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Auteur(s)
-
Jean-Michel MONTEL : Chef de produit débimétrie à Krohne France
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Lire l’articleINTRODUCTION
Bien que le principe de mesure soit connue depuis 1830, les premiers débitmètres électromagnétiques industriels ne sont apparus en Hollande que dans les années 1950.
Depuis cette date cette technologie n’a cessé de progresser, bénéficiant des nouvelles connaissances scientifiques et techniques. Par exemple, les nouveaux matériaux ont permis au capteur d’étendre son champ d’application. C’est aujourd’hui sans conteste le débitmètre le plus vendu. C’est aussi le moins contraignant à utiliser et le moins cher du marché si on prend en compte le rapport qualité de la mesure/prix.
Malgré ses 60 ans, cette technologie n’a rien perdu de son dynamisme. Chaque année ou presque, une avancée nouvelle est disponible sur le marché. La dernière en date est la mise sur le marché de DEM autonomes, c’est-à-dire sans alimentation électrique extérieure. Ils sont équipés de batteries qui leur donnent une autonomie de 3 à 15 ans selon les constructeurs (voir paragraphe 7.6).
Bien sûr de telles innovations ne sont possibles que grâce au dynamisme des quatre ou cinq grands constructeurs mondiaux qui ont engagé d’importants investissements en recherche et développement.
En France, nous utilisons souvent le terme de « DEM » pour parler des débitmètres électromagnétiques (MID en Allemagne).
Les avantages des DEM sont multiples :
-
Les débitmètres électromagnétiques ne gênent en rien l’écoulement du fluide ; par conséquent, ils ne font pas intervenir de pertes de charge dans le système, ils ont une réponse linéaire, avec une large gamme de diamètres de conduite (de quelques 2 mm à 3000 mm), et ont la capacité de mesurer un écoulement bidirectionnel. Le choix approprié des électrodes et des matériaux constituant la manchette leur permet d’être utilisés pour une grande variété de liquides agressifs et corrosifs. Ils sont particulièrement utilisés pour la mesure de boues contenant des particules en suspension ; ils sont aussi largement utilisés dans la production de papier, dans l’agroalimentaire, la chimie et le traitement des eaux.
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Les débitmètres électromagnétiques sont relativement insensibles à la densité et à la viscosité du fluide à mesurer ainsi qu’aux profils d’écoulement ; leur principal inconvénient, est le fait qu’ils ne peuvent être utilisés que pour des liquides conducteurs (minimum 0,05 µS · cm−1).
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Ils ont de faibles contraintes d’installation. La demande est généralement de cinq fois le diamètre nominal (DN) en longueur droite en amont et de trois fois ce même DN en aval. Krohne et ABB ont maintenant un DEM qui n’exige plus de longueur droite amont ni aval.
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Tous les DEM disposent d’une sortie analogique 4/20 milliampères, mais ils possèdent très souvent une sortie « impulsion » dont la somme représente le volume écoulé sur une durée de temps choisi. Les DEM sont donc aussi des compteurs électromagnétiques !!!
Cet article ne parlera pas des tests CEM (compatibilité électromagnétique) qui sont maintenant bien respectés. Pour vous en assurer, exigez le certificat CEM du fabricant mais aussi d’où provient ce certificat. Préférez un certificat fait dans un laboratoire européen disposant de l’accréditation ISO 17 025.
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- Version archivée 1 de oct. 1981 par Jacques NOSLEY
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7. Débitmètres spécifiques
7.1 Débitmètres électromagnétiques pour métaux liquides
Il s’agit de matériel développé pour des applications spécifiques.
Ces débitmètres électromagnétiques pour métaux liquides sont utilisés le plus souvent pour contrôler des débits de sodium liquide (dans le nucléaire).
Il existe aussi des appareils pour mesurer des débits de mercure et de lithium. La nature du fluide, sa température (100 à 600 °C), l’environnement du dispositif marquent la différence qui existe avec les débitmètres électromagnétiques industriels pour électrolytes.
Dans le domaine des métaux liquides, il existe deux grands types de débitmètres électromagnétiques :
-
l’un basé sur la mesure d’une force électromotrice induite par effet Faraday ;
-
l’autre basé sur la modification du couplage de bobinages (débitmètre à distorsion de flux DDF).
7.1.1 Débitmètres à effet Faraday
-
Historiquement, les débitmètres à effet Faraday ont été utilisés pour le sodium liquide, avec des tubes et des électrodes en acier inoxydable. Le choix des matériaux est fonction de la nature du fluide conducteur à contrôler ; mais le tube de mesure doit être amagnétique dans tous les cas.
Un conducteur, par exemple le sodium liquide, en mouvement dans un champ magnétique est le siège d’une force électromotrice (effet Faraday). Cette fém s’exprime par (figure 28) :
![]()
Le débit Q dans la canalisation a pour expression :
![]()
avec :
- e :
- fém (V),
...
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Débitmètres spécifiques
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - SCHERCLIFF (J.A.) - The theory of electromagnetic flow-measurement - Cambridge University Press (1962).
-
(2) - BEVIR (M.K.) - The theory of induced voltage electromagnetic flowmeters - J. Fluid Mech., vol. 43, pp. 577-590 (1970).
-
(3) - HEMP (J.) - Theory of eddy currents in electromagnetic flowmeters - J. Phys. D : Appl. Phys. vol. 24, pp. 244-251 (1991).
-
(4) - HEMP (J.) - Flowmeters and reciprocity - Quarterly Journal of Mechanics and Applied Mathematics, vol. 41, n° 4, pp. 503-520.
-
(5) - SANDERSON (M.L.) - Principles and practice of electromagnetic flow measurement - Journal A, vol. 32, pp. 19-26 (1991).
-
(6) - HOFMANN (F.) - Fundamental principles of Electromagnetic Flow Measurement - 3e édition Krohne (70 pages) (2003).
- ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
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Mesure de débit des fluides dans les conduites fermées. Vocabulaire et symboles (X10-100). « La présente Norme internationale définit les termes préconisés en matière de débit des fluides dans les conduites fermées et donne leurs symboles correspondants. Il a été jugé nécessaire d'exclure les termes des catégories suivantes : a) ceux qui sont évidents par eux-mêmes ; b) ceux qui ne s'appliquent pas aux présents travaux, en particulier ceux qui se rapportent plus spécifiquement à l'écoulement en canaux découverts (voir ISO 772) ; c) ceux qui se rapportent à des méthodes de mesurage très particulières ne pouvant faire l'objet d'une normalisation. ». - NF EN 24 006 - nov. 93
-
Mesure de débit d'un fluide conducteur dans les conduites fermées. Méthode par débitmètres électromagnétiques (X10-120). « La présente Norme internationale décrit le principe et les principes fondamentaux de conception des débitmètres électromagnétiques mesurant le débit d'un liquide conducteur dans une conduite fermée remplie. Elle traite de leur installation, de leur fonctionnement, de leur performance et de leur étalonnage. La présente Norme internationale ne spécifie aucune règle de sécurité pour l'emploi des débitmètres dans les conditions environnementales dangereuses et ne s'applique pas au mesurage des boues perméables magnétiquement ni aux usages médicaux. Elle traite des débitmètres en version courant alternatif et courant continu pulsé. ». - NF EN ISO 6817 - nov. 95
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Mesure de débit des fluides dans...
ANNEXES
1.1 Principaux constructeurs présents en Europe (Liste non exhaustive)
ABB Instrumentation
http://www.abb.com/instrumentation
Endress + Hauser
Foxboro France
Krohne
SART
Siemens Process Instrumentation
Yokogawa
EM (emerson Process Management)
HAUT DE PAGE1.2 Principaux distributeurs présents en Europe (Liste non exhaustive)
Fuji Electric
Kobold Instrumentation
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