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Mesure du niveau de capacité NivoCapa® dans les réservoirs de refroidissement des gaz

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Précision des mesures et conception résistante à la corrosion, y compris le blindage PFA

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Les capteurs de niveau qui fonctionnent selon le principe de la mesure capacitive sont utilisés dans différents liquides, pâtes, mousses et boues et peuvent être mis en œuvre dans tous les types et formes de réservoirs, métalliques ou non métalliques. Ils ont un très haut niveau de précision dans

les médias conducteurs et non conducteurs. Si vous regardez l'ensemble en pratique,

il devient évident que le principe de mesure capacitive est très polyvalent dans des conditions de processus très différentes. Pour une aciérie, une mesure de niveau en continu,

qui fonctionne sans être affecté par la vapeur ou les fluctuations de pression dans une très petite

a été mis en œuvre avec le NivoCapa® NC 8000 dans l'eau pour le refroidissement des gaz. La technologie éprouvée avec compensation active de l'accumulation et un oscillateur accordable était une solution flexible pour optimiser le processus de fabrication.

L'un des dix plus grands producteurs d'acier au monde recherchait une mesure continue, insensible et en même temps précise du niveau de l'eau de refroidissement dans de très petits réservoirs dispersés pour le refroidissement des gaz

Dans le cadre de la modernisation des installations de production en Inde, plusieurs usines devaient être équipées d'une surveillance intelligente du niveau. Outre le remplissage et la vidange par des pompes, qui provoquent des fluctuations de pression dans les réservoirs, la présence de gaz H2 devait être considérée comme un facteur critique pour le choix d'une technologie de mesure appropriée.

Plusieurs tests sur site effectués par Sumit Majumder, directeur général de UWT India, et son équipe avec différents capteurs ont rapidement montré que les réservoirs peuvent être surveillés en toute sécurité grâce au principe de mesure capacitif de la robuste sonde NivoCapa® NC 8000. Pour la petite plage de mesure de l'application de 1150 mm (3,77 ft.), la version à tige avec une plage de mesure totale allant jusqu'à 5 mètres (16,41 ft.) (dans la version à corde jusqu'à 25 mètres (82 ft.)) offrait une solution bien adaptée. Le NivoCapa® NC 8000 est un contrôleur de niveau simple et économique pour les liquides ou les huiles à base d'eau ainsi que pour les poudres fluides. La capacité électrique est mesurée dans le processus, qui est proportionnel au niveau dans le récipient. La sonde mécanique se compose d'une zone de mesure à longueur flexible et d'une compensation active de l'accumulation à longueur fixe. Elle fournit la valeur de la capacité électrique de la plage de mesure par rapport à l'environnement (paroi du réservoir, tube de mesure/terre ou matériau conducteur) et est reliée au transmetteur. Le capteur de niveau peut être utilisé dans les grands silos ou réservoirs ainsi que dans les petites cuves de process, les réservoirs tampons, les trémies, les bacs, les dérivations ou les tuyaux de descente. La sonde en acier inoxydable stable, résistante à l'usure et à l'abrasion en 1.4404 (316L) est adaptée à une utilisation dans des milieux chimiques agressifs avec un revêtement PFA disponible en option. Les différentes versions de l'appareil permettent des installations par le haut, par le bas et, grâce au boîtier détaché, même en cas de vibrations importantes ou de faible encombrement. Les boîtiers sont en aluminium revêtu de poudre et la haute sensibilité à partir d'une valeur DK de 1,5 assure une grande fiabilité fonctionnelle et permet d'utiliser le capteur de niveau de manière flexible dans de nombreux milieux. Les différentes diélectriques sont facilement évaluées et détectées. Le NC 8000 est un instrument à 2 fils avec un signal de sortie analogique 4... 20 mA selon NAMUR NE43. Il combine une électronique facile à régler avec des bras de sonde testés sur le terrain. La technologie "Active Shield" intégrée protège avec une compensation active de l'accumulation contre les erreurs de mesure, qui proviennent de ponts, de mousses, de dépôts de matériaux et d'agglomérations. La plage de mesure flexible combinée à une très haute résolution garantit des résultats de mesure précis, même à des températures de processus extrêmes dans une plage de -40 °C à +200 °C

(-40 °F à +392 °F) et dans une surpression de processus allant jusqu'à 35 bar (507,63 psi).

Le capteur à tige NivoCapa® NC 8100 permet une détection fiable du niveau dans le réservoir de refroidissement avec une température de processus comprise entre 80 °C et 150 °C (176 °F à +302 °F) sans aucun problème du côté de la production indienne. La technologie de mesure de la capacité permet une mesure très rapide (<1s) et n'est pas non plus influencée par la vapeur ou les fluctuations de pression. L'installation sur une buse permet également de réaliser une plage de mesure jusqu'au bouchon du réservoir et de travailler avec une précision maximale sur toute la longueur du capteur. Les capteurs sont dotés d'une interface utilisateur conviviale comprenant un écran LCD avec des boutons de commande et une fonction de diagnostic. Outre une certification WHG, les capteurs de la série complète NivoCapa® disposent également des homologations internationales requises pour une utilisation dans le système de refroidissement des zones à risque d'explosion de gaz et de poussières

En mettant en œuvre la solution pratique pour une mesure de niveau fonctionnelle et sûre, conformément aux exigences et aux normes élevées du producteur d'acier, le bon fonctionnement de l'installation est soutenu de manière optimale.

Mesure de niveau avec la technologie de mesure capacitive

Pour expliquer la technologie de mesure du niveau capacitif, il est important de comprendre le principe de base d'un condensateur. Un condensateur est constitué de deux électrodes conductrices isolées l'une de l'autre. Il a la capacité de stocker l'énergie entre ses électrodes dans un champ électrique. Si un matériau non conducteur (= le diélectrique Ɛr) s'interpose entre les électrodes, la quantité d'énergie stockable augmente et donc la capacité du condensateur. Cette capacité est en outre déterminée par les dimensions des électrodes (surface A) et leur distance (d) les unes des autres. La capacité d'un condensateur à plaques est généralement décrite par la formule C = Ɛr * A/d.

Grâce à cette compréhension, le fonctionnement d'un capteur de niveau capacitif peut maintenant être expliqué. Il s'agit d'une sonde métallique en contact avec le milieu (tige ou câble) qui, avec la paroi conductrice du réservoir, peut être considérée comme les deux électrodes d'un condensateur. Un milieu non conducteur, tel que l'huile (milieu non conducteur < 1 µS/ cm), forme le diélectrique entre ces deux électrodes. Si le niveau augmente maintenant, la surface de l'électrode augmente, ce qui entraîne une augmentation de la capacité. Cette modification de la capacité est détectée par le capteur et convertie en un signal proportionnel au niveau.

En raison de leur fonction, les capteurs de niveau capacitifs doivent souvent être ajustés et calibrés en fonction du milieu (capacité vide et pleine). Le réglage du produit n'est pas nécessaire si le produit à mesurer est conducteur, comme par exemple l'eau (produits conducteurs > 100 µS), car dans ce cas, le produit lui-même représente la deuxième sonde. La gaine isolante de la tige en PFA sert de diélectrique, ce qui permet de retrouver le principe de base d'un condensateur.

Technologie du "décalage de fréquence inverse" (Inverse Frequency Shift)

Une petite variation de capacité entraîne une variation de fréquence relativement importante

Ce qui distingue également cette technologie de mesure capacitive est la technologie unique "Inverse Frequency Shift" utilisée dans le capteur. La capacité n'est pas mesurée directement, mais la variation d'une fréquence générée est évaluée.

Imaginez que vous avez un conteneur vide, que la sonde n'est pas couverte, que la fréquence est élevée et que la capacité est faible. Maintenant, le conteneur se remplit, la sonde est couverte et donc la fréquence baisse et la capacité augmente. Ce que l'on voit clairement, c'est qu'une petite modification de la capacité entraîne une modification relativement importante de la fréquence. Comme la fréquence peut être évaluée, même de petites variations du niveau peuvent être détectées. Cela garantit une très grande précision de mesure et le capteur peut être réglé de manière très sensible

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