Qu'est-ce qu'un débitmètre à turbine ?

Débitmètres à turbine , un dispositif innovant de mesure de la vitesse, est largement utilisé dans diverses industries telles que l'aérospatiale, la cryogénie et le transfert de propriété. Ces compteurs, une idée originale de Reinhard Woltman du XVIIIe siècle, sont connus pour leur précision dans la mesure des débits de liquides et de gaz. La conception comporte un rotor à plusieurs pales positionnées perpendiculairement à l’écoulement du fluide. Ce rotor, légèrement plus petit que le diamètre de la chambre de dosage, tourne librement sur roulements, sa vitesse de rotation étant directement corrélée au débit du fluide.

Le compteur détecte la rotation de la turbine par divers moyens, notamment des dispositifs à semi-conducteurs tels que des capteurs à réluctance, à inductance, capacitifs et à effet Hall ou des méthodes mécaniques telles que des engrenages ou des entraînements magnétiques. Dans la méthode à réluctance, une bobine avec un aimant permanent interagit avec les aubes de turbine attirant les aimants pour générer une tension lorsque chaque aube passe devant la bobine. Cette impulsion de tension indique un volume spécifique de fluide, mesuré par le facteur K du compteur.

L'approche par inductance utilise un aimant permanent dans le rotor ou des pales magnétisées, créant des impulsions de tension lorsque les pales passent dans la bobine. Certains modèles comportent une seule lame magnétique, chaque impulsion signifiant un tour complet du rotor. Les signaux des capteurs à réluctance et inductifs sont des ondes sinusoïdales continues, dont la fréquence reflète le débit. Cependant, à faible débit, le signal de sortie faible nécessite une proximité entre le capteur et son électronique d'affichage ou son préamplificateur.

Précision du compteur à turbine

Les compteurs à turbine sont reconnus pour leur précision, généralement exprimée en pourcentage du débit réel (% AR). L'un de ces compteurs offre une précision de linéarité remarquable de ±0,25 % sur une plage de débit de 10:1 et une linéarité encore plus fine de ±0,15 % sur une plage de 6:1. La répétabilité de son indicateur de performance clé varie de ±0,2 % à un remarquable ±0,02 % dans la plage linéaire.

En raison de légères variations dans la fabrication, chaque compteurs à turbine  subit un étalonnage avant d’être expédié. Cet étalonnage établit le facteur K, indiquant le nombre d'impulsions par unité de volume, qui reste dans la plage de linéarité spécifiée. L'enregistrement de plusieurs facteurs K pour différents segments de débit est réalisable, permettant des ajustements électroniques en réponse aux différents débits. Il est important de noter que le facteur K est spécifique au fluide pour lequel le compteur a été initialement calibré.

Les compteurs à turbine Barstock démontrent généralement une linéarité de ±0,25 % AR sur une plage de débit de 10 : 1. Pour les compteurs plus grands, cette linéarité s'élève à ±0,5 % AR sur la même plage. Une caractéristique notable des compteurs à turbine est une non-linéarité mineure, souvent appelée 'bosse du compteur à turbine,' observés dans les 25 à 30 % inférieurs de leur aire de répartition. Le maintien du débit minimum au-dessus de ce seuil permet d'obtenir une linéarité de 0,15 % pour les petits compteurs et de 0,25 % pour les plus grands. Si une plage de 10:1 ne suffit pas, certains compteurs à turbine peuvent s'étendre jusqu'à une plage de 100:1, bien que cela affecte la précision, la réduisant à 1 % de la pleine échelle.

Applications des débitmètres à turbine

Les compteurs à turbine trouvent leur utilité dans un large éventail de secteurs, y compris, mais sans s'y limiter,:

● Pétrole et Gaz

● Gestion de l'eau et des eaux usées

● Services publics de gaz

● Industries chimiques

● La production d'énergie

● Production d'aliments et de boissons

● Aérospatial

● Fabrication pharmaceutique

● Opérations métallurgiques et minières

● Industrie des pâtes et papiers

Précautions lors de l'utilisation de débitmètres à turbine

Malgré leur polyvalence, les compteurs à turbine présentent certaines limites. Leur précision diminue à des débits inférieurs en raison du frottement du rotor et des roulements. Il est donc conseillé de les faire fonctionner au-dessus de 5 % de leur capacité de débit maximale. Une utilisation à grande vitesse peut entraîner une usure prématurée des roulements, susceptible d'endommager le compteur.

Lorsqu'il s'agit de fluides non lubrifiants, il existe un risque accru d'usure des roulements, ce qui peut compromettre la précision du compteur et entraîner une éventuelle panne. Des remplacements fréquents des roulements peuvent être nécessaires dans de tels scénarios, augmentant ainsi les coûts de maintenance.

L'utilisation de ces compteurs avec des fluides sales doit être évitée pour éviter l'usure et l'endommagement des roulements. Étant donné que les débitmètres à turbine contiennent des pièces mobiles, ils sont sujets à une usure progressive au fil du temps et de l'utilisation.

De plus, il est crucial d'éviter les changements brusques du débit de gaz au débit de liquide, car ceux-ci peuvent stresser le compteur, affecter sa précision et potentiellement causer des dommages. Des conditions telles que le remplissage des canalisations, l’écoulement de bouchons et l’écoulement diphasique peuvent entraîner des inexactitudes dans les relevés des compteurs de turbine.

Avantages de l'utilisation de débitmètres à turbine

Les débitmètres à turbine sont réputés pour leurs vastes capacités, notamment dans la gestion de débits variables. Ils offrent un rapport de débit impressionnant allant jusqu'à 35:1, répondant à diverses exigences de débit. L’un de leurs principaux avantages est leur précision rentable, ce qui en fait un choix populaire dans de nombreux secteurs. Leur construction est à la fois simple et robuste, garantissant une durabilité à long terme. Ces compteurs sont également conviviaux en termes d’installation et de maintenance.

De plus, les débitmètres à turbine sont adaptables lorsqu'ils sont intégrés à d'autres instruments pour un contrôle précis du débit. Ils sont dotés d'une gamme d'options de raccordement au procédé, améliorant ainsi leur polyvalence. Ces compteurs peuvent fonctionner efficacement à différentes températures et pressions, ce qui les rend adaptés à de multiples applications. Un autre avantage important est leur faible chute de pression, qui contribue à maintenir l’efficacité du système. Enfin, ils fournissent une sortie de signal pratique pour une surveillance et un contrôle faciles.

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