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NOTE DE L'ÉDITEUR
Cet article est la réédition actualisée de l’article [R 2 011] intitulé « Contrôle de niveaux – Systèmes pour liquides ou solides » paru en 2003, rédigé par Michel RICHARD.
RÉSUMÉ
Cet article traite de la mesure et du contrôle de niveau de liquides et de solides dans un contexte industriel. Les différents chapitres décrivent les différents principes de mesure et technologies présentes sur le marché, en exposant pour chacun le processus de mesure et ses variantes, les bonnes pratiques de mise en œuvre, les avantages et inconvénients de la technologie, les paramètres d'influence de la mesure, les règles pratiques et, le cas échéant, légales. Les différentes technologies exposées - manuelle, pesage, radio-isotopes, optique, capacité électrique, ondes sonores et ultrasonores, micro-ondes, lames vibrantes, palpeur, conductivité et résistivité électrique - permettent de répondre à la totalité des problématiques industrielles en sélectionnant la solution la plus adaptée.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Florestan OGHEARD : Chargé d’affaires référent technique - Centre technique des industries aérauliques et thermiques, Villeurbanne, France
INTRODUCTION
La mesure de niveau est omniprésente dans bon nombre de secteurs industriels aussi divers que l’agroalimentaire, la chimie et la pétrochimie, le traitement de l’eau, ou l’énergie et les matières premières. Sa complexité est le fruit de la diversité des conditions d’utilisation, des propriétés physico-chimiques des produits à mesurer, et des contraintes sécuritaires et le cas échéant législatives (métrologie légale pour les transactions commerciales). La mesure de niveau est employée dans la gestion des automatismes (génie des procédés), la surveillance (gestion de l’eau, déclenchement d’alarmes) et l’analyse de données physico-chimiques lors de campagnes de mesure.
Dans un premier article [R 2 010] « Mesure et contrôle de niveaux – Introduction », les notions de base nécessaires à la compréhension des méthodes de mesure des niveaux ont été présentées. Certaines méthodes peuvent s’appliquer à la mesure de niveaux de liquides aussi bien que de solides. Elles sont présentées ici. Par la suite, les méthodes particulières aux niveaux liquides seront introduites dans l’article [R 2 012] « Mesure et contrôle de niveaux – Systèmes propres aux liquides », puis celles qui ne s’appliquent qu’aux niveaux de solides dans l’article [R 2 013] « Mesure et contrôle de niveaux – Systèmes propres aux solides ». Enfin, l’article [R 2 014] « Comparatif des méthodes de mesure et de détection de niveaux » comprend des tableaux comparatifs des techniques présentées dans les quatre autres articles. Ils constituent un outil de choix pour sélectionner la ou les méthodes les plus appropriées pour chaque cas particulier.
Le « Pour en savoir plus » de l’article [R 2 010] contient un tableau très complet des fabricants et constructeurs d’appareils de mesure et de détection.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de mars 2003 par Michel RICHARD
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Détecteurs à lames vibrantes
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7. Systèmes à micro-ondes
Les micro-ondes, de nature électromagnétique, possèdent une fréquence comprise entre 300 MHz et 300 GHz. Comme la lumière, elles sont peu perturbées par des poussières diffuses, la vapeur non saturée, la pression, la température, la composition chimique de l’atmosphère traversée. Bien que les détecteurs de niveau les exploitant soient dans l’ensemble plutôt onéreux par rapport aux autres solutions, ils ont fait l’objet d’un développement considérable, les prix ont diminué et la fréquence élevée permet de prétendre aisément à une très bonne incertitude de mesure, de l’ordre du millimètre. Robustes, ils supportent des hautes températures.
Il existe quatre méthodes pour les utiliser :
-
en détection de niveau, comme une cellule photoélectrique à travers les parois ;
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en mesure, par émission d’impulsions, dont on détermine le temps de retour, comme dans la plupart des systèmes à ultrasons ;
-
en émettant un train d’ondes continu modulé en fréquence, dont on mesure la différence de fréquences sur le train d’ondes de retour ;
-
en guidant les impulsions émises dans un guide d’ondes, en l’occurrence une tige ou un câble noyé dans la matière. À l’interface du niveau, une réflexion se produit dont on mesure le délai de retour.
Des méthodes de mesure avec radar, on peut retenir les possibilités suivantes :
-
utilisation en général en voûte de réservoir ou de silo ;
-
utilisation possible avec un puits de tranquillisation dont le diamètre réduit élimine les retours parasites ;
-
emploi d’antennes en cornet, s’il y a de la place, ou antennes en bâton à travers une tubulure de faible diamètre, mais exigeant une fréquence plus élevée ;
-
réchauffage de l’antenne, s’il y a risque de condensation ;
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refroidissement de l’antenne si la température est trop élevée ;
-
antennes déportées avec extension pour certaines applications difficiles ; liaison par câble avec l’électronique ;
-
antennes réalisables en toutes sortes de matériaux pour résister aux ambiances corrosives (inox, titane, aluminium, hastelloy, tantale, plastique, céramique, revêtements...
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Systèmes à micro-ondes
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
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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QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE
1/ Quiz d'entraînement
Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.
2/ Test de validation
Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.
Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.
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