Les clés d`un contrôle précis du niveau en canal ouvert Open
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1. Es x n RS v ue 3 EN x P ce 4 CIS O CTILUTIE DIECISIO IS Trad U ITI OUT Ce UU avVere Hibu salt Les transmetteurs de pression contact sont sujets aux d rives d ta lonnage et aux d p ts biologiques D autres technologies contact com me les technologies capacitives et TDR r flectom trie dans le domaine temporel sont galement sensibles aux accumulations de produit suscep tibles d entraver le flux et de pertur ber le profil d coulement affectant ainsi la pr cision du r sultat final La solution la plus couramment employ e actuellement pour la sur veillance du niveau en canal ouvert consiste en un dispositif de mesure primaire comme un canal jaugeur ou d versoir associ un contr leur ultrasons Les quipements de me sure sans contact ultrasons repr sentent un faible co t de possession sont autoris s pour les applications ciel ouvert et ne pr sentent pas les probl mes de d rives thermiques ren contr s avec d autres technologies Correctement appliqu e la technolo gie de mesure du niveau et du d bit par ultrasons d livre une fiabilit de 1mm avec une maintenance r duite au minimum Bon nombre des dispositifs actuels de surveillance par ultrasons int grent les quations de d bit requises pour une utilisation conjointe avec les syst mes de mesure primaire tels que les canaux et d versoirs de jaugeage Pour des applications dans des2. deux Cette division se justifie du fait que la dur e relev e correspond un voyage aller retour du son Or c est l aller simple correspondant la distance entre la face du transducteur et la surface cible qui nous int resse Pourquoi mesurer la temp rature Lorsque la temp rature ambiante varie la vitesse de propagation du son fait de m me Pour chaque variation de la tem p rature d un degr Celsius la vitesse du son subit une variation de 0 17 Pour compenser les variations thermiques le processeur du contr leur ultrasons calcule en fonction de la valeur de temp rature un coefficient de correction pour chaque cho voir Fig 1 Compte tenu de la diff rence entre les conditions r elles de l application et les conditions de r f rence la temp rature doit tre surveill e Selon les mod les le capteur de temp rature utilis est un capteur int gr au transducteur ou un capteur externe Compar s aux capteurs de temp rature int gr s les capteurs externes offrent une r ponse plus rapide aux variations de tem p rature ambiante et par cons quent une pr cision globale plus lev e El ments prendre en compte pour l ins tallation des transducteurs ultrasons et capteurs de temp rature externes II convient de d terminer avec soin l em placement du transducteur Pour la sur veillance d un dispositif primaire comme un canal jaugeur ou un d versoir l em placement d installa
3. dispositifs de mesure primaire non standard des courbes de lin a risation peuvent tre entr es dans le contr leur Pour la surveillance d une canalisation ouverte rigole ou d versoir des contr leurs ultrasons exploiteront les donn es fournies par un capteur de vitesse externe Fr FE j ra E hra T i k Des r ponses pautl industrie f Tendances en instrumentation METRES PAR SECONDE l l l 0 5 O O S DEGRES CELCIUS l l l l I l 30 35 40 45 50 55 60 Fig 1 Variations de la vitesse de propagation du son en fonction de la temp rature ambiante La premi re cl pour des mesures fiables et pr cises r side dans la s lection et l installation correctement effectu e d un quipement adapt Un instrument de mesure en canal ouvert de qualit com me les produits OCM III SITRANS LUC500 ou HydroRanger 200 de Siemens consti tue un bon d part Ajoutez un transduc teur ultrasonique Echomax XRS 5 et vous tes pr t pour mesurer le d bit La plupart des produits de mesure de niveau par ultrasons sont dot s de la technologie brevet e Sonic Intelligence de Siemens Cette technologie repose sur un microgiciel r sident qui utilise des m thodes de traite ment et algorithmes sp cifiques et un TVT seuil variation temporelle pour mesurer le niveau avec pr cision et fiabilit dans les conditions les plus difficiles Pour les applications critiques exigeant une pr cision opt
4. ai re doit tre r fl chi Il convient de tenir compte des conditions de d bit actuel les et futures pour viter l achat de sys t mes inadapt s Les autres l ments prendre en compte sont la pr cision la maintenance et la nature du liquide Une installation incorrecte ou un mau vais dimensionnement du dispositif de mesure primaire auront des r percus sions sur la pr cision du r sultat Les d versoirs offrent un r sultat plus pr cis que les canaux de jaugeage mais n cessitent plus d entretien Les canaux de jaugeage sont consid r s comme auto nettoyants car l coulement lave le canal Cela dit n importe quel dispositif de mesure primaire doit tre contr l r guli rement pour s assurer que les zones en amont en aval sont exemptes d impuret s et de d p ts II convient de veiller ce que le site o s effectue la mesure secondaire ne soit pas affect par une variation du profil de d bit due une accumulation La qualit de l coulement l endroit du transducteur ultrasons doit tre optimale Des ressauts ou amen es d eau proximit du point de mesure affecteront la pr cision Un coulement entrav se traduira galement par une baisse de la qualit de la mesure Conclusion Correctement employ s les contr leurs ultrasons peuvent offrir une pr cision de 1mm Un soin particulier doit tre accord la s lection l installation et l en Les cl s d un contr
5. formances du transducteur Dans de nombreuses installations de contr le en canal ouvert un syst me pare soleil est omis Pourtant le rayon nement solaire peut chauffer artificiel lement le transducteur ou le capteur de temp rature g n rant des temp ratures ambiantes anormalement lev es C est pourquoi un syst me pare soleil doit tre install au dessus du transducteur et du capteur de temp rature externe pour vi ter les valeurs erron es Une ventilation ad quate doit galement tre pr vue pour viter que la chaleur ne s accumur le sous le syst me pare soleil Comme il a t mentionn pr c demment la temp rature influe sur la vitesse de propagation du son Un rendu pr cis de la temp rature est essentiel pour des r sultats optimaux dans une application en canal ouvert En cas de vents forts un tube de mesu rage peut s av rer n cessaire Le vent peut en effet faire varier artificiellement la tem p rature au niveau du capteur et entra ner ainsi des erreurs de mesure Pour les ap plications d gouts un kit de submersion peut tre utilis pour d tecter les condi tions de submersion Le kit de submersion cr e une poche d air devant la face du transducteur La poche d air maintient la face du transducteur en parfait tat de propret en cas de d bordement r dui sant ainsi les besoins de maintenance Dispositifs de mesure primaire et coulement Le choix du dispositif de mesure prim
6. imale OCM III Echomax XRS 5 et le capteur de temp rature ex terne TS 2 offrent une pr cision de 1mm L OCM III repose sur une technologie breve t e de traitement des signaux analogiques qui d livre une pr cision exceptionnelle Technologie ultrasons La technologie ultrasonique est bas e sur le principe du temps de vol appliqu l nergie sonore Un transducteur agit tel un haut parleur une d charge sonore cibl e est g n r e travers sa face met trice Le son atteint la surface de la ma ti re qui le renvoie vers la face du trans ducteur Lors du retour du son sur sa face le transducteur agit tel un microphone en convertissant le signal sonore en impul sion lectrique en vue de son traitement La cl d une mesure fiable repose sur des tol rances de conception strictes du transducteur pour pr server les caract 2 ristiques de l cho malgr des conditions environnementales et des temp ratures fluctuantes Mesure de la distance La vitesse de propagation du son est de 344 m tres par seconde 20 C L met teur transmetteur ultrasons mesure le temps coul entre la g n ration de la d charge sonore et le retour du signal sonore sur la face du transducteur Une fois mesur e la dur e de l impulsion la distance est calcul e partir de cette du r e et de la vitesse du son selon l quation suivante Distance Vitesse du son x Dur e Le r sultat est ensuite divis par
7. le pr cis du niveau en canal ouvert Fig 2 Des dispositifs pare soleil vitent que des fluctuations de la temp rature ambian te n influent sur les r sultats de mesure du niveau Fig 3 Plusieurs options sont possibles pour l installation de transducteurs au dessus de d versoirs et canaux de jaugeage Une mesure pr cise du niveau de ces canaux ouverts contribue viter les d bordements tretien du dispositif de mesure primaire Un dispositif de mesure primaire sous ou surdimensionn compromet la qualit des r sultats En outre un canal jaugeur ou d versoir mal install peut perturber le profil d coulement dans le canal et la va leur de d bit finale L entretien r gulier du canal de jaugeage ou d versoir contribue la pr cision des r sultats Une installation correcte de l quipe ment de contr le du d bit en canal ouvert associ e un entretien r gulier du dispositif de mesure primaire offre la garantie de mesures fiables et pr cises pendant de nombreuses ann es Mark Morton est Chef de Produit Ultrasons de Siemens Milltronics Process Instruments Inc 2008 Siemens Milltronics Process Instruments Inc www siemens com processautomation
8. tion du transducteur amont d pend du type et des dimensions du canal Siemens propose des supports de fixation en acier inoxydable adapt s diff rentes configurations de montage pour garantir une installation optimale Choisissez un emplacement facile d acc s et offrant une voie d gag e jusqu la surface de l eau Nous vous conseillons de respecter les recommandations relatives au choix de l emplacement indiqu es par le fabricant dans le manuel d utilisation Une fois l emplacement d installation d termin la hauteur et l alignement du transducteur doivent tre tudi s Le transducteur doit tre install de mani re ce que le niveau de t te le plus haut soit compris dans la zone de lecture du trans ducteur pour viter toute perte de valeurs utiles en cas de d bit plus important que pr vu Pour un r sultat optimal la plaque d talonnage doit tre aussi proche que possible du niveau de t te r el Le transducteur doit tre align perpen diculairement la cible pour un meilleur r sultat La fiabilit du signal n est pas probl matique puisque l eau n absorbe que 15 de l nergie acoustique le reste 85 est r fl chi vers le transducteur Evitez tout serrage excessif du transduc teur sur le support de fixation Un serrage manuel du capteur est recommand pour viter un serrage excessif qui pourrait en gendrer des vibrations ou oscillations im portantes susceptibles de compromettre les per
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