Débitmètre d'eau non invasif

Développement de débitmètres d'eau non invasifs

Le débitmètre d'eau non invasif utilise la technologie de mesure de débit par ultrasons ; les transducteurs du débitmètre sont souvent de type à pince, sans intrusion dans les canalisations d'eau. On trouve fréquemment des débitmètres à ultrasons portables, des débitmètres à ultrasons de poche ou des débitmètres muraux équipés d'un capteur de débit non invasif pour mesurer le débit d'eau.

La technologie des débitmètres à ultrasons est apparue sur le marché en 1970. À ses débuts, elle reposait principalement sur… débitmètre Doppler Cependant, à ses débuts, la technologie des débitmètres d'eau non invasifs a été appliquée à de nombreuses fins inappropriées, ce qui a engendré des résultats de mesure médiocres. Des années plus tard, des applications plus performantes ont vu le jour et la mesure du débit d'eau par ultrasons, grâce à cette technologie non invasive, a progressivement été reconnue par les utilisateurs. Parallèlement, les capacités de l'unité de traitement électronique des débitmètres à ultrasons ont été améliorées au cours des dernières décennies, grâce aux progrès techniques de l'industrie électronique. Ces améliorations continues ont non seulement élargi le champ d'application des débitmètres Doppler, mais ont également permis d'utiliser le débitmètre à ultrasons à temps de transit dans une grande variété d'applications, tout en atteignant une précision accrue, contribuant ainsi à la diffusion de la technologie des débitmètres à ultrasons non invasifs.

Depuis 1990, de nombreuses sociétés pétrolières et gazières ainsi que des stations d'étalonnage de débit ont accumulé une quantité importante de données pratiques, aboutissant à la publication, en 1996, du premier rapport de recherche sur la mesure du gaz naturel par débitmètres à ultrasons, dont la neuvième partie a été intégrée au rapport AGA de 1998. Depuis lors, les débitmètres à ultrasons ont connu un développement considérable dans le domaine du comptage du gaz naturel. En 2005, s'appuyant également sur un grand nombre de données pratiques, la norme API 5.8 relative à la mesure des hydrocarbures liquides par débitmètre à ultrasons pour liquides a été officiellement promulguée, favorisant ainsi l'utilisation de ces débitmètres dans l'industrie pétrolière et ses dérivés.

À l'heure actuelle, le nombre de débitmètres à ultrasons utilisés dans le monde augmente de plus de 10 % par an. La Chine est le pays où la croissance est la plus rapide, et l'industrie pétrolière et gazière représente le principal secteur d'application.

Principe du débitmètre d'eau non invasif

Deux technologies de débitmètres à ultrasons sont couramment utilisées sur le marché : le débitmètre à temps de transit et le débitmètre Doppler. Bien que le débitmètre non intrusif à temps de transit ait été inventé plus tard, il est largement utilisé et permet d'obtenir une précision supérieure pour la mesure de l'eau. Malgré ses nombreuses limitations, la technologie Doppler trouve une application unique dans le domaine des eaux usées ou chargées.

débitmètre ultrasonique non invasif Doppler

Débitmètre à temps de transit avec capteur de débit d'eau non invasif

Le débitmètre à temps de transit Cette méthode consiste à déterminer la vitesse de l'eau dans une canalisation en mesurant le temps de transit entre deux transducteurs lors de la propagation et de la rétraction d'une impulsion ultrasonore. Chaque transducteur fonctionne comme émetteur puis récepteur. Les débitmètres à temps de transit sont principalement utilisés pour l'eau potable (eau courante, eau souterraine, eau d'incendie, etc.) et ne conviennent pas aux eaux usées, aux eaux polluées ou aux effluents.

Lorsque l'eau remplit la conduite et reste immobile, le temps de propagation de l'impulsion ultrasonore jusqu'au transducteur est théoriquement identique. En effet, dans un fluide statique, la vitesse de propagation des ultrasons est constante. Si l'eau circule dans une conduite, les impulsions ultrasonores se propagent plus rapidement vers l'aval que vers l'amont, et la différence de temps entre les deux est proportionnelle à la vitesse de l'eau. Les débitmètres ultrasonores mono- et multicanaux permettent de mesurer les débits d'eau, mais les débitmètres multicanaux offrent une mesure plus précise car ils recueillent des informations sur le débit à différents endroits du profil d'écoulement, se rapprochant ainsi du débit réel. La vitesse d'écoulement est calculée à partir du temps de propagation sur une distance fixe et n'est pas affectée par des facteurs tels que la température, la pression ou la composition de l'eau.

Ultrasonique débitmètres d'eau Les débitmètres à ultrasons offrent une très grande précision sur une large plage de débits, sans perte de charge dans la canalisation. Dépourvus de pièces mobiles, ils garantissent une grande stabilité en tant que débitmètres non intrusifs. De manière générale, les débitmètres d'eau non intrusifs présentent les principaux avantages suivants par rapport aux autres types de débitmètres : absence de pièces mobiles, fonctionnement sans contact, absence de perte de charge, large plage de mesure, mesure bidirectionnelle, absence de maintenance périodique, installation simplifiée (travaux de plomberie uniquement), et longue durée de vie.

Débitmètre sans contact, sans perte de charge ni pièces mobiles, avec une large plage de débit.

débitmètre d'eau à ultrasons à pince

transducteurs à pince

Les débitmètres à ultrasons à effet Doppler et à transmission temporelle s'installent par fixation ; ils peuvent être fixés sur des conduites d'eau. Les débitmètres non invasifs ne pénètrent pas dans la paroi de la conduite et leurs sondes ne sont pas en contact avec l'eau. Ce type de débitmètre présente des avantages pour la mesure des fluides corrosifs, mais sa précision est faible et ne répond pas aux exigences de haute précision.

Les débitmètres à pince nécessitent une attention particulière aux tuyaux de montage.

Le débitmètre à pince doit impérativement respecter les opérations suivantes :
✅ Le matériau du tuyau à mesurer doit être adapté à la transmission des ondes sonores ;
✅ La surface de montage doit être propre et sèche ;
✅La sonde doit être couplée acoustiquement à l'extérieur du tuyau (généralement de la graisse ou de l'époxy est utilisé) ;
✅La paroi intérieure du tuyau à mesurer doit être exempte de substances capables d'absorber les ondes sonores.

Par exemple, les fabricants de débitmètres proposent différentes méthodes de fixation pour positionner la sonde. Certains fixent l'ensemble sonde à la paroi extérieure de la canalisation à l'aide d'un rail d'alignement, d'une sangle, de chaînes porte-échantillons ou d'un montage en surface. La vitesse de propagation d'une onde sonore dépend du matériau traversé, et l'angle de réfraction qui en résulte est très variable. Comme la canalisation et l'eau peuvent toutes deux induire des angles de réfraction, le positionnement précis de la sonde s'avère complexe.

De plus, le positionnement de la sonde qui fonctionne pour un fluide ne fonctionnera pas pour d'autres fluides en raison des changements d'angle de réfraction.
Une fois le positionnement précis de la sonde effectué, celle-ci doit être fixée acoustiquement à la paroi extérieure du tuyau à l'aide de graisse ou d'époxy. Des surfaces de contact rugueuses peuvent entraîner le décollement de la sonde, affectant ainsi la transmission et la réception des impulsions entre les sondes. Pour les applications de transfert de propriété, les débitmètres à ultrasons à pince ne présentent pas la précision et la stabilité requises.

Des surfaces de couplage rugueuses peuvent entraîner de mauvaises performances du débitmètre à ultrasons à pince

Spécifications du débitmètre d'eau non invasif

• Un débitmètre d'eau non invasif peut être un débitmètre d'eau mural invasif, un débitmètre d'eau portable ou un débitmètre d'eau portatif ;
• Les débitmètres non intrusifs permettent de mesurer et d'enregistrer les flux d'eau directs et inverses.
• Les transmetteurs de débitmètres non invasifs offrent une variété de protocoles de communication, tels que 4-20 mA, impulsions, relais, RS485 et Modbus. Le débitmètre peut transmettre des données à un PC ou au cloud via ce protocole, permettant ainsi la mise en œuvre de l'Internet des objets. Le protocole de communication est adapté à différentes conditions environnementales.

Voici des informations techniques concernant la configuration MODBUS RS485 d'un débitmètre ultrasonique non invasif : Paramètres MODBUS RS485>

• Le transmetteur de débit est équipé d'un enregistreur de données intégré permettant de sauvegarder les mesures d'eau et de les exporter vers un ordinateur. Ces données, issues de l'inspection des canalisations, peuvent être exportées lors des opérations de maintenance. Elles comprennent l'heure, le débit, le débit total, les flux direct et inverse, et l'intervalle de mesure est paramétrable. Ce transmetteur est particulièrement adapté aux travaux d'inspection et de surveillance du débit d'eau sur les canalisations.
• Différentes méthodes permettent d'installer une sonde de débit ultrasonique non invasive, par exemple sur une chaînette, un rail d'alignement ou une sangle. Les débitmètres sans contact garantissent une perte de charge nulle.

• Les débitmètres d'eau non invasifs sont équipés de transducteurs à pince qui n'endommagent pas la canalisation d'eau et ne provoquent pas de fuites.
• Pour les conduites d'eau de diamètre nominal DN32 à DN2000, les débitmètres non invasifs les plus courants sont ceux de 1 pouce, 2, 3 et 4 pouces, DN100 et 6 pouces (capteur de débit ultrasonique), ainsi que les débitmètres à pince de 8, 10 et 12 pouces ou DN300.
• Plage de vitesses de l'eau : ±0,01 m/s à ±12,0 m/s

Vous trouverez ci-joint une vidéo expliquant comment installer un débitmètre à ultrasons non invasif >>