Qu'est-ce qu'un débitmètre à ultrasons
Un débitmètre à ultrasons mesure le débit à partir de l'écart que le mouvement du fluide crée sur le temps de parcours du son le long de la conduite. Deux transducteurs échangent des impulsions et l'appareil compare les temps avec et contre le courant ; la différence est proportionnelle à la vitesse moyenne du liquide entre eux. Rien n'est placé dans le courant et, dans la version à pince, rien n'est découpé dans la conduite non plus : c'est ce qui fait de ce type la réponse habituelle pour mesurer une ligne existante sans l'arrêter.
La famille se divise selon la fixation des transducteurs. Les versions à pince se fixent à l'extérieur de la conduite et conviennent aux rééquipements, aux grandes conduites existantes et aux missions qui ne peuvent pas être interrompues. Les versions à insertion traversent la paroi et pénètrent dans le courant, ce qui donne un signal plus fort sur les grands diamètres et les parois épaisses. Une troisième disposition utilise le même jeu de transducteurs pour mesurer aussi la chaleur, en combinant la mesure de débit avec un écart de température sur un circuit : c'est ainsi que ce type sert aux comptes de chauffage et de refroidissement.
Cette page traite de ce qui décide si une conduite donnée peut être mesurée de cette façon : le matériau et la paroi, le fluide et la longueur droite disponible, ainsi que la façon de distinguer ce type du débitmètre électromagnétique en contact avec le fluide contre lequel il est si souvent proposé.
Comment mesure un débitmètre à ultrasons
La mesure repose sur un fait simple : le son se propage plus vite dans le sens du courant que contre lui. Un transducteur émet une impulsion en diagonale à travers la conduite et le transducteur opposé la reçoit ; le même échange a ensuite lieu en sens inverse. Les temps de parcours diffèrent d'une quantité qui dépend de la vitesse d'écoulement sur le trajet et, connaissant la longueur du trajet et la géométrie de la conduite, l'appareil convertit cet écart en vitesse moyenne puis en débit volumétrique. Comme la comparaison porte sur deux mesures prises à travers la même conduite, une grande partie de ce que la conduite et le fluide font subir au signal s'annule.
Il en découle que l'appareil mesure le long de tout son trajet acoustique et non en un point : son exactitude dépend donc du fait que le profil de vitesse soit celui pour lequel il a été réglé. C'est l'origine de l'exigence de longueur droite : une installation proche d'un coude ou d'une vanne présente un profil qui ne correspond pas au trajet, et l'erreur apparaît comme un décalage plutôt que comme un bruit.
Le montage à pince ajoute une seconde sensibilité. Le signal traverse la paroi deux fois et dépend du couplage entre le transducteur et la paroi : le matériau de celle-ci, son épaisseur, l'état de sa surface extérieure et la qualité du couplage font donc partie de la mesure. Une conduite qui ne laisse pas passer proprement les ultrasons, ou dont l'épaisseur de paroi est inconnue, ne peut pas être mesurée de l'extérieur avec assurance, non parce que l'appareil serait mauvais mais parce que sa géométrie est inconnue. Les transducteurs à insertion suppriment cette incertitude au prix d'une ouverture de la conduite.
Choix de configuration
L'essentiel de la spécification est déterminé par ces décisions plutôt que par la classe d'exactitude. Chacune contraint la suivante, c'est pourquoi elles sont tranchées dans l'ordre.
| Configuration | Options à fixer | Ce que cela détermine réellement |
| Fixation du transducteur | À pince sur l'extérieur de la conduite, ou à insertion à travers la paroi | La nécessité d'ouvrir la ligne ou la possibilité de mesurer sur place. La version à pince convient aux rééquipements et aux grandes conduites existantes ; l'insertion donne un signal plus fort sur les parois épaisses et les grands diamètres, au prix d'une consigne. |
| Forme de l'appareil hôte | Appareils muraux, portatifs et à encastrer, sur la même gamme de transducteurs | Le fait que le débitmètre soit un point de relevé fixe ou un outil d'auscultation transporté de site en site. Un appareil portatif répond à une question de mesure ; un appareil mural tient un total. |
| Taille des transducteurs et gamme de conduites | Transducteurs petits, moyens et grands, chacun couvrant une plage de diamètres | Le trajet acoustique disponible et donc la force du signal. Un transducteur dimensionné pour une petite conduite ne traversera pas une grande. |
| Matériau et paroi de la conduite | Conduites métalliques, plastiques et revêtues, qui diffèrent par leur capacité à transmettre le signal | La possibilité même de mesurer de l'extérieur, ainsi que le revêtement et l'épaisseur de paroi que l'appareil doit recevoir en paramètres. |
| Fluide et température | La famille de liquide et la plage de température admise par les transducteurs | Le fait que le fluide soit un candidat en principe, et que le transducteur adapté à la conduite supporte aussi la température. |
| Fonction débit ou fonction chaleur | Débit seul, ou débit combiné à un écart de température pour la comptabilité de chauffage et de refroidissement | Le fait que la demande porte sur un volume ou sur une énergie. La fonction chaleur exige des capteurs de température appariés, qui font partie du système à part entière et non d'un réglage de l'appareil. |
| Sortie et communication | Sorties impulsion, courant, relais et série, y compris Modbus | Le fait que le signal soit totalisé, affiché en débit ou lu par un système de contrôle. |
| Alimentation | Secteur ou courant continu basse tension, selon la forme de l'appareil hôte | L'existence d'une alimentation au point d'installation, et le fait que la version portative soit justement retenue parce qu'elle n'en a pas besoin. |
Comment choisir un débitmètre à ultrasons
| Critère | Pourquoi il décide de la réponse | Comment le fixer avant de nous consulter |
|---|
| Matériau et épaisseur de paroi de la conduite | Le trajet acoustique traverse la paroi : une paroi inconnue est une géométrie inconnue et la mesure n'a pas de fondement | Indiquez le matériau, le diamètre extérieur et l'épaisseur de paroi, et si la conduite est revêtue. |
| Possibilité d'ouvrir la conduite | Cela décide entre montage à pince et insertion, et entre auscultation et installation permanente | Indiquez si un arrêt est possible, et pour combien de temps. |
| Longueur droite disponible | L'appareil lit le profil de vitesse le long de son trajet : une rotation et une asymétrie deviennent donc un biais plutôt qu'un bruit | Envoyez un croquis de ce qui se trouve immédiatement en amont et en aval du point envisagé. |
| Fluide et température | Avec le diamètre de conduite, ils décident s'il existe un transducteur qui convienne à la fois par sa taille et par sa tenue | Donnez le liquide, sa température normale et sa température maximale, et indiquez si elle varie. |
| Solides et bulles entraînés | Les deux diffusent le signal : un courant fortement aéré ou fortement chargé sort du type | Indiquez si le fluide transporte des solides, des fibres ou du gaz libre. |
| Besoin d'un total, d'un débit ou d'une valeur de chaleur | Cela décide de la forme de l'appareil, des sorties, et de la place des capteurs de température dans la demande | Précisez à quoi la valeur servira, et si elle est enregistrée ou seulement lue. |
Si l'un de ces points reste ouvert, envoyez ce qui est connu. Un devis peut être établi sur une description de service et affiné une fois les lacunes comblées.
Les alternatives les plus proches
Ce sont les types que recouvre généralement une demande pour un débitmètre à ultrasons, et le moment où le choix se décide vraiment.
| Alternative la plus proche | Ce qui la distingue d'un débitmètre à ultrasons |
| Débitmètres électromagnétiques | Il est monté en contact avec le fluide dans la ligne et mesure le liquide directement : il exige donc un fluide conducteur et une conduite qui puisse être ouverte. En échange, sa mesure ne dépend ni de l'état de la paroi ni du couplage acoustique, et il conserve son exactitude sur les missions chargées et abrasives où la version à pince devient marginale. |
| Débitmètres à vortex | C'est la réponse pour la vapeur et le gaz, qu'un débitmètre à ultrasons ne mesure pas. Un corps à vortex est également indifférent à l'épaisseur de paroi et au couplage, mais il est placé dans le courant et attend un écoulement monophasique propre. |
| Débitmètres à turbine | Un comptage mécanique d'un élément tournant, exact et peu coûteux sur les liquides propres de faible viscosité et les petits diamètres. Il doit être monté dans la ligne, et les solides ou la marche à sec l'endommagent. |
| Débitmètres à canal ouvert | Pour l'écoulement à surface libre, où la hauteur est convertie en débit par une structure connue. Une conduite qui ne coule pas pleine ne peut pas être mesurée par un débitmètre à ultrasons : c'est donc la réponse là où il n'existe aucune conduite sous pression dans laquelle mesurer. |
| Débitmètres volumétriques | Il compte des volumes discrets en les piégeant, ce qui convient aux produits visqueux et au dosage. Ses pièces mobiles et sa perte de charge sont ce qui l'écarte d'une grande conduite d'eau. |
| Débitmètres à section variable | Une indication locale sans alimentation, peu coûteuse sur les lignes de purge et de service. Aucun total, aucune lecture à distance, et une incompatibilité avec les fluides opaques ou chargés. |
Le débitmètre à ultrasons et le débitmètre électromagnétique sont les deux types que l'on achète pour une grande conduite d'eau existante ; la question qui tranche est généralement de savoir si la conduite peut être ouverte, et non lequel des deux est le plus exact.
Ce qu'il faut inclure dans la demande
La première réponse peut être un devis plutôt qu'une série de questions si la demande contient ces éléments. Lorsqu'un chiffre est inconnu, envoyez la description de l'usage et nous confirmerons ce qu'il implique.
- Fluide, et s'il transporte des solides, des fibres ou du gaz libre
- Matériau, diamètre extérieur et épaisseur de paroi de la conduite, et présence éventuelle d'un revêtement
- Possibilité de mettre la conduite hors service, et pour combien de temps
- Débits minimum, normal et maximum
- Température normale et maximale du fluide
- Si la valeur demandée est un total de débit, un débit, ou aussi la chaleur
- Si l'installation est permanente ou s'il s'agit d'une auscultation
- Sortie souhaitée et appareil qui la lira
- Alimentation disponible au point d'installation
- Longueur droite disponible en amont et en aval
- Quantité, port de destination et date de livraison requise
