Micro Motion Transducteur de densité de gaz modèle 3098 Guide d'installation

Manuel d’installation et de configuration
Réf. MMI-20022808, Rev. AA
Août 2012
Transducteur de densité de gaz
Micro Motion® modèle 3098
©2012, Micro Motion, Inc. Tous droits réservés. Micro Motion est un nom commercial déposé de Micro Motion, Inc., Boulder,
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sans l’accord écrit préalable de Micro Motion.
Sommaire
Chapitre 1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
Consignes de sécurité. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Mesures de densité. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Description fonctionnelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3.1
Elément sensible du capteur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3.2
Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Définition des termes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4.1
Densité. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4.2
Masse volumique standard (de base ou normale). . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4.3
Densité relative . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Propriétés physiques des mélanges gazeux. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Applications. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6.1
Alimentation en gaz de complément . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6.2
Mesure de l’indice de Wobbe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6.3
Détermination du coût du gaz pour l’usager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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7
7
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8
Chapitre 2 Procédure d’installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
Procédure d’installation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Contenu de l’emballage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Installation de l’enceinte du modèle 3098 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.3.1
Précautions importantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.3.2
Raccordements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.3.3
Filtre coalescent. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Raccordements électriques et barrières de sécurité / isolants galvaniques . . . . . . . 10
Détermination de la pression de la chambre de référence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Procédure d’installation – cycle de purge et étalonnage. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Schémas d’encombrement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Chapitre 3 Raccordements électriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Câblage et mise à la terre CEM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Conditions de certification pour zones dangereuses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Utilisation avec convertisseurs de signal et calculateurs de débit . . . . . . . . . . . . . .
Raccordements système (7950/7951) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.5.1
Configuration bifilaire 7950 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.5.2
Configuration trifilaire 7950 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.5.3
Configuration bifilaire 7951 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.5.4
Configuration trifilaire 7951 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Raccordements système (avec le propre équipement du client) . . . . . . . . . . . . . . .
3.6.1
Zones non dangereuses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.6.2
Zones dangereuses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.6.3
Equipement du client, configuration à 2 fils . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.6.4
Equipement du client, configuration à 3 fils . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Contrôles après installation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Manuel d’installation et de configuration
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28
i
Sommaire
Chapitre 4 Eléments relatifs à la précision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.1
4.2
4.3
4.4
Eléments relatifs à la précision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1.1
Exemple 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1.2
Exemple 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1.3
Calcul des paramètres. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Etalonnage (pour les applications hors gaz naturel). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Utilisation à des bas niveaux de pression de référence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Exemple de certificat d’étalonnage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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30
31
32
33
Chapitre 5 Entretien et dépannage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
5.1
5.2
5.3
5.4
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Vérification de l’étalonnage. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Dépannage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.1
Indications sur-évaluées de l’instrument . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.2
Indications sous-évaluées de l’instrument . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Entretien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.1
Dépose du transducteur principal (transducteur de densité
modèle 3098) (Figure 5-1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.2
Dépose du capteur de masse volumique (Figure 5-2) . . . . . . . . . . . . . .
5.4.3
Dépose du diaphragme de la chambre de référence (Figure 5-3) . . . . .
5.4.4
Procédure de réassemblage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.5
Procédure de remplacement du filtre du transducteur de densité
modèle 3098 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.6
Entretien supplémentaire du capteur de masse volumique
(Figure 5-5) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.7
Essais d’étanchéité du transducteur de densité modèle 3098 . . . . . . . .
5.4.8
Essais après entretien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.9
Exemple pratique de certificat d’étalonnage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
35
35
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43
44
Chapitre 6 Spécifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
6.1
Annexe A
A.2
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.1.1
Capteur de masse volumique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.1.2
Comportement non idéal des gaz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.1.3
Sélection de la pression de la chambre de référence . . . . . . . . . . . . . . .
A.1.4
Sélection des gaz d’étalonnage. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Méthodes d’étalonnage recommandées. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.2.1
Méthode d’étalonnage générale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.2.2
Méthode d’étalonnage spécifique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
47
47
48
48
48
49
49
49
Principes de fonctionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
B.1
ii
45
45
46
46
46
Optimisation des performances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
A.1
Annexe B
Spécifications du transducteur de densité modèle 3098 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.1
Caractéristiques métrologiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.2
Caractéristiques électriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.3
Caractéristiques mécaniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.4
Sécurité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Théorie de la mesure de densité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Transducteur de densité de gaz Micro Motion modèle 3098
Sommaire
Annexe C
Retour de marchandise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
C.1
C.2
C.3
Annexe D
Recommandations générales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Matériel neuf et non utilisé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Matériel utilisé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Schémas certifiés du système . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
D.1
Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Manuel d’installation et de configuration
iii
Sommaire
iv
Transducteur de densité de gaz Micro Motion modèle 3098
Introduction
Chapitre 1
Introduction
Le présent chapitre décrit brièvement les principes de fonctionnement du transducteur de densité
modèle 3098, définit quelques-uns des termes couramment employés dans ce manuel et donne
quelques exemples d’applications pratiques associées.
Merci de vous référer à l’installateur du système pour une description technique détaillée.
Procédure d’installation
Le transducteur de densité modèle 3098 est normalement installé dans une enceinte certifiée IP avant de
quitter l’usine. Dans certains cas toutefois, le transducteur de densité modèle 3098 peut être fourni sans
enceinte, auquel cas les performances environnementales et thermiques du transducteur ne peuvent être
garanties. Des messages d’avertissement apparaissent chaque fois que les performances du transducteur
peuvent être ainsi affectées.
Le détendeur de pression a été réglé en usine pour assurer la conformité de l’unité à la Directive relative
aux équipements sous pression. Il convient de ne pas modifier ce réglage, quelles que soient les
circonstances.
Pour plus d’informations, contactez l’usine en vous reportant aux informations détaillées données à la
dernière page de ce manuel.
Raccordements électriques
1.1
Consignes de sécurité
Manipulez le transducteur de densité modèle 3098 avec le plus grand soin.
Ne pas faire tomber le transducteur.
•
Ne pas utiliser de gaz incompatibles avec les matériaux de construction.
•
Ne pas utiliser le transducteur au-dessus de sa pression nominale.
•
Ne pas exposer le transducteur à des vibrations excessives (> 0,5 g en continu).
•
S’assurer que toutes les consignes de sécurité électrique sont respectées.
•
Assurer une ventilation adéquate autour du transducteur / de l’armoire pour éviter l’accumulation
de gaz dans le cas improbable d’une fuite.
•
Veiller à ne pas déplacer le transducteur lorsqu’il contient des matières dangereuses. Cela
concerne notamment les fluides qui risquent de s’être répandus et d’être toujours présents dans
l’enceinte.
•
S’assurer que la conduite d’alimentation en gaz raccordée au transducteur modèle 3098 est
bien munie d’un filtre coalescent Balston. Un filtre de type 85 ou 91S6 (fourni) DOIT être
installé pour satisfaire les exigences de la réglementation ATEX/IECEx.
•
Avant de retourner un transducteur, se reporter à l’Annexe C pour plus d’informations sur
la politique de Micro Motion en matière de retour de marchandise.
Les messages de sécurité qui apparaissent dans ce manuel sont destinés à garantir la sécurité du personnel
et de l’équipement. Lire attentivement chaque message de sécurité avant de passer à l’étape suivante.
Manuel d’installation et de configuration
1
Eléments relatifs à la précision
•
Introduction
1.2
Mesures de densité
Avec la plupart des systèmes de mesure de débit de gaz courants, la quantité mesurée doit être présentée
en unités de capacité calofirique ou de débit-volume normal. Pour cela, il est souvent nécessaire de
procéder à des mesures continues et précises de la densité. La densité peut être évaluée en rapportant la
masse molaire du gaz (ou du mélange gazeux) à la masse molaire de l’air, ou en évaluant la densité par
rapport à l’air (densité relative) du gaz (ou du mélange gazeux) et en compensant le résultat pour tenir
compte des effets du phénomène énoncé par la loi de Boyle-Mariotte à la fois sur le gaz (ou le mélange
gazeux) et l’air.
Le transducteur de densité modèle 3098 adopte une combinaison de ces deux méthodes, où, en
mesurant la masse volumique du gaz dans des conditions bien définies, la valeur de masse volumique
obtenue est liée directement à la masse molaire du gaz, et donc à sa densité.
Figure 1-1
2
Vue du transducteur de densité modèle 3098 installé dans une enceinte type
Transducteur de densité de gaz Micro Motion modèle 3098
Introduction
1.3
Description fonctionnelle
Introduction
Figure 1-2
Schéma simplifié d’un système de mesure de densité modèle 3098 typique
3098
Enceinte isolante
Manomètre de contrôle
Vanne de remplissage
de la chambre E
Régulateur
de pression
Conduite
de gaz
Procédure d’installation
Chambre de référence
Orifice
d’entrée
Vanne
d’isolement D
Vanne A
Décharge et
entrée des gaz
d’étalonnage
Diaphragme
Filtre
Orifice de sortie
Vanne B
Vers calculateur
Vanne C
Vanne F (vanne de purge)
Filtre coalescent
Décharge
Sortie
Raccordements électriques
Détendeur
Le transducteur de densité modèle 3098 est constitué d’un capteur de masse volumique de gaz
à cylindre vibrant entouré d’une chambre à gaz de référence qui contribue à réaliser un équilibre
thermique approprié. La chambre de référence contient un volume déterminé de gaz qui est
initialement mis sous pression avec le gaz de service lui-même. Elle est ensuite scellée en fermant la
vanne de remplissage de la chambre de référence, ce qui permet de maintenir une mesure et une
quantité fixes de gaz, également appelé gaz de référence.
Remarque : Ne pas ouvrir la vanne de remplissage de la chambre de référence une fois la chambre remplie.
La pression du gaz de référence agit comme un diaphragme de séparation et oblige la pression de gaz
de service à augmenter jusqu’à ce que les pressions des deux côtés soient égales ; ainsi, les pressions
de gaz dans le capteur de masse volumique de gaz et la chambre de référence sont égales.
Manuel d’installation et de configuration
3
Eléments relatifs à la précision
L’échantillon de gaz pénètre dans l’instrument sur le côté de l’enceinte, puis traverse successivement
un filtre et un orifice réducteur de pression. L’échantillon de gaz est ensuite acheminé via la canalisation
d’entrée de façon à pénétrer dans le capteur de masse volumique de gaz à la température d’équilibre
de l’unité. Le gaz s’écoule ensuite jusqu’à une vanne de régulation de pression.
Introduction
Lorsque la température ambiante varie, la pression du volume fixe de gaz de référence change
conformément à la définition des lois applicables au gaz. Ce changement dans la pression affecte la
pression de l’échantillon de gaz dans le capteur de masse volumique de gaz de telle sorte que les
variations de température et de pression sont autocompensatrices.
Si la pression de l’échantillon de gaz s’élève au-dessus de la pression de la chambre de référence, la
vanne de régulation de pression s’ouvre pour décharger l’excédent de gaz via l’orifice de sortie sur le
côté de l’enceinte, de sorte que la pression de l’échantillon de gaz est réduite à un niveau égal à la
pression du gaz de référence. Pour que le gaz circule, il est nécessaire que la pression d’alimentation soit
supérieure à la pression de référence, qui doit elle-même être supérieure à la pression de décharge.
(De façon générale, la pression de service doit être supérieure de 15 à 25 % à la pression de la chambre
de référence.)
Remarque : Les principes de fonctionnement sont décrits dans le détail à l’Annexe B.
Un manomètre est prévu pour surveiller la pression dans le capteur de masse volumique de gaz, ce qui
est souhaitable lors de la mise en charge de la chambre de référence ainsi qu’au cours des opérations
de maintenance générale.
Les raccordements électriques au transducteur de densité modèle 3098 passent par le presse-étoupe
formé dans la paroi de l’enceinte pour rejoindre le boîtier électronique du capteur de masse volumique
de gaz.
Lorsque l’enceinte est hermétiquement scellée, l’instrument dans son ensemble est isolé pour éviter
que des variations rapides de la température ambiante ne viennent perturber l’équilibre thermique
de l’unité et génèrent des erreurs par choc thermique.
Remarque : Le transducteur de densité modèle 3098 peut être fourni sans enceinte – voir la section
Consignes de sécurité, page 1.
1.3.1
Elément sensible du capteur
Le capteur de masse volumique de gaz est constitué d’un fin cylindre métallique qu’il est possible
d’activer de façon à ce qu’il génère des vibrations circulaires à sa fréquence naturelle. Le gaz est ensuite
acheminé de façon à passer sur les surfaces interne et externe du cylindre, et donc à entrer en contact
avec les parois vibrantes. La masse de gaz qui vibre avec le cylindre dépend de la masse volumique du
gaz et, comme le fait d’augmenter la masse vibrante abaisse la fréquence naturelle de vibration, il est
possible de déterminer la masse volumique du gaz à une fréquence de vibration donnée.
Un amplificateur à état solide, couplé magnétiquement au capteur, maintient les conditions de vibration
et génère également le signal de sortie.
1.3.2
Installation
Le transducteur de densité modèle 3098 est destiné à être fixé au mur (montage mural), comme illustré
à la Figure 1-3 ci-dessous.
4
Transducteur de densité de gaz Micro Motion modèle 3098
Introduction
Figure 1-3
Système de mesure de densité modèle 3098 typique
Introduction
ZONE SÛRE
ZONE DANGEREUSE
Décharge
vers
l’atmosphère
Vanne d’isolement
Convertisseur
de signal
Régulateur
de pression
Vanne A
Entrée Sortie
Barrière
de sécurité
Procédure d’installation
Gaz d’étalonnage
Vanne B
Vanne F
Vanne C
Câble électrique
1.4
Définition des termes
Raccordements électriques
1.4.1
Densité
La densité (G) est le rapport entre la masse molaire d’un gaz (ou d’un mélange gazeux) et la masse
molaire de l’air sec ; la masse molaire de l’air est normalement considérée comme étant égale à 28,96469
(voir Tableau 1-1).
Par exemple :
MG
G = -------MA
où
MG = masse molaire du gaz (ou du mélange
gazeux)
et
MA = masse molaire de l’air sec
Eléments relatifs à la précision
Manuel d’installation et de configuration
5
Introduction
1.4.2
Masse volumique standard (de base ou normale)
La masse volumique standard (de base ou normale) (s) est la masse volumique absolue d’un gaz dans
des conditions standard (de base ou normales) de température et de pression ; elle est utilisée
couramment pour la détermination du débit-volume normal à partir de la mesure du débit massique.
Par exemple :
où
pM
 s = -----------ZRT
p = pression absolue (en bar)
T = température absolue (en degrés Kelvin)
M = masse molaire
Z = facteur de surcompressibilité
R = constante des gaz (soit 0,0831434)
1.4.3
Densité relative
La densité relative (r) est le rapport entre la masse d’un volume de gaz (ou d’un mélange gazeux) et
la masse d’un volume égal d’air sec (voir Tableau 1-1), où la masse du gaz (ou du mélange gazeux)
et la masse de l’air sont déterminées dans des conditions identiques de température et de pression.
Remarque : Sauf pour les effets du phénomène énoncé par la loi de Boyle-Mariotte sur le gaz (ou le
mélange gazeux) et l’air, G et r sont synonymes.
Par exemple :
MG
G = -------MA
G ZG
= -------------A ZA
ZG
=  r  ------ZA
où
G = masse volumique du gaz ou du mélange gazeux
A = masse volumique de l’air
ZG = facteur de surcompressibilité du gaz ou du mélange gazeux
ZA = facteur de surcompressibilité de l’air
La densité relative de mélanges d’hydrocarbures gazeux à une pression absolue de 1 bar (14.50377 lb/in2)
et une température de 15,56 °C (60 °F) par équation empirique est :
 r = 0.995899G
,
+ 0.010096G
,
6
2
Transducteur de densité de gaz Micro Motion modèle 3098
Introduction
1.5
Propriétés physiques des mélanges gazeux
Mélange gazeux
Formule
Masse molaire(1)
Densité(2)
Hydrogène
H2
2,01594
0,069600
He
4,00260
0,138189
Vapeur d’eau
H2O
18,01534
0,621976
Azote
N2
28,01340
0,967157
Monoxyde de carbone
CO
28,01055
0,967058
Oxygène
O2
31.99880
1,104752
Argon
Ar
39,94800
1,379197
Air
–
28,96469
1,000000
Sulfure d’hydrogène
H2S
34,07994
1,176603
Méthane
CH4
16,04303
0,553882
Ethane
C2H6
30,07012
1,038165
Propane
C3H8
44,09721
1,5522447
i-Butane
C4H10
58,12430
2,006730
n-Butane
C4H10
58,12430
2,006730
i-Pentane
C5H12
72,15139
2,491012
n-Pentane
C5H12
72,15139
2,491012
Hexane
C2H6
86,17848
2,975294
Heptane
C7H16
100,20557
3,459577
Octane
C8H18
114,23266
3,943859
(3)
Procédure d’installation
Hélium
Introduction
Tableau 1-1 Propriétés physiques des mélanges gazeux
Raccordements électriques
(1) Basées sur les masses atomiques de 1961, en référence à l’isotope Carbone-12 (UMA 12), recommandées par la Commission
internationale des masses atomiques et l’Union internationale de chimie pure et appliquée.
(2) La densité des gaz parfaits représente le rapport de la masse molaire des mélanges gazeux à la masse molaire de l’air.
(3) Masse molaire de l’air basée sur les composants de l’air atmosphérique indiquée dans le Handbook of Chemistry & Physics,
53ème édition (1972–1973). La valeur de 28,96469 diffère du chiffre 28,966 indiqué par la Circulaire NBS 564 en raison de
différences minimes dans la composition de l’air et de changements dans les masses atomiques des éléments indiquées en 1961
(la valeur NBS est basée sur les masses atomiques de 1959).
1.6
Applications
On trouvera ci-dessous quelques applications typiques où la mesure de la densité joue un rôle essentiel.
1.6.1
Alimentation en gaz de complément
Manuel d’installation et de configuration
7
Eléments relatifs à la précision
Ce système est employé pour compléter l’alimentation en gaz normale aux heures de pointe.
En surveillant la densité d’un mélange air/propane, par exemple, il est possible de contrôler précisément
la proportion du mélange, et donc d’assurer le maintien des caractéristiques de combustion et/ou de
la valeur calorifique voulues.
Introduction
1.6.2
Mesure de l’indice de Wobbe
Les caractéristiques de combustion d’un gaz doivent être établies de façon appropriée pour s’assurer
que la combustion est efficace et qu’il n’y a pas de décollement ou de retour de flamme sur un brûleur
particulier. Trois critères sont utilisés pour établir ces caractéristiques : la valeur calorifique, la densité
et la vitesse de flammes. La valeur calorifique et la densité sont souvent combinées pour former
l’indice de Wobbe.
Indice de Wobbe :
où
CV
= -------G
CV = valeur calorifique
G = densité
1.6.3
Détermination du coût du gaz pour l’usager
Cette application majeure qui a déjà été décrite dans l’introduction – conversion des unités de masse
en unités de volume de base – peut également être illustrée par les équations suivantes :
Unité de volume de base
Par exemple :
Débit massique
Debit
massique
= ---------------------------------------------------------------------------------Masse
normale
Masse volumique
volumique normale
M
Vs = ----s
M
= -------------------PA ZA
G -------------ZG
8
Transducteur de densité de gaz Micro Motion modèle 3098
2.1
Introduction
Chapitre 2
Procédure d’installation
Procédure d’installation
La procédure d’installation du modèle 3098 comporte les étapes suivantes :
1. Vérifier que tous les composants sont présents (section 2.2).
Procédure d’installation
2. Positionner et fixer l’enceinte du modèle 3098 (section 2.3).
3. Raccorder la conduite d’alimentation en gaz (section 2.3.2).
4. Installer le filtre coalescent dans la conduite d’alimentation en gaz conformément
aux instructions du fabricant (section 2.3.3).
5. Effectuer les raccordements électriques (section 2.4 et chapitre 3).
6. Sélectionner une pression de référence (section 2.5).
7. Procéder à un cycle de purge et étalonner le modèle 3098 (section 2.6).
2.2
Contenu de l’emballage
Les articles suivants doivent accompagnés l’unité modèle 3098 :
Transducteur de densité modèle 3098
•
Enceinte certifiée
•
Pieds de fixation de l’enceinte
•
Instructions relatives aux pieds de fixation de l’enceinte
•
Manuel d’installation et de configuration du modèle 3098 (MMI-20014120)
•
Consignes de sécurité (unités portant le label CE uniquement)
•
Kit d’accessoires
•
Certificat d’étalonnage du coefficient de température
Raccordements électriques
•
Remarque : Vérifiez que tous les éléments ci-dessus sont présents. Si ce n’est pas le cas, contactez
immédiatement votre fournisseur. (Notez que le modèle 3098 peut vous être fourni sans enceinte.)
Installation de l’enceinte du modèle 3098
Eléments relatifs à la précision
2.3
Les instructions d’installation qui suivent concernent uniquement les transducteurs fournis avec
une enceinte (voir la section Consignes de sécurité, page 1). Dans tous les autres cas, veuillez vous
référer à l’installateur du système.
2.3.1
Précautions importantes
Veillez à bien observer les précautions stipulées à la section Consignes de sécurité, page 1.
Manuel d’installation et de configuration
9
Procédure d’installation
Le transducteur de densité modèle 3098 est contenu dans une enceinte certifiée IP (qui assure l’isolation
thermique) et un système de fixation (composé d’un support et de pieds) pour fixer l’unité en place.
Si cette structure est destinée à minimiser les risques de dommages dus à des chocs, il faut éviter de faire
tomber l’emballage et/ou l’unité. Toute chute du transducteur de densité modèle 3098 à l’intérieur ou
à l’extérieur de son enceinte risque d’endommager l’appareil.
L’enceinte contient également quatre pieds de fixation qui servent à maintenir le boîtier une fois
fixé à un mur vertical. Un jeu d’instructions expliquant comment installer ces pieds est inclus dans
l’emballage. Les dimensions de l’enceinte sont indiquées à la section 2.7.
2.3.2
Raccordements
Il y a quatre raccordements à effectuer sur le transducteur de densité modèle 3098 : trois raccordements
à la canalisation de gaz et un raccordement électrique via un presse-étoupe certifié IP. Les raccordements
à la canalisation de gaz consistent en des raccords ¼" Swagelok et sont utilisés pour les conduites d’entrée
de gaz, de sortie de gaz et de détente.
Chaque raccord est identifié par une plaque.
Le fait de raccorder la conduite d’alimentation en gaz à un raccord autre que celui prévu à cet
effet peut entraîner des dommages.
Le transducteur de densité modèle 3098 comporte un capteur de masse volumique de gaz qui doit être
raccordé à l’intérieur de l’enceinte. Tous les câbles doivent être raccordés par le biais du presse-étoupe
pour préserver le niveau global de protection de l’enceinte contre la pénétration de poussière et d’eau.
Le transducteur de densité modèle 3098 est destiné à fonctionner avec l’enceinte hermétiquement
scellée à toutes les étapes de son étalonnage et son utilisation. Cela permet à l’unité de fonctionner
en condition d’équilibre thermique, ce qui est essentiel pour garantir la précision des mesures.
2.3.3
Filtre coalescent
S’assurer que la conduite d’alimentation en gaz raccordée au transducteur modèle 3098 est bien munie
du filtre coalescent fourni. Cela est IMPERATIF pour satisfaire les exigences de la réglementation
ATEX/IECEx.
2.4
Raccordements électriques et barrières de sécurité / isolants galvaniques
Lorsque le transducteur de densité modèle 3098 est installé dans une zone dangereuse, les raccordements
électriques à l’appareil doivent respecter des prescriptions rigoureuses. Pour les raccordements
électriques entre le transducteur et le calculateur de débit / convertisseur de signal associé, pour les
installations ATEX/IECEx, se reporter à la brochure « ATEX/IECEx Safety Instructions » (disponible
sur www.micromotion.com), et pour les installations CSA, voir l’Annexe D.
Le raccordement du câble électrique au transducteur de densité modèle 3098 se fait au niveau du bornier
situé à l’intérieur du boîtier électronique du résonateur (dans l’enceinte, par exemple). Un raccordement
aux bornes de mauvaise qualité peut empêcher l’unité de fonctionner correctement sans toutefois
risquer de l’endommager – dans la mesure où des barrières de sécurité ou des isolants galvaniques ont
été prévus sur le circuit dans les zones dangereuses, ou lorsque la tension d’alimentation maximale ne
dépasse pas la limite de 33 V (comme décrit au chapitre 3).
L’alimentation électrique raccordée aux bornes du transducteur doit être comprise entre 15,5 et 33 Vcc,
l’intensité moyenne du courant consommé par l’unité étant < 20 mA. Si l’intensité du courant consommé
dépasse cette valeur, il convient de contrôler la polarité des connexions.
10
Transducteur de densité de gaz Micro Motion modèle 3098
Procédure d’installation
On trouvera une description complète de la procédure de raccordement du transducteur de densité
modèle 3098 au convertisseur de signal / calculateur au chapitre 3.
Introduction
2.5
Détermination de la pression de la chambre de référence
Une fois le transducteur de densité modèle 3098 mis en place sur son support de fixation et tous les
raccordements à la tuyauterie et à l’alimentation électrique effectués, il est nécessaire de déterminer
la pression de la chambre de référence.
Le type de gaz et la pression de la chambre de référence définissent les « conditions bien définies »
auxquelles l’unité permet au gaz de circuler et établit une relation directe entre la masse volumique et
la densité de l’échantillon de gaz.
Le choix de la pression de la chambre de référence dépend de trois facteurs :
l’étendue de mesure de la densité ;
•
la variation escomptée dans la surcompressibilité de l’échantillon de gaz (Z) ;
•
la précision requise.
Le graphique ci-dessous donne une indication des erreurs typiques associées à l’utilisation de différentes
pressions de chambre de référence pour le gaz naturel avec une densité relativement constante (dans la
plage de 0,55 à 0,8). Ce graphique est caractéristique du marché des compteurs à gaz naturel, où le gaz
est disponible à une pression de service de 7 bar abs.
Comme on peut le voir, en dessous de 7 bar abs., l’erreur totale commence à augmenter ; l’utilisation
d’une pression de référence plus élevée n’améliorera pas la précision et risque de favoriser les fuites.
C’est pourquoi, pour les conditions spécifiées, la pression recommandée est de 7 bar.
Figure 2-1
Procédure d’installation
•
Erreur totale typique / °C rapportée à la pression de la chambre de référence
Raccordements électriques
Erreur totale
typique
/ °CError/°C
rapportée
la pression
de la chambre
de référence
Typical
Total
vs àReference
Chamber
Pressure
0.025
0,025
0.025
0,025
0.015
0,015
0.015
0,015
0,005
0.005
0.005
0,005
Typ % of FS Specific Gravity /°C
% typique de la densité à pleine échelle / °C
0.035
0,035
, 1 1.5
, 2 2.5
, 3 3.5
, 4 4.5
, 5 5.5
, 6 6.5
, 7 7.5
, 8 8.5
, 9 9.5
, 10
0.5
-0.005
– 0,005
–-0.005
0,005
–-0.015
0,015
-0.015
– 0,015
–-0.025
0,025
-0.025
– 0,025
–-0.035
0,035
-0.035
– 0,035
Reference
berde
Pressure
Pression
de Cham
chambre
référence(Bar
(barA)A)
Ce graphique, qu’il est recommandé d’utiliser uniquement pour les applications gaz naturel, donne les
erreurs typiques constatées sur le transducteur de densité modèle 3098 s’il n’est pas utilisé à la pression
de chambre de référence recommandée.
Manuel d’installation et de configuration
11
Eléments relatifs à la précision
% typique
deoflaFS
densité
à pleine
échelle
Typ %
Specific
Gravity
/°C / °C
For
NATURAL GASGAZ
APPLICATIONS
ONLY.
Pour les
APPLICATIONS
NATUREL UNIQUEMENT.
0.035
0,035
Procédure d’installation
Si l’étendue de mesure de la densité ou la variation de surcompressibilité, Z, est importante, et que le
gaz n’est pas un mélange méthane/azote, il est toujours possible de déterminer la pression de chambre
de référence la mieux adaptée. Le calcul pour y parvenir est expliqué au chapitre 4.
Une fois la pression de référence voulue déterminée, il est possible de procéder au cycle de purge et
à l’étalonnage du transducteur de densité modèle 3098.
2.6
Procédure d’installation – cycle de purge et étalonnage
Le détendeur de pression a été réglé en usine pour assurer la conformité de l’unité à la Directive
relative aux équipements sous pression. Il convient de ne pas modifier ce réglage, quelles
que soient les circonstances. Pour plus d’informations, contactez l’usine en vous reportant aux
informations détaillées données à la dernière page de ce manuel.
Figure 2-2
Schéma simplifié d’un système de mesure de densité modèle 3098 typique
3098
Enceinte isolante
Manomètre de contrôle
Vanne de remplissage
de la chambre E
Régulateur
de pression
Conduite
de gaz
Chambre de référence
Orifice
d’entrée
Vanne
d’isolement D
Vanne A
Décharge et
entrée des gaz
d’étalonnage
Diaphragme
Filtre
Orifice de sortie
Vanne B
Vers calculateur
Vanne C
Vanne F (vanne de purge)
Filtre coalescent
Vers décharge
Sortie
Détendeur
La procédure pour purger et étalonner le transducteur de densité modèle 3098 est décrite ci-après
(se reporter à la Figure 2-2).
1. S’assurer que la vanne d’isolement D est fermée.
2. S’assurer que la vanne A est fermée.
3. S’assurer que la vanne B est fermée.
12
Transducteur de densité de gaz Micro Motion modèle 3098
Procédure d’installation
4. S’assurer que la vanne F est fermée.
5. Ouvrir la vanne C.
Introduction
6. Ouvrir la vanne de remplissage de la chambre E.
7. Régler le régulateur de pression sur la valeur requise – par exemple, la pression de service
effective du système.
8. Ouvrir la vanne d’isolement D.
9. Ouvrir la vanne A et laisser le gaz circuler pendant 3 minutes.
Cycle de purge
10. Fermer la vanne C.
11. Lorsque le manomètre de contrôle indique la valeur souhaitée, fermer la vanne A et ouvrir
la vanne F. Laisser le gaz se décharger dans l’atmosphère.
13. Lorsque le manomètre de contrôle indique la valeur souhaitée, fermer la vanne A et ouvrir
la vanne F. Laisser le gaz se décharger dans l’atmosphère.
Les étapes 12 et 13 définissent le cycle de purge requis pour préparer la chambre à gaz de
référence du transducteur de densité modèle 3098. Le nombre de fois qu’il convient de répéter
cette procédure dépend de la pression de régulateur utilisée et est défini comme suit :


3x7
Nombre
de cycles
decycles
purge = 
Number
of purge

pression
de
régulateur
max.
max
regulator
pressure


Procédure d’installation
12. Fermer la vanne F et ouvrir la vanne A.
14. Une fois le nombre de cycles requis effectués, fermer la vanne F et ouvrir la vanne A.
15. Lorsque la pression de gaz souhaitée à l’intérieur de la chambre a été atteinte (comme indiqué
par le manomètre de contrôle), fermer la vanne de remplissage de la chambre.
Etalonnage du transducteur de densité modèle 3098 en utilisant deux gaz connus
16. Fermer la vanne A.
17. Raccorder la première bouteille de gaz d’étalonnage à la canalisation et régler la pression de façon
à ce qu’elle soit supérieure de 25 % à celle du gaz à l’intérieur de la chambre de référence.
18. Ouvrir la vanne B.
Raccordements électriques
NE PAS ouvrir de nouveau la vanne de remplissage de la chambre. Le gaz contenu dans
la chambre du 3098 est désormais le gaz de référence de service.
19. S’assurer que la vanne C est ouverte et laisser le gaz s’écouler jusqu’à ce que la période
mesurée par le convertisseur de signal / calculateur de débit soit stable à au moins ±1 ns près
(la stabilité est généralement supérieure à cela). [Pour les raccordements électriques requis,
voir le chapitre 3.]
21. Fermer la vanne B.
22. Remplacer la première bouteille de gaz d’étalonnage par la seconde.
23. Régler la pression de façon à ce qu’elle soit supérieure de 25 % à celle du gaz à l’intérieur
de la chambre de référence et ouvrir la vanne B.
24. Laisser le gaz s’écouler jusqu’à ce que la période indiquée par le transducteur soit stable
à au moins ±1 ns près.
25. Noter cette période (2) ainsi que la densité (SG) certifiée indiquée sur la bouteille de gaz (SG2).
Manuel d’installation et de configuration
13
Eléments relatifs à la précision
20. Noter cette période (1) ainsi que la densité (SG) certifiée indiquée sur la bouteille de gaz (SG1).
Procédure d’installation
26. Appliquer les chiffres que vous avez notés dans les équations (1) et (2) ci-dessous :
 SG  SG2 
K 2   21
2
  1    2  
K 0  SG1  K 2  1 
2
(1)
(2)
Vous pouvez saisir ces informations directement dans l’exemple de certificat d’étalonnage
donné à la section 4.4. Pour une version en ligne de ce certificat, télécharger le certificat
d’étalonnage au format de fichier Excel sur www.micromotion.com (sur la page du produits
3098) ou accéder au fichier calcert.xls file sur la disquette livrée avec le produit.
27. Fermer la vanne B et déconnecter la seconde bouteille de gaz d’étalonnage de la canalisation.
28. Ouvrir la vanne d’isolement D.
29. Ouvrir la vanne A.
Si l’application s’exécute avec une pression de référence inférieure à 3 bar A (45.5 psi), le débit
maximal pouvant être utilisé pour un fonctionnement correct est 50 cm3/s. Cet effet est décrit
dans le détail au chapitre 4.
L’unité devrait maintenant indiquer en temps réel de la densité de gaz mesurée. Certains contrôles
peuvent être effectués si la mesure indiquée par l’unité n’est pas cohérente. Ces contrôles sont
récapitulés au chapitre 5.
Si une précision de densité optimale est requise, il convient d’utiliser la méthode d’optimisation
décrite à l’Annexe A – qui compense les erreurs dues à la vitesse du son, la compressibilité et au
coefficient de température.
Pour une précision optimale, la période () doit être résolue à ±0,1 ns près. Cela peut être réalisé
en utilisant des convertisseurs de signal / calculateurs de débit 7950/7951 réglés sur un temps
de cycle de 10 s.
2.7
Schémas d’encombrement
La Figure 2-3 montre un transducteur de densité modèle 3098 sans enceinte. Pour les dimensions
des enceintes de petite et grande taille, voir la Figure 2-4 et la Figure 2-5.
14
Transducteur de densité de gaz Micro Motion modèle 3098
Procédure d’installation
Figure 2-3
Transducteur de densité modèle 3098 sans enceinte
Dimensions en mm (in.)
Introduction
203.2 (8)
314 (12.4)
112 (4.4)
286.4 (11.3)
442 (17.4)
Procédure d’installation
Raccordements électriques
Eléments relatifs à la précision
Manuel d’installation et de configuration
15
Procédure d’installation
Figure 2-4
Transducteur de densité modèle 3098 avec petite enceinte
Dimensions en mm (in.)
516 (20.3)
30
(1.2)
500 (19.7)
300 (12)
8,5 (1/3)
500 (19.7)
423 (17.1)
516 (20.3)
423 (17.1)
16
Transducteur de densité de gaz Micro Motion modèle 3098
Procédure d’installation
Figure 2-5
Transducteur de densité modèle 3098 avec grande enceinte
Introduction
Dimensions en mm (in.)
616 (24.3)
30
(1.2)
300 (12)
600 (23.6)
8,5 (1/3)
Procédure d’installation
800 (31.5)
723 (28.5)
816 (32.1)
523 (20.6)
Raccordements électriques
Eléments relatifs à la précision
Manuel d’installation et de configuration
17
Procédure d’installation
18
Transducteur de densité de gaz Micro Motion modèle 3098
Introduction
Chapitre 3
Raccordements électriques
Ce chapitre décrit dans le détail, en s’appuyant sur les schémas de câblage associés, les principes de
raccordement du transducteur de densité modèle 3098 aux convertisseurs de signal et calculateurs
de débit 7950/51, ainsi qu’aux autres équipements de façon générale, en zones dangereuses et non
dangereuses.
Introduction
Les raccordements électriques au transducteur de densité modèle 3098 sont établis avec le capteur
de masse volumique de gaz situé à l’intérieur de l’enceinte. En cas d’installation en zone dangereuse,
les raccordements entre le transducteur et les équipements d’alimentation électrique / de lecture
doivent être effectués par le biais de barrières Zener (ou d’isolants galvaniques). Le câble électrique
pénètre dans l’enceinte (le cas échéant, voir la section Consignes de sécurité, page 1) par le biais
d’un presse-étoupe avant d’atteindre le boîtier de l’amplificateur.
Procédure d’installation
3.1
La disposition des bornes du transducteur est illustrée à la Figure 3-1.
Figure 3-1
Raccordements au bornier principal
SIG A
1
2
3
4
5
10
6
11
7
8
Eléments relatifs à la précision
9
Manuel d’installation et de configuration
PRT
SIG B
Raccordements électriques
Le boîtier de l’amplificateur comporte deux compartiments. Le compartiment le plus proche de l’axe
du presse-étoupe contient les bornes de raccordement à l’instrument de mesure / traitement du signal.
L’autre compartiment contient l’amplificateur de maintien. La carte d’amplificateur est encapsulée
dans un coffret en plastique circulaire, une rainure de clavette et une vis de fixation centrale assurant
la sécurité du module. Une carte d’interconnexion située derrière l’amplificateur assure la liaison
entre le capteur et l’amplificateur de maintien, ainsi qu’entre l’amplificateur et la carte de connexion
utilisateur (voir Figure 3-2).
12
19
Raccordements électriques
Figure 3-2
Schéma d’interconnexion
CI D'INTERCONNEXION
78121503
BOBINE
DE SONDAGE
BOBINE
EXCITATRICE
BN
2
BN
13
20
BN
PL1
O
3
R
14
19
R
PL2
R
4
O
16
18
O
PL5
B
5
Y
15
17
Y
PL6
22
R
PL3
21
G
PL4
23
O
PL7
BOBINAGE
78121201
I/P +
I/P -
O/P +
O/P -
V+
VSORTIE FREQ.
CI AMPLIFICATEUR
78121501
1 2
+
4
-
3
-
B
SIG A SIG B
CI RACCORDEMENT
78121502
3.2
Câblage et mise à la terre CEM
Pour satisfaire la Directive CE relative à la compatibilité électromagnétique (CEM), il est recommandé
de raccorder le transducteur à l’aide d’un câble d’instrumentation adapté et d’assurer la mise à la terre
de l’unité par le biais du corps du transducteur et de la tuyauterie.
Il est préférable que le câble d’instrumentation soit muni d’un blindage, d’une feuille ou d’une tresse
individuel sur chaque paire torsadée et d’un écran intégral recouvrant toutes les âmes de câble.
Lorsque cela est acceptable, il convient de raccorder l’écran intégral à la terre à ses deux extrémités
(liaison du 360° aux deux extrémités). Le blindage individuel interne ne doit être raccordé qu’à une
seule extrémité, l’extrémité contrôleur (extrémité convertisseur de signal, par exemple).
Remarque : Le raccordement à la terre des blindages individuels internes n’est généralement
pas autorisé dans les zones dangereuses aux fins de sécurité intrinsèque.
Remarque : Utiliser des câbles adaptés conformes à la norme BS5308 relative aux câbles
d’instrumentation multipaires type 1 ou 2.
3.3
Conditions de certification pour zones dangereuses
Pour des informations détaillées sur les installations en zones dangereuses, se reporter à la brochure
« ATEX/IECEx Safety Instructions » (disponible sur www.micromotion.com) pour les installations
ATEX/IECEx, et à l’Annexe D pour les installations CSA.
Le raccordement électrique du transducteur de densité modèle 3098 peut être basé sur une
configuration à 2 ou 3 fils. La Figure 3-3 et la Figure 3-4 montrent un diagramme d’installation
schématique de ces deux types de configuration.
20
Transducteur de densité de gaz Micro Motion modèle 3098
Raccordements électriques
Figure 3-3
Diagramme d’installation schématique du circuit du capteur (système à 2 fils)
Introduction
CAPTEUR
AMPLIFICATEUR
CYLINDRE
VIBRANT
BOBINE
D'ACTIVATION
DU CYLINDRE
SORTIE
SIGNAL
BOBINE
DE DETECTION
330R
PARTIE DU
BOBINAGE
TENSION D'ALIM.
POSITIVE (+V)
A
COURANT DE DETECTION
D
Procédure d’installation
B
COURANT DE COMMANDE DE CYLINDRE
C
TENSION D'ALIM.
NEGATIVE (0 V)
CARTE DE CONNEXION UTILISATEUR
Figure 3-4
Diagramme d’installation schématique du circuit du capteur (système à 3 fils)
CAPTEUR
Raccordements électriques
CYLINDRE
VIBRANT
AMPLIFICATEUR
BOBINE
D'ACTIVATION
DE CYLINDRE
BOBINE
DE DETECTION
PARTIE DU
BOBINAGE
TENSION D'ALIM.
POSITIVE (+V)
A
COURANT DE DETECTION
SORTIE SIGNAL
D
B
COURANT DE COMMANDE DE CYLINDRE
C
TENSION D'ALIM.
NEGATIVE (0 V)
3.4
Utilisation avec convertisseurs de signal et calculateurs de débit
Le transducteur peut être utilisé dans deux types d’environnement : en zone sûre ou en zone dangereuse.
En cas d’utilisation en zone dangereuse, des barrières de sécurité ou des isolants galvaniques doivent
être placés entre le transducteur et le convertisseur de signal / calculateur de débit.
Manuel d’installation et de configuration
21
Eléments relatifs à la précision
CARTE DE CONNEXION UTILISATEUR
Raccordements électriques
En cas d’utilisation en zone sûre avec un système à 3 fils, la résistance du circuit entre le transducteur
et le convertisseur de signal doit être supérieure à 40 ohms. Cela peut être réalisé en plaçant une
résistance adéquate sur le circuit ou en utilisant la résistance inhérente du câble utilisé (si la résistance
par km et la longueur de câble utilisée sont suffisantes).
Sur la base de ces conditions, nous recommandons une longueur de câble maximale de 2 km entre
le transducteur de densité modèle 3098 et le convertisseur de signal – en supposant l’utilisation
d’un câble BS5308 standard.
En cas d’installation du transducteur de densité modèle 3098 dans une zone dangereuse, se reporter
à la brochure « ATEX/IECEx Safety Instructions » (disponible sur www.micromotion.com) pour
les installations ATEX/IECEx, et à l’Annexe D pour les installations CSA.
Dans un souci de clarté, une résistance de 40 ohms à a été insérée dans le circuit d’alimentation
électrique +24 V sur tous les schémas de câblage se rapportant à une installation en zone sûre à l’aide
du système à 3 fils.
3.5
Raccordements système (7950/7951)
Les raccordements au transducteur de densité modèle 3098, en zones sûres et dangereuses, associés
à la masse volumique et l’alimentation électrique sont illustrés sur les schémas suivants :
3.5.1
Figure 3-5
Configuration bifilaire 7950
Système bifilaire transducteur de densité et convertisseur de signal 7950 (zone sûre)
Transducteur
modèle 3098
+
SIG A
+
SIG B
-
Figure 3-6
Calculateur de débit /
convertisseur de signal 7950
330R
1
2
3
4
Can. 4
PL10/5
Signal d’alim. +
PL10/2
PL10/6
Signal d’entrée +
PL10/4
PL10/8
Signal d’alim. -
PL10/3
PL10/7
Signal d’entrée -
Système bifilaire transducteur de densité et convertisseur de signal 7950 avec barrière de
sécurité à diode shunt (zone dangereuse)
Transducteur
modèle 3098
+
SIG A
+
SIG B
-
1
2
Calculateur de débit /
convertisseur de signal 7950
3
1
Can. 3
Can. 4
PL10/1
PL10/5
Signal d’alim. +
PL10/2
PL10/6
Signal d’entrée +
PL10/4
PL10/8
Signal d’alim. -
PL10/3
PL10/7
Signal d’entrée -
MTL 787 (+ve)
4
3
4
Zone dangereuse
22
Can. 3
PL10/1
2
Zone sûre
Transducteur de densité de gaz Micro Motion modèle 3098
Raccordements électriques
Figure 3-7
Système bifilaire transducteur de densité et convertisseur de signal 7950 avec isolant
galvanique (zone dangereuse)
Calculateur de débit /
convertisseur de signal 7950
1
4
SIG B
5
1
4
-
PL10/1
PL10/5
Signal d’alim. +
13
PL10/4
PL10/8
Signal d’alim. -
12
PL10/2
PL10/6
Signal d’entrée +
11
PL10/3
PL10/7
Signal d’entrée -
2kR
10k
3
+
Can.4
ZD1
2
-
Can.3
14
MTL 5532
+
SIG A
Introduction
Transducteur
modèle 3098
Zone sûre
Réglages du contacteur de seuil
de déclenchement de la barrière
Tension de Zener
12 V
6,2 V
6V
13 V
3V
16 V
Procédure d’installation
Zone dangereuse
Remarque : En cas d’installation du transducteur de densité certifié ATEX/IECEx dans une zone
dangereuse, le document de référence est la notice d’instructions de sécurité qui accompagne l’unité.
Figure 3-8
Configuration trifilaire 7950
Raccordements électriques
3.5.2
Système trifilaire transducteur de densité et convertisseur de signal 7950 (zone sûre)
Transducteur
modèle 3098
+
SIG A
+
SIG B
-
1
2
3
4
Calculateur de débit /
convertisseur de signal 7950
Can. 3
Can. 4
PL10/1
PL10/5
Signal d’alim. +
PL10/2
PL10/6
Signal d’entrée +
PL10/4
PL10/8
Signal d’alim. -
PL10/3
PL10/7
Signal d’entrée -
Eléments relatifs à la précision
Manuel d’installation et de configuration
23
Raccordements électriques
Figure 3-9
Système trifilaire transducteur de densité et convertisseur de signal 7950 avec barrière de
sécurité à diode shunt (zone dangereuse)
Transducteur
modèle 3098
+
SIG A
+
SIG B
-
1
2
Calculateur de débit /
convertisseur de signal 7950
3
1
Can. 4
PL10/1
PL10/5
Signal d’alim. +
PL10/2
PL10/6
Signal d’entrée +
PL10/4
PL10/8
Signal d’alim. -
PL10/3
PL10/7
Signal d’entrée -
MTL 787 (+ve)
4
2
3
4
Zone dangereuse
Can. 3
Zone sûre
Figure 3-10 Système trifilaire transducteur de densité et convertisseur de signal 7950 avec isolant
galvanique (zone dangereuse)
Calculateur de débit /
convertisseur de signal 7950
Transducteur
1
1
3
+
SIG B
5
4
-
Can.4
PL10/5
Signal d’alim. +
13
PL10/4
PL10/8
Signal d’alim. -
12
PL10/2
PL10/6
Signal d’entrée +
11
PL10/3
PL10/7
Signal d’entrée -
2kR
2
-
Can.3
PL10/1
14
MTL 5532
+
SIG A
4
Zone dangereuse
Zone sûre
Remarque : Il est recommandé de régler le contacteur de seuil de déclenchement de la barrière sur
3 volts.
Remarque : En cas d’installation du transducteur de densité certifié ATEX/IECEx dans une zone
dangereuse, le document de référence est la notice d’instructions de sécurité qui accompagne l’unité.
3.5.3
Configuration bifilaire 7951
Figure 3-11 Système bifilaire transducteur de densité et calculateur de débit 7951 / convertisseur de signal
7951 (zone sûre)
Transducteur
modèle 3098
+
SIG A
+
SIG B
-
24
1
2
3
4
Convertisseur de signal /
calculateur de débit 7951
330R
Can. 3
Can. 4
PL5/9 (SK6/22) PL5/9 (SK6/22)
Alim. 24 V +
(+ 24 Vcc)
PL5/5 (SK6/18) PL5/7 (SK6/20)
Signal d’entrée +
(M.V. +)
PL5/10 (SK6/24) PL5/10 (SK6/24) Alim. 24 V (0 Vcc)
PL5/6 (SK6/19) PL5/8 (SK6/21)
Signal d’entrée (M.V. -)
Transducteur de densité de gaz Micro Motion modèle 3098
Raccordements électriques
Figure 3-12 Système bifilaire transducteur de densité et calculateur de débit 7951 / convertisseur de signal
7951 avec barrière de sécurité à diode shunt (zone dangereuse)
+
SIG A
+
SIG B
-
Introduction
Transducteur
modèle 3098
Convertisseur de signal /
calculateur de débit 7951
Can. 3
1
1
4
2
PL5/5 (SK6/18) PL5/7 (SK6/20)
MTL 787
(+ ve)
2
Can. 4
3
PL5/9 (SK6/22) PL5/9 (SK6/22)
3
Alim. 24 V +
(+ 24 Vcc)
Signal d’entrée +
(M.V. +)
PL5/10 (SK6/24) PL5/10 (SK6/24) Alim. 24 V (0 Vcc)
4
PL5/6 (SK6/19) PL5/8 (SK6/21)
Zone dangereuse
Signal d’entrée (M.V. -)
Zone sûre
Transducteur
modèle 3098
+
SIG B
-
Can.3
1
2
3
4
2kR
5
10k
1
4
Alim. 24 V +
(+ 24 Vcc)
13
PL5/10 (SK6/24) PL5/10 (SK6/24) Alim. 24 V (0 Vcc)
12
PL5/5 (SK6/18) PL5/7 (SK6/20)
Signal d’entrée +
(M.V. +)
11
PL5/6 (SK6/19) PL5/8 (SK6/21)
Signal d’entrée (M.V. -)
Zone sûre
Réglages du contacteur de seuil
de déclenchement de la barrière
Tension de Zener
12 V
6,2 V
6V
13 V
3V
16 V
Remarque : En cas d’installation du transducteur de densité certifié ATEX/IECEx dans une zone
dangereuse, le document de référence est la notice d’instructions de sécurité qui accompagne l’unité.
Raccordements électriques
Zone dangereuse
Can.4
PL5/9 (SK6/22) PL5/9 (SK6/22)
14
ZD1
MTL 5532
+
SIG A
Calculateur de débit /
convertisseur de signal 7951
Procédure d’installation
Figure 3-13 Système bifilaire transducteur de densité et calculateur de débit 7951 / convertisseur de signal
7951 avec isolant galvanique (zone dangereuse)
Eléments relatifs à la précision
Manuel d’installation et de configuration
25
Raccordements électriques
3.5.4
Configuration trifilaire 7951
Figure 3-14 Système trifilaire transducteur de densité et calculateur de débit 7951 / convertisseur de signal
7951 (zone sûre)
Convertisseur de signal /
calculateur de débit 7951
Transducteur
modèle 3098
+
SIG A
+
SIG B
-
Can. 3
1
Can. 4
PL5/9 (SK6/22) PL5/9 (SK6/22)
Alim. 24 V +
(+ 24 Vcc)
2
Signal d’entrée +
PL5/5 (SK6/18) PL5/7 (SK6/20) (M.V. +)
3
PL5/10 (SK6/24) PL5/10 (SK6/24) Alim. 24 V (0 Vcc)
4
PL5/6 (SK6/19) PL5/8 (SK6/21) Signal d’entrée (M.V. -)
Figure 3-15 Système trifilaire transducteur de densité et calculateur de débit 7951 / convertisseur de signal
7951 avec barrière de sécurité à diode shunt (zone dangereuse)
Convertisseur de signal /
calculateur de débit 7951
Transducteur
modèle 3098
+
SIG A
+
SIG B
-
Can. 3
1
Alim. 24 V +
(+ 24 Vcc)
1
PL5/9 (SK6/22) PL5/9 (SK6/22)
4
2
Signal d’entrée +
PL5/5 (SK6/18) PL5/7 (SK6/20) (M.V. +)
MTL 787
(+ ve)
2
Can. 4
3
3
PL5/10 (SK6/24) PL5/10 (SK6/24) Alim. 24 V (0 Vcc)
4
PL5/6 (SK6/19) PL5/8 (SK6/21) Signal d’entrée (M.V. -)
Zone dangereuse
Zone sûre
Figure 3-16 Système trifilaire transducteur de densité et calculateur de débit 7951 / convertisseur de signal
7951 avec isolant galvanique (zone dangereuse)
Calculateur de débit /
convertisseur de signal 7951
Transducteur
SIG A
+
SIG B
-
1
2
3
4
Zone dangereuse
Can. 3
4
Can. 4
PL5/9 (SK6/22) PL5/9 (SK6/22)
14
2kR
1
5
MTL 5532
+
Alim. 24 V +
(+ 24 Vcc)
13
PL5/10 (SK6/24) PL5/10 (SK6/24) Alim. 24 V (0 Vcc)
12
PL5/5 (SK6/18) PL5/7 (SK6/20)
Signal d’entrée +
(M.V. +)
11
PL5/6 (SK6/19) PL5/8 (SK6/21)
Signal d’entrée (M.V. -)
Zone sûre
Remarque : Il est recommandé de régler le contacteur de seuil de déclenchement de la barrière sur
3 volts.
Remarque : En cas d’installation du transducteur de densité certifié ATEX/IECEx dans une zone
dangereuse, le document de référence est la notice d’instructions de sécurité qui accompagne l’unité.
26
Transducteur de densité de gaz Micro Motion modèle 3098
Raccordements électriques
3.6
Raccordements système (avec le propre équipement du client)
Introduction
3.6.1
Zones non dangereuses
Raccordement de l’alimentation électrique à un capteur de masse volumique : 15,5 à 33 Vcc, < 20 mA
Raccordement de l’alimentation électrique à une sonde à résistance de platine (PRT) : 5 mA maximum
La fréquence à laquelle le transducteur fonctionne peut être détectée de deux façons distinctes :
Pour l’option 2 fils, il est recommandé d’utiliser une résistance série de 330  dans le circuit
d’alimentation +ve. Les raccordements électriques à effectuer sont illustrés à la section 3.6.3.
La tension aux bornes de la résistance 330  est supérieure à 2 V crête à crête. Une impédance
minimale de 500 k est recommandée pour l’équipement de mesure de signaux. Le cas échéant,
les condensateurs 1 nF bloqueront la tension d’alimentation continue vers l’équipement de mesure.
•
Pour l’option 3 fils, la fréquence peut être mesurée directement. Les raccordements électriques
à effectuer sont illustrés à la section 3.6.4.
3.6.2
Zones dangereuses
Pour des informations détaillées sur les installations en zones dangereuses, se reporter à la brochure
« ATEX/IECEx Safety Instructions » (disponibles sur www.micromotion.com) pour les installations
ATEX/IECEx, et à l’Annexe D pour les installations CSA.
3.6.3
Equipement du client, configuration à 2 fils
Procédure d’installation
•
Figure 3-17 Raccordements électriques pour l’option 2 fils du transducteur utilisée avec le propre
équipement du client (zone sûre)
+
SIG A
+
SIG B
-
Raccordements électriques
Transducteur
modèle 3098
330R
1
Alimentation +
1 nF
2
Signal +
3
2,3 Vcc
Alimentation 1 nF
4
Signal -
Figure 3-18 Raccordements électriques pour l’option 2 fils du transducteur utilisée avec le propre
équipement du client et une barrière de sécurité à diode shunt (zone dangereuse)
+
SIG A
+
SIG B
-
1
2
3
1
4
2
MTL 787
(+ ve)
Alimentation + (24,25 à 27 Vcc,
30mA)
1 nF
3
Manuel d’installation et de configuration
Signal +
Alimentation -
10 kΩ
4
Zone dangereuse
Eléments relatifs à la précision
Transducteur
modèle 3098
1 nF
Signal -
Zone sûre
27
Raccordements électriques
3.6.4
Equipement du client, configuration à 3 fils
Figure 3-19 Raccordements électriques pour l’option 3 fils du transducteur utilisée avec le propre
équipement du client (zone sûre)
Transducteur
modèle 3098
+
SIG A
+
SIG B
-
1
Alimentation +
2
Signal +
3
6 Vcc
Alimentation -
4
Signal -
Figure 3-20 Raccordements électriques pour l’option 3 fils du transducteur utilisée avec le propre
équipement du client et une barrière de sécurité à diode shunt (zone dangereuse)
Transducteur
modèle 3098
+
SIG A
+
SIG B
-
1
3
2
4
2
1 nF
3
Signal +
Alimentation -
4
Signal -
Zone dangereuse
3.7
Alimentation + (24,25 à 27 Vcc, 30 mA)
1
MTL 787 (+ve)
Zone sûre
Contrôles après installation
Après l’installation, la procédure décrite ci-après permet de s’assurer que le transducteur fonctionne
correctement.
1. Vérification électrique
Mesurer la consommation de courant et la tension d’alimentation au niveau de l’amplificateur
du capteur. Les valeurs obtenues doivent être comprises entre les limites suivantes :
•
15,5 Vcc à 33 Vcc (zones sûres)
•
15,5 Vcc à 24 Vcc (zones dangereuses)
•
10 mA à une tension d’entrée de 24 Vcc (tension d’entrée nominale)
•
17 mA maximum (zones sûres et dangereuses, n’importe quelle tension d’entrée)
2. Contrôle de stabilité
Vérifier la stabilité du signal de sortie fréquence à l’aide d’un périodemètre réglé sur un
compte de cycles de 1 000. La dispersion de mesure doit être limitée à ±2 ns. Si cette valeur
est dépassée, il est probable que le capteur soit encrassé. Ce contrôle peut être effectué
à n’importe quelle masse volumique de gaz, dans la mesure où celle-ci ne varie pas.
28
Transducteur de densité de gaz Micro Motion modèle 3098
Introduction
Chapitre 4
Eléments relatifs à la précision
Ce chapitre décrit une méthode pour estimer la précision des mesures du transducteur de densité
modèle 3098 dans différentes conditions.
Eléments relatifs à la précision
Procédure d’installation
4.1
Les « conditions bien définies » qui établissent une relation directe entre la masse volumique et
la densité de l’échantillon de gaz sont déterminées essentiellement par la pression et le type de gaz
utilisé dans la chambre de référence. Le choix de la pression de gaz de la chambre de référence
dépend de trois facteurs :
•
l’étendue de mesure de la densité ;
•
la variation escomptée dans la surcompressibilité de l’échantillon de gaz (Z) ;
•
la précision requise.
4.1.1
Raccordements électriques
La choix exact quant à la pression du gaz de référence est fait après avoir pris en compte toutes les
sources d’erreur associées à l’application concernée. Le Tableau 4-1, qui peut être reproduit par
l’utilisateur, est fourni pour simplifier la sélection. De façon générale, sauf si une pompe est utilisée
pour augmenter la pression dans la canalisation, la pression du gaz de référence à 20 °C doit être
au moins inférieure de 10 % à la pression de service minimale pour assurer la circulation du gaz sur
la plage de température de fonctionnement.
Exemple 1
Lorsqu’un gaz a une densité assez faible et relativement constante et qu’il est disponible à une
pression de service supérieure à 7 bar G (100 psig), comme la mesure d’un gaz naturel dans la plage
0,55–0,8, une très haute précision est possible avec une pression de référence de 7 bar G (voir
l’exemple pratique, Tableau 4-2).
4.1.2
Exemple 2
Manuel d’installation et de configuration
29
Eléments relatifs à la précision
Une pression de gaz de référence bien moindre est requise lorsque des mesures de densité doivent
être effectuées sur une plage étendue, ou lorsque les variations dans le facteur de surcompressibilité
de l’échantillon de gaz deviennent importantes (comme dans le cas de gaz de torchère ou de mélanges
air/CO2). (Voir le Tableau 4-3 pour le cas d’un mélange N2/CO2.)
Eléments relatifs à la précision
4.1.3
Calcul des paramètres
Tableau 4-1 Sélection de la pression d’utilisation du transducteur de densité modèle 3098 (gaz naturel)
Sélection de la pression d’utilisation du transducteur de pression modèle 3098
Date :
Type de gaz :
Etendue de mesure
de la densité :
N° de série 3098 : Coefficient de température
du capteur de masse volumique :
Pression d’utilisation
à 20 °C
(lb/in2 abs.)
(bar abs.)
18
1,2
30
2
60
4
100
7
Etendue de mesure
de la masse
volumique à 20 °C
(kg/m3)
0,79–1,5
1,32–3,0
2,66–3,8
4,58–6,72
+0,007
+0,007
Erreurs de mesure (% de la densité à pleine échelle / °C) dues à :
Coefficient de température du capteur
de masse volumique
Compressibilité de l’échantillon de gaz
Vitesse du son dans l’échantillon de gaz
Chambre de référence/détendeur
+0,007
+0,007
Erreur totale
Etendue de mesure de la masse volumique à 20 °C
Calculée à l’aide de l’équation suivante :
PairGmin à PairGmax
Etendue de mesure
de la masse volumique
où
P = pression absolue (en bar)
air = masse volumique dans l’air sec (1,2 kgm-3 environ)
Gmin et Gmax = valeurs de densité minimale et maximale
Erreur liée au coefficient de température du capteur de masse volumique
Inversement proportionnel à la masse volumique, et donc à la pression, il est calculé comme suit :
Coefficient de température issu du certificat d’étalonnage = x kgm-3 / °C
A la valeur de masse volumique maximale de y kgm-3 :
Coefficient de température équivalent du capteur = x/y x 100 % / °C
Erreur liée à la compressibilité du gaz
Se rapporte à l’écart entre la compressibilité de l’échantillon de gaz et celle du gaz de la chambre
de référence. L’erreur considérée correspond aux 2/3 de l’écart induit par la variation de température
sur les deux gaz à la pression de référence, et est généralement proportionnelle à cette pression.
Pour des informations sur les caractéristiques des gaz, se reporter aux tableaux des gaz standard.
Erreur liée à la vitesse du son
L’erreur considérée correspond à : – 0,0034 G % / °C, où G est considérée à la densité maximale.
30
Transducteur de densité de gaz Micro Motion modèle 3098
Eléments relatifs à la précision
Exemple 1
Date : 24 juin 1997
Type de gaz :
gaz naturel
Etendue de mesure
de la densité :
0,55 à 0,8
N° de série 3098 :
000124
Coefficient de température
du capteur de masse volumique :
– 0,0003 kg/m3/°C
Pression d’utilisation
à 20 °C
(lb/in2 abs.)
(bar abs.)
18
1,2
30
2
60
4
100
7
Etendue de mesure
de la masse
volumique à 20 °C
(kg/m3)
0,79–1,15
1,32–2,0
2,66–3,8
4,58–6,72
Introduction
Tableau 4-2 Sélection de la pression d’utilisation du transducteur de densité modèle 3098 (gaz naturel)
Erreurs de mesure (% de la densité à pleine échelle / °C) dues à :
– 0,026
– 0,016
– 0,008
– 0,004
Compressibilité de l’échantillon de gaz
0,0003
0,0003
0,001
0,002
Vitesse du son dans l’échantillon de gaz – 0,003
– 0,003
– 0,003
– 0,003
Chambre de référence/détendeur
+0,007
+0,007
+0,007
+0,007
Erreur totale
– 0,022
– 0,012
+0,003 à
– 0,005
+0,000 à – 0,002
Exemple 2
Procédure d’installation
Coefficient de température du capteur
de masse volumique
Tableau 4-3 Sélection de la pression d’utilisation du transducteur de densité modèle 3098 (mélange N2CO2)
Type de gaz :
mélange
N2/CO2
Etendue de mesure
de la densité :
1,0 à 1,5
N° de série 3098 : Coefficient de température
du capteur de masse volumique :
– 0,0003 kg/m3/°C
Pression d’utilisation
à 20 °C
(lb/in2 abs.)
(bar abs.)
18
1,2
30
2
60
2
100
7
Etendue de mesure
de la masse
volumique à 20 °C
kg/m3
0,79–1,15
1,32–2,0
2,66–3,8
4,58–6,72
Raccordements électriques
Date : 28 juillet 1997
Erreurs de mesure (% de la densité à pleine échelle / °C) dues à :
Coefficient de température du capteur
de masse volumique
– 0,026
– 0,016
– 0,008
– 0,004
Compressibilité de l’échantillon de gaz
0,0003
0,0003
0,001
0,002
Vitesse du son dans l’échantillon de gaz – 0,003
– 0,003
– 0,003
– 0,003
Chambre de référence/détendeur
+0,007
+0,007
+0,007
+0,007
Erreur totale
– 0,014
– 0,006
+0,006 à
– 0,010
+0,015 à – 0,015
Etalonnage (pour les applications hors gaz naturel)
L’instrument est fourni avec la chambre de référence vide, et donc à l’état non étalonné. Après avoir
procédé à l’installation sur site, il est nécessaire de décider quelle pression de chambre de référence
utiliser, puis de charger et d’étalonner l’instrument comme décrit à la section 2.6.
On trouvera quelques exemples illustrant les principes de calcul de ces pressions de chambre de
référence à la section 4.1.1 et la section 4.1.2, qui montrent les pressions les mieux adaptées pour une
application avec gaz naturel et avec un mélange N2/CO2.
Manuel d’installation et de configuration
31
Eléments relatifs à la précision
4.2
Eléments relatifs à la précision
Une fois cela effectué, il faut identifier les gaz à utiliser pour l’étalonnage. Les gaz d’étalonnage
à utiliser doivent être de densité connue et doivent représenter au plus près les propriétés du gaz de
service à mesurer (par ex. : compressibilité, viscosité). Par exemple, en cas de mesure d’un gaz
naturel composé essentiellement de méthane et de dioxyde de carbone, il convient d’utiliser ces deux
gaz dans leurs formes pures ou à des densités déterminées lors de l’étalonnage.
Une fois cela décidé, le transducteur de densité modèle 3098 peut être étalonné en suivant la procédure
d’étalonnage décrite à la section 2.6.
Remarque : Dans le cas où un seul gaz d’étalonnage est disponible, la période du capteur de masse
volumique à une masse volumique / densité de zéro (en conditions de vide, par exemple), qui est
portée sur le certificat d’étalonnage du coefficient de température, peut être utilisée pour la période
y. Dans ces conditions, l’étalonnage est moins précis en raison des conditions non homogènes d’un
vide et de leurs conséquences sur la compensation de surcompressibilité. On trouvera un exemple de
certificat d’étalonnage du coefficient de température d’un transducteur ci-après.
Une fois l’étalonnage effectué, les coefficients peuvent être calculés à l’aide des équations (1) et (2)
de la section 2.6. Vous pouvez saisir ces informations directement dans l’exemple de certificat
d’étalonnage donné à la section 4.4. Pour une version en ligne de ce certificat, télécharger le certificat
d’étalonnage au format de fichier Excel sur www.micromotion.com (sur la page du produit 3098)
ou accéder au fichier calcert.xls file sur la disquette livrée avec le produit.
Pour des informations plus détaillées sur l’étalonnage, se reporter à l’Annexe A.
4.3
Utilisation à des bas niveaux de pression de référence
L’une des caractéristiques liées à la conception même du transducteur de densité modèle 3098 tient
à l’utilisation de deux plaques à orifice pour contrôler et réguler la circulation de l’échantillon de gaz
à travers l’unité, dont l’une, placée au niveau de l’orifice de sortie, sert à réduire les contraintes
auxquelles est exposé le diaphragme de l’unité. Il est important de noter que la pression au niveau
de l’orifice d’entrée doit être augmentée pour augmenter le débit de l’échantillon de gaz. A mesure
que cette pression augmente, la pression au niveau de l’orifice de sortie augmente également. Si cette
pression dépasse celle du gaz à l’intérieur de la chambre de référence, la diaphragme ne peut plus
réguler la pression du gaz d’entrée, et il n’est pas possible de procéder à une mesure de densité.
Pour des pressions de référence supérieures à 3 bar absolus (3 bar A), cette situation ne peut se
produire dans la plage de débits unitaires de (0,2–60 cm3/s). Il se peut, cependant, que la pression
de référence soit inférieure à 3 bar A et que le débit soit > 50 cm3/s.
Il est recommandé de tenir compte des corrections pour la vitesse du son et la compressibilité pour
bénéficier d’une précision optimale en mesure de densité. Pour cela, il est recommandé de suivre
la procédure décrite à l’Annexe A.
32
Transducteur de densité de gaz Micro Motion modèle 3098
Eléments relatifs à la précision
4.4
Exemple de certificat d’étalonnage
Introduction
Certificat d'étalonnage 3098
N° de réf. ………….
000001
Date :-
…………..
000001
N° de série 7812 :-
…………..
000001
Numéro de cylindre :-
…………..
000001
Numéro de bobinage :-
…………..
000001
13-Sep-12
Procédure d’installation
N° de série 3098 :-
…………..
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
DONNEES D'ENTREE
Type de gaz à mesurer :-
Etendue de mesure de densité requise :-
0,5
Méthane
7
à
Pression de référence sélectionnée à 20 °C :-
Type du gaz d'étalonnage 1 :-
Type du gaz d'étalonnage 2 :-
Densité (SG2) :-
Sortie (W1) du 3098 ………….
Sortie (W2) du 3098
511,3467 µs
5,113,467
0,967150
…………..
Raccordements électriques
0,554900
Densité (SG1) :-
518,4489 µs
#########
Remarque : Lorsque la sortie est requise en unités de densité relative ou de masse volumique standard,
remplacer simplement les valeurs de densité par ces valeurs.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
CALCULS :Soit la densité,
K 0 K 2W 2
SG
K2
K0
SG1 SG2
W 12 W 22
SG2 K2W 22
=
0,0000563659
#VALUE!
……….2
=
#VALUE!
-14,1834087265
……….3
Eléments relatifs à la précision
où
……….1
9/13/2012
Manuel d’installation et de configuration
33
Eléments relatifs à la précision
COEFFICIENT DE TEMPERATURE
CERTIFICAT D’ETALONNAGE
TRANSDUCTEUR DE DENSITE MODELE 3098
Numéros de série :
Instrument
000001
Amplificateur
000001
Cylindre
000001
Essai en pression
Unités testées en pression à 300 p.s.i.g.
Durée de la période de référence
Période en conditions de vide à 20 ° C (s)504,398
(densité zéro)
Coefficients de température
Coefficient du cylindre à 20 ° C (s/° C)0,0013
Densité équivalente à 20 ° C (Kg/m3/° C)0,0006
####
##
####
##
##
##
##
##
##
####
####
##
##
## ##
## ##
######
######
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## ##
## ##
## ##
3098CERTGEN V1.0
34
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##
#### ####
#### ####
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## ## ##
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###### ######
-------------| ESSAI FINAL |
|
|
|
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|
|
|
-------------DATE : xx-xxx-xx
Transducteur de densité de gaz Micro Motion modèle 3098
5.1
Entretien et dépannage
Chapitre 5
Entretien et dépannage
Introduction
Si un contrôle d’étalonnage révèle une erreur importante, il est recommandé de rechercher activement
la cause de cette erreur (par ex. : fuite de la chambre de référence, dépôt sur le cylindre vibrant) avant
d’essayer de ré-étalonner l’unité.
5.2
Vérification de l’étalonnage
Il est recommandé de vérifier périodiquement la précision du système. Pour cela, il suffit de faire
circuler un gaz de densité connue dans l’instrument, comme décrit dans le détail à la section 2.6.
Pour simplifier la procédure de vérification, il est préférable que la densité du gaz d’étalonnage utilisé
soit dans la plage de densité du système. Il est cependant possible d’utiliser un gaz dont la densité
sort de cette plage si ses caractéristiques sont similaires à celle du gaz de service du système.
5.3
Dépannage
En cas d’indications erronées ou suspectes lors de la vérification de l’étalonnage, les causes possibles
peuvent être réparties en 4 catégories :
•
Indications sur-évaluées de l’instrument
•
Indications sous-évaluées de l’instrument
•
Indications erratiques de l’instrument
•
Défauts du capteur
5.3.1
Indications sur-évaluées de l’instrument
Cela est généralement dû à la présence de dépôts, de condensation ou de corrosion sur les parois
du cylindre vibrant.
Il est possible de pallier les effets de la présence de dépôts ou de condensation en nettoyant
soigneusement les parois du cylindre après avoir démonté le capteur de masse volumique du
transducteur de densité modèle 3098.
En revanche, il est impératif de remplacer le cylindre vibrant par un neuf en cas de corrosion ou
d’endommagement quelconque de celui-ci, comme la présence de bosselures ou d’éraflures.
Manuel d'installation et de configuration
35
Spécifications
Ce chapitre traite des opérations d’entretien et de maintenance recommandées à conduire sur le
terrain, notamment des contrôles d’étalonnage, des procédures de dépannage et de l’entretien de base.
Si l’origine d’une panne est identifiée comme étant liée à une défaillance de la chambre de référence,
il est vivement recommandé de confier la réparation de l’unité défaillante uniquement à un technicien
qualifié ou de retourner l’unité défaillante à l’usine (voir Annexe C).
Entretien et dépannage
5.3.2
Indications sous-évaluées de l’instrument
Cela est dû le plus souvent à une fuite de gaz hors de la chambre de référence. Avant de démonter
l’instrument, il est préférable de localiser la fuite dont la cause peut être l’une des suivantes :
(i) De la chambre de référence vers le circuit de l’échantillon de gaz
Les éléments affectés sont :
•
le diaphragme,
•
la vanne de remplissage de la chambre de référence,
•
la structure métallique de la chambre de référence.
Ce type de fuite peur être identifié en procédant au test décrit ci-après.
Charger la chambre de référence à une pression élevée (jusqu’à 7 bar A maximum), puis l’isoler
en fermant la vanne de remplissage de la chambre de référence. Mettre à l’air libre le circuit de
l’échantillon de gaz au niveau de l’entrée et de la sortie de l’instrument, puis sceller hermétiquement
en fermant les vannes des conduites d’entrée et de sortie.
Une variation dans le signal de sortie du capteur de masse volumique indique qu’il y a une fuite
de gaz dans le circuit de l’échantillon de gaz.
Par ailleurs, le fait que le débit de la fuite varie selon que le circuit de l’échantillon de gaz est à la
pression atmosphérique ou à la pression de service est également indicatif d’une fuite dans le circuit
de l’échantillon de gaz.
(ii) De la chambre de référence vers l’atmosphère
Les éléments affectés sont :
•
le diaphragme,
•
le joint d’étanchéité (capteur),
•
la tuyauterie de la chambre de référence,
•
la structure métallique de la chambre de référence.
Il est généralement possible d’isoler ce type de fuite en appliquant une solution savonneuse et en
observant la formation ou non d’une bulle. A la différence du type de fuite précédent, celle-ci n’est
pas influencée par la pression du circuit de l’échantillon de gaz.
Si la fuite est due à un joint d’étanchéité, un diaphragme ou une vanne de remplissage de la chambre
de référence défectueux, il convient alors de remplacer la pièce défectueuse.
En cas de doute, demander conseil à l’usine – dont les coordonnées sont indiquées à la dernière page
de ce manuel.
(iii) Indications erratiques de l’instrument
Ce type de comportement peut avoir l’une des causes suivantes :
•
Défaut électronique
Peut concerner aussi bien le capteur que l’électronique associée.
Si l’on dispose d’un générateur de fréquence indépendant, il est possible de l’utiliser pour
vérifier le bon fonctionnement du calculateur de débit / convertisseur de signal.
Si le défaut concerne l’amplificateur du capteur, il est possible de le remplacer sans
dégradation des performances.
36
Transducteur de densité de gaz Micro Motion modèle 3098
Entretien et dépannage
Cylindre vibrant
Lorsque la circulation de l’échantillon de gaz est coupée en fermant la vanne d’admission,
le signal de période doit baisser légèrement d’amplitude jusqu’à une valeur stable ; en cas
de fuite, il continuera à diminuer lentement. Dans le cas où les indications de l’instrument
resteraient erratiques, il est probable que des dépôts se sont accumulés sur le cylindre vibrant
qu’il convient de démonter, de nettoyer et de réinstaller.
•
Vanne de régulation de la pression
Si le signal erratique n’est présent que lorsque l’échantillon de gaz circule dans l’unité, le
défaut est vraisemblablement dû à une défaillance de la vanne de régulation de pression liée
à l’accumulation de saleté. Dans ce cas, il convient de démonter le diaphragme (et donc le
mécanisme de la vanne), de le nettoyer et de le réinstaller. Il convient également de remplacer
les joints abîmés ou les pièces endommagées. Il se peut également que la pression du gaz
tombe sous le niveau des conditions d’admission nominales.
•
Défauts du capteur
•
Ensemble de bobines : l’ensemble d’excitation et de sondage magnétique (bobinage)
peut être contrôlé visuellement, tout comme il est possible de contrôler sa continuité
électrique en mesurant la résistance de la bobine excitatrice et de la bobine de
sondage. La résistance de chaque bobine doit être de (72±10) à 20 °C.
•
Amplificateur de capteur : s’il est impossible de déterminer l’origine du problème
par l’examen minutieux du capteur et de l’ensemble de bobines, il convient alors
de remplacer l’amplificateur. Il sera ainsi possible de savoir si le problème est lié
à l’amplificateur.
Remarque : La consommation de courant de l’amplificateur est un bon indicateur de son état
de santé. Pour contrôler l’amplificateur, il est également possible de faire varier la tension
d’alimentation sur sa plage de fonctionnement pour vérifier que la période ne change pas.
Entretien
Il est recommandé de contrôler régulièrement la présence de liquide et/ou de souillures dans le filtre
coalescent. La fréquence des contrôles dépend da la condition de l’échantillon de gaz.
Il convient également de contrôler le degré de souillure des filtres contre les matières en suspension
installés dans le modèle 3098 et de les remplacer lorsqu’ils sont encrassés.
Aucune autre forme d’entretien courant n’est normalement nécessaire en dehors des contrôles
d’étalonnage programmés et du remplacement des filtres.
Lorsqu’un défaut est suspecté, le transducteur de densité modèle 3098 peut se démonter facilement
pour exposer la partie à inspecter. Une procédure de démontage complet jusqu’au niveau des
principaux composants est décrite ci-après.
1. Dépose du transducteur principal (transducteur de densité modèle 3098) : dépose de l’unité
complète de son support de fixation pour permettre de procéder à toute les autres opérations
d’entretien.
2. Dépose du capteur de masse volumique : dépose du capteur dans un environnement propre
pour procéder à son désassemblage ultérieur.
3. Dépose de la chambre de référence : (effectuée après l’étape 1).
Manuel d'installation et de configuration
37
Spécifications
Ces défauts peuvent être détectés à l’aide de quelques tests simples :
5.4
Entretien et dépannage
•
Entretien et dépannage
Remarques générales
•
Les joints, les joints toriques et le diaphragme doivent tous être légèrement enduits de graisse
de silicone MS4 avant remontage. Les filets des raccords de gaz doivent être scellés à l’aide
d’un ruban de PTFE ou de Loctite 572.
•
Il faut appliquer du Loctite 221 sur toutes les vis lors du réassemblage.
•
Il est recommandé de remplacer les joints par des neufs lors du réassemblage.
•
Il est impératif de procéder à un essai d’étanchéité (procédure 5.2.7) à l’issue du réassemblage.
Il est impératif d’isoler le transducteur de densité modèle 3098 de l’alimentation en gaz et
de l’alimentation électrique avant d’intervenir dessus.
5.4.1
Dépose du transducteur principal (transducteur de densité modèle 3098) (Figure 5-1)
Les instructions contenues dans cette section concernent uniquement les transducteurs de densité
modèle 3098 fournis avec une enceinte (voir la section Consignes de sécurité, page 1). Dans tous les
autres cas, veuillez vous référer à l’installateur du système.
1. S’assurer que le transducteur de densité modèle 3098 a été isolé de l’alimentation en gaz et
de l’alimentation électrique. Mettre l’instrument à la pression atmosphérique. La chambre
de référence peut rester chargée en gaz, sauf si l’intervention porte sur le diaphragme de la
chambre de référence.
Pour certains gaz, comme le méthane, il est impératif de mettre la chambre de référence
à la pression atmosphérique lorsque le transducteur de densité modèle 3098 doit être mis
hors ligne.
2. Déconnecter le transducteur de densité modèle 3098 de la tuyauterie du système sur le côté
de l’enceinte après avoir mis la chambre de référence à l’air libre (le cas échéant). Obturer tous
les raccords de gaz exposés.
3. Le transducteur de densité modèle 3098 peut être déposé alors qu’il se trouve encore dans
l’enceinte, ou peut en être séparé à ce stade en laissant l’enceinte sur place. Dans ce cas, passer
directement à l’étape 5.
4. Il est maintenant possible de démonter l’enceinte de son support en dévissant les quatre pieds
de fixation.
5. Le désassemblage de l’instrument peut continuer une fois le câble électrique débranché du
capteur et démonté du presse-étoupe. La structure métallique du transducteur de densité
modèle 3098 peut être démontée de l’enceinte comme décrit aux étapes 6 à 8, puis transférée
dans une zone propre en vue de continuer l’entretien.
6. Déposer la porte de l’enceinte en extrayant les deux clavettes d’arrêt. Desserrer les trois
raccords Swagelok servant à raccorder les conduites de gaz à l’unité au niveau de la paroi de
l’enceinte (élément a). Ensuite, ôter les deux vis à croisillon servant à maintenir le support
de fixation de l’unité à l’arrière de l’enceinte (élément b).
7. Desserrer et retirer les trois boulons servant à maintenir les pieds de l’unité à la base de
l’enceinte (élément c).
8. Retirer prudemment l’unité de l’enceinte en la déplaçant vers la droite pour dégager les tuyaux
de leurs raccords. Transférer la structure métallique dans une zone propre.
9. Appliquer cette procédure dans l’ordre inverse pour installer le transducteur de densité
modèle 3098. Il est impératif de soumettre tous les raccords de tuyauterie de gaz à des essais
d’étanchéité.
38
Transducteur de densité de gaz Micro Motion modèle 3098
Entretien et dépannage
Schéma d’assemblage général du transducteur de densité modèle 3098 (enceinte type)
b
Spécifications
a
c
5.4.2
Dépose du capteur de masse volumique (Figure 5-2)
1. Une fois le transducteur de densité modèle 3098 déconnecté et démonté de son enceinte,
il est possible de démonter le capteur de masse volumique de la plaque supérieure en retirant
les quatre boulons M6 qui le maintiennent en place.
Figure 5-2
Vue éclatée du capteur de masse volumique
1
6
5
4
2
3
Manuel d'installation et de configuration
Entretien et dépannage
Figure 5-1
39
Entretien et dépannage
2. Utiliser deux des boulons M6 retirés pour lever le capteur de son boîtier à l’aide des deux trous
taraudés formés dans le boîtier de montage (élément 6). AVERTISSEMENT ! Ne pas essayer
d’extraire l’unité en faisant levier, au risque d’endommager le joint torique d’étanchéité et/ou
le cylindre vibrant sinon.
Il convient de recouvrir l’ouverture laissée dans le transducteur de densité modèle 3098 après ce
démontage pour éviter tout risque de pénétration de saleté ou de poussière dans la chambre. Il est
désormais possible de transférer le capteur dans un environnement propre pour continuer l’entretien.
Pour réinstaller le capteur de masse volumique, il suffit de le repositionner sur la plaque supérieure et
de l’abaisser jusqu’à ce qu’il repose sur le joint torique d’étanchéité. IMPORTANT ! Ne jamais
appuyer sur le capteur pour le positionner de force.
Serrer les quatre boutons l’un après l’autre pour mettre progressivement le capteur en place. Les
boulons servant à maintenir le capteur de masse volumique en place doivent être serrés au maximum à
10 Nm et enduits d’un adhésif frein-filet de type Loctite, par exemple.
Pour déposer le boîtier d’amplificateur du capteur, il suffit de desserrer l’attache qui le maintient
au corps du capteur (boîtier de montage) et de déconnecter les câbles internes de raccordement au
bobinage. On trouvera une description plus détaillée de l’électronique interne au boîtier au chapitre 3.
5.4.3
Dépose du diaphragme de la chambre de référence (Figure 5-3)
Le diaphragme qui régule la pression de l’échantillon de gaz sur celle de la chambre de référence est
maintenu entre l’ensemble soudé et la plaque de base. La procédure qui suit montre comment accéder
à cette pièce et procéder à son entretien.
La figure ci-dessous montre deux vues sur lesquelles la plaque supérieure et la tuyauterie ne sont pas
représentées dans un souci de clarté.
Figure 5-3
Vue en coupe du diaphragme de la chambre de référence
Chambre de référence
Diaphragme
Plaque de base
1. Comme le diaphragme forme un joint étanche au gaz pour la chambre de référence, il est
impératif de mettre la chambre de référence à la pression atmosphérique avant d’intervenir
sur cette pièce.
2. Oter les trois pieds de l’unité et poser la structure métallique en position verticale après avoir
sorti le transducteur de densité modèle 3098 de son enceinte (voir la section 5.4.1).
40
Transducteur de densité de gaz Micro Motion modèle 3098
Entretien et dépannage
Entretien et dépannage
3. A l’aide d’une clé de 9/16, déconnecter et déposer les deux conduites de gaz qui sont
raccordés à la plaque de base et à la plaque supérieure.
4. Poser précautionneusement le transducteur de densité modèle 3098 sur le côté et retirer
les six boulons M6 servant à fixer la plaque de base à la chambre de référence.
Remarque : Veiller à ne pas déformer ou endommager les trois canalisations de gaz provenant
de la plaque de base.
5. Le diaphragme est visible dès que la plaque de base a été déposée.
6. Comme le diaphragme est constitué d’une pièce moulée d’un seul bloc, la seule intervention
possible consiste à remplacer le joint torique d’étanchéité ou à remplacer le diaphragme
lui-même.
5.4.4
Procédure de réassemblage
Spécifications
1. Inverser la position du transducteur de densité modèle 3098 de façon à ce que l’épaulement
intérieur du diaphragme soit dirigé vers le haut.
2. Positionner le diaphragme dans l’épaulement intérieur formé dans l’ensemble soudé – pas
dans la plaque de base.
3. Remettre soigneusement en place la plaque de base sur le diaphragme en veillant à ne pas
décentrer le diaphragme dans l’épaulement intérieur et en s’assurant que les raccords sont
alignés pour les deux canalisations de base entre la plaque de base et la plaque supérieure.
4. Placer les boulons dans leurs trous à fond plat et les serrer dans l’ordre croissant comme
indiqué dans le schéma ci-dessous :
Figure 5-4
Ordre de serrage des boulons dans les trous à fond plat
1
6
4
3
2
5
5. Remettre les deux canalisations de gaz et le capteur de masse volumique en place (le cas échéant),
puis procéder à un essai d’étanchéité sur tous les joints, comme décrit à la section 5.4.7.
6. Le transducteur de densité modèle 3098 peut maintenant être remis en place dans l’enceinte
principale en inversant la procédure décrite à la section Dépose du transducteur principal
(transducteur de densité modèle 3098) (Figure 5-1).
5.4.5
Procédure de remplacement du filtre du transducteur de densité modèle 3098
1. Déposer l’unité et la sortir de l’enceinte comme décrit à la section 5.4.1.
2. Placer l’unité sur le côté et desserrer les raccords de fixation de la conduite d’interconnexion
de gaz d’entrée.
Manuel d'installation et de configuration
41
Entretien et dépannage
3. Une fois cette conduite déposée, desserrer et retirer le support de fixation du filtre vissé dans
la plaque de base de l’unité.
4. Comme il est impossible de démonter l’élément filtrant de son boîtier, il faut remplacer
l’ensemble du support de fixation.
5. Le nouveau filtre doit être inséré dans la plaque de base en utilisant un ruban de PTFE pour
assurer un joint étanche au gaz. Veiller à ce qu’aucun élément ne se détache du ruban de PTFE
pour pénétrer dans l’instrument.
6. La procédure de réassemblage consiste à inverser les étapes 2 et 1 ci-dessus.
Remarque : Une fois l’unité remise en place dans son enceinte, il est impératif de procéder à un essai
d’étanchéité avant de la remettre en ligne.
5.4.6
Entretien supplémentaire du capteur de masse volumique (Figure 5-5)
Une fois le capteur de masse volumique démonté de la structure métallique du transducteur de densité
modèle 3098 et le boîtier électronique déposé, d’autres interventions peuvent être conduites sur
l’unité en procédant comme décrit ci-après.
La paroi du cylindre est fragile. Procéder avec beaucoup de précautions lors du démontage, de la
manipulation et de la réinstallation du cylindre et de son logement. Tenir uniquement l’ensemble
par la partie de fixation.
1. En se reportant à la Figure 5-2, retirer les six vis (élément 3) servant à fixer le logement du
cylindre (élément 2) au boîtier de montage (élément 1).
2. En agissant avec précaution, dégager le logement du cylindre dans le sens axial pour pouvoir
accéder à l’ensemble cylindre/bobinage.
3. Dégager prudemment le cylindre (élément 4) et le nettoyer en l’essuyant légèrement avec
un chiffon non pelucheux imbibé d’un solvant adéquat.
4. Agir à nouveau avec une précaution extrême pour dégager le bobinage (élément 5). Nettoyer le
bobinage et rechercher les traces de corrosion.
En l’absence de traces de corrosion ou d’autres dommages sur les différentes pièces, l’instrument
peut être réassemblé en procédant dans l’ordre inverse. Au cours du réassemblage du capteur, veiller
à orienter correctement la combinaison cylindre/bobinage (voir Figure 5-5).
Réinstaller le capteur dans le transducteur de densité modèle 3098 en suivant la procédure ci-dessus
dans l’ordre inverse et en veillant à bien aligner les marques tracées comme illustré à la Figure 5-5.
Remarque : Il est recommandé de remplacer les joints toriques par des neufs lors du réassemblage
et de les enduire légèrement de graisse de silicone.
42
Transducteur de densité de gaz Micro Motion modèle 3098
Entretien et dépannage
Alignement bobinage/cylindre
Entretien et dépannage
Figure 5-5
Marques tracées
à aligner.
Spécifications
5.4.7
Essais d’étanchéité du transducteur de densité modèle 3098
Les fuites découlant d’interventions d’entretien peuvent être réparties en deux catégories principales :
•
Fuites de la chambre de référence
a. Charger la chambre de référence à 6,5 bar G en utilisant n’importe quel gaz sec épuré.
b. Faire circuler un gaz de densité constante (azote, par exemple) dans l’instrument, puis
enregistrer la période une fois stabilisée.
c. Répéter l’opération deux fois par jour pendant trois ou quatre jours en s’assurant qu’il n’y
a pas de variations de température importantes à chaque relevé. Une réduction progressive
de la période indique la présence d’une fuite.
Remarque : Il est possible de procéder à d’autres essais pour définir la nature de la fuite. Les procédures
correspondantes sont décrites à la section 5.3.
•
Fuites du circuit de gaz dans l’atmosphère
a. Faire circuler n’importe quel gaz sec épuré à une pression de 6,5 bar G dans le transducteur.
b. Appliquer une solution savonneuse sur tous les surfaces concernées de l’unité et observer
s’il y a formation de bulles.
c. Etanchéiser selon les besoins et, à l’issue d’un essai d’étanchéité satisfaisant, mettre le
transducteur à l’air libre.
5.4.8
Essais après entretien
Il est recommandé de procéder à un contrôle de mesure de masse volumique sur l’air ambiant pour
vérifier que le cylindre vibrant fonctionne correctement. Une procédure d’étalonnage complète suivie
par un contrôle d’étalonnage, de préférence à l’aide de deux gaz d’étalonnage appropriés, comme
décrit plus haut, sont indispensables pour homologuer le système. Ce contrôle tient lieu d’essai
d’étanchéité lorsqu’il est conduit sur un intervalle de temps donné.
Manuel d'installation et de configuration
43
Entretien et dépannage
5.4.9
Exemple pratique de certificat d’étalonnage
Cet exemple est basé sur les critères suivants :
Densité
0,5–0,7
Pression de gaz de service
15 bar
Pression de la chambre de référence
7 bar G
Gaz d’étalonnage CH4 et N2
Valeurs de densité 0,5549 et
0,96715
On fait circuler les gaz d’étalonnage à l’état pur dans le transducteur et on mesure la durée de leurs
périodes respectives. Ces informations sont utilisées ensuite pour dériver les coefficients.
44
Transducteur de densité de gaz Micro Motion modèle 3098
6.1
Entretien et dépannage
Chapitre 6
Spécifications
Spécifications du transducteur de densité modèle 3098
Remarque : Certaines parties de ces spécifications (repérées par *) ne peuvent être garanties pour
les transducteurs de densité modèle 3098 fournis sans enceinte certifiée IP (voir la section Consignes
de sécurité, page 1).
Spécifications
6.1.1
Caractéristiques métrologiques
Tableau 6-1 Spécifications métrologiques
Spécification
Désignation
Plage de densité
0,1–3 (typique)
Gaz mesuré
Gaz sec, épuré et non corrosif
Incertitude(1)
Jusqu’à ± 0,1 % de la lecture*
(1)
Répétabilité
±0,02 % de la lecture*
Coefficient de température
±0,01 % / °C (±0.005 % / °F)*
Plage de température
– 30 °C à +50 °C (– 22 °F à +122 °F), ou limitée par le point de rosée du gaz
Pression d’utilisation à 20 °C
1,2 à 7 bar abs. (17 à 101 psia)
Pression d’alimentation
Maximale : pression d’utilisation + 15 %
Maximale : pression d’utilisation + 100 % jusqu’à un maximum de 12 bar abs.
Débit sur gaz
0,2 à 60 Ncm3/s (0.012 à 3.66 in3/s)
Temps de réponse
Moins de 5 s à l’admission dans l’enceinte à un débit de 60 Ncm3/s (3.66 in3/s)
Signal de sortie
6 V crête à crête nominal pour un système à 3 fils
2 à 3 V crête à crête nominal aux bornes d’une résistance de 330  pour un
système à 2 fils
Plage de fréquences
de fonctionnement
(1 960±10 %) Hz à 0 kg/m-3
(1 580±10 %) Hz à 60 kg/m-3
Filtre intégré
7 μm
Etalonnage
Par échantillon de gaz de densité connue
(1) Ces valeurs ne sont valables que pour la mesure d’un gaz naturel typique à une pression de référence d’environ 6 bar.
Deux gaz de densité connue sont requis pour l’étalonnage (en principe de l’azote et du méthane). Dans la pratique,
l’incertitude réelle dépend du soin avec lequel l’étalonnage sur site est effectué. Une incertitude de 0,1 % de la lecture peut
aisément être atteinte.
Manuel d’installation et de configuration
45
Spécifications
6.1.2
Caractéristiques électriques
Tableau 6-2 Spécifications électriques
Spécification
Désignation
Alimentation
+ 15,5 à 33 Vcc, 20 mA max.
Compatibilité électromagnétique
Certifié :
• CEI 61326-1:2006, CEI 61326-2-3:2006
• Directive 2004/108/EC sur la compatibilité électromagnétique
6.1.3
Caractéristiques mécaniques
Tableau 6-3 Spécifications mécaniques(1)
Spécification
Désignation
Raccordement au gaz
Raccords à compression Swagelock pour conduite de 6,35 mm
(1 /4 ") de diamètre extérieur
Caractéristique nominale de l’enceinte
Le transducteur est certifié IP65 lorsqu’il est monté dans l’enceinte
Dimensions de l’enceinte
Voir les schémas à la section 2.7
Poids de l’enceinte
• Petite enceinte (3098E*** et 3098H***)
20 kg (44 lb) (environ)
• Grande enceinte (3098G*** et 3098K***) 31 kg (68 lb) (environ)
Matériaux
Le gaz de procédé doit être compatible avec le Ni-Span C902,
l’acier inoxydable AISI 316, le Stycast Catalyst 11 et l’alliage
d’aluminium de qualité 6082
(1) Valables uniquement pour les transducteurs fournis avec une enceinte certifiée IP (voir la section Consignes de sécurité,
page 1).
6.1.4
Sécurité
Pour les installations ATEX/IECEx, se reporter à la brochure « ATEX/IECEx Safety Instructions »
et à la brochure « PED Safety Instructions » (disponibles sur www.micromotion.com).
Pour les installations CSA, voir l’Annexe D.
46
Transducteur de densité de gaz Micro Motion modèle 3098
Optimisation des performances
Annexe A
Optimisation des performances
A.1
Introduction
Les principes de fonctionnement du transducteur impliquent le chargement d’une chambre de référence
à une pression définie, puis l’étalonnage du signal de sortie à l’aide d’échantillons de gaz de densité
relative connue. Une série de procédures doivent être appliquées avec soin pour réduire l’impact des
erreurs systématiques inhérentes au capteur de masse volumique et pallier le comportement non idéal
des gaz. Les procédures décrites dans ce document devraient servir de base au développement de
procédures utilisateur plus spécifiques clairement définies. Il convient également de se reporter à la
description détaillée de la procédure d’étalonnage donnée à la section 2.6.
A.1.1
Principes de fonctionnement
Le transducteur de densité modèle 3098 utilise un capteur de masse volumique à cylindre vibrant
qui est situé dans un système de régulation de pression. Le montage est tel que le signal de sortie
de masse volumique peut être associé directement à la densité ou à la densité relative du gaz.
Capteur de masse volumique
Le capteur de masse volumique à cylindre vibrant est capable de mesurer la masse volumique des gaz
avec une très grande précision. Ses deux principales sources d’erreurs potentielles sont le coefficient
de température et l’influence de la composition du gaz en raison de l’impact de la vitesse de propagation
du son dans le gaz.
L’influence de la composition du gaz est liée en grande partie à la densité relative du gaz, et non à ses
conditions de service. C’est pourquoi la procédure d’étalonnage permet de pallier en grande partie
cet effet. Néanmoins, pour obtenir un résultat optimal, il est préférable que les gaz d’étalonnage soient
de même type que les gaz mesurés.
Retour de marchandise
L’effet du coefficient de température du capteur est lié directement à la masse volumique de service,
et donc à la pression de service. Si la pression de service est doublée, l’effet est divisé par deux.
Schémas certifiés du système
Manuel d’installation et de configuration
47
Optimisation des performances
A.1.2
Comportement non idéal des gaz
Comme la mesure de la masse volumique aux conditions de service est liée non seulement à la densité
relative du gaz mais aussi à ses facteurs de compressibilité, ce comportement affectera le fonctionnement
du système de mesure dans son ensemble. Les conséquences de ces caractéristiques sont les suivantes :
•
Toute variation de la température de service entraîne une variation de la valeur du facteur
de compressibilité, qui doit donc être considéré comme un coefficient de température de
l’instrument. Cependant, si la chambre de référence contient un gaz similaire, les variations
du facteur (la compressibilité) Z s’annulent mutuellement et aucun effet résultant ne se matérialise.
C’est pour cette raison qu’il est important que le gaz de la chambre de référence soit identique
au gaz à mesurer, notamment lorsqu’un bas coefficient de température est requis. L’utilisation
d’une basse pression de chambre de référence devrait aussi permettre de limiter cet effet.
•
Toute différence de facteur de compressibilité entre les gaz d’étalonnage et le gaz à mesurer sera
considérée comme un décalage de mesure. C’est pourquoi il est essentiel que les gaz d’étalonnage
représentent au plus près les principaux composants du gaz à mesurer ou que la procédure
d’étalonnage tienne compte de ces décalages éventuels. Comme les facteurs de compressibilité
sont liés à la pression de service, il s’ensuit que ce décalage est minimisé à des basses pressions
de la chambre de référence.
A.1.3
Sélection de la pression de la chambre de référence
La pression de la chambre de référence doit toujours être supérieure à la pression de décharge pour
assurer la circulation de l’échantillon de gaz. En cas de décharge à la pression atmosphérique, cela
signifie que la pression de la chambre de référence doit être supérieure à 1,2 bar absolu et inférieure
à la pression maximale de 7 bar abs. Il convient de sélectionner la pression effective de sorte
à minimiser les erreurs de mesure dues aux variations de température et à la méthode d’étalonnage.
Pour résumer :
•
Utiliser une pression élevée pour minimiser le coefficient de température du capteur de masse
volumique.
•
Utiliser une pression réduite pour minimiser les variations de Z avec la température.
•
Utiliser une pression réduite pour minimiser l’effet de Z sur l’étalonnage.
•
Utiliser une pression élevée pour minimiser les erreurs dans l’électronique de lecture.
Remarque : Lorsque l’échantillon de gaz circule à travers l’instrument, la pression de la chambre
de référence est indiquée sur un manomètre à aiguille intégré dans l’enceinte. La pression indiquée
est en bar G tandis que les pressions mentionnées dans ce texte sont en bar A.
A.1.4
Sélection des gaz d’étalonnage
La précision de mesure du transducteur de densité ne peut être supérieure à celle déterminée par la
qualité des gaz d’étalonnage. En outre, les caractéristiques des gaz d’étalonnage doivent être les plus
proches possible de celles des gaz à mesurer, notamment pour ce qui concerne leurs caractéristiques
de compressibilité.
Par exemple, l’utilisation de méthane certifié pur comme l’un des gaz d’étalonnage et d’un mélange
gazeux certifié typique comme l’autre gaz d’étalonnage devrait donner de bons résultats. Cependant,
comme il est difficile d’obtenir un mélange gazeux certifié, et étant donné aussi que certains mélanges
gazeux ont tendance à se stratifier dans leur récipient et donc de donner une qualité peu fiable, il est
souvent préférable d’utiliser deux gaz purs comme du méthane certifié et de l’azote certifié. Dans ce cas,
il peut être nécessaire de modifier la procédure d’étalonnage pour tenir compte des caractéristiques non
idéales des gaz à mesurer.
48
Transducteur de densité de gaz Micro Motion modèle 3098
Optimisation des performances
Méthodes d’étalonnage recommandées
Les descriptions qui précèdent suggèrent que l’on a le choix entre plusieurs procédures d’étalonnage.
Si elles diffèrent dans leurs détails selon les conditions de services, les types de gaz à mesurer et
les gaz d’étalonnage disponibles, toutes les méthodes d’étalonnage peuvent néanmoins être divisées
en trois étapes générales décrites ci-après.
A.2.1
Méthode d’étalonnage générale
Sélection du gaz de la chambre de référence
Optimisation des performances
A.2
Dans l’idéal, ce gaz doit être similaire au gaz à mesurer pour ce qui concerne les caractéristiques
de compressibilité (il est courant d’utiliser la gaz à mesurer dans la chambre de référence) afin de
minimiser le coefficient de température de l’instrument.
Il convient de définir cette pression sur une valeur qui minimise non seulement le coefficient de
température, mais aussi les erreurs d’étalonnage éventuelles liées à l’utilisation de gaz d’étalonnage
non représentatifs.
Gaz d’étalonnage et gaz à mesurer
Après avoir chargé la chambre de référence à la pression de chambre sélectionnée, il convient d’ajuster
les coefficients d’étalonnage de façon à minimiser les erreurs lors de l’utilisation des gaz à mesurer.
Ces ajustements d’étalonnage peuvent être calculés sur la base de la connaissance des facteurs
de compressibilité des gaz d’étalonnage et du gaz à mesurer, ou en établissant les compensations
nécessaires sur la base de l’expérience de mesurage. La section A.2.2 décrit dans le détail les procédures
qui peuvent être adaptées aux différentes méthodes d’étalonnage spécifiques impliquant des mélanges
gazeux, et met en avant les problèmes particuliers associés.
Retour de marchandise
A.2.2
Principes de fonctionnement
Sélection de la pression de la chambre de référence
Méthode d’étalonnage spécifique
Exemple pour un gaz naturel en utilisant du méthane et de l’azote comme gaz d’étalonnage.
Sélection du gaz de la chambre de référence
Dans l’idéal, ce gaz doit être similaire au gaz à mesurer pour ce qui concerne les caractéristiques
de compressibilité (il est courant d’utiliser la gaz à mesurer dans la chambre de référence) afin de
minimiser le coefficient de température de l’instrument.
Sélection de la pression de la chambre de référence
La pression de la chambre de référence est sélectionnée comme suit :
pour minimiser le coefficient de température (voir la section 4.1.3) ;
•
pour minimiser l’effet de compressibilité entre les gaz d’étalonnage et le gaz à mesurer.
Schémas certifiés du système
•
Etalonnage
En dehors de caractéristiques de coefficient de température, les principales sources d’erreurs
potentielles sont :
•
l’effet de la vitesse du propagation du son (VOS) dans le gaz ;
•
le facteur de compressibilité (Z) du gaz.
Manuel d’installation et de configuration
49
Optimisation des performances
Effet de la vitesse du son
L’effet de la vitesse du son sur le capteur est telle que :
A1
où

K3 
 =  i  1 – ------------
2

 c  
 = Masse volumique aux conditions d’écoulement
i = Masse volumique indiquée en supposant une VOS finie
K3 = Coefficient de VOS, en principe 4,41x103
 = Durée de la période du capteur, en principe 515 s
c = Vitesse de propagation du son dans le gaz en mètres par seconde
La vitesse de propagation du son dans un gaz peut être déterminée comme suit :
A2
c =
où
P
 ---
 = Ratio des chaleurs spécifiques
P = Pression de service en bar
 = Masse volumique aux conditions d’écoulement
Pour un gaz idéal à 20 °C, l’équation A2 peut être simplifiée comme suit :
A3
où

c = 1562 ----M
 = Masse molaire du gaz
Donc, en remplaçant dans l’équation A1 et en simplifiant :
A4
où
Par
exemple
50
M
–4
 =  i  1 – ----- 6.95
, 10 


–4
1 – M
----- 6.95
, 10 


peut être désigné comme le facteur de vitesse du son, VF.
 = i VF
Transducteur de densité de gaz Micro Motion modèle 3098
Optimisation des performances
Optimisation des performances
Il s’ensuit que le facteur VOS est en grande partie lié à la masse molaire ou à la masse volumique
normale, l’autre influence majeure étant due aux différences sans relation dans les ratios de chaleurs
spécifiques. A partir de l’équation A1, il est possible de calculer et de mettre en tableau les facteurs
VOS (VF) pour les gaz d’étalonnage et le gaz à mesurer, comme illustré sous forme d’exempledans le
Tableau A-2.
Facteur de compressibilité
La masse volumique normale (s) est donnée par l’équation :
A5
où
Ps t
Z
 s =   ------  ----  -----P ts Zs
Principes de fonctionnement
Ps, ts, Zs = Valeurs de pression, température et compressibilité aux
conditions standard
, P, t, Z = Valeurs de masse volumique, de pression, de température
et de compressibilité aux conditions de mesure
Les principes de fonctionnement de base de l’instrument permettent de considérer le rapport
pression/température comme constant, l’équation A5 se réduisant alors comme suit :
A6
Z
 s = K -----Zs
 s = KZ F
K = Constante d’étalonnage
Retour de marchandise
où
ZF = Facteur de compressibilité
La facteur Z associé à des gaz ou des mélanges gazeux peut être obtenu à partir de sources
de référence ou dérivé comme suit :
Pour l’azote à 20 °C :
A7
–4
Z = 1.0
, – P  2.38
, 10 
où
P = Pression de gaz en bar A
Schémas certifiés du système
Manuel d’installation et de configuration
51
Optimisation des performances
Pour un mélange gazeux à base de méthane à 20 °C :
A8
–4
Z = 1.0
, + P  1.7
, 10
où
–5
–5
2
–3
+ 6 10  M  – 1.13
, 10  M  + 7.2
, 10  I  
P = Pression de gaz en bar A
M = Masse molaire moyenne du gaz
I = Fraction volumique/molaire de gaz inertes (par ex. : N2 et CO2)
Il est recommandé de calculer les facteurs Z des gaz d’étalonnage et des gaz à mesurer à la fois
aux conditions de base et de mesure pour établir le facteur de compressibilité VF, puis de les mettre
en tableau comme illustré sous forme d’exemple dans le Tableau A-2.
Combinaison de VF et ZF
La combinaison des équations A4 et A6 donne :
A9
 s = K i V F Z F
Il est également recommandé de mettre en tableau la combinaison de VF et ZF comme illustré dans le
Tableau A-2. Le facteur combiné EF peut ensuite être utilisé pour déterminer les erreurs de mesure
anticipées sur les gaz à mesurer en cas d’utilisation des deux gaz d’étalonnage sélectionnés. En outre,
les résultats mis sous forme tabulaires peuvent être représentés graphiquement pour montrer les
tendances dans les erreurs et déterminer le gaz d’étalonnage le mieux adapté et/ou la compensation
d’étalonnage requise pour minimiser l’erreur de mesure sur les gaz concernés (voir Figure A-1).
Le Tableau A-1 est inclus pour identifier les variables utilisées dans les équations A10 et A11.
Calculs de facteurs totaux
Facteurs totaux en cas d’utilisation des gaz d’étalonnage comme référence :
A10
X1 – x A – XY1 – y – X1 – x
E 1a = 1 – --------------------- – ------------------------------------------------------------------------A
AY – X
E1B = Comme dans l’équation A10 mais en remplaçant A par B
E1C = Comme dans l’équation A10 mais en remplaçant A par C
52
Transducteur de densité de gaz Micro Motion modèle 3098
Optimisation des performances
Optimisation des performances
Facteurs totaux en cas d’utilisation de méthane et du gaz à mesurer C comme référence :
A11
X1 – x Y – XC1 – c – X1 – x
E 2y = 1 – --------------------- – ------------------------------------------------------------------------Y
YC – X
E2a = Comme dans l’équation A11 mais en remplaçant Y par A
E2b = Comme dans l’équation A11 mais en remplaçant Y par B
Remarque : Si le gaz à mesurer B est utilisé comme gaz d’étalonnage, il convient de remplacer C par
B et c par b dans l’équation A11.
Colonne
Description du contenu des colonnes
1
Type de gaz et utilisation/fonction – étalonnage ou mesure, par exemple
Principes de fonctionnement
Légende pour le tableau A1
M
Masse molaire du gaz
3

Ratio de chaleurs spécifiques
4
Z
5

6
VF
Facteur de vitesse du son
7
Z
Facteur de compressibilité à la pression de la chambre de référence
8
ZF
Facteur de correction de compressibilité
9
EF
Facteur total
10
F%
La valeur
11
E1
Facteur total calculé en utilisant les gaz d’étalonnage comme référence
12
1%
Valeur correspondant à l’erreur anticipée résultant d’un étalonnage simple au
méthane/azote. En général, ces erreurs sont liées essentiellement aux facteurs
de compressibilité et sont donc réduites proportionnellement à la pression de
la chambre de référence.
13
E2
Facteur total calculé en utilisant le méthane et le gaz à mesurer comme référence
14
2%
Valeur correspondant à l’erreur anticipée résultant d’un étalonnage au méthane/gaz
à mesurer. Cela équivaut directement à un étalonnage au méthane/azote où la
masse volumique de base de l’azote Y’ est utilisée à la place de la masse volumique
de base réelle – quand, par exemple, une compensation a été ajoutée. Là encore,
les erreurs peuvent normalement être réduites en réduisant la pression de la
chambre de référence.
15
sind.
Valeurs anticipées pour obtenir zéro erreur pour le méthane et le gaz à mesurer C.
Facteur de compressibilité aux conditions de base
vraie
s
Masse volumique du gaz aux conditions de base
Cette annexe décrit les principales erreurs systématiques des transducteurs de densité modèle 3098
et les méthodes permettant de minimiser leurs effets par la sélection de la pression de chambre
de référence et de la procédure d’étalonnage les mieux adaptées. Le choix de gaz d’étalonnage
réellement représentatifs ou de gaz purs tels que le méthane et l’azote pour procéder à l’étalonnage
dépendra, dans une certaine mesure, de la disponibilité de chacun de ces gaz. En cas d’utilisation
de gaz purs pour l’étalonnage, la méthode et l’exemple montrent clairement comme il est possible
d’améliorer la précision de mesure en utilisant des valeurs modifiées de la masse volumique
en conditions de base pour les gaz d’étalonnage. Ces valeurs modifiées sont telles qu’indiquées dans
le Tableau A-1, colonne 15 et les erreurs résultantes sont présentées à la colonne 14.
Manuel d’installation et de configuration
53
Schémas certifiés du système
Résumé
Retour de marchandise
2
Optimisation des performances
Une méthode alternative pour dériver les valeurs modifiées de la masse volumique de base a été
incluse dans les calculs associés au Tableau A-2. Si ses résultats se comparent avantageusement aux
résultats mis en tableau à la colonne 15, ils ne sont pas aussi informatifs en termes d’identification
des erreurs que le Tableau A-2.
54
Transducteur de densité de gaz Micro Motion modèle 3098
Aux conditions
de base
Aux conditions de température et de pression du gaz à mesurer
C
Mesure
c
b
E1c
E1b
E1a
y
x
B’
E2b
ind
100 + Colonne14
= ------------------------------------------------  Colonne5
100
Schémas certifiés du système
s
Retour de marchandise

Principes de fonctionnement
(6) Les données de la colonne 7 sont calculées en utilisant Z = 1–0,000238P pour l’azote ; Z = 1+P(0,00017+6E–05M x 1,13E–05M2+7,2E–03 x I) pour le CH4, où P est la pression
en bar abs. et I est la fraction volumique/molaire de gaz inertes.
(7) Les données de la colonne 8 sont calculées en utilisant ZF = Colonne 7 / Colonne 4.
(8) Les données de la colonne 9 sont calculées en utilisant EF = Colonne 6 x Colonne 8.
(9) Les données de la colonne 10 sont calculées en utilisant F % = (1 – Colonne 9) x 100 %.
(10)Les données de la colonne 11 correspondent à E1 = x ou y, ou sont calculées pour E1a, E1b ou E1c (voir la section A10, page 52).
(11)Les données de la colonne 12 sont calculées en utilisant 1 % = (Colonne 11 – Colonne 9) x 100 %.
(12)Les données de la colonne 13 correspondent à E2 = x ou c, ou sont calculées pour E2a, E2b ou E2c (voir la section A11, page 52).
(13)Les données de la colonne 14 sont calculées en utilisant 2 % = (Colonne 13 – Colonne 9) x 100 %.
(14)Les données de la colonne 15 sont calculées en utilisant :
M
V F = 1 – -----  0.000695
,

(5) Les données de la colonne 6 sont calculées en utilisant :
Ps M
 s = --------------------------------------------------- Ts  Zs
0.0831434
,
C’
A’
E2a
c
Y’
X
E2y
x
Les données de la colonne 2 sont dérivés de la page x.x ou d’autres tableaux connexes.
Les données de la colonne 3 sont interpolées des tableaux des gaz standard internationaux (IUPAC, par exemple) aux conditions du GAZ A MESURER.
Les données de la colonne 4 sont interpolées des tableaux des gaz standard internationaux (IUPAC, par exemple) aux conditions de BASE.
Les données de la colonne 5 sont calculées en utilisant :
B
Mesure
a
y
x
Optimisation des performances
Manuel d’installation et de configuration
(1)
(2)
(3)
(4)
A
Mesure
X
Y
s
Etal.
Etal.
3  aux
conditions
1 Type 2 Masse
de gaz molaire M(1) de mesure(2) 4 Zs(3) 5 svraie(4) 6 VF(5) 7 Z(6) 8 ZF(7) 9 EF(8) 10 F%(9) 11 E1(10) 12 1%(11) 13 E2(12) 14 2%(13) 15 sind.(14)
Tableau A-1
Optimisation des performances
55
56
Aux conditions
de base
1,32
1,30
Mesure 17,32
Mesure 19,28
0,9972 C 0,8624
0,9977 B 0,7743
0,9976 A 0,7583
0,9995 Y 1,2500
0,9977 X 0,7171
0,9897 0,9849 0,9877 c 0,9775 2,25
0,9909 0,9873 0,9896 b 0,9806 0,16
0,9911 0,9871 0,9895 a 0,9807 0,13
0,9862 0,9983 0,9988 y 0,9850 0
E1c
0,9829
E1b
0,9822
E1a
0,9820
0,54
0,16
0,13
y 0,9850 0
x 0,9816 0
0,9775
C’ 0,8624
B’ 0,7737

s
ind
100 + Colonne14
= ------------------------------------------------  Colonne5
100
(6) Les données de la colonne 7 sont calculées en utilisant Z = 1– 0,000238P pour l’azote ; Z = 1+P(0,00017+6E–05M x 1,13E–05M2+7,2E–03 x I) pour le CH4, où P est la pression
en bar abs. et I est la fraction volumique/molaire de gaz inertes.
(7) Les données de la colonne 8 sont calculées en utilisant ZF = Colonne 7 / Colonne 4.
(8) Les données de la colonne 9 sont calculées en utilisant EF = Colonne 6 x Colonne 8.
(9) Les données de la colonne 10 sont calculées en utilisant F% = (1 – Colonne 9) x 100 %.
(10)Les données de la colonne 11 sont égales à E1 = x ou y, ou calculées pour E1a, E1b ou E1c (voir la section A10, page 52).
(11)Les données de la colonne 12 sont calculées en utilisant 1 % = (Colonne 11 – Colonne 9) x 100 %.
(12)Les données de la colonne 13 correspondent à E2 = x ou c, ou sont calculées pour E2a, E2b ou E2c (voir la section A11, page 52).
(13)Les données de la colonne 14 sont calculées en utilisant 2 % = (Colonne 13 – Colonne 9) x 100 %.
(14)Les données de la colonne 15 sont calculées en utilisant :
M
V F = 1 – -----  0.000695
,

(5) Les données de la colonne 6 sont calculées en utilisant :
Ps M
 s = --------------------------------------------------- Ts  Zs
0.0831434
,
0
E2b 0,9798 – 0,08
A’ 0,7580
E2a 0,9803 – 0,04
X 0,7171
Y’ 1,2328
0
14 2%(13) 15 sind.(14)
E2y 0,9712 – 1,38
x 0,9816
10 F%(9) 11 E1(10) 12 1%(11) 13 E2(12)
0,9916 0,9876 0,9899 x 0,9816 0
8 ZF(7) 9 EF(8)
Aux conditions de température et de pression du gaz à mesurer
Les données de la colonne 2 sont dérivés de la page x.x ou d’autres tableaux connexes.
Les données de la colonne 3 sont interpolées des tableaux des gaz standard internationaux (IUPAC, par exemple) aux conditions du GAZ A MESURER.
Les données de la colonne 4 sont interpolées des tableaux des gaz standard internationaux (IUPAC, par exemple) aux conditions de BASE.
Les données de la colonne 5 sont calculées en utilisant :
1,32
Mesure 16,96
(1)
(2)
(3)
(4)
1,41
28,01
Etal.
1,32
16,04
Etal.
3  aux
1 Type 2 Masse
conditions
de gaz molaire M(1) de mesure(2) 4 Zs(3) 5 svraie(4) 6 VF(5) 7 Z(6)
Tableau A-2
Optimisation des performances
Transducteur de densité de gaz Micro Motion modèle 3098
Optimisation des performances
Optimisation des performances
Exemple de calculs
Colonne 5
1x16,.04
 0,.7171
0,.0831434 x273.,155 x0,.9977
Azote
1x 28,.01
 1,.250
0,.0831434 x 273,.155 x0,.9995
Gaz à mesurer A
1x16,.96
 0,.7583
0,.0831434 x 273,.155 x0.,9976
Gaz à mesurer B
1x17,.32
 0,.7743
0,.0831434 x 273,.155 x0.,9977
Gaz à mesurer C
1x19,.28
 0,.8624
0,.0831434 x 273,.155 x0,.9972
Méthane
Azote
Gaz à mesurer A
Gaz à mesurer B
Gaz à mesurer C
16,.04
x0,.000695  0,.9916
1,.32
1
28,.01
x0,.000695  0,.9862
1,.41
1
16,.96
x0,.000695  0,.9911
1.,32
1
17,.32
x0,.000695  0,.9909
1,.32
1
19,.28
x0,.000695  0,.9897
1,.30
Méthane
= 1+7(0,00017+6E–5x16,04–1,13E–5x16,04²+0)
= 0,9876
Azote
1 – 0,000238 x 7 = 0,9983
Gaz à mesurer A
1+7(0,00017+6E–5x16,96–1,13E–5x16,96²+0,0072x0,03)
= 0,9871 (I=0,03)
Gaz à mesurer B
= 1+7(0,00017+6E–5x17,32–1,13E–5x17,32²+0,0072x0,05)
= 0,9873 (I= 0,05)
Gaz à mesurer C
= 1+7(0,00017+6E–5x19,28–1,13E–5x19,28²+0,0072x0,1)
= 0,9849 (I=0,1)
Retour de marchandise
Colonne 7
1
Principes de fonctionnement
Colonne 6
Méthane
Schémas certifiés du système
Manuel d’installation et de configuration
57
Optimisation des performances
Colonne 8
Méthane
Azote
Gaz à mesurer A
Gaz à mesurer B
Gaz à mesurer C
Colonne 9
Colonne 10
Colonne 11
58
0,.9876
0,.9977
= 0,9899
0,.9983
0,.9995
= 0,9988
0,.9871
0,.9976
= 0,9895
0.,9873
0.,9977
= 0,9896
0.,9849
0,.9972
= 0,9877
Méthane
= 0,9816
Azote
= 0,9850
Gaz à mesurer A
= 0,9807
Gaz à mesurer B
= 0,9806
Gaz à mesurer C
= 0,9775
Méthane
1,84
Azote
1,50
Gaz à mesurer A
1,93
Gaz à mesurer B
1,94
Gaz à mesurer C
2,25
Méthane
= 0,9816
Azote
= 0,9850
Gaz à
mesurer A
1
0,.7171(1  0,.9816 ) (0,.7583  0,.7171)[1,.25(1  0,.985)  0,.7171(1  0,.9816)]

0,.7583
0,.7583(1,.25  0.,7171)
= 0,982
Gaz à
mesurer B
1
0,.7171(1  0,.9816 ) (0,.7743  0,.7171)[1,.25(1  0,.985 )  0,.7171(1  0,.9816 )]

0.,7743
0,.7743(1,.25  0,.7171)
= 0,9822
Gaz à
mesurer C
1
0,.7171(1  0,.9816 ) (0,.8624  0,.7171)[1,.25(1  0,.985 )  0,.7171(1  0,.9816 )]

0,.8624
0,.8624(1,.25  0,.7171)
= 0,9829
Transducteur de densité de gaz Micro Motion modèle 3098
Optimisation des performances
Colonne 13
Méthane
0
Azote
0
Gaz à mesurer A
0,13
Gaz à mesurer B
0,16
Gaz à mesurer C
0,54
Méthane
= 0,9816
Azote
1
0,.7171(1  0,.9816) (1,.25  0,.7171)[0,.8624(1  0,.9775 )  0,.7171(1  0,.9816 )]

1,.25
1,.25(0,.8624  0,.7171)
Gaz à
mesurer A
1
0,.7171(1  0,.9816) (0,.7583  0,.7171)[0,.8624(1  0,.9775 )  0,.7171(1  0,.9816 )]

0,.7583
0,.7583(0,.8624  0.,7171)
Gaz à
mesurer B
1
0,.7171(1  0,.9816) (0,.7743  0,.7171)[0,.8624(1  0,.9775)  0,.7171(1  0,.9816 )]

0,.7743
0,.7743(0,.8624  0,.7171)
= 0,9803
= 0,9798
0,9775
Méthane
0
Azote
1,38
Gaz à mesurer A
– 0,04
Gaz à mesurer B
– 0,08
Gaz à mesurer C
0
Méthane
0,7171
Azote
1,2328
Gaz à mesurer A
0,7580
Gaz à mesurer B
0,7737
Gaz à mesurer C
0,8624
Retour de marchandise
Colonne 15
= 0,9712
Principes de fonctionnement
Gaz à
mesurer C
Colonne 14
Optimisation des performances
Colonne 12
Une méthode alternative pour dériver des valeurs modifiées de Y pour produire une erreur nulle
est décrite à la page suivante.
Schémas certifiés du système
Manuel d’installation et de configuration
59
Optimisation des performances
Méthode alternative simplifiée pour dériver des valeurs modifiées de Y (la valeur de masse volumique
aux conditions de base de l’azote utilisée pour l’étalonnage) pour produire une erreur nulle pour
un étalonnage au méthane/gaz C (ou gaz A ou gaz B).
Y
""
Y
---- – X
----
 y x
= X + --------------------   C – X 
X
C
---- – ----
 c x
Pour les gaz A ou B, remplacer C et c en conséquence
dans l’équation, où :
• X,Y, C = vraies masses volumiques aux conditions
de base des gaz
• x, y, c = facteurs totaux EF
Par exemple :
Y
Figure A-1
""
1.25
, - – 0.7171
,
 ------------------------------
 0.985

0.9816
,
,
= 0.7171
+ ------------------------------------------------   0.8624
– 0.7171
 = 1.2328
,
,
,
,
0.7171
,
,
 0.8624
----------------- – -----------------
 0.9775

0.9816
,
,
Illustration d’un exemple de condition
Masse volumique
conditions
ind) indiquée (ρsind)
Indicatedaux
Base
Density de
(sbase
Pour un étalonnage au méthane/azote en
For methane/nitrogen
gas
calibration
utilisant
de l’azote de ρsind
égale
à 1,235
using sind nitrogen of 1.235
Pour
étalonnage au méthane/azote
For un
methane/nitrogen
gas calibrationen
égale à 1,235
utilisant
l’azote
de ρof
using de
nitrogen
1.235
sind
sind
*
Nitrogen
Azote
(N2)(N2)
A B C
*
*
*
Méthane
Methane (C
(C11))
*
= 1)
FxVFF =1)
(Z(ZFxV
1.25
Vraie masse volumique
aux
conditions
de base 1,25
True Base
Density
(strue)
(ρsvraie)
60
Transducteur de densité de gaz Micro Motion modèle 3098
Optimisation des performances
Annexe B
Principes de fonctionnement
B.1
Théorie de la mesure de densité
Par définition :
= Masse molaire du gaz/Masse molaire de l’air en conditions standard
par exemple,
G = MG/MA
Principes de fonctionnement
(1)
Densité d’un gaz
où MA est considérée comme égale à 28,96469
(2)
Densité relative
= Masse volumique du gaz/Masse volumique de l’air
par exemple,
r = G/A
aux mêmes conditions de température et de pression.
La densité relative est numériquement égale à la densité lorsque les facteurs de surcompressibilité
du gaz et de l’air standard aux conditions de mesure sont pris en compte.
En conséquence :
 G ZG
G = ------------- A ZA
Retour de marchandise
(3)
Maintenant, soit 1 la masse volumique du gaz à mesurer, à nouveau par définition :
(4)
P1 M1
 1 = ----------------Z 1 RT 1
En comparant la masse volumique du gaz à mesurer à la densité d’une quantité déterminée d’un gaz
de référence contenue dans un volume déterminé :
(5)
où
Manuel d’installation et de configuration
Schémas certifiés du système
P2 M2
 2 = ----------------Z 2 RT 2
61
Principes de fonctionnement
Comme des conditions de quantité et de volume constants existent pour le gaz de référence, sa masse
volumique et sa masse molaire sont constantes, et on déduit de l’équation 5 :
(6)
P2

------2- = ----------------- = K
M2
Z 2 RT 2
Maintenant, si les deux gaz peuvent être maintenus à la même température, on déduit des équations
4 et 6 :
(7)
Z2
P2 M 1
 1 = ----------------- = KM 1 -----Z1
Z 1 RT 2
Enfin, en utilisant le gaz à mesurer (ou un gaz de facteur de surcompressibilité identique) comme gaz
de référence :
(8)
 1 = KM 1
puisque Z1 = Z2
Ainsi la masse volumique du gaz à mesurer, dans les conditions énoncées, est directement liée à sa
masse molaire et donc à sa densité par l’équation 1.
62
Transducteur de densité de gaz Micro Motion modèle 3098
Optimisation des performances
Annexe C
Retour de marchandise
C.1
Recommandations générales
Pour connaître la procédure à suivre et obtenir les formulaires nécessaires, contacter le service
après-vente de Micro Motion.
C.2
Matériel neuf et non utilisé
Un matériel est considéré neuf et non utilisé uniquement s’il n’a pas été retiré de son emballage
d’origine. Tout matériel neuf et non utilisé doit être accompagné d’un formulaire d’Autorisation
de Retour de Matériel. Contacter le service après-vente pour obtenir ce formulaire.
C.3
Principes de fonctionnement
Les procédures de Micro Motion doivent être suivies lors du retour d’un appareil. Ces procédures
assurent le respect de la réglementation relative au transport de marchandises et la sécurité de des
employés de Micro Motion. Les retours de marchandise non conformes à ces exigences ne seront pas
acceptés.
Matériel utilisé
Tout matériel utilisé doit être accompagné d’un formulaire d’Autorisation de Retour de Matériel
et d’un Certificat de Décontamination décrivant tous les fluides qui ont été en contact avec le matériel,
y compris les produits de nettoyage. Contacter le service après-vente pour obtenir ces formulaires.
Retour de marchandise
Tout matériel ne correspondant pas aux conditions décrites ci-dessus est considéré comme étant utilisé.
Les instruments retournés devront être parfaitement propres, en ayant été au besoin décontaminés avant
leur expédition.
Schémas certifiés du système
Manuel d’installation et de configuration
63
Retour de marchandise
64
Transducteur de densité de gaz Micro Motion modèle 3098
Optimisation des performances
Annexe D
Schémas certifiés du système
D.1
Généralités
N°
Référence du schéma
Désignation
1
78125039A Feuille 1/4
Schéma du système CSA, groupes de gaz A, B, C et D
(option 2 fils), barrière à diode shunt
78125039A Feuille 2/4
Schéma du système CSA, groupes de gaz A, B, C et D
(option 3 fils), barrière à diode shunt
78125039A Feuille 3/4
Schéma du système CSA, groupes de gaz A, B, C et D
(option 2 fils), unités à interface isolée
78125039A Feuille 4/4
Schéma du système CSA, groupes de gaz A, B, C et D
(option 3 fils), unités à interface isolée
Principes de fonctionnement
Tous les schémas certifiés inclus dans ce manuel sont présentés aux fins de planification uniquement.
Il est recommandé de se référer systématiquement à la dernière version des schémas certifiés avant
de commencer l’installation. Contacter l’usine pour des informations plus détaillées.
Retour de marchandise
Schémas certifiés du système
Manuel d’installation et de configuration
65
Schémas certifiés du système
Figure D-1
66
Schéma du système CSA, groupes de gaz A, B, C et D (option 2 fils), barrière à diode shunt
Transducteur de densité de gaz Micro Motion modèle 3098
Schémas certifiés du système
Optimisation des performances
Figure D-2
Schéma du système CSA, groupes de gaz A, B, C et D (option 3 fils), barrière à diode shunt
Principes de fonctionnement
Retour de marchandise
Schémas certifiés du système
Manuel d’installation et de configuration
67
Schémas certifiés du système
Figure D-3
68
Schéma du système CSA, groupes de gaz A, B, C et D (option 2 fils), unités à interface isolée
Transducteur de densité de gaz Micro Motion modèle 3098
Schémas certifiés du système
Schéma du système CSA, groupes de gaz A, B, C et D (option 3 fils), unités à interface isolée
Optimisation des performances
Figure D-4
Principes de fonctionnement
Retour de marchandise
Schémas certifiés du système
Manuel d’installation et de configuration
69
Schémas certifiés du système
70
Transducteur de densité de gaz Micro Motion modèle 3098
© 2012, Micro Motion, Inc. Tous droits réservés. Réf. MMI-20022808, Rev. AA
*MMI-20022808*
Consultez l’actualité Micro Motion sur Internet :
www.micromotion.com
Emerson Process Management S.A.S.
France
14, rue Edison - BP 21
69671 Bron Cedex
T +33 (0) 4 72 15 98 00
F +33 (0) 4 72 15 98 99
Centre Clients Débitmétrie (appel gratuit)
T 0800 917 901
www.emersonprocess.fr
Emerson Process Management AG
Suisse
Emerson Process Management nv/sa
Belgique
Blegistraße 21
CH-6341 Baar-Walterswil
T +41 (0) 41 768 6111
F +41 (0) 41 768 6300
www.emersonprocess.ch
De Kleetlaan 4
1831 Diegem
T +32 (0) 2 716 77 11
F +32 (0) 2 725 83 00
Centre Clients Débitmétrie (appel gratuit)
T 0800 75 345
www.emersonprocess.be
Emerson Process Management
Micro Motion Europe
Emerson Process Management
Micro Motion Asie
Neonstraat 1
6718 WX Ede
Pays-Bas
T +31 (0) 318 495 555
F +31 (0) 318 495 556
1 Pandan Crescent
Singapore 128461
République de Singapour
T +65 6777-8211
F +65 6770-8003
Micro Motion Inc. USA
Siège mondial
Emerson Process Management
Micro Motion Japon
7070 Winchester Circle
Boulder, Colorado 80301
Etats-Unis
T +1 303-527-5200
+1 800-522-6277
F +1 303-530-8459
1-2-5, Higashi Shinagawa
Shinagawa-ku
Tokyo 140-0002 Japon
T +81 3 5769-6803
F +81 3 5769-6844
">