LS4000 Analyseur au laser à diode ajustable. Measurement made easy. Une précision maximale dans des conditions extrêmes

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1 Fiche technique DS/LS4000-FR Rév. C LS4000 Analyseur au laser à diode ajustable Measurement made easy Une précision maximale dans des conditions extrêmes Précision maximale Limites de détection minimales, mesures à haute précision Très sélectif, quasiment insensible aux interférences Convient pour les conditions process difficiles In-situ, mesure directe de flux de gaz dangereux Pour les applications à des températures et pressions élevées Fiable, compact et simple Carter encapsulé résistant à la pression (Ex-d), pas de rinçage de l'installation dans des zones à risque d'explosion Pas de rinçage à l'azote du carter lors des mesures de l'oxygène Construction compacte et légère, insensible aux vibrations Entretien simple Rapide et direct In-situ, aucun prélèvement/traitement du gaz de mesure Temps de réaction court

2 LS4000 Analyseur au laser à diode ajustable Introduction Utilisation prévue et construction Le LS4000 est un analyseur laser in-situ pour mesurer en continu les concentrations en gaz. Il utilise la spectroscopie d'absorption à base de diode laser ajustable hautement sélective (tunable diode laser absorption spectroscopy, TDLAS). Le LS4000 est un système autonome et il peut être utilisé selon les standards internationaux dans des zones à risque d'explosion. L'appareil comporte un émetteur avec une diode laser et un récepteur avec un photodétecteur. Les deux unités sont montées l'un en face de l'autre sur une conduite de process ou une cheminée et connectées entre elles au moyen d'une boîte de raccordement. Principe de mesure Le LS4000 utilise la méthode de mesure de la spectroscopie d'absorption à base de diode laser (TDLAS) basée sur le principe que les gaz absorbent de la lumière de longueurs d'ondes spécifiques. A cet effet, une diode laser réglable dans l'émetteur émet un rayon laser qui rayonne à travers le gaz process et qui vient buter sur le photodétecteur du récepteur. Les molécules du composant de mesure, qui se trouvent dans le chemin optique du faisceau laser absorbent la lumière laser, atténuant ainsi l'intensité de la lumière au récepteur. Un système de traitement du signal sophistiqué utilise l'atténuation mesurée de l'intensité de la lumière et calcule la concentration en gaz en se basant sur la loi de Beer-Lambert. L'influence des variations de température et de pression est supprimée par une fonctionnalité d'autocorrection dynamique. Caractéristiques techniques Composants de mesure et plages de mesure Composant de mesure O2 Plage de mesure min./max. 0 1/100 % volumétrique Pression absolue max. 2 bars, 2 20 bars sur demande Température max C Nombre de plages de mesure 1 plage de mesure physique par composant de mesure, 1 transmission Longueur du trajet optique (OPL) Longueurs de trajets optiques standards De 0,5 à 20 m. Autres longueurs de trajets optiques sur demande. Remarque Les caractéristiques métrologiques de l'analyseur sont transmises conformément à la norme CEI : 2010 «Analyseurs de gaz Expression des qualités de fonctionnement Partie 1: Généralités». Elles concernent l'azote en tant que gaz associé. L'exactitude de ces caractéristiques dans d'autres mélanges de gaz peut uniquement être garantie lorsque la composition du mélange de gaz concerné est connue. Toutes les caractéristiques techniques s'appliquent à la longueur du trajet optique (optical path length, OPL) de 1 mètre qui a été testée dans un dispositif d'essai et de calibrage de l'entreprise ABB. Selon l'application, des écarts peuvent toutefois survenir. La limite de détection ainsi que la plage de mesure minimale et maximale varient en fonction des propriétés du gaz (pression, température et composition) et de la longueur du trajet optique. La plage de mesure minimale, la pression maximale et la température maximale ne peuvent donc pas être atteintes simultanément dans toutes les conditions. Les valeurs maximales indiquées pour la pression et la température sont des valeurs maximales physiques (spectroscopiques). Les applications qui dépassent les valeurs limites spectroscopiques mentionnées ci-avant sont disponibles sur demande. 2 DS/LS4000-FR Rév. C LS4000

3 Stabilité Les caractéristiques suivantes s'appliquent aux conditions standard. Elles peuvent varier en fonction des conditions d'application. Ecart de linéarité 1 % de l'étendue de mesure Précision de répétition < 0,2 % de la valeur mesurée Stabilité du point zéro Pas de stabilité du point zéro en raison du principe de mesure Dérive de sensibilité < 1 % de la plus petite plage de mesure par semaine Fluctuations du signal de sortie (2 ) 0,5 % de la plus petite plage de mesure Limite de détection (4 ) 1 % de la plus petite plage de mesure Effets d'influence En cas de grands écarts par rapport à la température et la pression de process au LS4000, une correction dynamique automatique intervient. Celle-ci a besoin de signaux d'entrée de 4 20 ma. S'il faut prendre en compte les effets d'influence et/ou si un capteur de température ou de pression est nécessaire, dépend de l'application en question (définie par ABB). Température de process < 1 % de la plage de mesure par 100 K Pression de process < 0,0001 % de la valeur mesurée par hpa Pollution par la poussière L'appareil reste opérationnel jusqu'à une perte de transmission de 97 %. Gaz associés/sensibilité aux interférences Pas de sensibilité aux interférences dans des conditions d'exploitation normales Influence du débit Aucune influence sur la mesure, mais le débit détermine la quantité de gaz requis pour le rinçage process. Comportement dynamique Temps de préchauffage < 5 min. Temps de réponse Typiquement 5 secs. Intervalle de maintenance et calibrage/validation Intervalle de maintenance Dépend de l'application et de la pollution par la poussière Calibrage Calibrage un point avec le gaz d'essai et une cellule de calibrage externe hors ligne (voir «Accessoires» à la page 5) Intervalle de calibrage/validation Selon l'application, normalement une fois par an Boîtier Emetteur et récepteur Type de protection IP65 Acier inoxydable (AISI 304H), peint Poids 4,1 kg chacun Couleur Gris clair (RAL 7035) Dimensions Voir pages 6 à 9 Boîtes de raccordement Usage universel Type de protection IP65 Acier, peint Poids 4,7 kg Couleur Gris clair (RAL 7035) Dimensions Voir page 6 ATEX, IECEx Type de protection IP65 Aluminium, peint Poids Version sans alimentation : 4,5 kg, Version avec alimentation : 10 kg Couleur Gris clair (RAL 7035) Dimensions Voir pages 7 et 8 CSA classe I Type de protection Type 3, 4X, 7 et 9 Aluminium sans cuivre, non peint Poids 28 kg Dimensions Voir page 9 Température ambiante Dans la plage admissible : aucun effet LS4000 DS/LS4000-FR Rév. C 3

4 LS4000 Analyseur au laser à diode ajustable Rinçage process Selon l'application un rinçage est habituellement requis côté process. Les boîtiers ne doivent pas être rincés. Tailles de brides disponibles DN50/PN10, ANSI 2 pouces-150 lb Brides AISI 316L (1.4404) Joints toriques (process) FPM (standard), FFKM Poids 3,1 kg Prises du gaz de rinçage Raccord de tuyau 1/4 pouces Swagelok pour tuyaux avec un diamètre extérieur de 8 mm Fluide de rinçage Air à instruments, sec et exempt d'huile (selon la norme ISO , classe 2 3) ; azote (uniquement utilisé pour les mesures O2 dans des petites plages de mesure) Interfaces électriques Sorties analogiques Jusqu'à trois sorties 4 20 ma (soit une par composant de mesure et pour la transmission), charge max. 500, pas isolées Entrées analogiques Jusqu'à deux entrées 4 20 ma pour la correction dynamique de la température et de la pression de process, charge max. 100, pas isolées Sorties numériques Jusqu'à deux sorties numériques, 1 A à 30 V AC/DC, NO, pour les alarmes de défaillance et les alarmes gaz Interface de maintenance Ethernet Schémas des connexions voir pages 6 à 9 Raccordements électriques Borne Signal Fonction 12 AO1 (4 20 ma) Sortie analogique 1 13 AO2 (4 20 ma) Sortie analogique 2 14 AO3 (4 20 ma) Sortie analogique 3 15 Masse AO Masse des sorties analogiques 16 DO1_A 17 DO1_B Sortie numérique 1 18 DO2_A 19 DO2_B Sortie numérique 2 27 Capteur T Marche (4 20 ma) Entrée analogique pour la 28 Capteur T Arrêt (4 20 ma) correction dynamique de la température 29 Capteur P Marche (4 20 ma) Entrée analogique pour la 30 Capteur P Arrêt (4 20 ma) correction dynamique de la pression Tension d'alimentation Sans alimentation Tension d'entrée Tension nominale 24 V DC (DC V) Consommation de puissance < 10 W Avec alimentation (intégrée à la boîte de raccordement) Tension d'entrée AC V ± 10 % ; Hz Tension de sortie 24 V DC Consommation de puissance 30 VA Exigences requises au site de montage Température ambiante en fonctionnement Emetteur et récepteur, variante de boîte de 20 à +55 C (pas raccordement à usage général d'exposition directe au soleil) Boîte de raccordement variante ATEX, IECEx 1) 20 à +55 C Boîte de raccordement variante CSA classe I 1) 25 à +50 C Température ambiante pour le stockage et le transport Emetteur et récepteur 40 à +70 C 1) Ces caractéristiques sont données à titre indicatif uniquement ; la documentation du fabricant de la boîte de raccordement prévaut. Lieu de montage Pour obtenir un résultat de mesure représentatif, il faut bien mélanger le gaz de mesure au lieu de montage choisi. La formation de coulures dans le circuit du gaz de mesure peut se traduire par des erreurs de mesure. Tolérance d'alignement Brides parallèles dans 1,5 4 DS/LS4000-FR Rév. C LS4000

5 Variantes antidéflagrantes L'analyseur de gaz du type LS4060 peut être utilisé dans des zones à risque d'explosion : Protection antidéflagrante conforme aux normes européennes ATEX Emetteur et récepteur (Zone 1) II 2(1)G Ex d [op is Ga] IIC T6 Gb II 2D Ex tb IIIC T88 C Db Emetteur et récepteur (Zone 2) II 3(1)G Ex d [op is Ga] IIC T6 Gc II 3D Ex tc IIIC T88 C Dc Boîte de raccordement sans II 2G Ex e IIC T6 Gb alimentation 1) II 2D Ex tb IIIC T80 C Db Boîte de raccordement avec II 2G Ex d IIC T6 alimentation supplémentaire II 2D Ex td A21 IP66 T85 C intégrée 1) Protection antidéflagrante conforme aux normes internationales IECEx Emetteur et récepteur Ex d [op is] IIC T4 Gb Ex tb IIIC T88 C Db Boîte de raccordement sans Ex e IIC T6 Gb alimentation 1) Ex tb IIIC T80 C Db Boîte de raccordement avec Ex de IIC T6 Gb alimentation intégrée 1) Protection antidéflagrante conforme aux normes américaines et canadiennes UL, CSA Emetteur et récepteur Classe I, Division 1, Groupes B, C, D Classe I, Division 2, Groupes A, B, C, D; T4A Classe I, Zone 1, AEx d, IIB+H2 T4 Boîte de raccordement avec Classe I, Division 1, Groupes B, C, D alimentation intégrée 1) Classe I, Zone 1, Groupe IIB + H2 1) Les caractéristiques relatives à la protection antidéflagrante des boîtes de raccordement sont données à titre indicatif uniquement ; la documentation du fabricant de la boîte de raccordement prévaut. Accessoires Cellule de calibrage La cellule de calibrage est utilisée pour étalonner l'appareil. Aluminium (6082-T6) ou AISI 316L (1.4404) Cellule de validation La cellule de validation est utilisée pour valider l'appareil. Elle est installée de manière permanente entre la conduite de process et l'émetteur ou le récepteur. AISI 316L (1.4404) Prises de gaz Raccord de tuyau 1/4 pouces Swagelok pour tuyaux avec un diamètre extérieur de 8 mm Brides de séparation En cas d'application avec des gaz sous haute pression ou avec des gaz toxiques et inflammables, des brides de séparation peuvent être utilisées pour fermer le process. Les brides de séparation sont conformes à la directive sur les équipements sous pression 97/23/CE. Tailles de brides disponibles DN50/PN16, ANSI 2 pouces-150 lb Brides AISI 316L (1.4404) Fenêtre Verre en borosilicate trempé précontraint selon la norme DIN 7080, avec couche antireflets Joints plats Graphite (process) Prises de gaz pour le rinçage Raccord de tuyau 1/4 pouces Swagelok pour tuyaux avec un diamètre extérieur de 8 mm Valeurs limites Température Max. 300 C Pression absolue Max. de 16 bars Tubes à emboîter Les tubes à emboîter (longueur 1 mètre) peuvent être utilisés pour des applications en présence d'une teneur en poussières élevée pour raccourcir le trajet optique. AISI 316L (1.4404) LS4000 DS/LS4000-FR Rév. C 5

6 LS4000 Analyseur au laser à diode ajustable LS4000 avec boîte de raccordement universelle Dimensions en mm (pouces) Admission rinçage process OPL 355 (13.98) 294 (11.58) Récepteur Gaz process Emetteur Cellule de validation (en option) 300 (11.81) 200 (7.87) Boîte de raccordement Câble de connexion (émetteur) Câble de connexion (récepteur) Sorties analogiques, sorties numériques Entrées analogiques, interface de maintenance (Ethernet) Tenson d'alimentation 118 (4.65) 155 (6.10) 163 (6.42) 6 DS/LS4000-FR Rév. C LS4000

7 LS4060 avec boîte de raccordement version ATEX-/IECEx sans bloc d'alimentation Dimensions en mm (pouces) Admission rinçage process OPL 355 (13.98) 294 (11.58) Récepteur Gaz process Emetteur Cellule de validation (en option) 200 (7.87) 230 (9.06) Boîte de raccordement Câble de connexion (émetteur) Câble de connexion (récepteur) Sorties analogiques, sorties numériques Entrées analogiques, interface de maintenance (Ethernet) Tenson d'alimentation 118 (4.65) 111 (4.37) 163 (6.42) LS4000 DS/LS4000-FR Rév. C 7

8 LS4000 Analyseur au laser à diode ajustable LS4060 avec boîte de raccordement version ATEX-/IECEx avec bloc d'alimentation Dimensions en mm (pouces) Admission rinçage process OPL 355 (13.98) 294 (11.58) Gaz process Récepteur Emetteur Cellule de validation (en option) 230 (9.06) 461 (18.15) Boîte de raccordement Câble de connexion (émetteur) Tenson d'alimentation Câble de connexion (récepteur) Sorties analogiques, sorties numériques Entrées analogiques, interface de maintenance (Ethernet) 118 (4.65) 165 (6.50) 163 (6.42) 8 DS/LS4000-FR Rév. C LS4000

9 LS4060 avec boîte de raccordement version CSA Classe I Dimensions en mm (pouces) Admission rinçage process OPL 355 (13.98) 294 (11.58) Récepteur Gaz process Cellule de validation (en option) 476 (18.74) 360 (14.17) Boîte de raccordement Câble de connexion (récepteur) Sorties analogiques, sorties numériques Entrées analogiques, interface de maintenance (Ethernet) Tenson d'alimentation Emetteur Câble de connexion (émetteur) 118 (4.65) 272 (10.71) 238 (9.37) LS4000 DS/LS4000-FR Rév. C 9

10 LS4000 Analyseur au laser à diode ajustable Certificats et homologations Conformité CE Les analyseurs de gaz LS4000 et LS4060 sont conformes aux dispositions de la directive européenne 2006/95/EG sur les basses tensions, à la directive CEM 2004/108/EG et à la directive ATEX 94/9/EG. La conformité aux dispositions de la directive 2006/95/EG est garantie par le respect intégral de la norme européenne EN :2010. La conformité aux dispositions de la directive 2004/108/EG est garantie par le respect intégral des normes européennes EN :2006, EN : A1:2009 +A2:2009 et EN : La conformité des variantes à protection antidéflagrante du type LS4060 aux dispositions de la directive 94/9/EG est garantie par le respect intégral des normes européennes répertoriées dans la section «Protection antidéflagrante conforme aux normes européennes ATEX». Sécurité électrique selon le certificat IECEE CB Les analyseurs de gaz LS4000 et LS4060 sont certifiés conformes au certificat «IEC system for mutual recognition of test certificates for electrical equipment». Ils sont conformes à la norme IEC (3ème édition). CB Test Certificate N DE Sécurité électrique conforme aux normes américaines et canadiennes UL, CSA Les analyseurs de gaz LS4000 et LS4060 sont certifiés pour une utilisation dans les environnements «General Purpose» (usage universel). Ils sont conformes aux normes CAN/CSA- C22.2 N et UL Std. N (3ème édition). Certificat n Protection antidéflagrante conforme aux normes européennes ATEX L'analyseur de gaz LS4060 (émetteur et récepteur) dans sa variante adaptée à l'utilisation en zone 1 est conforme aux normes européennes EN :2011, EN :2007, EN :2007, EN :2009. Marquage : II 2(1)G Ex d [op is Ga] IIC T6 Gb II 2D Ex tb IIIC T88 C Db Certificat d'examen N BVS 13 ATEX E 008 X L'analyseur de gaz LS4060 (émetteur et récepteur) dans sa variante adaptée à l'utilisation en zone 2 est conforme aux normes européennes EN :2011, EN :2007, EN :2007, EN :2009. Marquage : II 3(1)G Ex d [op is Ga] IIC T6 Gc II 3D Ex tc IIIC T88 C Dc Certification par déclaration du fabricant Protection antidéflagrante conforme aux normes internationales IECEx L'analyseur de gaz LS4060 (émetteur et récepteur) est conforme aux normes européennes EN :2011, EN :2007, EN :2006, EN :2008. Marquage : Ex d [op is] IIC T4 Gb Ex tb IIIC T88 C Db Certificat N IECEx BVS X Protection antidéflagrante conforme aux normes américaines et canadiennes UL, CSA L'analyseur de gaz LS4060 (émetteur et récepteur) est certifié pour l'utilisation dans les zones à risque d'explosion de classe I, division 1, groupes B, C, D ; classe I, division 2, groupes A, B, C, D ; T4A ; classe I, zone 1, AEx d, IIB+H2 T4 N de certificat X Remarque Les caractéristiques relatives à la protection antidéflagrante des boîtes de raccordement sont disponibles dans la documentation du fabricant. 10 DS/LS4000-FR Rév. C LS4000

11 Notes LS4000 DS/LS4000-FR Rév. C 11

12 Contact ABB France SAS Process Automation Immeuble Athos 3 avenue du Canada Les Ulis Courtaboeuf France Tél: +33 (0) Fax: +33 (0) commercial.analyse@fr.abb.com Remarque Sous réserve de modifications techniques et du contenu de ce document sans avis préalable. Pour les commandes, les conditions détaillées conclues s'appliquent. ABB décline toute responsabilité pour des erreurs éventuelles ou des inexactitudes dans ce document. Nous nous réservons tous les droits sur ce document ainsi que sur les sujets et illustrations y contenus. Toute reproduction, divulgation à des tiers ou utilisation du contenu, même partielle, est interdite sans le consentement écrit préalable d'abb. Copyright 2014 ABB Tous droits réservés DS/LS4000-FR Rév. C Service commercial Service maintenance