Débitmètre électromagnétique intelligent

Le débitmètre électromagnétique est l’appareil qui mesure correctement un liquide chargé. Rien ne dépasse dans l’alésage à part le liquide lui-même : rien n’obstrue l’écoulement et rien n’accroche les fibres, le sable ou les particules ; l’appareil lit une tension générée dans le milieu en mouvement plutôt que la position d’une pièce mobile. C’est pourquoi les eaux usées, les boues, la pâte à papier et les lignes de dosage chimique sont ses applications naturelles, et pourquoi il conserve son exactitude sur des fluides qui aveugleraient ou bloqueraient d’autres technologies.

Le prix de cette construction est une condition préalable. Le liquide doit conduire le courant et la conduite doit être pleine. Lorsque l’une de ces conditions manque, aucune qualité d’instrument n’y change rien, et la réponse est une autre technologie plutôt qu’un meilleur débitmètre électromagnétique.

Ce que mesure l’appareil et ce dont il a besoin

Le tronçon de mesure est un tube chemisé, entouré de bobines, traversé par deux électrodes qui, à travers le revêtement intérieur, viennent au contact du liquide. Les bobines créent un champ magnétique dans l’alésage ; le liquide conducteur en mouvement y génère une faible tension ; les électrodes recueillent cette tension. Comme, pour un alésage et un champ donnés, la tension est proportionnelle à la vitesse, l’appareil la convertit en volume par unité de temps.

Deux conséquences en découlent directement. Un liquide dont la conductivité est inférieure au seuil dont le capteur a besoin ne peut pas générer de signal exploitable : c’est pourquoi l’eau déminéralisée, les solvants purs et la plupart des produits hydrocarbonés sortent du champ, et pourquoi cet appareil est proposé en variantes basse conductivité, à 2 µS/cm pour les circuits de refroidissement et 5 µS/cm pour les boues, lorsque le seuil courant de 50 µS/cm est trop élevé pour l’usage. Et le circuit électromagnétique inclut la conduite et la terre, si bien que l’électrode de mise à la terre décrite dans le document fait partie de la mesure et non du confort d’installation : un appareil sans référence de terre stable tient un zéro qui dérive, et aucun étalonnage n’y corrige rien.

Choix du revêtement intérieur et des électrodes

Ce sont ces deux pièces qui décident de la compatibilité au milieu de tout l’instrument, et il vaut mieux les arrêter ensemble. Le revêtement intérieur empêche le signal induit de se court-circuiter à travers le corps métallique, et c’est aussi la surface que le milieu touche pendant toute la vie de l’appareil. L’électrode est le seul point où un métal est volontairement au contact du liquide.

Deux modes de défaillance différents doivent être traités à la fois. L’attaque chimique décide de la famille : un fluoropolymère pour les acides et les bases agressifs, un élastomère pour l’eau et les services faiblement agressifs. L’abrasion décide à l’intérieur de la famille : une boue abrasive use un fluoropolymère à un rythme qu’aucun argument chimique ne prévoit, et le document propose justement des revêtements en élastomère pour cela. La température resserre encore le choix, car chaque revêtement porte sa propre limite de température du milieu, et le document les donne une par une plutôt que comme une valeur unique de l’instrument - ce qui signifie que c’est le revêtement intérieur, et non l’appareil, qui fixe la température maximale d’une commande donnée.

Le document porte un tableau de sélection distinct pour chacun, avec le comportement à la corrosion de chaque matériau d’électrode décrit face à l’acide, à la base ou au sel qu’elle est censée rencontrer. Comme les deux tableaux sont séparés, il vaut mieux confirmer la combinaison pour le milieu précis plutôt que d’assembler deux choix individuellement raisonnables - un revêtement et une électrode peuvent chacun convenir à un milieu et échouer une fois associés.

Lecture de l’appareil et sortie des données

L’instrument affiche le débit instantané et le débit cumulé sur un afficheur intégré, ce qui signifie qu’un relevé pris sur place emporte aussi le total du poste. Pour tout ce qui dépasse la lecture locale, le document décrit un module sans fil en option plutôt qu’une sortie filaire : l’appareil transmet vers une plateforme cloud par une liaison à bande étroite, un terminal de données 4G ou une passerelle en périphérie, avec surveillance de plusieurs appareils et export des données.

Cela mérite d’être noté comme une question de périmètre plutôt que comme une fonctionnalité. Une sortie filaire est ce qu’un système de commande d’usine attend normalement, et le document n’en indique aucune, si bien que l’interface doit être arrêtée dans la demande plutôt que déduite de la présence d’un afficheur.

Installation

Le document donne une longueur droite de 10 diamètres de conduite en amont et de 5 en aval, et les raisons sont les mêmes que pour tout appareil mesurant la vitesse : le profil d’écoulement au niveau des électrodes fait partie de la mesure. Il donne aussi les positions de montage qui gardent la conduite pleine et sans air - sur la remontée d’une ligne ou la partie basse d’un tronçon horizontal, jamais au point haut de la ligne, jamais sur une descente verticale - et conseille une soupape d’évent en aval lorsque la chute de la ligne dépasse 5 m. L’appareil ne doit pas être installé du côté aspiration d’une pompe.

La raison pratique pour laquelle ces règles sont énoncées avec autant de fermeté, c’est qu’un débitmètre électromagnétique mal installé ne tombe pas en panne. Il affiche, et il affiche de façon plausible, et l’erreur n’apparaît que comme un désaccord lent avec un total relevé ailleurs, et non comme un défaut que quelqu’un puisse montrer du doigt.

Limites de mesure et critères de choix

La première limite est la conductivité, et elle doit être vérifiée avant toute autre chose, car elle décide si la technologie s’applique du tout. La seconde est que la conduite doit être pleine : une ligne partiellement remplie donne une mesure fondée sur une section mouillée qui n’est pas l’alésage, et l’erreur est maximale quand le débit est minimal, soit précisément quand une usine cherche le plus probablement une fuite ou un bouchon.

Le document laisse aussi plusieurs valeurs non fixées, et elles sont énumérées comme informations requises plutôt que résolues ici. La plus importante concerne le signal de sortie : aucune sortie analogique, à impulsions ou série n’est indiquée, et aucune tension d’alimentation n’est donnée, si bien que l’interface électrique d’une commande n’est pas encore déterminée par le document. La température de service de -10 à 55 °C est donnée sans dire s’il s’agit de la température ambiante ou de celle du milieu, et la température maximale du milieu n’apparaît que par revêtement intérieur. Le tableau de dimensions du document est reproduit avec la réserve que le sens de ses colonnes a été déduit du dessin. Et l’exactitude est donnée en pourcentage de la valeur lue, ce qui n’est pas la même grandeur qu’une classe d’exactitude et ne doit pas être converti en une telle classe.

Commander

Les éléments qui fixent la réponse sont le milieu, sa conductivité et l’éventuelle variabilité de celle-ci ; les débits minimal, normal et maximal ; le diamètre extérieur de la conduite, son épaisseur de paroi et la norme de bride à laquelle elle doit correspondre ; le revêtement intérieur et les électrodes, ou l’environnement chimique si ces choix ne sont pas encore arrêtés ; la température maximale du milieu et la pression de la ligne ; la pression nominale requise ; l’interface électrique et ce qui va la lire ; le fait de savoir si le procédé est nettoyé en place, enterré ou soumis à des conditions qui changent le corps de l’appareil ; et le fait de savoir si la zone est classée à risque d’explosion. Une liste des milieux et un détail de conduite suffisent pour établir un devis couvrant, que l’on peut affiner ensuite quand le revêtement intérieur et les électrodes sont arrêtés. La quantité, le port de destination et la date de livraison souhaitée complètent la demande.