Débitmètres à section variable
Pour la mesure simple et économique des débits de gaz ou de liquides, sans alimentation électrique
Purgeomètres à tube en verre et en métal pour applications à faible débit <DN15 / ½" et compteurs de process jusqu'à DN150 / 6"
Commutateurs en option, 4...20mA, HART®fOUNDATION™ Fieldbus, Profibus-PA
Homologué au niveau mondial pour une utilisation en zone dangereuse et adapté aux applications de sécurité SIL 2
Quand les débitmètres à section variable sont-ils utilisés ?
Les débitmètres à section variable, également appelés compteurs VA ou rotamètres, sont des instruments largement utilisés pour mesurer le débit volumétrique de liquides conducteurs ou non conducteurs, et de gaz. Ces dispositifs se caractérisent par leur principe de fonctionnement mécanique simple mais efficace, qui ne nécessite en principe aucune alimentation électrique supplémentaire.
La technologie de mesure de débit à section variable est la solution la plus répandue et la plus adaptée, en particulier pour la mesure de faibles débits de liquides ou de gaz propres, où l'accent n'est pas mis sur la plus grande précision absolue, mais sur la rentabilité et la compacité de l'installation. KROHNE développe et produit des débitmètres à section variable depuis 1921.
Débitmètre à section variable pour liquides et gaz
- Design modulaire : de l'indicateur mécanique jusqu'au 4…20 mA/HART®7, FF, Profibus-PAA et totalisateur
- Toute position de montage : tuyauteries horizontales, verticales descendantes
- Bride : DN15…150 / ½…6" ; également raccords NPT, G, hygiéniques, etc.
- -196…+400°C ; max. 1000 barg
Débitmètre à section variable pour liquides et gaz
- Indicateur mécanique ou à bargraphe électronique (4…20 mA/HART®)
- Bride : DN15…25 / ½…1" ; également raccords NPT, G, hygiéniques, etc.
- -40…+200°C ; max. 145 barg
Débitmètre à section variable pour applications avancées à faibles débits de liquides et de gaz
- Indicateur mécanique ou électronique (4…20 mA/HART®)
- Construction métallique robuste : acier inox ou alliage
- Filetage : G¼, ¼ NPT ; autres
- -40…+150°C ; max. 220 barg
Débitmètre à section variable pour les faibles débits de liquides et de gaz
- Indicateur mécanique compact, détecteurs de seuil MIN/MAX en option et vanne pointeau
- Construction métallique robuste : acier inox ou alliage
- Filetage : G¼, ¼ NPT, etc.
- -40…+200°C ; max. 220 barg
Débitmètre à section variable pour applications à faibles débits de gaz ou de liquide et pour la surveillance de débit d'échantillonnage
- Tube en verre avec échelle analogique, vanne pointeau et détecteurs de seuil
- Pour les faibles débits à partir de ≥0,04 l/h ou ≥0,1 GPH
- Filetages G et NPT ; autres sur demande
- -5…+100°C ; max. 10 barg
Débitmètre à section variable pour applications de base
- Avec tube en verre, contacts MIN/MAX et 4…20 mA
- Perte de charge minime pour applications avec gaz
- Bride : DN15…50 / ½…2" ; également raccords NPT, G, hygiéniques, etc.
- -20…+100°C ; max. 10 barg
Débitmètre à section variable pour applications avec gaz à basse pression
- Tube en verre avec échelle facile à lire
- Pour utilisation dans les conduites d'alimentation en gaz de fours industriels, ainsi que dans des systèmes de réchauffage ou à gaz protecteurs
- Bride : DN15…40 / ½…1½"; également avec raccord NPT, G ou pour tuyaux
- -20…+100°C; max. 1 barg
Débitmètre à section variable pour les faibles débits de liquides et de gaz
- Débitmètre compact à tube en verre avec échelle et vanne faciles à lire
- Pour les faibles débits : ≥2,5 l/h
- Filetage : G⅛ ; autres sur demande
- -5…+100°C ; max. 4 barg
Débitmètre à section variable pour les faibles débits de liquides et de gaz
- Tube en verre avec échelle facile à lire, contacts MIN/MAX
- Boîtier en acier solide pour une plus grande sécurité de process
- Bride : DN15…50 / ½…2", max. PN40 / ASME Cl 300
- -20…+100°C / -4…+212°F
Comment fonctionnent les débitmètres à section variable ?
Principe de conception et de mesure
Un débitmètre à section variable - également connu sous le nom de compteur VA ou de rotamètre - se compose d'un tube de mesure vertical et conique dont l'extrémité la plus large se trouve en haut. Ce tube contient un flotteur de forme spéciale qui peut se déplacer librement de haut en bas. Le niveau du flotteur forme avec le tube conique un espace annulaire défini, dont la taille varie en fonction de la position du flotteur.
S'il n'y a pas de débit, le flotteur se trouve à l'extrémité inférieure du tube de mesure en raison de la gravité. Dès que le fluide traverse le tuyau de bas en haut, le flotteur se soulève. La position du flotteur est réglée de manière à ce que la force de gravité (G) du flotteur soit maintenue en équilibre par la force de flottabilité ou de levage (A) et la force d'écoulement (S).
Il y a essentiellement trois forces qui agissent sur le flotteur :
La force de levage A, qui dépend de la densité du milieu et du volume du flotteur et qui est constante (à densité constante).
La force de gravité G, qui dépend de la masse du flotteur. Les flotteurs sont fabriqués en acier inoxydable, en aluminium, en titane ou en caoutchouc dur, par exemple.
La force d'écoulement S dépend de la forme du flotteur, de la vitesse d'écoulement dans l'espace annulaire ainsi que de la densité et de la viscosité du fluide
Plus le flotteur s'élève, plus l'espace annulaire et donc la section transversale à travers laquelle le fluide peut s'écouler sont importants. Cela entraîne une diminution de la vitesse et de la force d'écoulement jusqu'à ce qu'un nouvel état d'équilibre soit atteint. La hauteur du flotteur est donc une mesure directe du débit volumétrique.
Affichage du débit
Avec les cônes en verre, la valeur du débit peut être lue directement sur une échelle au niveau de la ligne de lecture du flotteur. Dans le cas des cônes métalliques, où le flotteur n'est pas visible, l'affichage est réalisé par un couplage magnétique. Un aimant situé dans le flotteur transmet sa position à un aimant de couplage, qui convertit le mouvement linéaire en un mouvement rotatif d'une aiguille qui indique le débit sur une échelle.
Traitement électronique
Dans certaines variantes, la hauteur du flotteur est détectée par des capteurs de champ magnétique et traitée électroniquement. Cela permet une utilisation plus précise et plus polyvalente des débitmètres, en particulier dans les systèmes automatisés.
Quels sont les avantages particuliers des débitmètres à section variable ?
Outre la rentabilité des mesures, les débitmètres à section variable (VA) se caractérisent avant tout par leur robustesse. À des pressions extrêmement élevées allant jusqu'à 1000 bar / 14504 psi ou même dans le cas des basses pressions, voire des pressions extrêmement basses de quelques millibars ou des débits extrêmement faibles, les rotamètres sont souvent la seule option pour mesurer le débit lorsque d'autres technologies d'écoulement ne peuvent plus être utilisées dans ces conditions. En outre, les débitmètres VA sont adaptés aux températures élevées des fluides ou aux conditions cryogéniques des process. Par exemple, le H250 M40 de KROHNE peut être conçu pour des plages de température allant de -192°C à +400°C / -313.6°F à +752°F. La conception fermée du tube de mesure des compteurs VA entièrement métalliques permet une mesure fiable sans fuites potentielles.
Quelles sont les limites des rotamètres ?
Les débitmètres à section variable (VA) ou rotamètres constituent une technologie rentable et stable à long terme pour la mesure du débit, mais ils n'offrent pas la même précision absolue que les débitmètres à ultrasons ou les débitmètres massiques à effet Coriolis. Leur mesure dépend de la viscosité, de la densité, de la pression et de la température du milieu, c'est pourquoi des conditions de process stables sont nécessaires. Ils sont particulièrement adaptés aux milieux propres, alors qu'ils ne conviennent pas aux milieux à forte teneur en matières solides. En outre, les appareils sont limités dans leur largeur nominale, bien que KROHNE puisse fabriquer des débitmètres VA jusqu'à DN150.
Quelles sont les applications typiques des débitmètres à flotteur ?
Les débitmètres à section variable KROHNE peuvent être utilisés pour les mesures de débit de gaz, par exemple de gaz inertes, de flux d'échantillons, de gaz à basse pression ou de gaz de process tels que l'air, le gaz naturel ou l'hydrogène, ainsi que pour les mesures de débit volumétrique de liquides conducteurs et non conducteurs - de l'eau aux hydrocarbures tels que l'huile de graissage, l'essence, les acides, les solutions alcalines ou les solutions d'ammoniaque.
Les applications les plus courantes sont les suivantes
Mesure de petites quantités de produits chimiques, d'additifs, de solutions alcalines ou d'acides, par exemple des acides minéraux et du peroxyde d'hydrogène
Mesure du débit volumétrique d'hydrocarbures liquides, par exemple le benzène, l'huile lubrifiante
Inertisation à l'azote
Surveillance des flux d'échantillons pour les analyseurs de process
Surveillance des gaz d'étanchéité et des fluides de barrage pour les systèmes d'étanchéité
Injection d'inhibiteurs de corrosion et de tartre
Dosage continu des fluides de purge pour les systèmes de mesure
Mesure du débit de gaz (par exemple d'hydrogène) pour les fours industriels et les installations de traitement thermique
Collecte de l'eau, des condensats, de l' eau déminéralisée ou de l'eau de traitement
Mesure de l'air, du dioxyde de carbone ou d'autres gaz industriels
Les débitmètres à section variable peuvent-ils également être utilisés dans les zones dangereuses ?
Avec les compteurs H250 M40, H250 M8, DK32/34 et DK37 M8 ainsi que les compteurs à tube de verre DK46/47/48/800 et VA40, KROHNE propose un concept Ex universel pour une large gamme de zones d'application dans les zones à risque d'explosion de gaz et de poussières. Les types de protection à sécurité intrinsèque, non incendiaire et antidéflagrante répondent aux différentes stratégies régionales de protection contre les explosions.
Les appareils sont homologués ATEX, IECEx et FM/QPS pour les États-Unis et le Canada et NEPSI pour la Chine. Ils disposent également d'autres autorisations locales, par exemple INMETRO pour le Brésil, KCS pour la Corée ou CCOE/PESO pour l'Inde. Les appareils de mesure sont donc idéaux pour les entreprises ayant des sites de production internationaux ou pour les fabricants de machines et d'installations qui doivent satisfaire aux exigences locales en matière de protection contre les explosions.
Les débitmètres à section variable peuvent-ils également être utilisés dans les applications SIL ?
KROHNE propose des versions adaptées à SIL 2 avec des interrupteurs de fin de course NAMUR pour le mode faible demande pour l'ensemble de sa gamme de débitmètres à section variable (VA). Ceci s'applique aux appareils métalliques, par exemple le H250 M40, et aux petits débitmètres VA DK32, DK34 et DK37 ainsi qu'aux appareils en verre. L'appareil en verre VA40 pour les applications industrielles simples et les petits compteurs VA DK46, DK47, DK48 et DK800 sont disponibles en version SIL 2 pour une utilisation dans des systèmes instrumentés de sécurité (SIS).
Les débitmètres à section variable peuvent-ils également être utilisés dans des applications hygiéniques ?
Avec le VA40 et le H250F M40, KROHNE propose deux débitmètres à section variable de conception hygiénique pour les applications alimentaires et pharmaceutiques. Les matériaux conformes aux normes FDA, EC1935 et GB4806 répondent aux exigences strictes en matière d'hygiène et de législation. La surface décapée et électropolie (en option) d’une rugosité Ra 0,8 µm pour les pièces en contact avec le produit facilite le nettoyage. D'autre part, la conception sans zone de stagnation ni de rétention réduit également le risque de dépôt. Les propriétés exceptionnelles du H250F M40 sont utilisées par l'industrie pharmaceutique, par exemple dans les systèmes d'eau ultrapure, et par l'industrie alimentaire pour la mesure de la crème.
Quelles sont les plages de mesure des débitmètres à section variable KROHNE pour les applications de process ?
Grâce à cette technologie, la plage de mesure typique des appareils de traitement à surface variable est de 10:1. En option, la plage de mesure du H250 M40 peut être étendue à 100:1 - ce qui est unique au monde pour les appareils de mesure de cette catégorie. Il n'est donc pas nécessaire d'utiliser des appareils de mesure supplémentaires pour les très petites quantités.
Comment les rotamètres sont-ils installés ?
Les débitmètres à flotteur (rotamètres) doivent généralement être installés verticalement dans une conduite à débit croissant et le fluide doit les traverser de bas en haut pour garantir la stabilité de la mesure. En outre, KROHNE propose des versions uniques du débitmètre à section variable H250 M40 qui peuvent également être utilisées pour des conduites horizontales ou même des conduites de descente, offrant ainsi une liberté de conception maximale.
Les débitmètres à section variable nécessitent-ils des longueurs droites amont/aval ?
Lors de l'utilisation de débitmètres à section variable, les sections d'entrée et de sortie droites ne sont pas nécessaires pour des raisons de précision, mais elles peuvent réduire les indications de débit instables dues à des profils de débit fluctuants et prolonger la durée de vie en raison d'une usure mécanique réduite. Cela s'applique en particulier aux dispositifs de traitement ≥DN50 / 2", pour lesquels des longueurs droites amont/aval de 5D/3D sont recommandées.
De quoi sont faits les débitmètres à section variable KROHNE et quels sont les matériaux utilisés ?
KROHNE propose des débitmètres à section variable dans différentes versions et pour différentes plages de mesure. Il s'agit notamment de débitmètres robustes, résistants à la rupture et aux chocs, avec un tube de mesure et un flotteur en acier inoxydable ou en matériaux spéciaux, ainsi que de modèles avec un cône de mesure en verre.
Débitmètres à section variable et compteurs de purge entièrement métalliques
Les débitmètres entièrement métalliques sont spécialement conçus pour la mesure des liquides et des gaz dans des conditions de fonctionnement et d'environnement difficiles. Leur construction robuste et résistante aux chocs permet une intégration simple et économique dans divers systèmes de mesure, tels que les analyseurs de process, sans qu'il soit nécessaire de prévoir des longueurs droites amont/aval.
Avec le H250 M40, KROHNE propose également un compteur VA entièrement métallique qui est également disponible avec de nombreux matériaux spéciaux, en fonction du produit à mesurer. Pour garantir la durabilité de l'appareil, même en présence de milieux chimiquement exigeants, il peut être fabriqué à partir de matériaux spéciaux tels que l'Hastelloy®titane, Monel®6Mo, Inconel® etc. Pour les applications avec des acides et des alcalis agressifs, le H250C M40 est également disponible avec un revêtement plastique en polytétrafluoroéthylène (PTFE). KROHNE propose également des boîtiers d'affichage spéciaux en acier inoxydable pour le H250 M40, qui peuvent même résister aux attaques du brouillard salin et des précipitations contaminées.
Débitmètres en verre à surface variable et compteurs de purge
Les débitmètres en verre à section variable sont particulièrement adaptés à la mesure de très petites quantités de gaz inertes et de débits d'échantillons jusqu'à une pression de 10 barg / 145 psig. Les compteurs de purge offrent une visibilité directe du fluide et donc une lecture immédiate du débit. Avec les VA40 et VA45, KROHNE propose également des débitmètres en verre pour les applications de process.
Quelles sont les options de contrôle et de communication des débitmètres à section variable KROHNE ?
Les débitmètres à section variable KROHNE offrent une large gamme d'options supplémentaires qui élargissent considérablement leurs possibilités d'application et leurs fonctionnalités. Les options dans le domaine des vannes de régulation de pression et des interrupteurs de fin de course, ainsi que les sorties de signaux analogiques et numériques, sont particulièrement remarquables.
Vannes de régulation de pression
KROHNE propose des débitmètres à section variable avec des vannes de régulation de pression intégrées qui permettent un contrôle précis du débit volumétrique. Ces vannes sont particulièrement utiles dans les applications où la pression doit être maintenue constante pour assurer un débit régulier. Les vannes de régulation de pression sont disponibles en différentes versions pour répondre aux exigences spécifiques des différentes applications.
Limites de seuil
En plus des vannes de régulation de pression, les débitmètres à section variable KROHNE peuvent également être équipés d'interrupteurs de fin de course. Ils assurent la surveillance de certaines valeurs limites de débit et déclenchent un signal si ces valeurs sont dépassées ou non atteintes. Ceci est particulièrement important pour les applications où une surveillance et un contrôle précis du débit sont nécessaires pour assurer la sécurité et l'efficacité des process.
Sorties signal
Bien que les débitmètres à section variable fonctionnent essentiellement comme des débitmètres purement mécaniques (rotamètres) sans alimentation électrique, KROHNE propose également de nombreuses versions dotées d'un indicateur électronique à bargraphe, d'une sortie analogique ou même numérique.
Par exemple, le débitmètre à section variable H250 M40 peut être utilisé à la fois comme dispositif mécanique sans alimentation auxiliaire pour l'indication locale du débit et comme dispositif électronique pouvant être intégré dans des systèmes grâce à diverses options de sortie de signal - via 4-20 mA et HART ou bus de terrain et Profibus. La modularité intelligente du H250 M40 permet d'améliorer les fonctions des appareils existants sur le terrain en adaptant ou en remplaçant les modules de communication sans interrompre le process.
Quelles sont les options de diagnostic des débitmètres à section variable ?
Les débitmètres à section variable de dernière génération dotés d'un module électronique peuvent désormais utiliser des fonctions de diagnostic telles que la surveillance des fonctions, les journaux d'erreurs et les alarmes afin d'identifier et signaler les problèmes. À cette fin, les débitmètres à section variable KROHNE H250 M40 sont équipés en standard de la technologie CFM (Continuous Float Monitoring), qui permet des diagnostics fiables et l'optimisation des process sur l'ensemble de la plage de mesure. Les fonctions de diagnostic comprennent
Blocages des flotteurs dus à la saleté ou aux coups de bélier.
Lesvibrations de compression du flotteur dans les mesures de gaz, qui peuvent influencer la précision.
Débit pulsé dans les mesures de liquide causé par exemple par des pompes volumétriques.
Installation incorrecte du flotteur après l'entretien.
Champs magnétiques continus interférents externes susceptibles de provoquer une erreur de mesure.
Les diagnostics sont classés selon la norme NAMUR NE107, allant des informations purement informatives jusqu'aux erreurs de l'appareil avec sortie courant de défaillance, afin de permettre la prise de mesures correctives appropriées. Cela permet de prolonger la durée de vie du débitmètre et d'améliorer la fiabilité du process.