VA 500 – Transmetteur de débit pour l’air comprimé ou les gaz
Interface Modbus-RTU (RS 485), sortie analogique 4...20 mA et impulsion de série
Détails
Pourquoi la mesure du débit d'air comprimé est-elle utile ?
La mesure du débit permet de déterminer les quantités nécessaires à chaque machine, service ou ligne de production, ainsi que la répartition du débit d'air comprimé au cours de la journée. Cela permet d'imputer les coûts en interne en fonction du débit et d'utiliser ces données comme indicateurs dans le cadre de la gestion de l'énergie selon la norme ISO 50001 ou d'un audit énergétique selon la norme EN 16247-1. La charge de base à la fin de l'équipe indique la présence de fuites et de consommateurs permanents ; les mesures effectuées avant et après une intervention permettent d'évaluer son efficacité. Les profils de charge, avec les pics et la charge de base, constituent en outre une base de données pour la planification des conduites, des sécheurs et des compresseurs. Le VC 600 permet également de réaliser la mesure du débit sur des conduites existantes sans intervention sur celles-ci, car il effectue la mesure depuis l’extérieur.
Comment fonctionne la mesure ultrasonique « clamp-on » pour l’air comprimé et les gaz
Le VC 600 est un débitmètre à ultrasons fonctionnant selon le principe du temps de transit. Le terme « clamp-on » signifie que le capteur effectue la mesure depuis l’extérieur – sans intervention, ce que l’on appelle souvent une méthode non invasive. Deux transducteurs piézoélectriques intégrés à l’unité de mesure émettent des signaux ultrasoniques alternativement dans le sens du flux et à contre-courant à travers la paroi du tuyau. La différence de temps de transit permet de déterminer la vitesse d'écoulement ; le débit volumétrique est ensuite calculé à partir de cette vitesse et de la section transversale du tuyau. La difficulté avec les gaz : ils conduisent nettement moins bien le son que l’eau, c’est pourquoi seule une petite partie de l’énergie sonore traverse la paroi du tuyau pour atteindre le gaz. L’unité de capteur du VC 600 est donc adaptée à l’épaisseur de la paroi du tuyau, de sorte qu’un signal suffisant parvienne même à basse pression ; à partir de 3 bars (surpression), l'appareil effectue des mesures fiables dans les tuyaux métalliques. Les bruits parasites qui se propagent dans la paroi du tuyau sont absorbés par le tapis d'atténuation intégré au système de serrage rapide.
Montage à l'aide de demi-coques et de dispositifs de serrage rapide sans intervention sur la conduite
Le système de serrage rapide en acier inoxydable 1.4404 se compose de deux demi-coques avec tapis d'amortissement intégré. Il est placé autour du tuyau à un endroit non peint et fermé alternativement à l'aide des quatre dispositifs de serrage rapide ; ceux-ci serrent uniformément les demi-coques contre le tuyau, de sorte que les transducteurs établissent un contact total. L'unité de capteurs est ensuite mise en place et fixée à l'aide de deux vis M4. Aucun gel à ultrasons ni coussinets de couplage n’est nécessaire ; la distance entre les transducteurs est prédéfinie par l’unité de capteurs, et un simple tournevis suffit.
Choisir l’unité de capteur et le système de serrage rapide pour des tubes de 25 à 90 mm
Le système de serrage rapide est choisi en fonction du diamètre extérieur du tube, parmi dix tailles allant de 25 à 90 mm (¾″ à 3″). L’unité de capteurs est disponible en deux versions, adaptées à des épaisseurs de paroi comprises entre 1,5 et 2,2 mm et entre 2,2 et 5,0 mm ; les deux s’adaptent à toutes les tailles du système de serrage rapide. Si vous souhaitez mesurer plusieurs tailles de tubes, il vous suffit donc de disposer de systèmes de serrage rapide supplémentaires, sans avoir besoin d’un deuxième appareil. C’est le diamètre extérieur qui fait foi, et non le diamètre nominal : Un tube en acier au diamètre nominal de 50 mesure 60,3 mm, un tube en aluminium « 50 » mesure 50 mm, un tube en acier inoxydable conforme à la norme DIN EN 10357 mesure 53 mm. C’est donc uniquement le système de serrage rapide qui comporte le code de dimension du tube dans la référence de commande.
Mise en service : calculer le débit volumétrique normalisé directement dans l’appareil
Un assistant de configuration guide l’utilisateur dans la saisie du diamètre intérieur, de l’épaisseur de paroi, de la pression et de la température ; la pression et la température peuvent être des valeurs fixes ou provenir en continu de capteurs externes. Pour finir, l’assistant vérifie la qualité du signal et la valide. Le VC 600 effectue lui-même la conversion aux conditions de référence sélectionnées, en sortie d’usine selon la norme ISO 1217, et totalise le débit en tant que compteur d’air comprimé ; via Bluetooth, l’application CS SensorApp affiche les valeurs en temps réel et l’historique.
Installation a posteriori d’un système de mesure du débit volumique en cours de fonctionnement
Les points de mesure typiques pour une installation a posteriori sont la conduite d’alimentation en aval du sécheur, les dérivations vers les halls ou les centres de coûts, la conduite d’alimentation d’une machine présentant un débit inhabituel et les conduites haute pression en aval d’un surpresseur ; la consommation d’azote peut également être ainsi attribuée à des points de consommation individuels. La conduite reste fermée ; aucun nouveau raccordement en contact avec le fluide n’est créé. Les valeurs mesurées sont transmises via l’interface sélectionnée à un enregistreur graphique tel que le DS 500 ou directement au système de gestion de l’énergie.
Foire aux questions sur la mesure du débit par clamp-on avec le VC 600
| Caractéristique | VC 600 |
| principe de mesure | Différence de temps de transit des ultrasons, Clamp-on |
| gamme de mesure | 0,08–20 m/s (F1) ; 0,08–25 m/s (F2) |
| précision | ±1,5 % de la valeur mesurée ±0,3 % de la valeur supérieure de l'étendue de mesure |
| Diamètre extérieur du tuyau | 25–90 mm (¾″–3″) ; diamètres nominaux supérieurs sur demande |
| Épaisseur de paroi | 1,5–5,0 mm (unité de capteur B1 : 1,5–2,2 mm, B2 : 2,2–5,0 mm) |
| Matériaux des tubes | Acier, acier inoxydable, aluminium |
| Pression dans la conduite | à partir de 3 bar(ü) ; limitée vers le haut par la conduite, et non par le capteur ; compatibilité avec les conduites à haute pression en fonction des caractéristiques de la conduite et des conditions de fonctionnement |
| Gaz | Air comprimé, azote ; autres sur demande |
| étalonnage | effectué en usine avec certificat d’étalonnage ; étalonnage standard via la constante des gaz (D1), étalonnage au gaz réel pour le gaz sélectionné (D2) ; réétalonnage par renvoi de l'unité de capteur |
| température | Conduite : −30 … +80 °C, environnement : −20 … +70 °C |
| Conditions de référence | ISO 1217 (20 °C, 1 000 mbar), DIN 1343 (0 °C, 1 013,25 mbar), 15 °C/981 mbar, 15 °C/1 013,25 mbar |
| Entrées | Pression 4…20 mA ou Modbus RTU (PTS 500) ; température Pt100/Pt1000 ou 4…20 mA |
| Sorties selon le modèle | I1 : 4…20 mA + RS 485 Modbus RTU · I2 : 4…20 mA + IO-Link · I3 : alimentation électrique via Ethernet avec PoE, Modbus TCP + 4…20 mA + RS 485 · I4 : M-Bus + 4…20 mA + RS 485 Modbus RTU ; Bluetooth pour l’application CS SensorApp |
| Affichage, mémoire | Écran tactile ; relevé du compteur ; enregistreur graphique 50 Mo (environ 2 ans à raison de 10 min) |
| Alimentation, indice de protection, lieu d'installation | 18–36 VCC, 7 W ; IP 65 ; usage en intérieur, hors zones Ex |
Exemples pour de l'air comprimé à 7 bar(surpression) et 20 °C, volume normalisé selon la norme ISO 1217, valeur supérieure de l'étendue de mesure à 20 m/s. Le tableau complet pour chaque système de serrage rapide figure dans la fiche technique.
| Diamètre intérieur | Gamme de mesure à 7 bar(surpression) |
| 21,7 mm | 0,85–213 m³/h |
| 41,9 mm | 3,18–794 m³/h |
| 50,0 mm | 4,52–1 130 m³/h |
| 60,3 mm | 6,58–1 644 m³/h |
| 80,9 mm | 11,84–2 960 m³/h |
Un capteur thermique est inséré dans la conduite et nécessite pour cela un robinet à boisseau ou une section de mesure ; le VC 600 est placé à l'extérieur du tuyau. Il mesure la vitesse d'écoulement sur la section transversale du tuyau et la convertit en volume normalisé à partir de la pression et de la température ; un capteur thermique mesure directement le débit massique et doit pour cela connaître la nature du gaz.
La plupart des débitmètres à pince sont conçus pour les liquides. Les gaz sont nettement moins bons conducteurs du son ; c'est pourquoi il faut un capteur capable de faire passer un signal suffisamment puissant à travers la paroi du tuyau. Le VC 600 a été développé à cet effet et mesure dans des tuyaux métalliques à partir de 3 bar(ü).
La pression minimale est de 3 bars (surpressions). La limite supérieure n'est pas fixée par le capteur, mais par la conduite, car l'appareil est installé à l'extérieur et n'est pas soumis à la pression. La gamme de mesure étant exprimée en vitesse réelle du flux, le VC 600 mesure des débits volumétriques normalisés élevés à haute pression : à 40 bars (surpression) et un diamètre intérieur de 50 mm, une vitesse de 20 m/s correspond à environ 5 800 m³/h, sur la base d'une température de 20 °C et d'une pression absolue de 1 bar, selon l'approximation du gaz parfait.
Ces trois éléments, chacun ayant sa propre fonction. Le diamètre extérieur détermine le système de serrage rapide ; vous le mesurez à l'aide d'un pied à coulisse ou en calculant la circonférence (circonférence divisée par 3,14). L'épaisseur de paroi détermine la version du module de mesure – 1,5 à 2,2 mm ou 2,2 à 5,0 mm – et entre dans le calcul ; si elle est inconnue, l'appareil de mesure de l’épaisseur CS 0495 la mesure depuis l'extérieur sur le tuyau monté. Le diamètre intérieur correspond au diamètre extérieur moins deux fois l’épaisseur de paroi. Il détermine la section du tuyau à partir de laquelle le VC 600 calcule le débit volumique et la consommation, et doit donc être exact : pour un tuyau en acier au diamètre nominal 50 (60,3 × 3,6 mm), une sous-estimation de 1 mm de l’épaisseur de paroi fausse le débit volumique d’environ 8 %. Le diamètre nominal ne suffit pas à lui seul ; le matériau du tube et la norme à laquelle il est conforme permettent de déterminer avec certitude le diamètre extérieur et l’épaisseur de paroi.
Dans les réseaux d'air comprimé, un capteur de pression relative tel que le PTS 500 ou le CS 16 suffit : Le VC 600 convertit une valeur de pression d'air fixe de 1 000 ou 1 013,25 mbar en pression absolue, nécessaire au calcul du volume normalisé. Une variation de pression de 30 mbar ne modifie le volume normalisé qu’à hauteur d’environ 0,4 % à 7 bar(ü). Il est également possible de raccorder un capteur de pression absolue et de le régler sur l’appareil.
Car c'est l'épaisseur de la paroi du tuyau qui détermine la quantité de son transmise au gaz. L'unité de détection est adaptée à une plage d'épaisseurs de paroi donnée, afin de garantir un signal suffisant même à basse pression. Un modèle couvre une plage de 1,5 à 2,2 mm, l'autre de 2,2 à 5,0 mm. Les deux sont compatibles avec tous les systèmes de serrage rapide.
Une partie des ultrasons se propage dans la paroi du tuyau et est réfléchie par les brides, les soudures et les raccords vissés. Le tapis d'amortissement intégré au système de serrage rapide absorbe ces bruits de structure au niveau de l'unité de capteur. Si une bride est située à proximité immédiate du point de mesure ou si la surface du tuyau est très rugueuse, cela peut altérer le signal. Dans ce cas, il est recommandé d'utiliser des colliers antivibratoires en amont et en aval du capteur, adaptés au diamètre du tuyau et situés à une distance maximale de 50 mm du système de serrage rapide.
Sur des tubes en acier, en acier inoxydable et en aluminium d'un diamètre extérieur compris entre 25 et 90 mm et d'une épaisseur de paroi comprise entre 1,5 et 5,0 mm. Les systèmes de tuyauterie en aluminium pour l'air comprimé d'un diamètre compris entre 25 et 80 mm entrent dans cette plage. La zone de montage doit être exempte de peinture, de rouille et de cordons de soudure.
±1,5 % de la valeur mesurée ±0,3 % de la valeur supérieure de l'étendue de mesure, soit la même valeur que pour les capteurs thermiques VA 550 et VA 570 en version standard. Cela suppose que les données relatives au tuyau aient été correctement saisies et que le point de mesure soit conforme aux conditions de montage.
Il l'affiche sous forme de charge de base : le courant restant à la fin du poste est dû à des fuites et à des consommateurs permanents. En cas de quantités résiduelles très faibles, nous convenons avec vous de la gamme de mesure et de l'incertitude de mesure. La fuite précise est ensuite localisée à l'aide du détecteur de fuites LD 500 ou de la caméra acoustique LeakCam 600.
Chaque VC 600 est étalonné avant sa livraison sur le banc d'essai de débit volumétrique de CS INSTRUMENTS et livré avec un certificat d’étalonnage. Pour le réétalonnage, seule l'unité de capteur doit être renvoyée ; le système de serrage rapide reste en place sur le tuyau.
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