Mesure de débit dans l'histoire
Notre intérêt pour la mesure de l'écoulement de l'air et de l'eau est intemporel. La connaissance de la direction et la vitesse du flux d'air était essentielle pour tous les anciens navigateurs, et la capacité de mesurer le débit de l'eau était nécessaire pour la distribution équitable de l'eau par aqueducs à ces communautés dans les villes sumériennes d'Ur, Kish, et Mari près du Tigre et l'Euphrate près de 5000 av. J.-C.
Orientation de mesure du débit
Afin de pouvoir sélectionner le bon débitmètre il est nécessaire d'avoir une bonne compréhension des exigences de l'appareil en question. Par conséquent, il serait essentiel que du temps soit pris pour évaluer la nature du fluide du procédé et l'installation dans son ensemble.
Premières étapes pour choisir le bon Débitmètre
La première étape dans la sélection du capteur de débit est de déterminer si l'information du débit doit être continu ou totalisée, et si cette information est nécessaire localement ou à distance. S'il est nécessaire à distance, la transmission devrait-elle être analogique, numérique ou partagée? Et, si elle sera partagée, quelle est la fréquence de mise à jour des données (minimale) requise? Lorsque ces questions soient répondues, une évaluation des propriétés et caractéristiques d'écoulement du fluide de processus, et de la tuyauterie qui pourra accueillir le débitmètre, devrait avoir lieu. Afin d'aborder cette tâche de manière systématique, des formulaires ont été développés, exigeant que les types de données suivants soient remplies pour chaque application:
Caractéristiques de fluide et débit
Dans cette section du tableau, le nom du fluide est donné, et ensuite, sa pression, température, chute de pression admissible, densité (ou poids spécifique), conductivité, viscosité (Newtonien ou non?) et sa pression de vapeur à la température de fonctionnement maximale, sont répertoriés avec une indication de la façon dont ces propriétés peuvent varier ou interagir. En outre, toutes les informations de sécurité ou de toxicité doivent être fournies, ainsi que des données détaillées sur la composition du fluide, la présence de bulles, les solides (abrasifs ou doux, la taille des particules, fibres), la tendance à créer une couche, et les qualités de transmission de lumière (opaque, translucide ou transparente?).
Plages de Pression et de Température
Les valeurs de pression et de température minimales et maximales doivent être données en plus des valeurs de fonctionnement normales lors de la sélection des débitmètres. Si le flux peut inverser, s'il ne remplit pas toujours le tuyau, si un écoulement à poches pourrait développer (air-solide-liquide), si l'aération ou la pulsation est probable, si des changements brusques de température peuvent se produire, ou si des précautions particulières sont nécessaires lors du nettoyage et de d'entretien, ces faits, aussi, doivent être indiqués.
En ce qui concerne la tuyauterie et la zone où le débitmètre doit être situé, il est essentiel de prendre en considération les points suivants:
Tuyauterie and zone d'installation
Pour la tuyauterie, il faut considérer sa direction (éviter l'écoulement vers le bas dans les applications liquides), la taille, le matériel, horaire, la valeur nominale de pression de bride, l'accessibilité, les déviations en amont ou en aval, les vannes, les régulateurs, et les longueurs de tuyaux droits disponibles.
L'ingénieur doit savoir si les champs magnétiques ou de vibrations sont présents ou possibles dans le domaine, si l'alimentation électrique ou pneumatique est disponible, si la zone est classée pour les risques d'explosion, ou s'il y a d'autres exigences particulières telles que le respect de règlements sanitaires ou de nettoyage en place (NEP).
Voici quelques questions clés qui doivent etre répondues avant de choisir un débitmètre:
- Quel type de fluide sera mesuré par le débitmètre (air, eau, etc) ?
- Avez-vous besoin d'une mesure de fréquence ou d'une totalisation?
- Si le liquide n'est pas de l'eau, de quelle viscosité est-il
- Le fluide est-il propre?
- Avez-vous besoin d'un affichage local sur le débitmètre ou avez-vous besoin d'un signal de sortie électronique?
- Quel est le débit minimum et maximum pour le débitmètre?
- Quelle est la pression minimum et maximum du procédé?
- Quelle est la température minimale et maximale du procédé?
- Le fluide est-il chimiquement compatible avec les pièces en contact avec le débitmètre?
- S'il s'agit d'un appareil de procédé, quelle est la taille du tuyau?
Mesure et débit et précision
L'étape suivante consiste à déterminer la gamme du compteur requis en identifiant les débits minimum et maximum (massiques ou volumétriques) qui seront mesurés. Après cela, la précision de mesure de débit requise est déterminée. Typiquement la précision d'un débimètre est spécifiée en
unités de pourcentage de la lecture réelle (LR), en pourcentage de la plage calibrée (PC), ou en pourcentage de la pleine échelle (PE). Les exigences de précision devraientt être indiqués séparément à des débits minimaux, normales, et un maximales. A moins que vous sachiez ces exigences, les performances de votre débitmètre pourraient ne pas être acceptables sur toute la gamme.
Dans les applications où les produits sont vendus ou achetés sur la base d'un relevé de compteur, la précision absolue est essentielle. Dans d'autres applications, la répétabilité peut être plus importante que la précision absolue. Par conséquent, il est conseillé d'établir séparément les exigences de précision et de répétabilité de chaque appareil et d'indiquer les deux dans les spécifications.
Lorsque la précision d'un débitmètre est indiqué en unités % (PC) ou unités % (PE), son erreur absolue augmentera à mesure que le débit mesuré diminue. Si l'erreur du compteur est indiqué en% AR, l'erreur en termes absolus reste le même à des débits élevés ou faibles. Parce que la pleine échelle (PE) est toujours une plus grande quantité que la plage calibrée (PC), un capteur avec une performance de % (PE) aurez toujours une erreur plus grande que celui avec la même spécification en % (PC). Par conséquent, afin de faire une comparaison équitable, il est conseillé de convertir toutes les déclarations d'erreurs citées dans les mêmes unités % (LR).
Dans les spécifications bien préparées des compteurs de débit, toutes les déclarations de précision sont converties en unités uniformes % (LR) et ces exigences % (LR) sont spécifiées séparément pour les débits minimaux, normaux, et maximum. Toutes les spécifications et les offres de débitmètres doivent indiquer clairement à la fois la précision et la répétabilité de l'appareil aux débits minimum, normal, et maximum.
Précision vs. Répétabilité
Si des performances de mesure acceptables peuvent être obtenues à partir de deux différentes catégories de compteurs de débit et l'on n'a pas de pièces mobiles, sélectionnez celui sans pièces mobiles. Les pièces mobiles peuvent être une source de problèmes, non seulement pour des raisons évidentes d'usure, lubrification, et sensibilité au revêtement, mais aussi parce que les pièces mobiles nécessitent des espaces de dégagement qui introduisent parfois du «glissement» dans le flux mesuré. Même avec des compteurs bien entretenus et étalonnés, ce flux non mesuré varie avec les changements de viscosité et température du fluide. Les changements de température changent également les dimensions internes du compteur et nécessitent une compensation.
En outre, si l'on peut obtenir la même performance à la fois d'un débitmètre complet et d'un capteur de point, il est généralement conseillé d'utiliser le capteurs de débit. Parce que les détecteurs ponctuels ne regardent pas le débit total, ils lisent avec précision que s'ils sont insérés à une profondeur où la vitesse d'écoulement est la moyenne du profil de vitesse à travers le tuyau. Même si ce point est soigneusement déterminé au moment de l'étalonnage, il n'est pas susceptible de rester inchangé, car les profils de vitesse changent avec le débit, la viscosité, la température, et d'autres facteurs.
Unités massiques ou volumétriques
Avant de spécifier un débitmètre, il est également conseillé de déterminer si les informations du flux seront plus utiles si elles sont présentées en unités massiques ou volumétriques. Lors de la mesure du débit des matériaux compressibles, le débit volumétrique n'est pas très significatif à moins que
la densité (et parfois la viscosité aussi) soit constante. Lorsque la vitesse (débit volumétrique) de liquides incompressibles est mesurée, la présence de bulles en suspension provoque des erreurs et, par conséquent, de l'air et du gaz doivent être enlevés avant que le fluide atteint le compteur. En d'autres capteurs de vitesse, les tuyaux internes peuvent causer des problèmes (par ultrasons), ou le compteur peut cesser de fonctionner si le nombre de Reynolds est trop faible (en mètres vortex, RD> 20.000 est nécessaire).
Compte tenu de ces considérations, les débitmètres de masse, qui sont insensibles à les variations de densité, pression
et viscosité,et qui ne sont pas affectés par des changements dans le nombre de Reynolds, ne devraient pas être oubliés. Egalement sous-utilisés dans l'industrie chimique sont les différents canaux qui peuvent mesurer le débit dans les tuyaux partiellement remplis et peuvent faire passer de grands solides flottants ou décantables.
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