Mesure de débit par ultrasons

Précision des mesures, installation et mise en service

Un système de mesure de débit par ultrasons fournit des données précises, à condition que l’installation ait été réalisée dans les règles de l’art et que la mise en service ait été effectuée et vérifiée étape par étape. Si un seul paramètre est mal réglé, le système fournit des valeurs erronées qui ont un impact négatif sur l’ensemble de l’installation. Cela nécessite donc des compétences techniques et de l’expérience.

pikkerton commercialise et installe en Suisse les capteurs et composants Systec Controls destinés aux systèmes de mesure de débit par ultrasons et dispose d’un savoir-faire complet en matière de conseil, d’installation et de mise en service de systèmes de mesure de débit. Au cours des dernières années, pikkerton a mis en service diverses installations dans les réseaux d’approvisionnement en eau potable, dans l’industrie agroalimentaire et dans le secteur de l’énergie.

Dans cet article, nous abordons les points suivants

  • Pourquoi une installation précise et une mise en service correcte des systèmes de mesure de débit constituent la base d’un contrôle fiable des processus
  • Quelles erreurs peuvent survenir en cas d’installation incorrecte
  • Quelles peuvent être les conséquences d’une mise en service défectueuse
  • Quelles sont les missions prises en charge par pikkerton dans le cadre de l’installation et de la mise en service
  • Pourquoi les installations non invasives par ultrasons constituent la meilleure option pour la plupart des installations

Les systèmes de mesure de Systec Controls fournissent des résultats de mesure précis, à condition que l’installation et la mise en service aient été effectuées correctement.

Les systèmes modernes de mesure de débit de Systec Controls sont robustes, nécessitent peu d’entretien et sont techniquement aboutis. Une installation et une mise en service réalisées dans les règles de l’art constituent une condition préalable indispensable pour obtenir des résultats de mesure précis en matière d’énergie, de débit, de température et d’autres paramètres. Les transducteurs à ultrasons, dépourvus de pièces mobiles, peuvent être installés sans interrompre le fonctionnement de l’installation. Ils ne s’usent pas. Les capteurs n’entrent pas en contact avec le fluide. Il n’y a donc pas d’interruption d’exploitation coûteuse. Ces caractéristiques rendent ce principe de mesure attractif, mais incitent en même temps à sous-estimer la complexité de l’installation.

Un système de mesure de débit à ultrasons mesure la vitesse du fluide dans les deux sens et calcule à partir de là le débit et la puissance. Lors de l’installation, il faut tenir compte de paramètres tels que le diamètre de la conduite, la température du fluide, la position de montage des transducteurs ainsi que d’autres exigences afin d’obtenir des résultats de mesure précis.

En cas d’installation incorrecte ou incomplète, le système de mesure transmet des données erronées ou incomplètes au système de commande de l’installation. L’exemple suivant illustre bien les conséquences d’une telle situation : une pépinière régule le chauffage de sa serre à partir des valeurs mesurées par le débitmètre. Si la mesure fournit des valeurs erronées, l’installation réduit ou augmente la température de chauffage, ce qui peut avoir des conséquences désastreuses pour les plantes, leur croissance et la récolte. Des problèmes surviennent également en cas de panne de la transmission des données. Un système fonctionnant correctement transmet les données de mesure à un système de contrôle-commande, à un tableau de bord de surveillance ou à un téléphone portable. En cas de coupure de la transmission, les données font défaut pendant le fonctionnement et, avec elles, tout contrôle.

Dans la pratique, ce sont souvent des causes banales qui sont à l’origine de telles pannes. Des câbles ou des tuyaux non mis à la terre, par lesquels circulent des courants parasites, peuvent perturber les composants électroniques et fausser les valeurs mesurées. Des câbles de signalisation pliés ou endommagés interrompent la transmission des données. Des distances de capteurs mal choisies, qui ne correspondent pas au diamètre réel du tuyau, faussent la mesure de base. Un transducteur monté à un endroit de la conduite où l’air s’accumule ne mesure pas le liquide, mais la couche limite entre les deux fluides. Même le choix du matériau de la conduite – acier, acier inoxydable, fonte, cuivre, plastiques, verre, etc. – influence la propagation du son et donc la qualité de la mesure.

pikkerton est le représentant général et l’installateur agréé des systèmes de mesure de débit Systec Controls

pikkerton commercialise les débitmètres à ultrasons de Systec Controls en Suisse et prend en charge l’ensemble du processus : du conseil à la mise en service, en passant par l’installation. Ces systèmes mesurent les débits de liquides et de gaz dans des conduites dont le diamètre est compris entre 10 et 6 000 millimètres. Ils sont utilisés dans le traitement de l’eau, l’industrie agroalimentaire, le secteur pharmaceutique, la pétrochimie, ainsi que dans les systèmes de chauffage et de refroidissement – partout où un fluide doit être contrôlé et quantifié.

L’installation est non invasive. Cela signifie qu’aucune intervention sur la canalisation n’est nécessaire et que l’installation peut continuer à fonctionner pendant l’installation. Les transducteurs à ultrasons sont fixés à l’extérieur du tuyau et effectuent la mesure à travers la paroi de celui-ci. Le système de mesure n’entre pas en contact avec le fluide. Les transducteurs ne sont soumis à aucune usure mécanique, car ils ne comportent aucune pièce mobile. La mise en service dure généralement de quelques heures à quelques jours, selon la complexité de l’installation et l’infrastructure du système de contrôle existante.

Les données de mesure sont transmises via des interfaces standard telles que 4-20 mA, 1-10 V, NB-IoT, Modbus (RS485) ou M-Bus, puis reliées aux systèmes de gestion du client. Des modules permettant une connexion directe aux systèmes de gestion courants sont également disponibles . Grâce à la plateforme de données de pikkerton, les valeurs sont consultables simultanément sur le tableau de bord de surveillance, sur un ordinateur portable, une tablette ou un téléphone mobile. Pour les exploitants qui ont besoin de données en temps réel, cela signifie que la mesure ne fournit pas seulement un état, mais un flux de données disponible en continu.

Parmi les prestations de pikkerton figurent la détermination correcte des paramètres de l’installation, la sélection et le montage des capteurs à l’emplacement adéquat sur la conduite, l’étalonnage de la mesure, le paramétrage du système ainsi que la connexion au système de gestion de l’exploitant. De plus, pikkerton vérifie si les conditions électriques nécessaires à une transmission de données sans perturbation sont réunies.

pikkerton installe également des composants Systec Controls achetés auprès d’autres distributeurs.

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Une installation incorrecte ou un paramétrage inadéquat peut entraîner des coûts importants

  • Erreurs de mesure dues à un mauvais étalonnage
    Un système mal réglé fournit dès le départ des données erronées.
  • Espacement incorrect entre les transducteurs
    Les transducteurs à ultrasons sont montés à une distance définie du tube. Cette distance dépend du diamètre et de l’épaisseur de la paroi du tube. Si la distance n’est pas correctement calculée, le trajet acoustique change et, par conséquent, la mesure de la vitesse.
  • Transducteur monté au mauvais endroit
    Un endroit du tuyau où l’air s’accumule modifie considérablement la propagation du son. Un capteur monté à cet endroit ne mesure pas le liquide, mais la couche limite.
  • Matériau de tuyau inadapté
    Chaque matériau de tuyau possède ses propres propriétés ultrasoniques et doit être enregistré ou paramétré en conséquence dans le système de mesure. Le système de mesure de Systec Control propose un large choix de matériaux et de paramètres prédéfinis.
  • Erreurs de mesure dues à des câbles non mis à la terre
    Si la conduite d’eau n’est pas correctement mise à la terre, des courants parasites peuvent perturber l’électronique du système de mesure et fausser les valeurs mesurées.

Questions fréquentes

Combien de temps dure la mise en service d’un système de mesure de débit par ultrasons, et faut-il arrêter l’installation ?

La mise en service, avec une planification et une préparation préalable, dure généralement quelques heures, en fonction du diamètre de la conduite, du nombre de points de mesure, de l’infrastructure du système de gestion existante et de la nécessité ou non de mesurer également les quantités de chaleur. L’installation étant non invasive, il n’est pas nécessaire d’arrêter l’installation : les transducteurs à ultrasons sont fixés à l’extérieur de la conduite et effectuent la mesure à travers la paroi. Pour les exploitants pour lesquels un arrêt de production est coûteux, cela constitue un avantage décisif.

Quels sont les matériaux de conduites adaptés à la mesure par ultrasons ?

Les systèmes fonctionnent avec la plupart des matériaux de tuyauterie utilisés aujourd’hui : acier, acier inoxydable, cuivre, fonte, plexiglas, fibre de verre, verre, polyéthylène, etc. Les valeurs correspondantes doivent être saisies au préalable dans le système de mesure. Pour les épaisseurs de paroi – souvent une inconnue lors des mesures –, Systec Controls propose un appareil de mesure d’épaisseur de paroi.

Comment savoir si mon système de mesure de débit existant fonctionne correctement ?

Un indice est la cohérence entre les valeurs mesurées et le fonctionnement de l’installation. Si l’installation fournit des valeurs différentes dans des conditions de fonctionnement identiques ou si la mesure de la consommation d’énergie s’écarte nettement de ce que le fonctionnement de l’installation laisse supposer, la mesure peut être erronée. Les signaux d’erreur dans la transmission des données – une perte soudaine des valeurs dans le système de contrôle, qui se répète après un court laps de temps – constituent également un indice. Un contrôle effectué par une entreprise spécialisée et expérimentée dans la mesure de débit par ultrasons permet d’identifier clairement l’origine du problème sans avoir à mettre l’installation à l’arrêt.

De même, le spécialiste dispose d’analyses approfondies des signaux (oscillogrammes) qui permettent d’évaluer les signaux d’émission et de réception, et donc la qualité de l’analyse.

Le système de mesure peut-il être connecté à un système de contrôle existant ?

Oui. Les systèmes fournissent les données de mesure via des interfaces standard telles que 4-20 mA, 1-10 V, Modbus, M-Bus et la transmission via NB-IoT. La connexion aux systèmes de contrôle du client fait partie de la mise en service effectuée par pikkerton. Grâce à la plateforme de données de pikkerton, les valeurs sont en outre consultables à tout moment sur le tableau de bord de surveillance, sur un ordinateur portable, une tablette ou un téléphone mobile.

Pourquoi les systèmes non invasifs constituent-ils le premier choix pour de nombreuses installations ?

Parce qu’ils peuvent être installés sans arrêt de production, sans pièces mobiles et sans perte de pression. Pour les installations où un arrêt de production est coûteux ou dont la canalisation ne peut pas être ouverte, c’est la seule option réaliste.

Le système de mesure à ultrasons de Systec Controls est aujourd’hui équivalent, voire supérieur à certains égards, à la mesure de débit magnéto-inductive (MID). Cela s’explique par l’utilisation de processeurs modernes qui exploitent des fréquences élevées pour le traitement des données de mesure tout en consommant moins d’énergie.

Combien de points de mesure une installation peut-elle comporter ?

Cela dépend des besoins. Les systèmes de Systec Controls sont conçus pour fonctionner en configuration mono-point ou multi-points. Dans les grands réseaux de canalisations – par exemple dans un réseau d’approvisionnement en eau ou une installation industrielle –, plusieurs points de mesure sont exploités indépendamment les uns des autres afin de mesurer le débit aux nœuds pertinents. Cela permet d’analyser et d’évaluer les flux d’eau et d’énergie.

Puis-je effectuer moi-même une mesure de débit ?

pikkerton propose une mallette de mesure complète permettant d’effectuer soi-même des mesures sur ses propres installations.

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