorités responsables. Il y a eu divers amendements avec des classifications différentes pour la précision de mesure et les exigences en matière d'autocontrôle.

Les nouvelles éditions de 2005 sont presque identiques à MI-001. L'ancienne réglementation sera valable pendant une période transitoire de 10 ans parallèle à MI-001.

se gonfler

  • Rüdiger Settelmeyer: Automatisation de processus - de l'appareil de terrain à la solution d'automatisation. Christiani, Constance 2007, ISBN 978-3-86522-305-0 .
  • DIN 19 559 parties 1 et 2, mesure du débit des eaux usées dans les canaux ouverts et les lignes de gravité.
  • H.-B. Horlacher, H.-J. Lüdecke : calcul de débit pour les systèmes de canalisations. expert Verlag, Renningen 2006, ISBN 3-8169-2448-4 .
  • Mesures calorimétriques. TU Braunschweig (fichier PDF)

Littérature

Preuve individuelle

  1. ↑ DIN 1319-1: 1995-01, Principes de base de la technique de mesure - Partie 1: Concepts de base, Beuth Verlag, Berlin.
  2. ↑ = https://www.pkmsa.ch/index.php/de/durchflussmesser.html