D 6 INSTRUMENTATION - RÉGULATION - AUTOMATISMES -

Risques et Précautions Liés aux Matériels
INSTRUMENTATION - RÉGULATION - AUTOMATISMES
CAPTEURS - TRANSMETTEURS TOUT OU RIEN
Ingénieurs en
Sécurité Industrielle
D6
-2/B
I - PRESSOSTATS ........................................................................................................................ 1
II - CONTACTEURS DE TEMPÉRATURE ..................................................................................... 3
III - DÉTECTEURS DE NIVEAUX ................................................................................................... 4
1
2
3
4
5
6
7
-
Contacteurs de niveau à flotteur ................................................................................................. 4
Contacteurs de niveau à masse de déplacements ou à plongeur .............................................. 6
Détecteurs conductifs .................................................................................................................. 7
Détecteurs radioactifs.................................................................................................................. 8
Contacteur à palette .................................................................................................................... 9
Détecteurs de niveau par lames vibrantes .................................................................................. 9
Détecteurs optiques .................................................................................................................. 10
IV - DÉTECTEURS DE DÉBITS .................................................................................................... 12
1 2 -
Contacteurs à palettes .............................................................................................................. 12
Contacteurs électromagnétiques .............................................................................................. 12
IR CAP - 02377_A_F - Rev. 0
Ce document comporte 13 pages
 2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training
21/04/2005
D 6 -2/B
1
I-
PRESSOSTATS
Qu'il soit simple ou différentiel, un pressostat est un organe de contrôle fonctionnant en tout ou rien qui peut
être utilisé :
-
soit comme simple alarme sonore ou visuelle
soit comme organe de mise en sécurité sur une machine (compresseur, ...) ou sur une
installation (réacteur, colonne, ...)
soit comme organe de réglage, ouverture et fermeture automatique des clapets
d'aspiration sur un compresseur alternatif d'air instrument par exemple
L'action de commande peut provenir aussi bien d'une pression que d'une différentielle de pression, haute ou
basse.
Quelques exemples de pressostats couramment utilisés, sont présentés ci-après.
• Pressostat différentiel à membrane
La pression différentielle à contrôler est appliquée à une membrane dont la variation de hauteur agit sur un
levier pivotant. Lorsqu'elle devient suffisante pour combattre l'action du ressort, le mouvement du levier
provoque le basculement du contacteur à mercure et celui-ci vient établir le contact électrique. La tension du
ressort est réglable pour permettre l'ajustement du point de consigne.
HP
D IRA 279 A
BP
• Pressostat simple à soufflet avec réglage d'écart
D IRA 280 A
Ce pressostat est équipé d'un dispositif de réglage d'écart. L'écart fixant la pression minimale à laquelle il est
nécessaire de descendre pour provoquer le basculement inverse du contact à mercure.
02377_A_F
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D 6 -2/B
2
LP
Pg 13,5
DIN 46 255
Pressostat de pression différentielle
à soufflets
1
2
3
017 4030
310(4)A 380v-ac
2
112W 220v-dc
HP
Pg 13,5
DIN 46 255
1
2
MINI
1
2
3
Pressostat simple à soufflet
avec réglage d'écart
D IRA 248 A
MAX
9
10
017 4030
310(4)A 380v-ac
2
112W 220v-dc
Document DANFOSS
02377_A_F
 2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training
D 6 -2/B
3
II -
CONTACTEURS DE TEMPÉRATURE
Les contacteurs de température ou thermostats sont des appareils capables de détecter le franchissement
d’un seuil de température.
Pour les appareils de mesure électriques, le seuil de température de déclenchement du thermostat
correspond à un seuil d'intensité électrique ou de force électromotrice qu'un dispositif approprié permet de
détecter.
Les appareils locaux quant à eux sont le plus souvent du type à bulbe sensible + capillaire sur soufflet ou
membrane.
Pg 13,5
DIN 46 255
LP
1
2
3
017 4030
310(4)A 380v-ac
112W 220v-dc
2
MAX
9
10
MINI
1
2
Pg 13,5
DIN 46 255
1
2
3
017 4030
310(4)A 380v-ac
112W 220v-dc
2
HP
D IRA 249 A
HP
Document DANFOSS
Thermostat différentiel
Thermostat simple
02377_A_F
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4
III - DÉTECTEURS DE NIVEAUX
La détection de niveau a pour but de signaler une certaine hauteur de liquide ou de solide dans une capacité
de stockage. En général, la position du point de détection détermine l'emplacement du capteur. Les
applications les plus fréquentes consistent à détecter des niveaux de réservoirs pleins ou vides en utilisant les
principes de mesure suivants :
–
–
–
–
–
–
–
flotteur
plongeur ou masses de déplacement
conductif
capacitif
radioactif
lames vibrantes
etc...
La détection d'un niveau haut ou d'un niveau bas devant permettre la commande d'une alarme ou d'une
sécurité.
1-
CONTACTEURS DE NIVEAU À FLOTTEUR
La montée ou la descente du niveau de produit dans la capacité occasionne le déplacement d'un
flotteur. Son déplacement est transmis par l'intermédiaire d'un tube étanche à un microrupteur, un
mécanisme pneumatique ou à une ampoule à mesure par exemple, qui va provoquer l'action de
contrôle souhaitée, alarme ou sécurité.
Contact
électrique
Tube étanche
D IRA 289 A
Flotteur
Contact de niveau à flotteur horizontal
02377_A_F
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5
Contacteur de niveau à flotteur
Contacteur de niveau à flotteur
vertical
horizontal à tige coudée
A
Niveau
d'alarme
Niveau
d'alarme
Niveau
d'alarme
Niveau
d'alarme
C
B
C
B
A
Pour certaines applications, il est possible d'utiliser des contacteurs présentant plusieurs seuils
d'alarmes, comme le montre la figure ci-dessous.
Niveau
d'alarme
Contacteur de niveau à flotteurs à trois seuils
02377_A_F
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D IRA 250 A
Niveau
d'alarme
D 6 -2/B
6
C
A
B
Ampoule
à mercure
Pivot
Ressort
de rappel
Tube magnétique
Aimant
permanent
Piston magnétique
Niveau croissant
Équipé d'un contact électrique
Niveau décroissant
D IRA 1098 A
Flotteur
Équipé d'une ampoule
à mercure
Contrôleurs de niveau à flotteur et piston magnétique
2-
CONTACTEURS DE NIVEAU À MASSE DE DÉPLACEMENTS OU À PLONGEUR
Le fonctionnement de ce type d'appareil est basé sur le principe d'Archimède.
Il consiste à employer des masses qui reçoivent la poussée d'Archimède due au liquide. Cette
poussée peut être équilibrée, par exemple, par un ressort. Chaque immersion de masse se traduit par
une remontée du piston magnétique qui peut commander l'ouverture ou les fermetures de contacts
électriques.
Piston magnétique
L1 et L2 :variation de
la longueur du ressort
sous l'effet de la
poussée d'archimède
L2
L1
L2
Contacts électriques
L1
D IRA 1099 A
Masses de déplacement
Contracteur à plongeur équipé de contacts électriques
02377_A_F
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7
Ampoule
à mercure
Pivot
Ressort
de rappel
Tube magnétique
Niveau
croissant
Niveau
décroissant
D IRA 1098 B
Aimant
permanent
Piston magnétique
Contrôleur à plongeur équipé d'une ampoule à mercure
Les masses sont en métal ou assez souvent en porcelaine. Elles possèdent parfois une forme conique
pour éviter les risques de sédimentation.
Comme pour les contrôleurs à flotteur, un même dispositif peut permettre la détection de plusieurs
niveaux.
3-
DÉTECTEURS CONDUCTIFS
D IRA 1090 B
Le principe consiste à mesurer le courant électrique passant entre deux électrodes ou entre une
électrode et la masse métallique d'un réservoir, lorsque le produit nécessairement conducteur vient au
contact de la sonde pour fermer le circuit.
Exemples d'implantation de sondes conductives
Ce type de sonde peut permettre également de détecter une interface entre deux liquides, un
conducteur, l'autre isolant par exemple eau/hydrocarbure ou eau/huile.
02377_A_F
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4-
DÉTECTEURS RADIOACTIFS
La détection de niveau se fait par occultation du faisceau. La variation de rayonnement reçu se produit
lors du remplacement de la phase liquide ou solide par la phase gazeuse ou inversement.
Exemples d'applications :
Container et détecteur sont montés à
la hauteur du niveau à détecter.
Appareil de
commutation
Attention : le détecteur doit être
monté exactement dans l'axe du
rayonnement.
D IRA 1100 A
Le détecteur est monté en position
horizontale.
Détecteur
Source
D IRA 1101 A
Pour des réservoirs de grande dimension,
raccourcissement du trajet par le choix
d'une sécante.
D IRA 1102 A
Pour des réservoirs de très grandes
dimensions, le trajet suivi par les rayons
pourra être raccourci en introduisant la
source radioactive dans un tube.
02377_A_F
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9
5-
CONTACTEURS À PALETTE
L'appareil se compose essentiellement d'un moteur entraînant une tige munie d'un palpeur.
L'ensemble est en continuelle rotation. Lorsque le milieu dont on cherche à mesurer la hauteur atteint
le palpeur, il se crée un couple résistant. Ce couple provoque alors le basculement d'un contact
électrique.
Ce type d'appareil peut être utilisé aussi bien sur des solides que des liquides.
Détecteur à palettes rotatives
6-
DÉTECTEUR DE NIVEAU PAR LAMES VIBRANTES
Une ou plusieurs tiges ou lames vibrantes sont mises en oscillations à leur fréquence de résonance
par effet piezoélectrique, lorsqu'elles entrent en contact avec le produit solide ou liquide, les
oscillations sont assorties et déclenchent une commutation.
Réseau
Charge extérieur
Relais sans contact,
stabilisation de tension,
Allumage de LED
Commutation en sécurité
Min/Max
Exploitation électronique
LED
S
E
Raccord 11/2conique
Membrane
Repère
Fourche
Piézoxydes
Effet
piézoélectrique
Capteur
Principe d'un détecteur à lames vibrantes
02377_A_F
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Étrier
D IRA 1104
Min / Max
D 6 -2/B
10
Point de
commutation
Position du point de commutation
D IRA 1105 A
Point de commutation
Exemples de montage
suivant le sens de montage
7-
DÉTECTEURS OPTIQUES
Mesure par réfraction (système à prisme conique).
D IRA 1106 A
Il s'agit d'un petit prisme conique en plastique ou verre situé dans un manchon. Une source lumineuse
(LED) et une photorésistance sont logées dans ce manchon. La lumière s'échappe du prisme s'il est
plongé dans un liquide (figure A), ou reste confinée avec retour sur la cellule s'il se trouve dans l'air
(figure B).
Figure A
Figure B
02377_A_F
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Des dispositifs similaires peuvent être utilisés avec des filtres optiques
D
S
D
D
S
D IRA 1115 A
S
Liquide
Liquide
Liquide
D : détecteur
S : source
Détection de niveau tout ou rien par fibres optiques.
02377_A_F
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IV - DÉTECTEURS DE DÉBITS
1-
CONTACTEURS À PALETTES
Ce type d'appareil est utilisé pour la surveillance d'un écoulement. En fonction de la vitesse
d'écoulement ou du débit, une palette placée dans la canalisation est déviée et déplace par exemple
un aimant qui par phénomène de balancier va permettre la fermeture d'un contact.
D SEC 1330 A
Un ressort permet à la palette de revenir dans sa position initiale en absence de débit.
Vue extérieure d'un détecteur
de débit à palette
(Documentation BAMO)
2-
Détecteur de débit à palette
(Documentation KOLBOLD)
CONTACTEURS ÉLECTROMAGNÉTIQUES
D IRA 1331 A
Les contrôleurs de débit électromagnétiques peuvent être montés latéralement par piquage sur une
tuyauterie. Deux bobines magnétiques insérées dans le corps de l'appareil génèrent un champ
magnétique commuté perpendiculaire à l'écoulement du liquide. Le champ magnétique et la vitesse
d'écoulement induisent une tension U entre une électrode centrale et le corps du détecteur en inox. La
tension U est directement proportionnelle à la vitesse d'écoulement v. La tension U aux bornes des
2 électrodes est transmise à un convertisseur intégré. La tension obtenue est comparée à un seuil de
référence réglable qui permet de générer une alarme ou une séquence de sécurité.
Vue extérieure d'un détecteur
de débit électromagnétique
(Documentation KHRONE)
Implantation d'un détecteur
de débit électromagnétique
(Documentation KHRONE)
02377_A_F
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