Débitmètre à vortex pour solution de mesure d'air comprimé

Réponse rapide

Pour l'air comprimé circulant dans une conduite en acier de 150 mm (DN150) avec un débit de 300 à 900 CFM à 8 bar et une température de 15 à 30 °C, un débitmètre à vortex DN150 avec compensation intégrée de pression et de température est la solution idéale. Avant tout dimensionnement, vérifiez toujours si votre débit cible est exprimé en CFM (conditions réelles de fonctionnement) ou en SCFM (conditions standard). Les débitmètres à vortex de la série STLU de Silver Instruments couvrent cette plage et peuvent afficher directement le débit en CFM via une sortie RS-485 Modbus ou une sortie HART 4-20 mA.

Le projet : Conduite d'air comprimé de 6 pouces, Amérique du Nord

 Plus tôt cette année, un intégrateur de systèmes d'air comprimé nord-américain nous a contactés avec un cahier des charges précis. Il lui fallait un débitmètre à vortex pour une conduite d'air comprimé en acier de 15 cm (6 pouces). Le débit devait se situer entre 300 et 900 CFM. La pression de service devait rester inférieure à 8,2 bar (120 psi). Les températures ambiante et de process devaient se situer entre 15 et 30 °C. L'affichage devait être en CFM, et non en m³/h. Le débitmètre devait également communiquer avec leur automate programmable via Modbus RS-485, et l'indicateur devait être installé à 15 m de la conduite, car le point d'installation était difficilement lisible à hauteur des yeux.

Aucune de ces exigences n'est inhabituelle. Cependant, chacune d'elles modifie le code modèle. C'est pourquoi, avant même d'établir un devis pour une seule référence, nous avons vérifié par courriel deux points essentiels : l'unité (CFM ou SCFM) et le débit maximal réel.

CFM vs SCFM : pourquoi cette question se pose en premier

La plupart des ingénieurs d'usine connaissent la différence. Certaines équipes d'approvisionnement, en revanche, l'ignorent. Sur le papier, les chiffres semblent similaires, mais ils décrivent deux réalités bien distinctes.

CFM Le débit volumique (en pieds cubes par minute) correspond au débit réel dans les conditions de fonctionnement. Ainsi, à 8 bars et 25 °C, 1 CFM d'air comprimé équivaut à un pied cube de gaz comprimé, et non à son équivalent détendu.

Le SCFM (pieds cubes standard par minute) correspond au débit d'un même gaz dans des conditions standard, généralement 1 atm et 20 °C (certaines normes utilisent 0 °C ou 15 °C, ce qui peut prêter à confusion). À une pression relative de 8 bars, un débit de 900 SCFM équivaut à environ 100 CFM de débit réel, car le gaz a été comprimé environ neuf fois.

Si vous dimensionnez un débitmètre pour « 900 CFM » alors que le client voulait dire « 900 SCFM », le débitmètre sera 8 à 9 fois surdimensionné et les mesures de faible débit seront inférieures à la limite inférieure de vitesse du capteur à vortex. Le débitmètre affichera alors zéro la moitié du temps. Nous avons constaté ce problème à maintes reprises chez nos clients, c'est pourquoi nous demandons toujours l'information au préalable.

Dans ce cas précis, le client a confirmé le débit d'air (CFM) en conditions de fonctionnement. Cela permet de finaliser le dimensionnement.

Pourquoi DN150 (6") et pas un compteur plus petit

Le tuyau avait déjà un diamètre de 6 pouces. Le client a demandé s'il était possible de le réduire à DN100 (4 pouces) à l'aide d'un réducteur afin d'obtenir une vitesse plus élevée et un meilleur rapport de réduction. Nous l'avons déconseillé pour l'air comprimé dans cette application.

Voici le principe : les débitmètres à vortex fonctionnent en mesurant la formation de vortex de Karman autour d'un corps non profilé. La fréquence de ces vortex est linéaire avec la vitesse d'écoulement, mais seulement au-delà d'une certaine vitesse minimale. Pour un gaz, cette limite inférieure se situe généralement entre 4 et 5 m/s. En dessous, en l'absence de vortex stable, il n'y a pas de signal. Au-delà de la limite supérieure (généralement entre 60 et 70 m/s pour un gaz), on observe un bruit de type cavitation et la précision diminue.

À 8 bars et un diamètre nominal de 150 mm (DN150), un débit d'air comprimé de 300 CFM se situe aisément dans la plage de linéarité d'un capteur vortex DN150. Passer à un DN100 rapprocherait trop la limite supérieure de vitesse et risquerait d'endommager le débitmètre lors des surtensions du compresseur. Le maintien du débitmètre au diamètre de la conduite a également permis d'éviter le soudage d'un réducteur sur une conduite en acier sous pression, ce qui, sur un site américain, implique des formalités administratives supplémentaires selon la norme ASME.

La configuration que nous avons expédiée

Après deux échanges de courriels pour confirmer la plage de débit et les unités de lecture, le client a commandé un appareil portant ce code de modèle :

STLU-G-1-3-15-D-1-5-1-D1-N-1-0-BPT-M0

En résumé :

· STLU : Débitmètre à vortex Silver Automation Instruments

• G : Type de vortex de Karman isolé (à isolation gazeuse)

1 : Raccord de process à bride

· 3 : Le fluide est un gaz (air comprimé)

· 15 : DN150 / 6", plage de débit de 190 à 3800 m³/h (couvre la plage de débit du client de 300 à 900 CFM avec marge)

D : Avec indicateur numérique

· 1 : Alimentation 24 V CC

5 : Sortie Modbus RS-485

1 : Température standard -40 à 250 °C

· D1 : Bride DIN PN16 (conforme à la norme de leur site)

· N : Non antidéflagrant (conduite d'air comprimé, absence de zone 1 autour)

1 : Écran déporté, câble de 15 m

· 0 : Boîtier IP65

• BPT : Compensation intégrée de la pression et de la température (essentielle pour l’air comprimé, car sa densité varie en fonction de la pression et de la température de la conduite)

· M0 : Pièces en contact avec le fluide en acier inoxydable 304

L'option BPT est importante. L'air comprimé n'a pas une densité fixe. Si la pression de ligne varie de 6 à 9 bars au cours de la journée, le débit massique varie également. La compensation intégrée de pression et de température calcule le débit massique en temps réel et l'affiche sous forme de volume standard, permettant ainsi à l'opérateur de visualiser une valeur de débit (CFM) constante sur l'indicateur.

Installation et retours d'information

Envoyez-nous vos numéros

Si vous disposez d'une conduite d'air comprimé et que vous avez besoin d'un devis pour un débitmètre à vortex, envoyez-nous un e-mail :

· Diamètre du tuyau (pouces ou DN)

• Débit maximal et minimal, avec l'unité clairement indiquée (CFM, SCFM, m³/h ou Nm³/h)

· Pression de service (bar ou psi)

• Température de fonctionnement (°C ou °F)

• Signal de sortie requis (4-20 mA, Modbus, HART)

• Alimentation (24 V CC ou 220 V CA)

• Classification de la zone dangereuse, le cas échéant (zone ATEX, IECEx ou aucune)

Nous vous communiquerons la référence du modèle, le prix et les frais de livraison DDP pour votre pays, généralement sous 24 heures ouvrables. Consultez notre gamme de débitmètres à vortex STLU pour découvrir toutes les options de configuration.