Quiconque a passé du temps près d'une canalisation de traitement des eaux usées a raconté l'histoire d'un capteur de niveau qui n'avait plus de sens. La lecture saute sans raison, l'alarme n'arrête pas de gazouiller ou le réservoir semble à moitié plein sur l'IHM alors que l'opérateur qui se trouve à côté peut voir qu'il déborde presque.Jauges de niveau à ultrasonssont toujours l'un des choix les plus raisonnables pour ce type d'environnement - pas de pièces mouillées, précision décente pour le prix, facile à échanger. Mais ils présentent des schémas de défaillance qui se répètent dans toutes les usines, et la plupart d’entre eux ont pour origine la même poignée de causes.
Ceci est un aperçu des problèmes qui surviennent le plus souvent, de ce qui se passe réellement derrière eux et de ce qui tend à les résoudre pour de bon plutôt que pour une semaine seulement.
Pourquoi les plantes continuent de choisir des capteurs à ultrasons plutôt qu'à contact-
La logique est assez simple. Influents bruts, boues primaires, boues de gravier - rien de tout cela n'est doux pour tout ce qui le touche. Flotte la confiture avec des chiffons et de la graisse. Les sondes capacitives s'accumulent et dérivent. Les capteurs à ultrasons se trouvent au-dessus du liquide et n’entrent jamais en contact. Ainsi, dans de nombreuses applications, ils durent véritablement plus longtemps avec moins d’attention.
Cela dit, le compromis est qu'ils mesurent à l'air libre au-dessus d'un réservoir souvent rempli de vapeur, de mousse et de pièces mobiles -, ce qui est exactement l'environnement qui les fait trébucher. La technologie résout un problème (encrassement) et en hérite un autre (interférence). Il vaut la peine de le savoir, surtout si vous comparez les devis et que l'unité d'un fournisseur est sensiblement moins chère -, elle est généralement moins chère car elle ignore les fonctionnalités qui traitent de ce deuxième problème.
Les problèmes qui apparaissent réellement sur site
1. La mousse mange le signal
C'est la plainte que nous entendons le plus, et elle se produit presque toujours dans les bassins d'aération ou partout où il y a un mélange mécanique. La mousse ne reflète pas le son comme le fait une surface liquide plane -, elle le diffuse, de sorte que le capteur perd entièrement l'écho ou capte une réflexion partielle quelque part à l'intérieur de la couche de mousse, et non la surface réelle de l'eau en dessous.
Nous avons eu un cas où une usine continuait à recevoir des alarmes-de niveau élevé pendant un pic de charge biologique, même si le réservoir était loin d'être plein. Il s’est avéré que la couche de mousse pendant cette période était suffisamment épaisse pour que le capteur lise le haut de la mousse comme niveau de liquide. Le correctif n'était pas un nouveau capteur -, il s'agissait de le repositionner loin de la zone du diffuseur et d'ajouter une courte section de repos pour réduire l'exposition directe à la mousse. La lecture s'est stabilisée en une journée.
Si le repositionnement n'est pas pratique, recherchez des appareils dotés d'une sensibilité de seuil d'écho réglable. Cela n’éliminera pas le problème des mousses épaisses, mais cela réduira considérablement les faux déclenchements.
2. Faux échos sur les composants internes du réservoir
Une échelle, un arbre agitateur, une poutre de support placée à l'intérieur du cône de faisceau du capteur -, tout cela peut renvoyer le son et être lu comme la surface. Cela a tendance à ressembler à des sauts soudains et physiquement impossibles dans la ligne de tendance : le niveau baisse de dix centimètres en un cycle de balayage, puis revient immédiatement.
Les acheteurs négligent souvent l’angle de faisceau lorsqu’ils comparent les capteurs, principalement parce qu’il est enfoui dans la fiche technique et que chaque modèle « se ressemble » sur le papier. Cela ne devrait pas être une réflexion après coup -, un grand angle de faisceau dans un réservoir rempli d'encombrement structurel pose exactement ce problème. Lors de la mise en service, l'exécution d'une routine appropriée de cartographie des faux-écho, au lieu de passer directement aux paramètres par défaut, résout une grande partie de ces cas avant qu'ils ne deviennent un appel de service.
3. La zone aveugle vous surprend lorsque la précision compte le plus
Chaque transducteur ultrasonique a une zone morte près du visage où la lecture n'est pas fiable - l'onde n'est pas encore stabilisée. Si le niveau de remplissage maximum de votre réservoir se situe à proximité de cette zone, vous perdez en précision exactement au moment où vous en avez le plus besoin : près du débordement.
C'est l'une de ces choses qui sont peu coûteuses à prévenir et fastidieuses à réparer après l'installation. Vérifiez les spécifications de la zone aveugle par rapport à votre niveau maximum attendu réel, avec marge, avant de monter - et non le numéro générique de "plage de mesure" proposé par les fournisseurs, qui suppose généralement des conditions idéales de réservoir ouvert-qui ne correspondent pas à un véritable bassin d'égouts.
4. Dérive des variations de température et d’humidité
La vitesse du son change avec la température de l'air, de sorte qu'un réservoir qui chauffe sous le soleil direct et refroidit pendant la nuit peut afficher une lente dérive de la lecture qui n'a rien à voir avec le niveau réel du liquide. C'est suffisamment subtil pour que les opérateurs le recherchent parfois pendant des semaines comme problème d'étalonnage avant de se rendre compte qu'il suit la courbe de température quotidienne.
Les capteurs dotés d'une-sonde de température intégrée et d'une compensation automatique gèrent cela sans intervention de l'opérateur. Si l'unité déjà installée ne l'a pas, une vérification croisée- manuelle par rapport à une jauge à différents moments de la journée permettra au moins de quantifier l'ampleur de la dérive, ce qui aidera à décider si une mise à niveau en vaut la peine.
5. Accumulation sur la face du transducteur
L'absence de-contact ne signifie pas une maintenance nulle. Le brouillard de graisse et la condensation se déposent sur la face du capteur au fil du temps, en particulier à proximité d'un traitement primaire ou d'une décharge industrielle à haute teneur en graisse. Une face revêtue affaiblit l'impulsion sortante et le signal de retour devient plus bruyant avant que quiconque ne remarque une panne complète - il se dégrade progressivement, ce qui explique en partie pourquoi il est facile de le manquer lors d'une vérification visuelle rapide.
Un nettoyage-à un intervalle défini permet d'éviter la plupart des problèmes. Pour les lignes où cela constitue un casse-tête récurrent, il convient de prêter attention au matériau de revêtement du transducteur lors de l'achat d'unités à face - PTFE ou PVDF-qui éliminent bien mieux la graisse que le plastique non revêtu, et la différence de prix est faible à côté du coût de la main-d'œuvre nécessaire pour nettoyer un capteur encrassé toutes les quelques semaines.
6. Turbulence brouillant le signal de retour
Les canaux de sable, les boîtes de séparation de flux, tout ce qui se trouve à proximité d'un mélangeur -, les turbulences de surface divisent la réflexion en un retour incohérent et bruyant au lieu d'un écho propre. Le capteur n'est pas cassé, il ne reçoit tout simplement pas de signal auquel il peut faire confiance.
Le positionnement sur la section de flux disponible la plus calme aide plus que ce à quoi les gens s'attendent. Lorsque cela n'est pas possible, les paramètres d'amortissement ou de moyenne de l'émetteur valent le détour - la plupart des unités industrielles vous permettent de lisser la réponse sans trop être en retard par rapport aux changements réels. C'est un paramètre que les gens touchent rarement après la mise en service, ce qui est regrettable, car c'est souvent la solution complète.
7. Raccourcis d'installation qui ressemblent à des pannes matérielles
Celui-ci n’est pas glamour, mais il s’agit d’une cause profonde véritablement courante. Capteur monté trop près de la paroi du réservoir, câble de signal parallèle à une ligne d'alimentation du moteur sans blindage, unité pas tout à fait verticale - l'un d'entre eux produira des lectures qui ressembleront à un capteur défectueux lorsque le capteur lui-même va bien.
Il vaut la peine de vérifier l'espace libre du mur par rapport au minimum du fabricant (généralement 20-30 cm, varie selon le modèle), d'acheminer le câble de signal séparément de l'alimentation lorsque cela est possible et de confirmer que le support est de niveau avant de blâmer l'instrument. C'est un contrôle de cinq minutes qui évite le déplacement d'un camion.
Qu'est-ce que cela signifie si vous choisissez un capteur, pas seulement en réparez un
Pour les acheteurs qui comparent les options plutôt que de dépanner ce qui est déjà installé, quelques éléments sont plus importants en pratique que ne le suggèrent habituellement les numéros des fiches techniques :
- Matériau du boîtier et du presse-étoupeest plus important dans une station d'épuration que presque partout ailleurs, car le sulfure d'hydrogène corrode les enceintes bon marché plus rapidement que ne le pensent la plupart des acheteurs. Les boîtiers en acier inoxydable ou en PBT-de haute qualité coûtent plus cher au départ, mais modifient sensiblement le cycle de remplacement.
- Qualité de traitement de l'échoest le véritable différenciateur entre les unités budgétaires et les unités de milieu de gamme-, plus que les chiffres bruts ou les chiffres de précision sur papier. Deux capteurs avec une précision publiée identique peuvent se comporter complètement différemment dans un réservoir mousseux en fonction de la façon dont le filtrage interne gère un signal de retour bruyant.
- Assistance locale et disponibilité des pièces de rechangefinit par avoir autant d'importance que le matériel lui-même une fois qu'une unité est en service pendant un certain temps - un capteur légèrement moins cher mais qui prend des semaines pour obtenir une pièce de rechange n'est pas réellement moins cher.
Des habitudes de maintenance qui prolongent la durée de vie
- Essuyez la face du transducteur selon un programme défini plutôt que de manière réactive : - une fois par mois est une valeur par défaut raisonnable pour les lignes épaisses de graisse.-
- Vérifiez la corrosion des joints du boîtier et des presse-étoupes plusieurs fois par an.
- Re-vérifiez à nouveau par rapport à une lecture manuelle après tout nettoyage du réservoir ou tout changement structurel à proximité.
- Revérifiez les supports de montage après de grandes variations de température saisonnières
- Examinez et mettez à jour la carte des faux-échos si quelque chose change à l'intérieur du réservoir - nouvel équipement, échelles ajoutées, tout ce qui modifie le trajet du faisceau.
Quand il est temps d’envisager plutôt le radar
Les capteurs à ultrasons constituent un défaut solide pour de nombreux réservoirs d’eaux usées, mais ils ne sont pas toujours la bonne solution. Une mousse épaisse persistante, une vapeur dense ou des réservoirs étroits remplis d'obstructions ont tendance à privilégier une jauge de niveau radar à ondes guidées ou sans -contact, car le radar est beaucoup moins sensible à la vapeur, à la mousse et aux couches de température. Cela coûte plus cher à l'achat, mais pour un réservoir qui ne s'est jamais bien comporté avec les ultrasons - ceux qui génèrent un ticket d'assistance tous les deux mois -, le coût total est généralement calculé d'ici quelques années une fois le temps de dépannage pris en compte.
FAQ
Les interférences de mousse peuvent-elles être résolues uniquement par les réglages, sans déplacer le capteur ?
Partiellement. L'ajustement du seuil d'écho et de l'amortissement réduit les faux déclenchements d'une mousse modérée, mais une couche de mousse épaisse et persistante nécessite généralement également un changement physique -, un repositionnement, un puits de stabilisation ou une technologie complètement différente.
À quelle fréquence ces capteurs doivent-ils être recalibrés dans une application d’épuration des eaux usées ?
Une fois par an est une base raisonnable pour la plupart des plantes. Lorsque l'air est particulièrement corrosif ou que les composants internes du réservoir changent souvent, une vérification tous les six mois tend à détecter la dérive avant qu'elle ne devienne un problème opérationnel.
Payer plus pour un capteur signifie-t-il réellement moins de problèmes ?
Dans cette catégorie, généralement oui -, la différence de prix a tendance à refléter des éléments réels tels que le matériau de revêtement, la qualité du traitement de l'écho et la durabilité du boîtier, et pas seulement la marque. En particulier pour les conditions difficiles des eaux usées, l’option la moins chère finit souvent par coûter plus cher en visites de service.
Ces capteurs peuvent-ils être installés dans des réservoirs scellés et étanches au gaz ?
La plupart des modèles le prennent en charge, mais les différences de pression à l’intérieur d’un récipient scellé peuvent toujours affecter légèrement le temps de trajet du son. Il vaut la peine de vérifier la pression nominale et la plage de compensation avant de spécifier un capteur pour un réservoir fermé.
Combien de temps ces unités résistent-elles généralement dans un environnement d’eaux usées avant de devoir être remplacées ?
Avec des habitudes de nettoyage raisonnables et une bonne évaluation du logement, plusieurs années de service fiable sont typiques. L’exposition aux gaz corrosifs ou le manque d’entretien raccourcissent considérablement cette fenêtre.
Références
Document d'orientation de l'Agence américaine de protection de l'environnement - sur l'instrumentation, le contrôle et l'automatisation des installations de traitement des eaux usées.
Water Environment Federation (WEF) - Manuel de pratiques sur les systèmes d'instrumentation et de contrôle des usines.
International Society of Automation (ISA) - références techniques sur les principes de mesure de niveau par ultrasons et par radar.
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