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Capteur sensible à l’ammoniac pour les mesures d’ammoniac dans les solutions aqueuses Type 201040 B 201040.0 Notice de mise en service V1.00/FR/00451667 1 Remarques ........................................................................... 4 2 Description ........................................................................... 5 2.1 2.2 2.3 2.4 Domaines d’application ...................................................................... Fonctionnement .................................................................................. Conditions d’utilisation ....................................................................... Surveillance de produit réfrigérant ..................................................... 3 Caractéristiques techniques ............................................... 7 4 Plage d’utilisation ................................................................ 8 4.1 4.2 Signal de sortie ................................................................................... 9 Structure ........................................................................................... 10 5 Montage .............................................................................. 11 5.1 Dimensions ....................................................................................... 11 6 Raccordement électrique ................................................. 12 7 Mise en service .................................................................. 12 7.1 7.2 Prise en compte de la température du capteur d’ammoniac s’il est associé à un JUMO dTRANS pH 02 ou JUMO AQUIS 500 pH 13 Calibrage du capteur d’ammoniac ................................................... 14 8 Entretien ............................................................................. 16 8.1 8.2 8.3 Remplissage/changement d’électrolyte ........................................... 17 Stockage du capteur dans le vase de trempage .............................. 19 Sortie de l’électrode du vase de trempage ...................................... 19 9 Accessoires ........................................................................ 20 5 5 5 6 9.1 Armature de rechange pour capteur d’ammoniac ........................... 20 9.1.1 Remplacement du disque en PTFE dans l’armature de rechange .... 22 9.2 Kits d’entretien ................................................................................. 24 10 Défauts possibles .............................................................. 24 1 Remarques Remarque Tous les réglages nécessaires sont décrits dans cette notice. Toutefois si vous rencontrez des difficultés lors de la mise en service, n’effectuez aucune manipulation non autorisée sur le capteur. Vous pourriez compromettre votre droit à la garantie ! Veuillez prendre contact avec nos services. Lisez cette notice avant de mettre en service l’appareil. Conservez cette notice dans un endroit accessible à tout moment à tous les utilisateurs. Questions techniques et SAV Téléphone : 03 87 37 53 00 Télécopieur : 03 87 37 89 00 e-mail : info.fr@jumo.net Vous trouverez des informations complémentaires dans le « Guide de la mesure de l’ammoniac dans l’eau » de JUMO (réf : FAS 631). 4 2 Description 2.1 Domaines d’application L’ammoniac est fréquemment utilisé comme fluide frigorigène dans les installations frigorifiques (par ex. les patinoires, les chambres froides, etc.). L’ammoniac (NH3) est un gaz toxique, incolore et à l’odeur irritante. On traque les dégagements d’ammoniac (fuites) dans ces installations frigorifiques. Pour cela on peut vérifier si de l’ammoniac (NH3) dissous a pénétré dans les tuyaux et les parties d’installation dans lesquels circule de l’eau. C’est dans ce cas que l’on utilise le capteur sensible à l’ammoniac de type 201040. Attention Le capteur sensible à l’ammoniac de type 201040 décrit ici ne convient pas pour détecter l’ammoniac dans l’air ambiant ! 2.2 Fonctionnement Une membrane en PTFE, hydrophobe mais perméable aux gaz, sépare la solution de mesure de l’électrolyte du capteur. Une électrode sensible aux ions hydrogène est immergée dans l’électrolyte. Lorsque l’ammoniac traverse la membrane en PTFE, la valeur du pH de l’électrolyte change. Ainsi il est possible de déterminer la concentration en NH3 du milieu de mesure. L’électrolyte contient des ions ammonium (NH4+) en équilibre chimique avec le gaz mesuré. 2.3 Conditions d’utilisation Lors de la conception d’un système de surveillance des fuites d’ammoniac, il faut s’assurer que le produit réfrigérant atteint rapidement le capteur sensible à l’ammoniac de type 201040. Le capteur doit être monté dans une armature de rechange (réf. article : 00379538). Le disque poreux en PTFE dans l’armature de rechange ne doit pas être obstrué ! Sinon une fuite d’ammoniac sera détectée trop tard, voire pas du tout. Le cas échéant, il vous incombe de monter un filtre devant le capteur. 5 Il faut vérifier régulièrement le débit du circuit de surveillance ! Il suffit de quelques gouttes sur plusieurs heures. Si le débit est trop faible, il faut remplacer le disque poreux en PTFE, voir Chapitre 9.1.1 « Remplacement du disque en PTFE dans l’armature de rechange », page 22. . Attention Le milieu de mesure ne doit pas contenir de substances susceptibles d’endommager la membrane (par ex. huiles, graisses, impuretés ou agents tensioactifs). Le disque poreux en PTFE dans l’armature de rechange adaptée à ce capteur (réf. article : 20/ 00379538) ne doit pas être obstrué ! La mesure dans un mélange eau-glace n’est pas probante ! 2.4 Surveillance de produit réfrigérant Pour surveiller un produit réfrigérant, il faut les composants suivants : - Capteur sensible à l’ammoniac, type 201040/65-22-120/000, réf. article 00440655 (JUMO fiche technique 201040) ou Capteur sensible à l’ammoniac pour applications à très basse température, type 201040/65-22-120/854, réf. article 00440655 (JUMO fiche technique 201040) - Armature de rechange manuelle en PP, type 202820/107-66/87, réf. article : 00379538 (JUMO fiche technique 202820) - Régulateur/convertisseur de mesure JUMO AQUIS 500 pH, type 202560/20-888-000-310-000-23/000, réf. article : 00480050 (JUMO fiche technique 202560) ou Régulateur/convertisseur de mesure JUMO dTRANS pH 02, type 202551/01-8-01-4-0-00-23, réf. article : 00560379 (JUMO fiche technique 202560) 6 - Câble coaxial à faible bruit, de 1,5 m de long, réf. article : 00085154 (JUMO fiche technique 202990) ou Câble coaxial à faible bruit, de 5 m de long, réf. article : 00307298 ou Câble coaxial à faible bruit, de 10 m de long, réf. article : 00082649 Remarque Pour les très basses températures, il est recommandé d’utiliser un transformateur d’impédance (type 202995/00-91, réf. article : 00300455, JUMO fiche technique 202995) puisque la résistance électrique de la membrane en verre du capteur d’ammoniac augmente fortement. 3 Caractéristiques techniques Étendue de mesure : 0,01 à 9999 ppm (= mg/l) NH3 Plage de température : Exécution standard Option 854 (très basse temp.) 0 à +50 °C -8 à +50 °C Plage de pH : 7,5 à 14 Longueur utile : 120 mm Diamètre : 12 mm Raccordement : tête filetée Pg13,5 Pression du milieu : Capteur monté dans armature de rechange (réf. article : 00379538) 2 à 3 bar (max. 6 bar) Capteur libre 1 bar abs. (pression atmophérique) Convertisseur de mesure adapté : 7 JUMO AQUIS 500 pH ou JUMO dTRANS pH 02 4 Plage d’utilisation concentration en % 100 3 80 NH3 ammoniac 60 2 40 1 20 + Nh4 ions ammonium 0 6 7 8 9 10 11 valeur de pH du milieu (25 °C) 12 (1) Il n’y a que des ions NH4+ (ammonium). (2) Le rapport entre les ions NH4+ (ammonium) et NH3 (ammoniac) est de 1:1. Il n’y a que des ions NH3 (ammoniac). (3) Remarque La présence d’ammoniac dans le milieu de mesure dépend fortement de la valeur de son pH (voir la figure ci-dessus). Dans la zone acide, les ions NH4+ (ammonium) sont en excédent, ils ne sont pas détectés par le capteur ! Pour un pH de 9,3 env., le rapport de concentration entre l’ammoniac (NH3) et l’ammonium (NH4+) est d’environ 1:1. L’ammoniac n’est présent que dans la zone fortement alcaline. 8 4.1 Signal de sortie Le processus électrochimique dans la couche mince d’électrolyte qui se trouve devant la membrane en verre se déroule conformément à cette équation : + 4 NH3 + H2O NH + OH - Les ions hydrogène sont extraits de l’électrolyte, ce qui provoque une augmentation de la valeur du pH. L’équation de Nernst donne la relation entre la concentration en ammoniac [NH3] et la tension U : U = U0 - S * log [NH3] (1) Dans le cas idéal, la pente S a une valeur de 58,16 mV/décade (à 20 °C). U0 est le zéro de la cellule. tension de l'électrode [mV] Plus la concentration en ammoniac est faible, plus l’interdépendance diminue, c’est pourquoi il y a une limite inférieure de décèlement. La figure suivante représente une courbe caractéristique typique. 200 U0 100 U1 pente S 58,16 mV/décade (à 20 °C) 0 -100 10 -5 10 -4 10 -3 10 -2 concentration en ammoniac (NH3) [mol/l] 9 4.2 Structure (1) Prélèvement du système de référence (Ag/AgCl) (2) Électrolyte (3) Tampon interne (4) Prélèvement interne (Ag/AgCl) (5) Membrane en verre (sensible aux ions hydrogène) avec couche mince d’électrolyte (6) Membrane en PTFE perméable aux gaz Le système de prélèvement de la référence (1) est plongé dans l’électrolyte et délivre (électrode Ag/AgCl) avec les ions chlorure contenus dans l’électrolyte un potentiel de référence fixe pour la mesure. Si la solution de mesure contient de l’ammoniac (NH3) par exemple, le gaz est diffusé à travers la membrane microporeuse en PTFE (6) jusqu’à ce que la pression partielle de l’ammoniac soit identique des deux côtés de la membrane (6). La valeur du pH de la couche mince de liquide devant la membrane en verre (5) varie avec la pression partielle. Ce processus est enregistré par la membrane en verre sensible aux ions hydrogène (5). Comme la pression partielle dépend la concentration en ammoniac de la solution de mesure, la valeur du pH permet de se prononcer sur la concentration en ammoniac de la solution. 10 5 Montage 5.1 Dimensions 7 Tr 12.9 x P1.5 12 Tête filetée Manchon d’obturation (silicone) 156 Pg13.5 120 Plongeur de l’électrode (PPO) Joint torique (FPM) Capuchon porte-membrane (acier inoxydable 1.4571) ø12 ±0.5 Membrane en PTFE perméable aux gaz . Remarque N’utilisez le capteur qu’en position verticale ! Le milieu de process doit être exempt de particules et de saleté ! Le cas échéant, il vous incombe de prévoir un filtre devant l’armature de rechange. 11 6 Raccordement électrique Pour raccorder le capteur d’ammoniac à un régulateur/convertisseur de mesure, il faut un câble blindé de grande qualité, voir Chapitre 2.4 « Surveillance de produit réfrigérant », page 6. Pour les très basses températures, il est recommandé d’utiliser un transformateur d’impédance puisque la résistance électrique de la membrane en verre du capteur sensible aux gaz augmente fortement, voir Chapitre 2.4 « Surveillance de produit réfrigérant », page 6. Raccordement du capteur d’ammoniac Conducteur interne = électrode de mesure Conducteur externe = électrode de référence 7 Mise en service Attention Il faut dévisser complètement le bouchon fileté (2) avant de sortir le capteur (1) du vase de trempage (3) (ou avant de le remettre) ! Sinon le capteur est détruit par la dépression (ou la surpression) qui s’est formée. Sur une installation nouvelle, il faut rincer les conduites pour qu’elles soient exemptes d’impuretés ou de résidus qui pourraient obstruer le disque en PTFE dans l’armature de rechange. 12 ✱ Dévisser complètement le bouchon fileté (2) et le pousser vers le haut. ✱ Sortir le capteur (1) du vase de trempage (3). ✱ Retirer le joint torique du plongeur du capteur. Le capteur est maintenant prêt pour la mesure. ✱ Jeter l’électrolyte. Conserver le vase de trempage pour un éventuel transport ou stockage du capteur. (1) (2) (3) 7.1 Prise en compte de la température du capteur d’ammoniac s’il est associé à un JUMO dTRANS pH 02 ou JUMO AQUIS 500 pH Le signal de sortie du capteur sensible aux gaz dépend de la température, ainsi pour effectuer une mesure en bonne et due forme il faut connaître la température de la solution de mesure. Il est possible soit de mesurer automatiquement la température avec une sonde de température (par ex. Pt100 / Pt1000), soit de la régler manuellement sur le convertisseur de mesure (réglage effectué par l’utilisateur). 13 7.2 Calibrage du capteur d’ammoniac Généralités La pente des capteurs diffère un peu d’un exemplaire à un autre et varie encore pendant le fonctionnement (par exemple à cause de dépôts de chaux ou de l’usure). Cela modifie le signal de sortie du capteur. Le logiciel des convertisseurs de mesure JUMO dTRANS pH 02 et JUMO AQUIS 500 pH est réglé spécialement pour la surveillance des produits réfrigérants. Ils utilisent une courbe caractéristique typique pour la concentration. Seul le décalage du zéro sert à prendre en compte les caractéristiques propres au capteur. Cela réduit considérablement les dépenses pour le calibrage. Évaluation de l’ammoniac La courbe caractéristique du signal de sortie du capteur d’ammoniac est une droite jusqu’à la tension U1 (par défaut = 84 mV). Audelà de U1, la caractéristique est une courbe (voir la figure de la page 9). Limite inférieure de décèlement U0 U0 est la tension que délivre le capteur d’ammoniac dans un milieu sans ammoniac. Le réglage par défaut de U0 est 138 mV. Calibrage à un point Avec le calibrage à un point, on détermine la tension U0 (dans un milieu sans ammoniac). Condition : le milieu de mesure ne doit pas contenir d’ammoniac. ✱ Plonger le capteur d’ammoniac dans le milieu de mesure. ✱ Démarrer le calibrage à un point sur le convertisseur de mesure JUMO. ✱ Attendre jusqu’à ce que la tension affichée sur le convertisseur de mesure JUMO soit stable. 14 Ne procéder à aucune modification en appuyant sur la touche ou ! ✱ Appuyer sur la touche PGM pour terminer le calibrage. Le convertisseur de mesure JUMO affiche 0.0 ppm. Remarque Si la compensation de température est manuelle, la température du milieu saisie par l’utilisateur est affichée sur le convertisseur de mesure JUMO. 15 8 Entretien Remarque Il faut vérifier régulièrement le débit du milieu dans l’armature de rechange ! Pour déterminer la fréquence des vérifications, il faut prendre en compte la nature du milieu de mesure. Le débit typique est de quelques millilitres par jour et dépend de paramètres du produit réfrigérant (par ex. pression, température, viscosité). Si aucun produit réfrigérant ne sort sur le trop-plein de l’armature de rechange, il faut vérifier le disque poreux en PTFE dans l’armature de rechange et le cas échéant le remplacer, voir Chapitre 9.1.1 « Remplacement du disque en PTFE dans l’armature de rechange », page 22. Si le débit du milieu est d’une manière générale trop faible, il faut remplacer le disque poreux en PTFE (réf. article : 00583477, blanc, standard) par une variante moins épaisse (réf. article: 00583479, noir, pour débit supérieur), voir Chapitre 9.1.1 « Remplacement du disque en PTFE dans l’armature de rechange », page 22. Typiquement il faut changer l’électrolyte du capteur sensible aux gaz tous les six ou douze mois ; cela dépend du produit réfrigérant utilisé. Le capteur sensible aux gaz est haute impédance, c’est pourquoi il faut s’attendre à une pente élevée de la dérive. Il faut le prendre en compte lors du choix des valeurs limites pour le déclenchement de l’alarme (fuite d’ammoniac). Si le signal du capteur dérive fortement et de manière inhabituelle, il faut changer l’électrolyte, voir Chapitre 8.1 « Remplissage/changement d’électrolyte », page 17. 16 8.1 Remplissage/changement d’électrolyte ✱ Tenir le capteur (5) verticalement avec le raccord électrique (8) vers le bas. (1) ✱ Pousser la clavette de purge (6) à hauteur de l’évent (7) sous le tuyau de silicone. (2) ✱ Retirer l’ancien capuchon portemembrane (2). (3) (4) ✱ Enlever la clavette de purge (6). ✱ Remplir à ras bord d’électrolyte l’interstice (4). ✱ Remplir le nouveau capuchon portemembrane (2) de 3 gouttes d’électrolyte pour "lubrifier" le joint torique du capuchon porte-membrane. Cela permet d’éviter que la membrane sensible en PTFE (1) soit endommagée par la membrane en verre (3). ✱ Placer le capuchon porte membrane (2) sur le filetage et visser un quart de tour. (5) (6) (7) Attention Ne pas visser le capuchon porte-membrane jusqu’à la butée, cela peut le détruire ! 17 (8) (1) (2) (3) (4) Attention L’électrolyte ne doit pas atteindre la tête enfichable (1) du capteur ! Cela provoquerait des problèmes de contact. ✱ Tenir le capteur comme indiqué sur la figure ci-dessus. ✱ Pousser la clavette de purge (3) à hauteur de l’évent (2) sous le tuyau de silicone. ✱ Visser le capuchon porte-membrane (4) jusqu’à la butée (l’électrolyte en excédent s’échappe). ✱ Enlever la clavette de purge (3). ✱ Essuyer l’électrolyte en excédent avec un ligne absorbant. Le capteur d’ammoniac est maintenant prêt pour la mesure. 18 8.2 Stockage du capteur dans le vase de trempage Attention Il est impératif de respecter la procédure qui suit, sinon la montée en pression détruira la membrane du capteur ! (1) Le capteur ne doit pas être stocké à sec ! ✱ Pousser le bouchon fileté (2) sur le plongeur du capteur. ✱ Pousser le joint torique du bouchon fileté (2) sur le plongeur du capteur. (2) ✱ Introduire le capteur dans le vase de trempage rempli d’électrolyte (niveau maximal 2 cm). ✱ Fermer le vase de trempage (3) avec le bouchon fileté (2). Attention Lorsque le raccord à vis est fermé, ne pas déplacer le capteur dans le vase de trempage ! La dépression ou la surpression qui en résulterait pourrait détruire la membrane. 8.3 Sortie de l’électrode du vase de trempage ✱ Dévisser complètement le bouchon fileté (2) ; ensuite sortir l’électrode du vase de trempage. 19 (3) 9 Accessoires 9.1 Armature de rechange pour capteur d’ammoniac Pg13.5 (1) A (2) ø60 B 163 (3) (3) 22.5 57.5 20 35 52 ø35 G1 1/4 A (A) (B) (1) (2) (3) Tourner la roue à main pour fermer (entretien) Tourner la roue à main pour ouvrir (en service) Armature de rechange pour capteur d’ammoniac (PP) Réf. article: 00379538 Trop-plein : raccord de tuyau G1/8 A (POM) Roue à main 20 Attention Il faut monter l’armature verticalement (comme sur le dessin) ! Ne retirer le capteur que lorsque l’armature est fermée ! Ne pas boucher le trop-plein (4) ! Pression de service optimale : 2 à 3 bar. Pression de service maximale : 6 bar. ✱ Visser le capteur d’ammoniac à 3 Nm dans l’armature. ✱ Le milieu de mesure qui s’échappe par le trop-plein (4) peut être évacué dans un tuyau. ✱ Tourner la roue à main (3) vers la gauche (A) (sens anti-horaire) ouvre l’armature ; tourner vers la droite (B) (sens horaire) ferme l’armature. Remarque Si trop de milieu de mesure s’écoule par le trop-plein : - réduire la pression du système - monter l’armature de rechange dans un système bypass avec vanne de réglage en amont Si trop peu de milieu de mesure s’écoule par le tropplein, le capteur d’ammoniac réagit, le cas échéant, trop tard, voire pas du tout, en cas de fuite d’ammoniac. Dans ce cas, il faut augmenter le débit : - utiliser un disque en PTFE de porosité plus élevée (réf. article : 00583479, noir, pour débit supérieur). 21 9.1.1 Remplacement du disque en PTFE dans l’armature de rechange (1) 16 (2) (5) (3) (4) (6) (1) (2) (3) (4) (5) (6) Vis à six pans creux M4 Logement de l’électrode Joint torique Disque en PTFE Cache (acier inoxydable, OC 16, max 3,5 Nm) Roue à main ✱ Tourner la roue à main (6) vers la gauche (sens anti-horaire) l’armature est ouverte et le capteur est sorti du milieu de mesure. ✱ Dévisser le capteur d’ammoniac de l’armature. ✱ Désassembler l’armature : desserrer les trois vis à six pans creux (1) (ne pas les dévisser complètement). ✱ Sortir de l’armature le logement de l’électrode (2). ✱ Dévisser le cache (5) de l’extrémité inférieure du logement de l’électrode (2). 22 ✱ Changer le disque en PTFE (4). ✱ Avant le montage, placer le joint torique (3) dans la rainure prévue à cet effet. ✱ Visser le cache (5) sur le logement de l’électrode (2) (max. 3,5 Nm). ✱ Enfiler le logement de l’électrode (2) dans l’armature. ✱ Serrer à bloc les trois vis à six pans creux (1). ✱ Visser le capteur d’ammoniac dans l’armature (env. 3 Nm). ✱ Tourner la roue à main (5) vers la droite (sens horaire) - l’armature est fermée et le capteur d’ammoniac est amené dans le milieu de mesure. Attention Lors du montage du disque en PTFE (4), assurez-vous que le joint torique (3) est dans la rainure ! 23 9.2 Kits d’entretien Désignation Réf. article 00449637 Kit d’entretien pour capteur sensible à l’ammoniac (exécution standard) Kit d’entretien pour capteur sensible à l’ammoniac 00477746 (option 854, applications à très basse température) Disques en PTFE pour armature de rechange manuelle 00583477 (standard, blanc, 3 pièces) Disques en PTFE pour armature de rechange manuelle 00583479 (débit supérieur, noir, 3 pièces) 10 Défauts possibles Défaut Cause possible La valeur de mesure Variations de dérive pression/température dans le milieu de mesure La concentration du produit réfrigérant est trop élevée Les valeurs de mesure fluctuent fortement Le milieu de mesure ne s’écoule pas par le trop-plein de l’armature de rechange manuelle Mesure Maintenir constantes les valeurs Utiliser le capteur sensible à l’ammoniac avec l’option 854 (applications à très basse température) Remplir d’électrolyte ou changer l’électrolyte Bulles d’air derrière la membrane du capteur sensible à l’ammoniac Le disque poreux en Changer le disque en PTFE est sale PTFE. Il vous incombe de monter un filtre devant l’armature de rechange manuelle 24 JUMO GmbH & Co. KG Adresse : Moritz-Juchheim-Straße 1 36039 Fulda, Allemagne Adresse de livraison : Mackenrodtstraße 14 36039 Fulda, Allemagne Adresse postale : 36035 Fulda, Allemagne Téléphone : +49 661 6003-0 Télécopieur : +49 661 6003-500 E-Mail : mail@jumo.net Internet : www.jumo.net JUMO Régulation SAS Actipôle Borny 7 Rue des Drapiers B.P. 45200 57075 Metz - Cedex 3, France Téléphone : +33 3 87 37 53 00 Télécopieur : +33 3 87 37 89 00 E-Mail : info.fr@jumo.net Internet : www.jumo.fr JUMO Automation S.P.R.L. / P.G.M.B.H. / B.V.B.A. JUMO Mess- und Regeltechnik AG Industriestraße 18 4700 Eupen, Belgique Téléphone : +32 87 59 53 00 Télécopieur : +32 87 74 02 03 E-Mail : info@jumo.be Internet : www.jumo.be Laubisrütistrasse 70 8712 Stäfa, Suisse Téléphone : +41 44 928 24 44 Télécopieur : +41 44 928 24 48 E-Mail : info@jumo.ch Internet : www.jumo.ch