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Débitmètre

Qu'est-ce qu'un débitmètre?

Un débitmètre est un instrument utilisé pour mesurer le débit linéaire, non linéaire, massique ou volumétrique d'un liquide ou d'un gaz.

Lors de la sélection d'un débitmètre, on doit considérer les facteurs intangibles tels que la familiarité du personnel de l'usine, leur expérience avec l'étalonnage et l'entretien, la disponibilité des pièces de rechange, et le temps moyen de l'histoire d'échec, etc, dans l'usine en question. Il est également recommandé que le coût de l'installation soit calculé qu'après la prise de ces mesures. Une des erreurs les plus courantes lors de la sélection d'un appareil de mesure de débit est le renversement de cette séquence: au lieu de sélectionner un capteur qui pourra exécuter correctement, une tentative est faite pour justifier l'utilisation d'un dispositif parce qu'il est moins cher. Ces achats "économiques" peuvent devenir les installations les plus coûteuses.

Mechanical Flow Meter Design with pistons

En savoir plus sur les debitmètres

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 capteur de débit 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:

conception d'un débitmètre massique

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 capteur de débit 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:


  1. Quel type de fluide sera mesuré par le débitmètre (air, eau, etc) ?
  2. Avez-vous besoin d'une mesure de fréquence ou d'une totalisation?
  3. Si le liquide n'est pas de l'eau, de quelle viscosité est-il
  4. Le fluide est-il propre?
  5. Avez-vous besoin d'un affichage local sur le débitmètre ou avez-vous besoin d'un signal de sortie électronique?
  6. Quel est le débit minimum et maximum pour le débitmètre?
  7. Quelle est la pression minimum et maximum du procédé?
  8. Quelle est la température minimale et maximale du procédé?
  9. Le fluide est-il chimiquement compatible avec les pièces en contact avec le débitmètre?
  10. 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 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 capteurs de débit 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 débitmètre. 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.

Choisir le bon débitmètre

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Rotamètre ou débitmètre à section variable pour gaz et liquides Rotamètre ou débitmètre à section variable pour gaz et liquides
Ce débitmètre est un tube conique et un flotteur. Il est le débitmètre à section variable le plus largement utilisé en raison de son prix économique, sa simplicité, sa faible chute de pression, rangeabilité relativement large, et sortie linéaire. Pour une liste complète des rotamètres cliquez sur l'image vers la gauche.
D'autres débitmètres à section variable: débitmètres à ressort et à piston pour gaz et liquides Débitmètre à ressort et débitmètre à piston pour gaz et liquides
Les débitmètres à piston utilisent un orifice annulaire formé par un piston et un cône effilé. Le piston est maintenu en place à la base du cône (dans la position "débit nul") par un ressort taré. Les échelles sont basées sur des densités de 0,84 mètres pour les compteurs à l'huile, et de 1,0 pour les compteurs à eau. Leur simple conception et la facilité avec laquelle ils peuvent être équipés pour transmettre des signaux électriques les transforme en alternative économique aux débitmètres pour indication et control de débit. Pour une liste complète des débitmètres à ressort et à piston, cliquez sur l'image vers la gauche.
Débitmètres de gaz massique Débitmètre de gaz massique
Les débitmètres massiques de type thermique fonctionnent avec une dépendance mineure sur la densité, la pression et la viscosité du fluide. Ce genre de débitmètre utilise soit un transducteur de pression différentiel et capteur de température, soit un élément de détection chauffant et des principes de conduction de chaleur thermodynamique pour déterminer le débit de masse exacte. Beaucoup de ces débitmètres massiques possèdent des écrans et sorties analogiques intégrés pour l'enregistrement des données. Les appareils populaires comprennent des tests de fuite et des mesures de faible débit dans les millilitres par minute. Pour une liste complète de débitmètres massiques cliquez sur l'image à gauche.
Débitmètres à ultrasons (non instrusifs ou Doppler) pour les liquides Débitmètre à ultrasons (non instrusifs ou Doppler) pour les liquides
Les compteurs à ultrasons Doppler sont couramment utilisés dans des applications sales telles que des eaux usées et d'autres fluides et boues sales qui, ordinairement, peuvent endommager les capteurs conventionnels. Le principe de base de fonctionnement emploie le décalage de fréquence (effet Doppler) d'un signal ultrasonore quand il est reflété par des particules en suspension ou des bulles de gaz (discontinuités) en mouvement. Pour une liste complète de débitmètres à ultrasons cliquez sur l'image à gauche.
Débitmètres à turbine Débitmètre à turbine
Le compteur à turbine peut avoir une précision de 0,5% de la lecture. Celui-ci est un compteur très précis et peut être utilisé pour des liquides propres et des liquides visqueux de jusqu'à 100 centistokes. Un minimum de 10 diamètres de tuyau sur l'entrée est nécessaire. Les produits les plus courants sont une onde sinusoïdale ou une fréquence carrée, mais les conditionneurs de signaux peuvent être montés sur le dessus pour les sorties analogiques et les classifications antidéflagrants. Les compteurs comprennent un rotor multi-lames monté perpendiculairement à l'écoulement et mis en suspension dans le courant du fluide sur un palier à roue libre. Pour une liste complète de débitmètres à turbine cliquez sur l'image à gauche.
Capteurs à roue à palettes Capteurs de débit à roue à palettes
Un des débitmètres pour eau ou fluides rentables les plus populaires. Plusieurs sont offerts avec raccord de flux ou des styles d'insertion. Ces compteurs, tout comme le compteur à turbine, exigent un minimum de 10 diamètres de tuyau droit sur l'entrée et 5 à la sortie. La compatibilité chimique doit être vérifiée quand vous n'utilisez pas d'eau. Les sorties à onde sinusoïdale et onde carrée sont typiques mais les émetteurs sont disponibles pour le montage intégré ou en panneau. Le capteur de rotor de la roue à aubes est perpendiculaire à l'écoulement et touche uniquement une section transversale limitée de l'écoulement. Pour une liste complète de débitmètres à roue à palettes, cliquez sur l'image à gauche.
Débitmètres volumétriques Débitmètres volumétriques
Ces compteurs sont utilisés pour des applications d'eau en l'absence de conduite droite et lorsque les compteurs à turbine et le capteur à roue à aubes verrait trop de turbulence. Les volumétriques sont également utilisés pour les liquides visqueux. Pour une liste complète de débitmètres volumétriques cliquez sur l'image à gauche
Compteurs Vortex Compteurs Vortex
Les avantages principaux de compteurs à vortex sont leur faible sensibilité aux variations des conditions de procédé et l'usure faible, quant aux orifices ou compteurs à turbine. En outre, les coûts initiaux et d'entretien sont faibles. Pour ces raisons, ils ont gagné une approbation plus réparmie parmi les utilisateurs. Les compteurs à Vortex doivent être dimensionnés, contactez notre bureau de flux. Pour une liste complète de débitmètres Vortex cliquez sur l'image à gauche.
Capteurs de pression à tubes de Pitot ou différentiels pour liquides et gaz Capteurs de pression à tubes de Pitot ou différentiels pour liquides et gaz
Les tubes de Pitot offrent des avantages tels qu'une installation facile à bas prix, une perte de pression permanente beaucoup plus basse, un entretien minime et une bonne résistance à l'usure. Les tubes de Pitot doivent être dimensionnés, contactez notre bureau de flux. Pour une liste complète de débitmètres à tubes de Pitot, cliquez sur l'image à gauche.
Les débitmètres magnétiques pour les liquides conducteurs Le capteur de débit magnétique pour les liquides conducteurs
Disponible en ligne ou en style d'insertion. Les débitmètres magnétiques n'ont pas de pièces mobiles et sont idéales pour l'application d'eaux usées ou de tout liquide sale qui est conducteur. Les affiches sont intégrées ou bien une sortie analogique peut être utilisée pour la surveillance à distance ou l'enregistrement des données. Pour une liste complète de débitmètres magnétiques, cliquez sur l'image à gauche.
Anémomètres pour la mesure de débit d'air Anémomètres pour la mesure de débit d'air
Les anémomètres à fil chaud sont des sondes qui n'ont pas de pièces mobiles. Le débit d'air peut être mesuré dans les tuyaux et les conduits avec un style portatif ou de montage permanent. Les anémomètres à palettes motrices sont également disponibles. Les anémomètres à palettes sont généralement plus grandes que les fils chauds, mais sont plus robustes et économiques. Les modèles sont disponibles avec mesure de température et d'humidité. Pour une liste complète de débitmètres d'air ou anémomètres, cliquez sur l'image à gauche.