La classification des débitmètres

La classification des équipements de débit peut être divisée en : débitmètre volumétrique, débitmètre de vitesse, débitmètre cible, débitmètre électromagnétique, débitmètre vortex, rotamètre, débitmètre à pression différentielle, débitmètre à ultrasons, débitmètre massique, etc.

1. Rotamètre

Le débitmètre à flotteur, également appelé rotamètre, est un type de débitmètre à section variable. Dans un tube conique vertical qui se dilate de bas en haut, la gravité du flotteur de section circulaire est supportée par la force hydrodynamique. Le cône peut monter et descendre librement. Il se déplace de haut en bas sous l'action de la vitesse d'écoulement et de la flottabilité. Après équilibrage par le poids du flotteur, ce mouvement est transmis au cadran pour indiquer le débit via un couplage magnétique. On distingue généralement les rotamètres en verre et les rotamètres en métal. Les débitmètres à rotor métallique sont les plus couramment utilisés dans l'industrie. Pour les fluides corrosifs avec des tuyaux de petit diamètre, le verre est généralement utilisé. En raison de la fragilité du verre, le point de contrôle clé est également un débitmètre à rotor en métaux précieux comme le titane. De nombreux fabricants nationaux de débitmètres à rotor, principalement Chengde Kroni (utilisant la technologie allemande de Cologne), Kaifeng Instrument Factory, Chongqing Chuanyi et Changzhou Chengfeng, produisent tous des rotamètres. En raison de la grande précision et de la répétabilité des rotamètres, ils sont largement utilisés dans la détection de débit de petits diamètres de tuyaux (≤ 200 MM).

2. Débitmètre volumétrique

Le débitmètre volumétrique mesure le débit volumétrique d'un fluide en mesurant le volume de mesure formé entre le carter et le rotor. Selon la structure du rotor, les débitmètres volumétriques peuvent être à roue dentée, à racleur, à engrenage elliptique, etc. Ils se caractérisent par une grande précision de mesure, jusqu'à 0,2 % dans certains cas, une structure simple et fiable, une large gamme d'applications, une résistance aux températures et aux pressions élevées et des conditions d'installation réduites. Il est largement utilisé pour la mesure du pétrole brut et d'autres produits pétroliers. Cependant, en raison de l'entraînement par engrenages, l'encombrement des pipelines représente le principal danger caché. L'installation d'un filtre en amont de l'équipement est nécessaire, ce qui a une durée de vie limitée et nécessite souvent un entretien. Les principales unités de production nationales sont : Kaifeng Instrument Factory, Anhui Instrument Factory, etc.

3. Débitmètre à pression différentielle

Le débitmètre à pression différentielle est un appareil de mesure utilisé depuis longtemps et disposant de données expérimentales complètes. Il mesure la différence de pression statique générée par le fluide circulant dans le dispositif d'étranglement afin d'afficher le débit. La configuration la plus simple comprend un dispositif d'étranglement, une conduite de signal de pression différentielle et un manomètre différentiel. Le dispositif d'étranglement le plus couramment utilisé dans l'industrie est le « dispositif d'étranglement standard », normalisé. Par exemple, un orifice standard, une tuyère, une tuyère de Venturi ou un tube de Venturi. Aujourd'hui, les dispositifs d'étranglement, et notamment la mesure du débit par tuyère, évoluent vers l'intégration. Le transmetteur de pression différentielle de haute précision et la compensation de température sont intégrés à la tuyère, ce qui améliore considérablement la précision. La technologie du tube de Pitot permet d'étalonner le dispositif d'étranglement en ligne. De nos jours, certains dispositifs d'étranglement non standard sont également utilisés en mesure industrielle, tels que les plaques à double orifice, les plaques à orifice rondes, les plaques à orifice annulaires, etc. Ces débitmètres nécessitent généralement un étalonnage en débit réel. La structure d'un dispositif d'étranglement standard est relativement simple, mais en raison de ses exigences élevées en matière de tolérances dimensionnelles, de forme et de position, la technologie d'usinage est relativement complexe. Prenons l'exemple d'une plaque à orifice standard : il s'agit d'une pièce ultra-mince, sujette à la déformation lors de l'usinage. Les plaques à orifice plus grandes sont également sujettes à la déformation lors de l'utilisation, ce qui affecte la précision. L'orifice de pression du dispositif d'étranglement n'est généralement pas trop grand et se déformera lors de l'utilisation, ce qui affectera la précision de la mesure. La plaque à orifice standard usera les éléments structurels liés à la mesure (tels que les angles aigus) en raison du frottement du fluide contre elle, ce qui réduira la précision de la mesure.

Bien que le développement des débitmètres à pression différentielle soit relativement précoce, avec l'amélioration et le développement continus d'autres formes de débitmètres et l'amélioration continue des exigences de mesure de débit pour le développement industriel, la position des débitmètres à pression différentielle dans la mesure industrielle a été partiellement remplacée par des débitmètres avancés, de haute précision et pratiques.

4. Débitmètre électromagnétique

Un débitmètre électromagnétique est développé selon le principe de l'induction électromagnétique de Faraday pour mesurer le débit volumique d'un liquide conducteur. Selon la loi de Faraday sur l'induction électromagnétique, lorsqu'un conducteur coupe la ligne de champ magnétique, une tension induite est générée dans le conducteur. L'intensité de la force électromotrice est cohérente avec celle du conducteur. Dans le champ magnétique, la vitesse du mouvement perpendiculaire au champ magnétique est proportionnelle, puis convertie en débit en fonction du diamètre du tube et de la différence de fluide.

Débitmètre électromagnétique et principes de sélection : 1) Le liquide à mesurer doit être conducteur ou en suspension ; 2) Le calibre et la plage de mesure, de préférence la plage normale étant supérieure à la moitié de la plage complète, et le débit étant compris entre 2 et 4 mètres ; 3) La pression de service doit être inférieure à la résistance à la pression du débitmètre ; 4) Différents matériaux de revêtement et d'électrode doivent être utilisés pour différentes températures et différents milieux corrosifs.

La précision de mesure du débitmètre électromagnétique est basée sur la situation où le liquide est plein du tuyau, et le problème de mesure de l'air dans le tuyau n'a pas encore été bien résolu.

Avantages des débitmètres électromagnétiques : l'absence de régulateur de débit réduit la perte de charge et la consommation d'énergie. La mesure est uniquement basée sur la vitesse moyenne du fluide mesuré et la plage de mesure est large. Les autres fluides ne peuvent être mesurés qu'après étalonnage de l'eau, sans correction. Ils sont donc particulièrement adaptés à une utilisation comme appareil de mesure pour la décantation. Grâce à l'amélioration continue de la technologie et des matériaux de fabrication, à l'amélioration constante de la stabilité, de la linéarité, de la précision et de la durée de vie, et à l'augmentation constante du diamètre des tuyaux, la mesure des fluides biphasiques solide-liquide utilise des électrodes remplaçables et des électrodes raclantes pour résoudre ce problème. Problèmes de mesure de milieu à haute pression (32 MPA), résistance à la corrosion (revêtement anti-acide et alcalin), ainsi que l'expansion continue du calibre (jusqu'à 3200 MM), l'augmentation continue de la durée de vie (généralement supérieure à 10 ans), les débitmètres électromagnétiques sont de plus en plus largement utilisés, son coût a également été réduit, mais le prix global, en particulier le prix des gros diamètres de tuyaux, est toujours élevé, il occupe donc une place importante dans l'achat de débitmètres.

5. Débitmètre à ultrasons

Le débitmètre à ultrasons est un nouvel instrument de mesure de débit développé récemment. Il permet de mesurer le débit d'un fluide transmettant le son. Il peut mesurer le débit d'un liquide à haute viscosité, d'un liquide non conducteur ou d'un gaz. Le principe de mesure du débit est le suivant : la vitesse de propagation des ondes ultrasonores dans le fluide varie en fonction du débit mesuré. Actuellement, les débitmètres à ultrasons de haute précision sont encore commercialisés par des marques étrangères, telles que Fuji au Japon et Kanglechuang aux États-Unis. Parmi les principaux fabricants nationaux de débitmètres à ultrasons figurent Tangshan Meilun, Dalian Xianchao et Wuhan Tailong.

Les débitmètres à ultrasons ne sont généralement pas utilisés pour mesurer les tassements. La production ne peut être interrompue pour remplacement en cas de dommage au point de mesure sur site. Ils sont souvent utilisés lorsque des paramètres de test sont nécessaires pour guider la production. Leur principal avantage réside dans leur utilisation pour la mesure de débits de gros calibre (diamètres de conduite supérieurs à 2 mètres). Même si certains points de mesure sont utilisés pour mesurer les tassements, l'utilisation de débitmètres à ultrasons de haute précision permet de réduire les coûts et la maintenance.

6. Débitmètre massique

Après des années de recherche, le débitmètre massique à tube en U a été lancé par la société américaine MICRO-MOTION en 1977. Dès sa sortie, ce débitmètre a démontré sa grande vitalité. Son avantage réside dans la possibilité d'obtenir directement le signal de débit massique, sans être affecté par les paramètres physiques. Sa précision est de ± 0,4 % de la valeur mesurée, pouvant atteindre 0,2 %. Il permet de mesurer une grande variété de gaz, de liquides et de boues. Il est particulièrement adapté à la mesure du gaz de pétrole liquéfié et du gaz naturel liquéfié avec des fluides commerciaux de qualité. Le débitmètre électromagnétique est insuffisant : comme il n'est pas affecté par la distribution de la vitesse d'écoulement en amont, il n'est pas nécessaire de prévoir des sections de tuyauterie directes à l'avant et à l'arrière du débitmètre. L'inconvénient est que le débitmètre massique offre une grande précision de traitement, mais sa base est généralement lourde, ce qui le rend coûteux. Étant facilement affecté par les vibrations externes et réduisant sa précision, il est important de bien choisir son emplacement et sa méthode d'installation.

7. Débitmètre vortex

Le débitmètre vortex, également appelé débitmètre vortex, est un produit apparu à la fin des années 1970. Populaire depuis sa commercialisation, il a été largement utilisé pour mesurer les liquides, les gaz, la vapeur et d'autres fluides. Le débitmètre vortex est un débitmètre de vitesse. Le signal de sortie est un signal de fréquence d'impulsion ou un signal de courant standard proportionnel au débit, et n'est pas affecté par la température, la pression, la composition, la viscosité et la masse volumique du fluide. Sa structure est simple, sans pièces mobiles, et l'élément de détection n'entre pas en contact avec le fluide à mesurer. Il offre une grande précision et une longue durée de vie. Son inconvénient est qu'une certaine section de tuyau droite est requise lors de l'installation, et le type ordinaire n'offre pas de bonnes performances en termes de vibrations et de températures élevées. Le débitmètre vortex existe en deux types : piézoélectrique et capacitif. Ce dernier présente des avantages en termes de résistance à la température et aux vibrations, mais il est plus coûteux et généralement utilisé pour la mesure de la vapeur surchauffée.

8. Débitmètre cible

Principe de mesure : lorsque le fluide s'écoule dans le tube de mesure, la différence de pression entre sa propre énergie cinétique et la plaque cible provoque un léger déplacement de cette dernière, dont la force est proportionnelle au débit. Il permet de mesurer des débits très faibles (0 - 0,08 m/s) avec une précision de 0,2 %.