Le débit est un paramètre de contrôle de procédé couramment utilisé dans les procédés de production industrielle. Il existe actuellement plus de 100 débitmètres différents sur le marché. Comment choisir des produits offrant les meilleures performances et un prix plus abordable ? Aujourd'hui, nous allons vous présenter les caractéristiques de performance des débitmètres.
Comparaison de différents débitmètres
Type de pression différentielle
La mesure de pression différentielle est actuellement la méthode de mesure de débit la plus répandue. Elle permet de mesurer le débit de fluides monophasiques et de fluides à haute température et haute pression dans diverses conditions de fonctionnement. Dans les années 1970, cette technologie représentait 80 % du marché. Le débitmètre à pression différentielle est généralement composé de deux éléments : un dispositif d'étranglement et un transmetteur. Dispositifs d'étranglement, plaques à orifice communes, buses, tubes de Pitot, tubes de vitesse uniforme, etc. Le dispositif d'étranglement a pour fonction de rétrécir le fluide en écoulement et de différencier son amont et son aval. Parmi les différents dispositifs d'étranglement, la plaque à orifice est la plus couramment utilisée en raison de sa structure simple et de sa facilité d'installation. Cependant, ses dimensions sont soumises à des exigences strictes. Sous réserve d'une installation et d'un traitement conformes aux spécifications, la mesure de débit peut être effectuée dans la plage d'incertitude après l'inspection, sans vérification du liquide réel.
Tous les dispositifs d'étranglement présentent une perte de pression irrécupérable. La perte de pression la plus importante se situe au niveau de l'orifice à arêtes vives, représentant 25 à 40 % de la différence maximale de l'instrument. La perte de pression du tube de Pitot est très faible et peut être ignorée, mais elle est très sensible aux variations du profil du fluide.
Type de zone variable
Un exemple typique de ce type de débitmètre est le rotamètre. Son principal avantage est son fonctionnement direct et l'absence d'alimentation externe lors des mesures sur site.
Les rotamètres se divisent en rotamètres en verre et en rotamètres à tube métallique, selon leur fabrication et leurs matériaux. Le débitmètre à rotor en verre présente une structure simple, la position du rotor est clairement visible et la lecture est aisée. Il est principalement utilisé pour les fluides à température et pression normales, transparents et corrosifs tels que l'air, le gaz, l'argon, etc. Les rotamètres à tube métallique sont généralement équipés d'indicateurs à connexion magnétique, utilisés dans les environnements à haute température et haute pression, et peuvent transmettre des signaux standard pour être utilisés avec des enregistreurs, etc., afin de mesurer le débit cumulé.
Il existe actuellement sur le marché un débitmètre à section variable vertical avec tête conique à ressort chargé. Il ne possède ni condenseur ni chambre tampon. Sa plage de mesure est de 100:1 et sa sortie linéaire est particulièrement adaptée à la mesure de la vapeur.
Oscillant
Le débitmètre à vortex est un exemple typique des débitmètres oscillants. Il consiste à placer un objet non profilé vers l'avant du fluide, ce dernier formant deux rangées de tourbillons asymétriques réguliers derrière l'objet. La fréquence du train de tourbillons est proportionnelle à la vitesse d'écoulement.
Cette méthode de mesure se caractérise par l'absence de pièces mobiles dans la canalisation, la répétabilité des mesures, une excellente fiabilité, une longue durée de vie, une large plage de mesure linéaire, une quasi-insensibilité aux variations de température, de pression, de densité, de viscosité, etc., et une faible perte de charge. Elle offre une grande précision (environ 0,5 à 1 %). Sa température de fonctionnement peut atteindre plus de 300 °C et sa pression de fonctionnement plus de 30 MPa. Cependant, la distribution de la vitesse du fluide et les pulsations du débit peuvent affecter la précision de la mesure.
Différents milieux peuvent utiliser différentes technologies de détection vortex. Pour la vapeur, on peut utiliser un disque vibrant ou un cristal piézoélectrique. Pour l'air, on peut utiliser la chaleur ou les ultrasons. Pour l'eau, presque toutes les technologies de détection sont applicables. Comme les plaques à orifice, le vortex… Le coefficient de débit du débitmètre routier est également déterminé par un ensemble de dimensions.
Électromagnétique
Ce type de débitmètre utilise l'amplitude de la tension induite générée par le passage du flux conducteur dans le champ magnétique pour détecter le débit. Il est donc uniquement adapté aux milieux conducteurs. Théoriquement, cette méthode n'est pas affectée par la température, la pression, la densité et la viscosité du fluide. Le rapport de plage peut atteindre 100:1, la précision est d'environ 0,5 %, les diamètres de conduite applicables sont compris entre 2 mm et 3 m. Il est largement utilisé pour la mesure du débit de l'eau, de la boue, de la pulpe ou des milieux corrosifs.
En raison du signal faible, ledébitmètre électromagnétiqueLa tension de sortie est généralement de seulement 2,5 à 8 mV à pleine échelle, et le débit est très faible (quelques millivolts seulement), ce qui le rend sensible aux interférences externes. Par conséquent, le boîtier du transmetteur, le câble blindé, le conduit de mesure et les tuyaux aux deux extrémités du transmetteur doivent être mis à la terre et un point de mise à la terre distinct doit être défini. Ne jamais connecter à la terre publique des moteurs, appareils électriques, etc.
Type à ultrasons
Les types de débitmètres les plus courants sont les débitmètres Doppler et les débitmètres à différence de temps. Le débitmètre Doppler détecte le débit en fonction de la variation de fréquence des ondes sonores réfléchies par la cible mobile dans le fluide mesuré. Cette méthode est adaptée à la mesure des fluides à grande vitesse. Elle ne convient pas à la mesure des fluides à faible vitesse, car sa précision est faible et la paroi interne du tuyau doit être parfaitement lisse. Cependant, son circuit est simple.
Le débitmètre à différence de temps mesure le débit en fonction de la différence de temps entre la propagation avant et arrière des ondes ultrasonores dans le fluide d'injection. Cette différence de temps étant faible, la précision de la mesure requiert des exigences élevées en matière de circuit électronique, ce qui accroît le coût du débitmètre. Le débitmètre à différence de temps est généralement adapté aux liquides à écoulement laminaire pur avec un champ de vitesse uniforme. Pour les liquides turbulents, des débitmètres à différence de temps multifaisceaux peuvent être utilisés.
Rectangle d'élan
Ce type de débitmètre repose sur le principe de conservation du moment cinétique. Le fluide percute la pièce rotative pour la faire tourner, et la vitesse de cette dernière est proportionnelle au débit. Des méthodes telles que le magnétisme, l'optique et le comptage mécanique permettent ensuite de convertir la vitesse en signal électrique et de calculer le débit.
Le débitmètre à turbine est le type d'instrument le plus répandu et le plus précis. Il convient aux fluides gazeux et liquides, mais sa structure est légèrement différente. Pour le gaz, l'angle de la turbine est faible et le nombre de pales est important. La précision du débitmètre à turbine peut atteindre 0,2 % à 0,5 %, voire 0,1 % dans une plage étroite, et le rapport de variation de débit est de 10:1. La perte de charge est faible et la résistance à la pression élevée, mais il exige la propreté du fluide et est facilement affecté par sa densité et sa viscosité. Plus le diamètre du trou est petit, plus l'impact est important. Comme pour la plaque à orifice, assurez-vous qu'il y ait suffisamment de place avant et après le point d'installation. La section de conduite droite évite la rotation du fluide et modifie l'angle d'action sur la pale.
Déplacement positif
Le principe de fonctionnement de cet instrument est la mesure précise du mouvement d'une quantité fixe de fluide à chaque tour du corps rotatif. La conception de l'instrument varie, comme le débitmètre à engrenages ovales, le débitmètre à piston rotatif, le débitmètre à racleur, etc. La plage de mesure du débitmètre à engrenages ovales est relativement large, pouvant atteindre 20:1, et sa précision est élevée. Cependant, l'engrenage mobile est facilement bloqué par les impuretés présentes dans le fluide. Le débit unitaire du débitmètre à piston rotatif est important, mais pour des raisons structurelles, le volume de fuite est relativement important. Grand, mais faible précision. Le débitmètre volumétrique est pratiquement indépendant de la viscosité du fluide et convient aux fluides tels que la graisse et l'eau, mais pas à la vapeur et à l'air.
Chacun des débitmètres mentionnés ci-dessus a ses propres avantages et inconvénients, mais même s'il s'agit du même type de compteur, les produits fournis par différents fabricants ont des performances structurelles différentes.
Date de publication : 15 décembre 2021