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, Colorado. Les logos Micro Motion et Emerson sont des marques commerciales et des marques de service de Emerson Electric Co. Toutes les autres marques appartiennent à leurs propriétaires respectifs. Micro Motion mène une politique de développement et d’amélioration continus de ses produits. Les spécifications indiquées dans ce document sont donc susceptibles d’être modifiées sans préavis. En l’état de nos connaissances, les informations présentées dans ce document sont exactes, et Micro Motion ne pourra être tenue pour responsable des erreurs, omissions ou autres informations erronées éventuelles contenues dans ce manuel. Aucune partie de ce document ne peut être photocopiée ou reproduite 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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 3 4 4 5 5 6 6 7 7 7 8 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 19 20 20 21 22 22 23 24 26 27 27 27 27 28 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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 29 29 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 35 35 36 37 38 39 40 41 41 42 43 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 : PairGmin à PairGmax 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 #### ## #### ## ## ## ## ## ## #### #### ## ## ## ## ## ## ###### ###### ## ## ## ## ## ## ## ## 3098CERTGEN V1.0 34 ## #### ## ## #### #### #### #### ## ## ## ## ## ## ## ## ## ## ## ## ## ## ## #### ## ## ## ## #### #### ## ## ## ## ###### ## ###### ## ## ## ## ## #### ## #### ## ## ## ## ###### ###### ###### ###### -------------| ESSAI FINAL | | | | | | | | | | | -------------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 X1 – x A – XY1 – y – X1 – x E 1a = 1 – --------------------- – ------------------------------------------------------------------------A AY – 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 X1 – x Y – XC1 – c – X1 – x E 2y = 1 – --------------------- – ------------------------------------------------------------------------Y YC – 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 ">
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