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Compensation de la pression et de la température en temps réel pour optimiser la régulation du débit

16 mars 2021 Vincent Hengeveld
Compensation de pression pour une mesure de débit précise

Divers facteurs externes peuvent perturber la précision de mesure et la stabilité de régulation des régulateurs de débit massique. Mais quels sont les problématiques liées à l’influence de la pression et de la température ? Et comment les résoudre ? L’une des solutions consiste à mesurer la pression et la température en temps réel. En tant que responsable des technologies pour les débits de gaz chez Bronkhorst, je sais que l'efficacité et le rendement d'un procédé nécessitent un débit de gaz stable. Ce débit de gaz peut être mesuré et régulé par un régulateur de débit massique thermique.

Dans cet article, j'expliquerai les difficultés que vous pouvez rencontrer sous l’influence de la pression et de la température et je partagerai quelques conseils sur la façon d'optimiser la régulation du débit de gaz en utilisant la compensation de pression et de température en temps réel.

Les problématiques de compensation de pression et de température

Voici quelques exemples de facteurs externes :

  • Fluctuations de température
  • Fluctuations de la pression d’alimentation
Ces fluctuations peuvent se produire du fait de la baisse de pression dans une bouteille de gaz ou du fait de l'interférence entre plusieurs régulateurs du débit sur un même réseau. Comment Bronkhorst résout ces problèmes et quelles solutions offrons-nous ?


Interférence entre régulateurs de débit massique

Qu'est-ce que l'interférence ? Typiquement, l'interférence se produit lorsque plusieurs régulateurs de débit massique sont placés très proches l'un de l'autre sur une même conduite ou sont installés sur le même réseaux de gaz. La pression d’alimentation d'un régulateur de gaz est affectée par la consommation de débit des régulateurs de débit voisins. Lorsque l'instrument change de point de consigne, cela affecte la pression de la ligne d’alimentation. En raison de ce changement de pression, la mesure du débit dans un régulateur de débit conventionnel est affectée, indiquant une mesure de débit incorrecte qui n'est pas représentative du débit réel à travers le régulateur de débit massique.

Plus le débit nominal du régulateur de débit est faible, plus l'interférence d’un changement du point de consigne d'un régulateur de débit massique plus grand monté en parallèle sera important sur le premier.


Compensation de la pression statique et de la pression dynamique, quelle différence ?

La compensation de pression statique est la compensation des changements lents de pression, par exemple la pression venant d’une bouteille de gaz diminuant lentement. Intégrer un transmetteur de pression au régulateur de débit massique, conjointement avec un algorithme de conversion embarqué, permet de calculer en temps réel les propriétés véritables du fluide. Pour la mesure semi-calorifique, la densité, la viscosité, la conductivité thermique et la capacité calorifique sont utilisées dans le calcul. Ces propriétés changent sous l'influence de la pression et de la température. Ainsi, la température et la pression réelles sont mesurées et traitées, ce qui donne une mesure de débit précise et une stabilité de régulation.

Compensation dynamique, insensible aux variations de pression
Compensation dynamique, insensible aux variations de pression

La compensation de pression dynamique est la compensation de changement de pression rapides. Cela peut se produire lorsqu'un régulateur de débit massique de plus fort débit sur une même ligne d'alimentation change son point de consigne, cela provoque sur un régulateur de plus petit débit un effet indésirable également connu sous le nom "d'interférence". Dès que ces changements rapides de pression sont identifiés par le capteur de pression, la régulation de la vanne est ajustée en conséquence, de façon à ce que le débit reste stable.

Régulation du débit stable avec conversion embarquée.

L'algorithme de conversion embarqué permet de convertir les propriétés du fluide d'étalonnage mémorisé par celles des 100 autres gaz embarqués (fonctionnalité multi-fluides/multi-gammes). La température et la pression réelles mesurées sont utilisées dans le modèle de conversion embarqué pour compenser les changements des conditions d’alimentation du gaz. Cela conduit à une conversion plus fiable et plus précise et à une meilleure stabilité de régulation.

Configuration plus simple avec un débitmètre massique contenant des
Configuration plus simple avec un débitmètre massique contenant des "insensibles à la pression".

Pour en savoir plus sur les débitmètres et régulateurs de débit EL-FLOW Prestige, consultez notre page produits.

EL-FLOW Prestige Insensible à la pression
Compensation de pression et de température avec l'EL-FLOW Prestige (Pressure Insensitive))
Compensation de pression et de température avec l'EL-FLOW Prestige (Pressure Insensitive))

Les avantages du système de compensation de la pression et de la température en temps réel pour l'utilisateur

  1. Premièrement, du fait de la mesure plus précise et de la régulation de débit améliorée, des conditions d’utilisation optimisées et plus constantes sont possibles, résultant en une amélioration des performances de votre procédé.
  2. Deuxièmement, la facilité d'utilisation car il n'y a pas besoin de maintenir précisément les conditions d’alimentation et de procédé pour lesquelles l'instrument a été commandé.
  3. Troisièmement, étant donné que la pression de lignede gaz fournie devient moins importante pour la précision et la stabilité de régulation de l'instrument, moins de composants de précisions sont nécessaires sur la ligne de gaz d’alimentation, le nombre d’équipement nécessaire peut être réduit au stricte nécessaire. Cela permet de limiter les coûts en faisant l’économie d’un régulateur de pression par exemple.

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