Les débitmètres électromagnétiques sont largement utilisés dans les applications industrielles pour leur précision et leur fiabilité, mais leurs performances peuvent être affectées par des facteurs tels que les bulles de gaz, l'accumulation de sédiments et les dépôts de particules solides. Ces problèmes peuvent conduire à des lectures instables, à une réduction de la précision des mesures, voire à une défaillance de l'instrument au fil du temps. Cet article analyse les défis typiques auxquels sont confrontés les débitmètres électromagnétiques, études de cas à l'appui, et fournit des idées et des solutions professionnelles pour maintenir un fonctionnement précis et fiable dans des conditions exigeantes.
Table des matières
Liquides contenant des gaz
La présence de gaz dissous dans les liquides n'affecte pas la mesure du débit, mais les gaz libres (c'est-à-dire les bulles de gaz) peuvent avoir un impact sur les mesures et provoquer des dysfonctionnements. Il existe trois sources principales de gaz libre dans une canalisation de liquide :
- L'air n'est pas entièrement purgé de la canalisation.
- Air ou gaz aspiré de l'extérieur du système de canalisations.
- Les gaz dissous se transforment en bulles de gaz libres.
Dans les industries de transformation, la pression et la température des liquides dans les pipelines fluctuent souvent. Lorsque la pression baisse ou que la température augmente, les gaz dissous peuvent se transformer en bulles de gaz libres. Par exemple, lorsqu'un liquide à une température inférieure à la température ambiante reste immobile dans la canalisation pendant un certain temps (par exemple lors d'un arrêt), l'air dissous peut se transformer en bulles de gaz. Inversement, lorsqu'un liquide au-dessus de la température ambiante est maintenu dans une canalisation scellée et se refroidit progressivement, il peut créer des conditions de vide local, entraînant la formation de bulles de gaz à partir de l'air dissous ou de la vaporisation.
Ces bulles de gaz provoquent souvent un débit instable lors de la phase de démarrage du processus, lorsque l'on redémarre le système. Cela peut se manifester par une fluctuation du débit, mais le système se stabilise généralement après un certain temps de fonctionnement. En outre, lorsque la vanne de régulation est presque fermée, le liquide peut avoir tendance à se vaporiser, ce qui entraîne la formation de bulles.
Liquides contenant des phases solides
Les liquides contenant des particules solides, telles que des poudres, des matériaux granulaires ou des fibres, peuvent poser plusieurs problèmes :
- Bruit des boues.
- Contamination de la surface de l'électrode.
- Couches de dépôt conductrices ou isolantes sur les électrodes ou les revêtements.
- Usure ou dépôt sur le revêtement, modifiant la zone d'écoulement.
Étude de cas : Effet de court-circuit du dépôt conducteur
Si des matériaux conducteurs se déposent sur la surface isolante d'un débitmètre électromagnétique, le signal de mesure du débit est court-circuité, ce qui entraîne une défaillance de l'instrument. Étant donné que les matériaux conducteurs s'accumulent progressivement au fil du temps, ce défaut ne se produit généralement pas lors de la mise en service, mais plutôt après une certaine période de fonctionnement.
L'atelier d'outillage d'une usine de moteurs diesel a utilisé un débitmètre électromagnétique DN80mm pour mesurer et contrôler le débit d'un électrolyte salin saturé afin d'optimiser l'efficacité de la coupe dans un processus électrochimique. Au départ, l'instrument fonctionnait bien. Cependant, après deux mois d'utilisation intermittente, la mesure du débit a commencé à diminuer jusqu'à ce que le signal s'approche de zéro. Lors de l'inspection, une fine couche de rouille jaune a été trouvée sur la surface du revêtement isolant. Après nettoyage, l'instrument est revenu à un fonctionnement normal. La rouille jaune était due à une grande quantité d'oxyde de fer déposée par l'électrolyte.
Cette défaillance a été observée après que le système ait fonctionné pendant un certain temps. Bien qu'il ne s'agisse pas d'une défaillance courante, ce type d'effet de court-circuit peut également se produire en cas de forte corrosion des conduites métalliques, entraînant le dépôt de rouille. Si un débitmètre commence par afficher des valeurs normales, puis diminue progressivement avec le temps, ce type de défaillance doit être considéré comme une cause potentielle.
Étude de cas : problèmes liés aux sédiments dans les débitmètres électromagnétiques
Dans une station d'épuration de Shanghai, l'eau brute est pompée de la rivière Huangpu à environ 30 kilomètres en amont de la station par deux canalisations de DN600mm. En 1991, l'usine a commencé à utiliser deux débitmètres électromagnétiques DN600mm pour mesurer le débit d'eau, et tout a fonctionné normalement. Cependant, en 1993, les lectures de débit ont commencé à montrer une diminution. Après avoir éliminé les défauts dans les sections ouvertes de l'instrument, on a soupçonné le débitmètre d'avoir un problème. En 1997, l'occasion s'est présentée d'inspecter l'état interne du débitmètre, et il a été constaté que des sédiments s'étaient accumulés sur les parois internes du tube de mesure, la couche la plus épaisse dépassant 10 mm. Les surfaces des électrodes étaient également recouvertes de sédiments, au même niveau que les dépôts environnants. Après nettoyage, le débitmètre a de nouveau fonctionné normalement.
Ce cas montre que dans les systèmes de mesure de l'eau brute, les sédiments s'accumulent inévitablement sur les parois internes du tuyau de mesure au fil du temps. L'incidence sur la mesure du débit dépend de la durée de fonctionnement. Dans le cas présent, l'accumulation de sédiments après trois ans a entraîné une réduction notable de la précision de la mesure du débit. C'est pourquoi les débitmètres électromagnétiques utilisés pour mesurer l'eau brute des rivières et des lacs doivent être régulièrement nettoyés. D'autres débitmètres, tels que les débitmètres à ultrasons et à venturi, subissent également une réduction de la surface d'écoulement due à l'accumulation de sédiments, ce qui peut avoir un impact sur la précision de la mesure. Dans le cas présent, des sédiments d'une épaisseur de 10 mm dans un tuyau de DN600 mm ont entraîné une variation de 1,2%-2,5% dans les relevés de débit.
Conclusion
Pour une exploitation à long terme, des mesures de conception devraient être envisagées pour résoudre le problème de l'accumulation de sédiments, comme par exemple :
- Augmentation de la vitesse d'écoulement aux points de mesure pour prolonger les intervalles de nettoyage.
- Installer des orifices d'inspection pour le nettoyage périodique à l'intérieur de la canalisation.
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