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RÉSUMÉ
Cet article traite des fondamentaux de la mesure et du contrôle de niveau de liquides et de solides dans un contexte industriel. Les notions exposées en première et deuxième partie reprennent les définitions prérequises à une bonne mise en œuvre : niveau mesuré, hauteurs vraie et manométrique, interface, plan de référence, etc. Les parties suivantes décrivent les spécificités de la mesure de niveau relatives au produit (tranquillisation des liquides, particularités des solides en vrac), à la criticité de l'application (chaîne de mesure, fiabilité, sécurité) et à son adaptation aux conditions environnementales (températures extrêmes, agressions extérieures). Enfin, les dernières évolutions de la mesure de niveau, notamment en termes d'exploitation et de connectivité, sont présentées.
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Florestan OGHEARD : Chargé d’affaires référent technique - Centre technique des industries aérauliques et thermiques, Villeurbanne, France
INTRODUCTION
Rien ne semble plus banal qu’une mesure de niveau ! À côté des mesures de température, de pression et de débit, c’est une des quatre mesures fondamentales assumées par l’instrumentation industrielle. Cependant, la multiplicité des méthodes employées démontre que le niveau est, en réalité, un paramètre plus compliqué à maîtriser qu’il ne le paraît de prime abord. La complexité de la mesure de niveau est inhérente aux concepts mis en jeu. Que ce soit les différents mesurandes (niveau, hauteur vraie, hauteur manométrique), les spécificités relatives au produit stocké (tranquillisation des liquides, particularités des solides en vrac), la criticité de l’application (chaîne de mesure, fiabilité, sécurité) et son adaptation aux conditions environnementales (températures extrêmes, agressions extérieures), une multitude de paramètres est à prendre en compte afin d’optimiser le processus de mesure. Outre ces considérations purement techniques, la mesure de niveau peut également servir aux transactions commerciales lors de l’achat d’une quantité (volume ou masse) de produit stocké. Dans ce cas, les règles et normes de métrologie légales ajoutent des contraintes supplémentaires qu’il faudra considérer. La mise en œuvre d’une mesure de niveau doit ainsi répondre à diverses problématiques de sécurité, de rentabilité, ou de qualité des produits stockés. Omniprésente dans l’industrie, la mesure de niveau intervient dans un bon nombre d’applications, allant du contrôle (gestion d’automatismes, génie des procédés) à la détection de seuils (déclenchement d’alarmes) en passant par l’enregistrement de campagnes de mesures pour le suivi et l’analyse des systèmes (nappes phréatiques, barrages, rivières, réservoirs, consommation d’eau ou de carburant, etc). Les secteurs industriels les plus concernés par ces applications sont l’industrie chimique et pétrochimique, l’industrie agroalimentaire, pharmaceutique, ou encore le secteur de traitement de l’eau ou des industries en lien avec l’énergie et les matières premières.
ce premier article introduit les généralités sur la mesure et le contrôle des niveaux, nécessaires à la compréhension des articles suivants :
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« Mesure et contrôle de niveaux – Systèmes pour liquides ou solides » [R 2 011] ;
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« Mesure et contrôle de niveaux – Systèmes propres aux liquides » [R 2 012] ;
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« Mesure et contrôle de niveaux – Systèmes propres aux solides » [R 2 013] ;
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« Comparatif des méthodes de mesure et de détection de niveaux » [R 2 014].
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VERSIONS
- Version archivée 1 de janv. 1993 par Michel RICHARD
- Version archivée 2 de mars 2003 par Michel RICHARD
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Conclusion
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9. Évolution des mesures de niveau
Les mesures de niveau continuent de représenter une part importante du parc de matériel d’instrumentation. Elles se divisent nettement en deux groupes, les mesures précises destinées aux transactions commerciales et à l’assiette des impôts, réalisées à partir d’appareils agréés par l’Administration, et celles destinées à la surveillance des procédés de fabrication. Une tendance nette se manifeste en faveur des instruments à fonctionnement statique, basés par exemple sur l’emploi de la capacité électrique, des ultrasons ou des micro-ondes, peu invasifs, au détriment d’anciens systèmes hydromécaniques : flotteurs, câble, etc. Les exploitants recherchent avant tout une bonne fiabilité assortie d’une maintenance réduite. Cependant, le développement de systèmes de gestion centralisée combinés à une analyse de plus en plus fine des conditions de fonctionnement conduit à optimiser l’exactitude.
Une autre tendance marquée se mariant parfaitement avec la multiplication des systèmes purement électroniques est le recours à des protocoles de liaison numérique pour assurer la transmission des informations, toutes de nature analogique, à une unité de gestion centrale équipée de moyens informatiques ou à une centrale de mesure. Parmi les systèmes de communication disponibles, le protocole HART se satisfait d’une simple paire de fils analogiques 4-20 mA et permet d’utiliser des capteurs intelligents, capables d’être configurés et réglés à distance, mais on trouve aussi de plus en plus de bus de terrain : Fieldbus, Profibus (voir article [S 8 160)], Modbus, EtherCat, voire des bus propriétaires. Il existe également des gestions ou télégestions de dépôts, voire gérables par location de ligne téléphonique ou réseau GSM, qui conviennent parfaitement pour surveiller à distance des réservoirs isolés, des cuves de stockage, etc. Ethernet, couplé à des bus de terrain, permet d’accroître encore ce champ d’opération.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ASCH (G.) - Les capteurs en instrumentation. - 8e édition. Dunod (2017).
-
(2) - GILLUM (D.R.) - Industrial level, pressure, and density measurement. - ISA (1995).
-
(3) - LEWIS (J.) - Solids Level Measurement and Detection Handbook. - Momentum Press (2012).
-
(4) - LITTLE (T.) - Going the distance: Solids Level Measurement with Radar. - Momentum Press (2012).
-
(5) - CHO (C.H.) - Measurement and Control of Liquid Level. - ISA (1982).
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Mesure et contrôle de niveaux – Systèmes pour liquides ou solides
Cours en ligne sur la mesure de niveau par technologie radar :
https://academy-online.krohne.com/elearning/fr/cours/mesure-de-niveau-radar/
Engineer’s Garage: level sensors :
https://www.engineersgarage.com/article_page/level-sensors/
HAUT DE PAGE
ISO 2919 (2012), Radioprotection – Sources radioactives scellées – Exigences générales et classification
NF EN 13922 (2011), Citernes destinées au transport de matières dangereuses – Équipement de service pour citernes – Dispositifs limiteurs de remplissage pour carburants pétroliers liquides
Le catalogue des normes Iso et Afnor peut être consulté en ligne sur le site de l’Afnor : http://www.afnor.fr
DIN 7081 (1999), Pressure resistant oblong sight glasses of borosilicate glass without limitation in the range of low temperature
DIN 7080 (2005), Pressure...
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