Débitmètre à vapeur de 3 pouces (DN80) : plage de débit et dimensionnement

📑 Table of Contents▼

Quel débitmètre convient à une conduite de vapeur de 3 pouces ?
Débitmètre à vortex de 3 pouces, plage de débit
Plage de débit de vapeur saturée DN80 (kg/h)
Plage de débit de vapeur surchauffée DN80 (kg/h)
Lorsqu'une conduite de vapeur de 3 pouces nécessite un compteur plus petit
Installation d'un débitmètre de vapeur de 3 pouces
FAQ
Comment dimensionner un débitmètre de vapeur de 3 pouces ?

Un débitmètre à vapeur de 3 pouces est conçu pour la mesure de la vapeur dans une canalisation de 3 pouces (DN80). La désignation 3 pouces fait référence au diamètre nominal de la canalisation, et non à la plage de débit du débitmètre. Les débitmètres à vortex sont couramment utilisés pour cette application.

Pour la vapeur saturée, le débitmètre Silver Automation Instruments STLU-G DN80 a une plage de mesure d'environ 147 à 2 942 kg/h à 0,4 MPa(g) et de 256 à 5 126 kg/h à 0,8 MPa(g). Si la consommation de vapeur descend fréquemment en dessous du débit minimal du débitmètre DN80, un débitmètre DN65 ou DN50 avec réducteurs peut être plus adapté, à condition que sa plage de mesure couvre le débit réel.

Les sections suivantes traitent des plages de débit DN80 pour la vapeur saturée et surchauffée, ainsi que des considérations de dimensionnement qui déterminent quand un compteur plus petit peut être plus approprié pour une conduite de 3 pouces.

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Quel débitmètre convient à une conduite de vapeur de 3 pouces ?

Un débitmètre à vortex est une solution courante pour une conduite de vapeur de 3 pouces. Dépourvu de pièces mobiles, il nécessite peu d'entretien. Grâce à la compensation de pression et de température, il peut également calculer le débit massique de vapeur en kg/h.

Deux autres technologies sont également utilisées pour la mesure de la vapeur :

Plaque à orifice (pression différentielle).Les plaques à orifice sont relativement peu coûteuses et largement utilisées. Cependant, leur rapport de réduction typique est d'environ 3:1, ce qui peut s'avérer insuffisant pour une conduite de vapeur présentant d'importantes variations de la demande entre le jour et la nuit.
Débitmètre massique Coriolis.Les débitmètres Coriolis mesurent directement le débit massique, mais les températures élevées de la vapeur et le coût de l'équipement peuvent les rendre moins pratiques pour une conduite de 76 mm (3 pouces). Des configurations haute température peuvent être disponibles pour des applications spécifiques.

Pour de nombreuses conduites de vapeur, un débitmètre à vortex constitue un bon point de départ. Le choix final dépend des conditions de fonctionnement, du rapport de réduction requis et de la précision nécessaire.

Débitmètre à vortex de 3 pouces, plage de débit

Le débitmètre à vortex Silver Instruments STLU-G DN80 possède une plage de débit volumique standard de 55 à 1 100 m³/h, soit environ 3 à 61 m/s à travers un alésage de 80 mm. Le rapport de réduction obtenu est de 20:1.

Pour la mesure de la vapeur, la précision typique est de ±1,5 % de la valeur mesurée. Un débitmètre à vortex mesure le débit volumique, tandis que le débit massique dépend de la masse volumique de la vapeur à la pression et à la température de fonctionnement. Les tableaux suivants présentent les plages de débit massique correspondantes pour la vapeur saturée et la vapeur surchauffée.

Plage de débit de vapeur saturée DN80 (kg/h)

La densité de la vapeur augmente avec la pression ; par conséquent, un même débit volumique correspond à un débit massique plus élevé à haute pression. Le tableau ci-dessous présente la plage de DN80 calculée pour différentes pressions de vapeur saturée.

Pression MPa(g)	Température de saturation °C	Plage DN80 kg/h
0,2	134	91,2-1 823
0,4	152	147-2 942
0,6	165	202-4 040
0,7	170	229-4 584
0,8	175	256-5 126
1.0	184	310-6 206
1.2	192	364-7 283
1.6	204	472-9 435

Les valeurs du débit massique sont calculées en multipliant la plage volumétrique standard par la masse volumique de la vapeur saturée, selon les propriétés de la vapeur définies par la norme IAPWS-IF97. Toutes les pressions sont des pressions relatives.

Pour les autres tailles de tuyaux de DN15 à DN300, consultez notre guide de dimensionnement des débitmètres de vapeur .

Plage de débit de vapeur surchauffée DN80 (kg/h)

La vapeur surchauffée est moins dense que la vapeur saturée à pression égale. Par conséquent, un même débit volumique correspond à un débit massique inférieur. À 1,6 MPa(g), par exemple, le débit massique pour un tuyau DN80 est de 370 à 7 393 kg/h à 300 °C, contre 472 à 9 435 kg/h pour la vapeur saturée à la même pression.

Pression MPa(g)	Température °C	Plage de débit DN80 (kg/h)
1.0	250	261–5 226
1.6	300	370–7 393
2.5	300	580–11 605

La configuration standard STLU supporte des températures jusqu'à 250 °C, tandis que la version étendue est conçue pour des températures allant jusqu'à 300 °C. Si vos conditions de fonctionnement sont hors de ces limites, veuillez nous communiquer la pression et la température afin que nous puissions vérifier le dimensionnement. Les pressions nominales des brides disponibles sont de 1,6, 2,5 et 4,0 MPa.

Lorsqu'une conduite de vapeur de 3 pouces nécessite un compteur plus petit

Le dimensionnement des canalisations et celui du compteur sont des décisions distinctes. La canalisation est généralement dimensionnée pour supporter la demande de pointe, mais le compteur doit également mesurer la consommation de vapeur en période de faible demande.

Considérons une conduite fonctionnant à 0,8 MPa(g), avec un débit maximal de 1 200 kg/h, un débit normal de 500 kg/h et une charge nocturne de seulement 150 kg/h. Le tableau compare trois diamètres de compteurs dans ces conditions.

Taille du mètre	Plage de mesure à 0,8 MPa(g)	Vitesse à 150 / 500 / 1 200 kg/h	Chargement nocturne à portée ?
DN80	256-5 126 kg/h	1,8 / 5,9 / 14,2 m/s	Non
DN65	163-3 355 kg/h	2,7 / 9,0 / 21,6 m/s	Non, juste en dessous
DN50	93-1 864 kg/h	4,6 / 15,2 / 36,4 m/s	Oui

Le compteur DN80 supporte les débits normaux et de pointe, mais son débit minimal de 256 kg/h est trop élevé pour la charge nocturne de 150 kg/h. Le compteur DN65 est plus adapté, bien que son débit minimal de 163 kg/h reste supérieur au seuil requis. Avec des réducteurs DN80 vers DN50, un compteur DN50 peut couvrir les trois points de fonctionnement.

Au débit de pointe de 1 200 kg/h, la vitesse dans le compteur DN50 atteint environ 36 m/s, ce qui est conforme aux normes. Le diamètre plus petit augmente également la perte de charge ; il est donc important de vérifier la perte de charge admissible avant de choisir un compteur DN50. Veuillez nous communiquer vos conditions de fonctionnement et la limite de perte de charge afin que nous puissions vérifier si ce compteur est adapté.

Si le débit de vapeur ne descend jamais en dessous d'environ 260 kg/h, un diamètre nominal de 80 mm (DN80) peut suffire sans réducteur. Pour la méthode de dimensionnement complète et d'autres exemples, consultez notre guide sur le dimensionnement des débitmètres de vapeur .

Installation d'un débitmètre de vapeur de 3 pouces

exigences relatives aux tuyaux droits

Un débitmètre à vortex nécessite une longueur de conduite droite suffisante pour maintenir un profil d'écoulement stable. On considère généralement une longueur de 20D en amont et de 5D en aval, où D représente le diamètre de passage du débitmètre. Pour un DN80, cela correspond approximativement à 1,6 m en amont et 0,4 m en aval. L'installation d'une vanne de régulation ou de deux coudes dans des plans différents en amont peut nécessiter une section droite plus longue. Il est impératif de vérifier la conformité de l'installation avec la configuration réelle de la tuyauterie, conformément aux recommandations du fabricant.

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Installation de réducteurs

Si un compteur DN65 ou DN50 est installé sur une conduite de 3 pouces, placez les réducteurs à l'extérieur des sections droites requises, dans la mesure du possible. Mesurez la longueur des sections droites à partir du compteur en utilisant le diamètre de passage du compteur plutôt que le diamètre nominal de la conduite principale.

Gestion des condensats

Choisissez un point d'installation où la condensation est peu probable et prévoyez un système d'évacuation des condensats et de purge de vapeur adapté. Les poches d'eau peuvent perturber le signal du vortex et endommager le capteur. L'installation finale doit respecter les exigences du site en matière de tuyauterie vapeur et d'évacuation des condensats.

Compensation de pression et de température

Pour la vapeur saturée, la pression ou la température permet de déterminer la masse volumique, à condition qu'elle reste saturée. La vapeur surchauffée nécessite les deux mesures. La configuration STLU compensée utilise les données de pression et de température pour calculer le débit massique et l'exprimer en kg/h.

FAQ

Une conduite de vapeur de 3 pouces est-elle DN80 ?

Oui, une conduite de vapeur de 3 pouces (NPS 3) correspond à un DN80. Un tuyau en acier DN80 a un diamètre extérieur de 88,9 mm et un diamètre intérieur de 77,9 mm pour l'épaisseur Schedule 40 et de 73,7 mm pour l'épaisseur Schedule 80. Les brides du compteur doivent être compatibles avec la conduite, par exemple selon la norme ASME B16.5 classe 150 ou 300, ou EN 1092-1 PN16 ou PN40.

Quelle quantité de vapeur un débitmètre à vortex de 3 pouces peut-il mesurer ?

Avec de la vapeur saturée, un débitmètre DN80 Silver Instruments STLU-G mesure des débits de 147 à 2 942 kg/h à 0,4 MPa(g), de 310 à 6 206 kg/h à 1,0 MPa(g) et de 472 à 9 435 kg/h à 1,6 MPa(g). À pression égale, les débits sont inférieurs avec de la vapeur surchauffée.

Plaque à vortex ou à orifice pour une conduite de vapeur de 3 pouces ?

Pour la plupart des conduites de vapeur de 76 mm (3 pouces), un débitmètre à vortex est la solution la plus simple. Un débitmètre à vortex DN80 couvre une plage de 20:1 avec un seul instrument et fournit un débit en kg/h avec compensation intégrée. Un débitmètre à plaque à orifice couvre une plage d'environ 3:1 et nécessite un transmetteur de pression différentielle, des capteurs de pression et de température ainsi qu'un calculateur de débit pour obtenir le débit massique.

Comment estimer le débit de vapeur si je ne connais que la puissance nominale de la chaudière ?

Si le débit de la chaudière est exprimé en kg/h ou t/h de vapeur, considérez environ 80 % de cette valeur comme débit normal et 110 % comme débit maximal. Si le débit est exprimé en kW, chaque kW produit environ 1,5 kg/h de vapeur saturée. Une chaudière de 1 000 kW à 0,8 MPa(g) avec une eau d'alimentation à 80 °C produit environ 1 480 kg/h. Une conduite de 3 pouces ne transporte généralement qu'une partie de ce débit ; il convient donc de vérifier la charge sur cette conduite.

Un débitmètre de vapeur de 3 pouces peut-il indiquer la consommation totale de vapeur ?

Oui, un débitmètre à vapeur à vortex de 7,6 cm (3 pouces) peut afficher la consommation totale de vapeur. Grâce à son indicateur numérique, il affiche le débit instantané en kg/h et le débit cumulé en kg ou t. La consommation totale peut également être transmise à un automate programmable ou à un système de surveillance de l'énergie via une sortie d'impulsions ou un bus RS-485 Modbus. Une version alimentée par batterie est disponible pour les environnements sans alimentation 24 V CC.