Qu'est-ce qu'un débitmètre à vortex
Un débitmètre à vortex mesure le débit en comptant les tourbillons détachés derrière un obstacle non profilé placé dans le courant. Chaque tourbillon arrive comme une impulsion de pression, et la fréquence de ces impulsions est proportionnelle à la vitesse sur une large plage : l'appareil transforme donc un rythme mécanique en débit sans aucune pièce mobile. Comme le corps est placé dans la ligne et que l'électronique compte une fréquence au lieu de lire un déplacement, ce type supporte des températures et des pressions qui abrégeraient la vie d'un appareil mécanique.
C'est pourquoi il constitue la réponse courante pour la vapeur. La vapeur saturée, la vapeur surchauffée, l'air comprimé, l'azote et la plupart des gaz de procédé sont mesurés par un débitmètre à vortex partout où la ligne est un courant monophasique propre, et le même appareil mesurera des liquides peu visqueux tels que l'eau et les condensats. Lorsqu'une installation compte un collecteur de chaudière, une teinturerie ou une salle de compresseurs, c'est généralement ce type qui assure le comptage.
Cette page traite de sa configuration : ce que le corps, le diamètre et le raccordement process doivent supporter, quand une compensation de température et de pression doit être ajoutée pour que la valeur ait un sens, et laquelle des technologies de débit voisines prend le relais lorsque le fluide n'est pas un courant monophasique propre.
Comment mesure un débitmètre à vortex
L'obstacle non profilé est une obstruction volontairement non aérodynamique. Le courant qui le contourne détache alternativement des tourbillons de part et d'autre, et chaque tourbillon emporte un petit paquet de pression derrière son bord ; un capteur placé dans le corps détecte cette alternance sous forme de fréquence. Sur la plage de nombres de Reynolds pour laquelle le type est conçu, cette fréquence est proportionnelle à la vitesse, si bien que l'appareil la convertit en débit volumétrique à partir de la section. La proportionnalité tient à la géométrie du corps et non au gaz particulier, ce qui permet de proposer un même corps pour plusieurs fluides.
Trois conséquences en découlent. L'appareil exige un courant monophasique, car un tourbillon détaché par un liquide est perturbé par les gouttelettes et un tourbillon détaché par un gaz est perturbé par les condensats : la vapeur humide et les écoulements diphasiques sortent donc du type. Il exige une vitesse dans sa plage, car en bas de plage le détachement cesse d'être régulier et en haut de plage l'érosion du corps fixe le plafond. Et il exige un profil stabilisé et sans rotation au niveau du corps, car la fréquence est une mesure de vitesse déguisée et toute perturbation en amont est lue comme une variation de débit.
Le fait que le signal soit une fréquence explique en pratique pourquoi ce type survit à des conditions qui en éliminent d'autres : une fréquence ne dérive pas comme une étendue analogique. Il n'est en revanche pas insensible au changement d'état du fluide à l'intérieur de l'appareil, ce qui explique qu'une mission vapeur soit normalement associée à une compensation plutôt que mesurée brute.
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 |
| Diamètre et forme du corps | Versions à brides, à wafer et à insertion, sur une gamme de diamètres nominaux | La nécessité d'ouvrir la ligne pour un corps de pleine section ou la possibilité d'un type à insertion, et le fait que la vitesse de la mission tombe ou non dans la plage de travail du corps. |
| Matériau du corps et des parties mouillées | Acier au carbone et acier inoxydable comme points de départ courants | La tenue du corps au fluide et à la température, point réglé avant même d'aborder l'exactitude. |
| Famille de fluide | Vapeur, gaz ou liquide, valeur commandée avec l'appareil et non modifiable ensuite | L'étalonnage et le dispositif de compensation. Le même corps mesuré brut est un appareil différent du même corps compensé pour la vapeur. |
| Compensation de température et de pression | Standard, température seule, pression seule, ou les deux, en version intégrée ou séparée | Le fait que la sortie soit une véritable valeur massique ou volumique normale, ou seulement volumétrique. Une valeur de gaz ou de vapeur sans compensation est un volume aux conditions de ligne, ce dont la plupart des comptabilités ne se satisfont pas. |
| Sortie et communication | Options impulsion, courant, série et HART | Le fait que le signal soit totalisé, affiché en débit ou lu par un système de contrôle. |
| Alimentation | Alimentation par la boucle en courant continu basse tension, ou par pile interne | L'existence d'une alimentation au point d'installation et la durée pendant laquelle l'appareil peut rester sans surveillance. |
| Raccordement process et norme de bride | Norme de bride, classe de pression et face de joint de la tuyauterie existante | Le fait que l'appareil se monte directement ou qu'il faille des adaptateurs et une seconde interface d'étanchéité. |
| Conditions ambiantes et montage | Niveau de vibration, calorifugeage, et accessibilité de la tête pour la lecture | La justification d'un corps plus lourd et l'orientation du boîtier, car une tête placée au-dessus d'une ligne chaude vieillit plus vite qu'une tête déportée sur le côté. |
Comment choisir un débitmètre à vortex
| Critère | Pourquoi il décide de la réponse | Comment le fixer avant de nous consulter |
|---|
| Caractère monophasique du courant | La vapeur humide, les gouttelettes entraînées et les mélanges diphasiques perturbent le tourbillon et la mesure avec lui | Indiquez si la vapeur est sèche, si un séparateur existe en amont et si le gaz peut se condenser dans la ligne. |
| Débits minimum, normal et maximum | C'est le bas de plage qui décide du diamètre, et non le maximum, car un diamètre choisi sur le pic laisse la mission normale en bas de plage | Donnez les trois valeurs et le nombre d'heures par jour où chacune s'applique. |
| Température et pression du fluide | Elles décident de la classe du corps et, pour la vapeur et les gaz, de la nécessité d'une compensation pour que la valeur ait un sens | Indiquez les valeurs de service autant que les valeurs de conception, et si la condition varie. |
| Diamètre de conduite et vitesse qu'il implique | Le corps est choisi pour que la mission tombe dans sa plage de travail, ce qui peut imposer un diamètre différent de celui de la conduite | Donnez le diamètre extérieur et l'épaisseur de paroi, et pas seulement le diamètre nominal. |
| Longueur droite disponible | La rotation issue d'un coude, d'une vanne partiellement ouverte ou d'un réducteur est lue comme une variation de débit | Envoyez un croquis de ce qui se trouve immédiatement en amont et en aval du point envisagé. |
| Vibrations au point de mesure | Une vibration de conduite à la fréquence de détachement est indiscernable du débit | Décrivez la ligne et ce à quoi elle est fixée, et indiquez si l'appareil peut être déplacé. |
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 vortex, et le moment où le choix se décide vraiment.
| Alternative la plus proche | Ce qui la distingue d'un débitmètre à vortex |
| Débitmètres électromagnétiques | Il est monté en contact avec le fluide dans la ligne et ne mesure que les liquides conducteurs. Il ne peut pas mesurer la vapeur ni le gaz, qui constituent justement la mission pour laquelle un débitmètre à vortex est acheté ; à l'inverse, la propreté du liquide ne le gêne pas, si bien que les boues et les eaux chargées vont vers lui plutôt que vers un corps qui s'userait. |
| Débitmètres à ultrasons | Montés à l'extérieur de la conduite ou insérés à travers elle, ils n'exigent ni ouverture de la ligne ni fluide conducteur. Les versions à pince conviennent aux rééquipements et aux grandes conduites existantes, mais leur mesure dépend de la paroi et du couplage acoustique, et ils ne constituent pas la réponse habituelle pour la vapeur. |
| Débitmètres massiques thermiques | Ils lisent le débit de gaz à partir du transfert thermique aux faibles vitesses, exactement là où un corps à vortex cesse de détacher des tourbillons de façon fiable. C'est un appareil réservé aux gaz, et il mesure une masse et non un volume. |
| Débitmètres à turbine | Ils comptent un élément tournant placé dans le courant, avec une bonne exactitude sur les liquides propres de faible viscosité, et sont largement utilisés pour la distribution par lots. Les paliers et les aubes sont ce qui les rend intolérants à la vapeur, aux salissures et aux gaz secs. |
| Débitmètres à section variable | Ils donnent une indication visuelle locale sans alimentation, simples et peu coûteux sur les petites lignes de purge et de service. Mal adaptés aux fluides opaques, aux totalisations et à toute lecture à distance. |
| Débitmètres massiques Coriolis | Ils mesurent directement le débit massique et la masse volumique, ce dont la cession de compteur et le dosage de forte valeur ont réellement besoin. La perte de charge et le coût augmentent tous deux fortement avec le diamètre : ce n'est donc pas la réponse générale pour un grand collecteur de vapeur. |
Le débitmètre à vortex et le débitmètre massique thermique sont les deux types qui mesurent un gaz sans pièce mobile ; entre eux, la frontière est la vitesse et non le fluide.
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.
- Le fluide, et s'il s'agit de vapeur, de gaz ou de liquide, et si la vapeur est sèche
- Débits minimum, normal et maximum, avec le nombre d'heures par jour où chacun s'applique
- Température et pression du fluide en service, et leur stabilité
- Diamètre extérieur et épaisseur de paroi de la conduite, et norme de bride à respecter
- Si la valeur demandée est un volume aux conditions de ligne ou une masse ou un volume normal compensé
- Sortie souhaitée et appareil qui la lira
- Alimentation disponible au point d'installation
- Longueur droite disponible en amont et en aval
- Conditions ambiantes, y compris les vibrations et le calorifugeage de la ligne
- Quantité, port de destination et date de livraison requise
