La plupart des débitmètres traditionnels (tels que les débitmètres électromagnétiques, à vortex et à turbine) nécessitent que le tuyau soit complètement rempli de fluide. Dans des conditions de conduite non-pleine (ou de canal ouvert/tuyau partiellement rempli), du gaz (généralement de l'air) existe au-dessus du fluide, ce qui affecte gravement la précision des mesures et peut même endommager l'instrument.
Niveau/débitmètre à ultrasons
Principe de mesure :
L'instrument est installé en haut du tuyau et mesure le niveau de liquide en émettant des impulsions ultrasoniques. Le microprocesseur à l'intérieur de l'instrument calcule automatiquement la-section transversale du fluide en fonction des dimensions prédéfinies du tuyau (circulaire, rectangulaire, etc.) et du niveau de liquide. En combinaison avec une vitesse d'écoulement prédéfinie (pour les déversoirs/auges fixes) ou en mesurant la vitesse d'écoulement réelle via une mesure multi-canal, le débit instantané et le débit cumulé sont finalement calculés.
Avantages :
Mesure sans-contact : le capteur n'entre pas en contact avec le fluide, n'est pas affecté par la corrosion, l'usure et la contamination du fluide, et nécessite un entretien minimal.
Large applicabilité : convient aux tuyaux de différentes formes (circulaires, carrés, trapézoïdaux) et aux canaux ouverts.
Installation facile : pas besoin de couper le tuyau ; il peut être installé en perçant un trou dans la partie supérieure du tuyau ou directement au-dessus du canal.
Haute précision de mesure.
Inconvénients :
Significativement affecté par la vapeur, la mousse, les matières en suspension ou l'accumulation de tartre à l'intérieur du tuyau.
Un calibrage précis est requis pour les tuyaux de forme irrégulière.
Applications typiques : drainage municipal, stations d'épuration, rejets d'eaux usées industrielles, réseaux de canalisations d'eaux pluviales, etc.
Débitmètre électromagnétique - avec fonction de mesure de canalisation non-complète
Remarque : Les débitmètres électromagnétiques ordinaires ne doivent pas être utilisés dans des conditions de conduite non remplie, car cela entraînerait des mesures inexactes et pourrait endommager les électrodes. Cependant, il existe sur le marché des débitmètres électromagnétiques spécialement conçus pour les mesures de canalisations non-complètes.
Principe de mesure :
Le principe est le même que celui des débitmètres électromagnétiques ordinaires (loi de Faraday sur l'induction électromagnétique), mais il utilise une structure d'électrode et une technologie de traitement du signal spéciales. Par exemple, en utilisant une conception à trois-électrodes ou quatre-électrodes, même en cas de changements de niveau de liquide, il y a toujours une électrode en contact avec le liquide, permettant ainsi d'obtenir une mesure stable.
Avantages :
Très grande précision et bonne répétabilité.
Insensible à la densité, à la viscosité, à la température et à la pression du fluide.
Peut mesurer les liquides corrosifs et les boues contenant des solides.
Inconvénients :
Coût plus élevé, bien plus élevé que celui des débitmètres intégrés à ultrasons.
L'installation nécessite la déconnexion des tuyaux, ce qui rend la construction complexe.
Nécessite que le fluide ait une certaine conductivité.
Applications typiques : contrôle de processus industriels et traitement des eaux usées, où une précision extrêmement élevée est requise.
Canal Parshall/Canal Venturi + Indicateur de niveau
Principe de mesure :
Un dispositif d'étranglement de forme spécifique-(canal Parshall ou déversoir triangulaire) est installé dans un canal ou un tuyau. Lorsque du fluide traverse ce dispositif, un phénomène d'étranglement se produit et le niveau de liquide monte en un point précis du canal (en amont de la gorge). Il existe une relation mathématique fixe entre cette augmentation du niveau de liquide et le débit. En mesurant ce niveau de liquide, le débit peut être calculé avec précision. Les indicateurs de niveau sont généralement de type à ultrasons ou à pression-.
Avantages :
Structure simple, robuste et durable, nécessitant peu d'entretien.
Non sujet au colmatage pour les fluides contenant une grande quantité de matières en suspension (comme le lisier).
Large plage de mesure.
Inconvénients :
Nécessite un grand espace d'installation et des exigences strictes sur les sections de tuyaux droites avant et après.
Encourt une certaine perte de tête.
La précision dépend de la précision de fabrication du canal et de la précision de la mesure du niveau de liquide.
Applications typiques : irrigation agricole, contrôle des inondations urbaines et mesure des débits d'affluents et d'effluents dans les stations d'épuration des eaux usées.
Débitmètre à ultrasons Doppler
Bien qu'il soit principalement utilisé pour les canalisations pleines, il peut également être utilisé dans certaines situations de canal non-complètes.
Principe de mesure :
En utilisant l'effet de décalage de fréquence Doppler provoqué par les ondes ultrasonores rencontrant des particules ou des bulles dans un fluide, la vitesse des particules ou des bulles en suspension dans le fluide est mesurée, calculant ainsi la vitesse du fluide. Cependant, cette méthode ne peut pas obtenir directement la surface de la section transversale et doit être utilisée conjointement avec une jauge de niveau pour calculer le débit.
Situations applicables : lorsque le tuyau n'est pas complètement plein, mais que le liquide contient une quantité suffisante de matériau réfléchissant (tel que des bulles ou des particules solides), un débitmètre à ultrasons Doppler peut être utilisé. Puisque la méthode Doppler fonctionne en utilisant les signaux sonores réfléchis par les bulles et les microparticules, elle ne fonctionnera pas si le fluide ne contient pas de bulles et de microparticules. Il convient aux fluides contenant au moins 30 % de particules en suspension.
Avantages :
Peut mesurer des milieux complexes tels que des mélanges solides-liquides, des boues et des mélanges huile-eau.
Pas de dérive du-point zéro. Aucun décalage de fréquence Doppler ne se produit lorsque le fluide est stationnaire. Par conséquent, l’unité d’affichage du contrôleur ne subira pas de dérive du point zéro-.
Inconvénients :
La précision des mesures est grandement affectée par le nombre et la répartition des objets réfléchissants dans le fluide, et sa stabilité n'est pas aussi bonne que celle des autres méthodes.
Nécessite un état d'écoulement stable dans une section de tuyau droit (la longueur du tuyau droit en amont doit être d'au moins 15d et la longueur en aval doit être d'au moins 5d), et l'emplacement d'installation a des exigences élevées.
Comment choisir ?
Premier choix : niveau/débitmètre à ultrasons. Il offre les meilleurs avantages globaux en termes de coût, de facilité d'installation et d'applicabilité, ce qui en fait le choix le plus courant pour la mesure de débit de canalisation non-complète-.
Si une précision extrêmement élevée est requise et que le budget est suffisant : envisagez d'utiliser un débitmètre électromagnétique dédié à un tube non-plein-.
S'il s'agit d'un grand canal ouvert ou d'un canal avec une teneur élevée en solides dans le fluide : un canal Parshall est un choix très fiable et économique.
Évitez d'utiliser : des débitmètres conçus pour un fonctionnement en-tuyau complet, tels que des débitmètres à turbine, à vortex, à orifice et à cône en V-. Ils ne fonctionneront pas correctement dans des conditions de canalisation non-pleine-.
