Introduction
Les exigences en matière de précision et de fiabilité pour la mesure et le contrôle du débit des eaux usées dans les stations d'épuration des champs pétrolifères sont de plus en plus élevées. Cet article présente la sélection, le fonctionnement et l'application des débitmètres électromagnétiques. Il décrit leurs caractéristiques en matière de sélection et d'application.
Les débitmètres comptent parmi les rares instruments plus difficiles à utiliser qu'à fabriquer. En effet, le débit est une grandeur dynamique, soumise non seulement à la friction visqueuse du liquide en mouvement, mais aussi à des phénomènes d'écoulement complexes tels que les tourbillons instables et les écoulements secondaires. L'instrument de mesure lui-même est influencé par de nombreux facteurs : la canalisation, son diamètre, sa forme (circulaire ou rectangulaire), ses conditions aux limites, les propriétés physiques du fluide (température, pression, densité, viscosité, impuretés, corrosivité, etc.), l'état d'écoulement (turbulence, distribution des vitesses, etc.) et les conditions d'installation. Face à la multitude de débitmètres disponibles, tant en Chine qu'à l'étranger (débitmètres volumétriques, différentiels, à turbine, surfaciques, électromagnétiques, ultrasoniques et thermiques, développés successivement), le choix judicieux de critères tels que l'état d'écoulement, les exigences d'installation, les conditions environnementales et le coût est essentiel à une application optimale. Outre la qualité intrinsèque de l'instrument, la fourniture de données de process et la pertinence de son installation, de son utilisation et de sa maintenance sont également essentielles. Cet article présente la sélection et l'application d'un débitmètre électromagnétique.
sélection de débitmètre électromagnétique
Avec le développement des sciences et des technologies, les technologies de détection automatique ont connu un essor considérable et les instruments de détection automatique sont désormais largement utilisés dans le traitement des eaux usées. Grâce à eux, les stations d'épuration réalisent d'importantes économies de main-d'œuvre et de ressources matérielles et, surtout, peuvent ajuster leurs procédés en temps réel. Cet article s'appuie sur l'exemple du débitmètre électromagnétique de Hangzhou Asmik pour présenter l'application des instruments de détection automatique dans le traitement des eaux usées et aborder certains problèmes rencontrés.
Principe de fonctionnement d'un débitmètre électromagnétique
Un instrument de détection automatique est un sous-système clé d'un système de contrôle automatique. Il se compose principalement de trois parties : ① un capteur, qui utilise différents signaux pour détecter la grandeur analogique à mesurer ; ② un transmetteur, qui convertit le signal analogique mesuré par le capteur en un signal de courant de 4 à 20 mA et l'envoie à l'automate programmable (PLC) ; ③ un afficheur, qui présente les résultats de mesure de manière intuitive. Ces trois parties sont indissociables et, sans l'une d'entre elles, l'instrument ne peut être considéré comme complet. L'instrument de détection automatique est largement utilisé dans la production industrielle grâce à sa précision de mesure, la clarté de son affichage et sa simplicité d'utilisation. De plus, grâce à son interface avec le micro-ordinateur intégré, il constitue un élément essentiel du système de contrôle automatique. On le surnomme souvent « les yeux du système de contrôle automatisé ».
sélection de débitmètre électromagnétique
Dans l'industrie pétrolière, la production d'eaux usées huileuses engendre une grande quantité de déchets, et la station d'épuration doit surveiller leur débit. Dans les conceptions précédentes, de nombreuses installations étaient nécessaires.débitmètresOn a utilisé des débitmètres à vortex et des débitmètres à orifice. Cependant, en pratique, on constate que la valeur de débit mesurée s'écarte fortement du débit réel, et cet écart est considérablement réduit en optant pour un débitmètre électromagnétique.
Compte tenu des caractéristiques des eaux usées (fortes variations de débit, impuretés, faible corrosion et conductivité électrique spécifique), les débitmètres électromagnétiques constituent une solution optimale pour la mesure du débit. Leur structure compacte, leurs dimensions réduites et leur facilité d'installation, d'utilisation et de maintenance en font des appareils performants. Par exemple, grâce à une conception intelligente et une étanchéité renforcée, le système de mesure peut fonctionner normalement même dans des environnements difficiles.
Ce qui suit est une brève introduction aux principes de sélection, aux conditions d'installation et aux précautions à prendre.débitmètres électromagnétiques.
Sélection du calibre et de la portée
Le calibre du transmetteur est généralement identique à celui du réseau de tuyauterie. Lors de la conception du réseau, le calibre peut être choisi en fonction de la plage et du débit. Pour les débitmètres électromagnétiques, un débit de 2 à 4 m/s est plus approprié. Dans certains cas particuliers, en présence de particules solides dans le liquide, et compte tenu de l'usure, un débit ≤ 3 m/s peut être sélectionné. Pour les fluides courants faciles à raccorder, une vitesse d'écoulement ≥ 2 m/s est suffisante. Une fois la vitesse d'écoulement déterminée, le calibre du transmetteur peut être calculé selon la formule qv = D².
La plage de mesure du transmetteur peut être sélectionnée selon deux principes : soit la pleine échelle de l’instrument est supérieure à la valeur de débit maximal attendue ; soit le débit normal est supérieur à 50 % de la pleine échelle de l’instrument afin de garantir une certaine précision de mesure.
Sélection de la température et de la pression
La pression et la température du fluide mesurables par un débitmètre électromagnétique sont limitées. Lors du choix d'un tel débitmètre, la pression de service doit être inférieure à sa pression de service nominale. Actuellement, les débitmètres électromagnétiques de fabrication chinoise présentent les spécifications suivantes : diamètre inférieur à 50 mm et pression de service de 1,6 MPa.
Application dans la station d'épuration
La station d'épuration utilise généralement le débitmètre électromagnétique HQ975 fabriqué par Shanghai Huaqiang. Une enquête menée sur le fonctionnement de la station d'épuration n° 1 de Beiliu a révélé que sept débitmètres (dont ceux de lavage à contre-courant, de recyclage des eaux et les débitmètres externes) présentaient des mesures inexactes et étaient endommagés. D'autres stations rencontrent des problèmes similaires.
Situation actuelle et problèmes existants
Après plusieurs mois de fonctionnement, en raison de la taille importante du débitmètre d'eau entrant, la mesure de ce dernier est devenue imprécise. La première intervention de maintenance n'ayant pas résolu le problème, le débit d'eau a dû être estimé à partir d'un approvisionnement externe. Après un an de fonctionnement, d'autres débitmètres ont subi des dommages suite à des impacts de foudre et des réparations, et leurs mesures sont devenues inexactes les unes après les autres. De ce fait, les mesures de tous les débitmètres électromagnétiques sont devenues inexploitables. Il arrive même qu'elles soient inversées ou absentes. Toutes les données de production d'eau sont des estimations. Le volume d'eau produit par l'ensemble de la station est donc pratiquement indéterminé. Les données relatives au volume d'eau figurant dans les différents rapports sont des estimations, ne reflétant ni le volume réel ni le traitement de l'eau. L'exactitude et la fiabilité de ces données ne peuvent être garanties, ce qui complexifie la gestion de la production.
En production quotidienne, lorsqu'un problème survenait avec un instrument, le personnel de la station et de la mine chargé du comptage le signalait à plusieurs reprises au service compétent et contactait le fabricant pour réparation, sans succès. Le service après-vente était médiocre. Il fallait souvent contacter le personnel de maintenance avant qu'il n'intervienne sur place. Les résultats étaient loin d'être satisfaisants.
En raison de la faible précision et du taux de défaillance élevé de l'instrument d'origine, il est difficile de satisfaire aux exigences des différents indicateurs de mesure après maintenance et étalonnage. Après de nombreuses investigations et études, l'utilisateur soumet une demande de mise au rebut, approuvée par le service compétent de métrologie et d'automatismes de l'unité. Les débitmètres électromagnétiques HQ975 n'ayant pas atteint leur durée de vie spécifiée, mais présentant une longue durée de vie, des dommages importants ou une détérioration due au vieillissement, sont mis au rebut et remplacés par d'autres types de débitmètres électromagnétiques, conformément aux critères de sélection susmentionnés et en fonction de la production réelle.
Par conséquent, le choix judicieux et l'utilisation correcte des débitmètres électromagnétiques sont essentiels pour garantir la précision des mesures et prolonger la durée de vie de l'instrument. Le choix du débitmètre doit se fonder sur les exigences de production, en tenant compte des conditions réelles d'approvisionnement, et en considérant de manière globale la sécurité, la précision et le coût de la mesure. Il convient également de déterminer la méthode d'échantillonnage du débit et le type d'instrument de mesure en fonction de la nature et du débit du fluide mesuré, ainsi que de ses spécifications.
Le choix judicieux des spécifications de l'instrument est essentiel pour garantir sa durée de vie et sa précision. Une attention particulière doit être portée à la résistance à la pression statique et à la température. La pression statique, c'est-à-dire la résistance de l'instrument à la pression, doit être légèrement supérieure à la pression de service du fluide mesuré (généralement 1,25 fois) afin d'éviter toute fuite ou incident. Le choix de la plage de mesure correspond principalement à la limite supérieure de l'échelle de l'instrument. Une plage trop petite risque de surcharger l'instrument et de l'endommager ; une plage trop grande, quant à elle, nuit à la précision des mesures. En général, on choisit une valeur comprise entre 1,2 et 1,3 fois le débit maximal en fonctionnement.
Résumé
Parmi les différents types de débitmètres d'eaux usées, le débitmètre électromagnétique offre les meilleures performances, tandis que le débitmètre à étranglement trouve de nombreuses applications. Seule une bonne compréhension des performances respectives des débitmètres permet de sélectionner et de concevoir un appareil adapté à la mesure et au contrôle du débit d'eaux usées, tout en garantissant précision et fiabilité. Tout en assurant un fonctionnement sûr, il est essentiel d'améliorer la précision et l'efficacité énergétique de l'instrument. Pour ce faire, il est nécessaire de choisir non seulement un instrument d'affichage précis, mais aussi une méthode de mesure appropriée aux caractéristiques du fluide mesuré.
En résumé, aucune méthode de mesure ni aucun débitmètre ne peut s'adapter à tous les fluides et à toutes les conditions d'écoulement. Les différentes méthodes et structures de mesure requièrent des opérations, des modes d'utilisation et des conditions d'utilisation spécifiques. Chaque type présente des avantages et des inconvénients propres. Par conséquent, le choix du type le plus adapté – sûr, fiable, économique et durable – doit se fonder sur une comparaison approfondie des différentes méthodes de mesure et des caractéristiques des instruments.
Date de publication : 10 février 2023