Débitmètres Coriolis MASS SITRANS FC300 DN 4 Instructions d utilisation 07/2010 SITRANS F
Introduction 1 Consignes générales de sécurité 2 Description 3 Installation 4 Raccordement électrique 5 Mise en service 6 Dépannage 7 Caractéristiques techniques 8 Dessins cotés 9 Annexe 10 A5E00746625-03_SFIDK.PS.028.S3.04 3
Introduction 1 1.1 Préface Ce manuel comprend toutes les informations nécessaires à la mise en service et au fonctionnement du capteur Coriolis SITRANS FC MASSFLO, FC300. Elles s adressent aux personnes chargées de l installation, du raccordement électronique et de la mise en service de l appareil ainsi qu aux ingénieurs d entretien et de maintenance. 1.2 Informations supplémentaires Le débitmètre massique à effet Coriolis SITRANS FC MASSFLO permet de mesurer tous types de gaz ou liquides. Il s agit d un appareil multi paramètre qui fournit des mesures précises de débits massiques, débits volumiques, densités, températures et débits fractionnés. La documentation technique (manuels, instructions, brochures, etc.) de toute la gamme des produits SITRANS F est disponible par internet/intranet à l adresse suivante : français : http://www4.ad.siemens.de/ww/view/fr/10806951/133300 4
Consignes générales de sécurité 2 2.1 Consignes générales de sécurité Pour des raisons de sécurité, il est impératif de lire et de comprendre les points ci-dessous avant d installer le dispositif, en particulier les points signalés par un symbole de mise en garde : L installation, le raccordement, la mise en service et l entretien doivent être effectués par du personnel qualifié et autorisé. Les utilisateurs doivent impérativement lire, comprendre et respecter les instructions et directives du manuel avant toute utilisation! Le dispositif peut être utilisé par du personnel autorisé et formé par le propriétaire de l équipement. L installation doit garantir un raccordement correct et doit être conforme au schéma de branchement. Pour les applications utilisant des liquides/pressions de travail susceptibles d être dangereux pour les personnes, l environnement, les machines, etc. en cas de rupture d un tube, des précautions spéciales sont recommandées au moment de l installation du capteur (disposition particulière, mise en place d un écran, d une protection de surpression ou d une soupape de sécurité). Siemens Flow Instruments fournit une estimation de la résistance chimique des pièces du capteur en contact avec les liquides mais le client est entièrement responsable du choix des matériaux et Siemens Flow Instruments n assume aucune responsabilité en cas de corrosion du capteur! Les équipements destinés à une utilisation dans des zones dangereuses doivent être homologués Ex et porter la marque correspondante pour l Europe, UL pour les Etats-Unis. Les directives spéciales stipulées dans le manuel et dans le certificat Ex doivent impérativement être respectées! L appareil doit être installé en conformité avec les réglementations nationales. Exemple : EN 60079-14 pour le Danemark. Toute réparation ou opération d entretien doit être exclusivement effectuée par du personnel agréé Siemens Flow Instruments. Les caractéristiques p/t indiquent le rapport entre la pression maximale admissible PN et la température maximale admissible. 5
2.2 Mesures Avant la mise en service Avertissement Avant toute utilisation du capteur, veuillez prendre connaissance de la pression maximale de service (PN) indiquée sur l étiquette. Le tube de mesure et les raccords ont été dimensionnés pour cette pression de service. Le boîtier (ou l enveloppe) n a pas de classement de résistance à la pression. En cas d utilisation de pressions/liquides susceptibles de provoquer des blessures aux personnes, des dommages au matériel, etc. en cas de rupture d un tube, nous recommandons la prise de précautions spéciales au moment de l installation du capteur (disposition particulière, mise en place d un écran, d une soupape de sécurité ou autres mesures de protection similaires). Veuillez également vous référer à la section 4, Installation. 2.3 Transport/stockage Le capteur est un appareil fragile. Pour le transport, il est donc nécessaire de le placer dans la boîte d origine fournie par Siemens Flow Instruments. Si la boîte d origine n est plus disponible, remplacez-la par une boîte capable de supporter les aléas du transport. 6
Description 3 3.1 Configuration du système Intégration Le capteur peut être raccordé à tous les transmetteurs MASS 6000 avec installation à distance exclusivement. Tous les capteurs sont livrés avec une unité de mémoire SENSORPROM comprenant des informations relatives aux données d étalonnage, à l identification du produit et à la préprogrammation en usine des réglages des transmetteurs. L unité SENSORPROM doit être installée dans le transmetteur MASS 6000. 7
3.2 Application A l heure actuelle, l industrie exige des débitmètres massiques, qui à capacités égales, soient de plus en plus petits. Le débitmètre Coriolis SITRANS FC300 est disponible en différentes configurations permettant la mesure directe du flux massique de tous types de gaz et de liquides. Il s agit d un appareil multi paramètre qui fournit des mesures précises de débits massiques, débits volumiques, densités, températures et débits fractionnés. 3.3 Conception Le capteur FC300 est composé d un seul tube replié pour former un tube double et soudé à chaque extrémité directement sur les raccords de process. Le capteur est disponible en deux configurations matérielles (AISI 316L ou Hastelloy C22 avec raccords ¼ NPT ou ¼ ISO). Le boîtier est en acier inoxydable AISI 316L et présente un degré d étanchéité IP67/NEMA 4. Le boîtier est robuste et le capteur, de 135 x 205 x 58 mm (5,31" x 8,07" x 2,28"), est très compact et nécessite un espace d installation réduit. Dans sa version standard, le capteur supporte une température maximale du liquide de 115 C (239 F). La version haute température, équipée d un connecteur électrique spécial, supporte une température maximale de 180 C (356 F). Le capteur peut être installé en position horizontale ou verticale. Il peut être monté sur une surface plane, directement ou, si nécessaire, à l aide du raccord rapide livré avec l appareil. Les coûts et le temps d installation sont réduits au minimum grâce à une conception compacte et à la multiprise électrique. 8
3.4 Identification de l appareil La plaque d identification située sur l avant de l enveloppe du capteur comprend le n de série et toutes les autres informations techniques nécessaires. N Description 1. Organisme notifié pour la supervision AQ : UL International DEMKO A/S, Danemark 2. Protection antidéflagrante 3. Groupe de matériel ATEX et catégorie de protection 4. Température du produit 5. Numéros d homologation CE et type de protection 6. Année de fabrication 7. Plage de température ambiante 8. Données d interface 9. DN = dimension du capteur PN = pression max. [bars] PT = pression d essai, capteur testé à 1,5 x PN 9
3.5 Mode de fonctionnement Le principe de la mesure du débit repose sur la loi de Coriolis. Le débitmètre est composé d un capteur de type FC300 et d un transmetteur MASS 6000. Le capteur FC300 est alimenté en énergie par un circuit d attaque électromécanique qui fait osciller le tube en fonction de sa fréquence de résonance. Deux capteurs, 1 et 2, sont placés symétriquement des deux côtés du pilote. Lorsqu un liquide ou un gaz passe par le capteur, la force de Coriolis agit sur le tube de mesure et cause une déviation qui peut être mesurée sous forme de déphasage sur les capteurs 1 et 2. Le déphasage est proportionnel au débit massique. L amplitude du circuit de sortie est automatiquement régulée via une «boucle à verrouillage de phase» afin d assurer la stabilité de sortie des deux capteurs autour de 80 à 110 mv. La température du capteur est mesurée par un Pt1000 en pont de Wheatstone (4 fils). Le signal proportionnel au débit qui provient des deux capteurs, la température et la fréquence du circuit de sortie sont fournis au transmetteur MASS 6000 et utilisés pour calculer le débit massique, le débit volumique, le débit fractionné, la température et la densité. 10
Installation 4 4.1 Informations de sécurité relatives à l installation Le capteur SITRANS FC300 peut être installé différemment selon les domaines d emploi. L installation variera selon le domaine d application et la configuration du système. Avertissement Protection contre un mauvais emploi de l instrument de mesure. Veillez tout particulièrement à ce que les matériaux choisis pour les tubes et le boîtier du capteur en contact avec les fluides soient adaptés au milieu concerné. Le non-respect de cette consigne de sécurité peut être à l origine de blessures graves, voire mortelles, et de dommages à l environnement. Avertissement L appareil ne doit être utilisé que sur les plages de pression et de température spécifiées sur la plaque d identification. Toute surcharge de pression peut être à l origine de blessures aux personnes ou de dommages à l environnement. Avertissement Matériel de catégorie 1. Le FC300 peut être installé en zone 0, zone 1 et zone 2. 11
4.2 Lieu d implantation Le débitmètre peut être installé à l intérieur comme à l extérieur mais les conditions ci-dessous doivent impérativement être respectées : Température du fluide Le FC300 DN 4 est disponible en 2 versions : Version standard : 40 C à + 115 C ( 40 F à + 239 F) Version haute température : 40 C à + 180 C ( 40 F à + 356 F) Pour la version haute température, la prise multiple est surélevée au-dessus du boîtier du capteur par un tube, la température maximale de la prise étant de 125 C. Il est possible d isoler le capteur tout en gardant accès à la prise. Version standard Version haute température Important. Lorsqu il y a une trop grande différence entre la température du fluide et la température ambiante, il convient d isoler le capteur afin d éviter un débit à 2 phases susceptible de nuire à la précision de la mesure. C est notamment le cas pour les applications à bas débit. Le capteur doit toujours être entièrement rempli d un liquide ou d un gaz homogène en phase simple, sinon des erreurs de mesure sont possibles. 12
4.3 Orientation Pour les applications liquides, utilisez un montage horizontal. Montage vertical Montage horizontal Pour les applications à bas débits, utilisez un montage vertical qui permet une élimination plus facile des bulles. Pour éviter toute séparation de l air du liquide, nous recommandons une contre-pression de 0,1 0,2 bar minimum. 4.4 Montage Montez le capteur sur un mur ou une structure métallique mécaniquement stable et sans vibrations. Montez le capteur directement ou en utilisant le support de fixation fourni. Assurez-vous que la surface de montage est plane et offre un bon appui. Pour le support de fixation, utilisez les vis M8 fournies. Attention : les vis courtes (M8 x 20 mm) sont destinées au châssis du capteur, les vis longues (M8 x 80 mm) au montage du support sur la structure ou le mur. Montez le support sur une surface plane et serrez correctement les vis (12 Nm max.). 13
1 3 4 2 Montez le capteur sur le support en utilisant la clé Allen fournie (M8 x 20 mm) et serrez correctement les vis (12 Nm max.). 4.5 Vibrations Installez le capteur aussi loin que possible de machines susceptibles de communiquer des vibrations au tube ou prévoyez une séparation par rapport aux machines émettant des vibrations et évitez tout raccordement direct (en utilisant des raccords flexibles par ex.). 4.6 Interférences Si plusieurs têtes de mesure sont installées à proximité les unes des autres, dans une même section de tuyau par exemple, il risque d y avoir des perturbations entre les débitmètres, en particulier à bas débit. Pour éviter toute interférence, raccordez les débitmètres à l aide de raccords flexibles au lieu de raccords fixes. Evitez de monter plusieurs capteurs sur une même structure métallique ; il convient d installer les débitmètres séparément sur différentes structures de montage et de les caler à l aide de patins en caoutchouc. 14
4.7 Raccordement des tubes de process Les tubes de process se montent directement sur les raccords de process du capteur. Pour obtenir une mise à l échelle convenable, utilisez une clé sur la base des raccords de process et bloquez en appliquant un couple optimal. 4.8 Protection contre les surpressions En présence de pressions/liquides susceptibles de provoquer la rupture d un tube, d éventuelles blessures aux personnes, des dommages au matériel, etc., nous recommandons la prise de précautions spéciales au moment de l installation du capteur. Prévoyez une disposition adaptée, des écrans, des protections de surpression ou d autres protections similaires. Le boîtier du capteur est fourni avec un embout de 1/8". Pour les applications liquides, il est possible d installer une protection de surpression de façon à arrêter automatiquement le débit arrivant au débitmètre en cas de fuite. Pour les instructions de montage, veuillez vous référer à la section «Montage d une protection de surpression». Avec les gaz, une évaluation de sécurité approfondie est indispensable. Montage d une protection de surpression Avant de retirer le manchon du boîtier du capteur, prenez bonne note des remarques ci-dessous. Il convient d éviter toute pénétration d humidité, de liquides ou de particules dans le capteur, qui risquerait de fausser la mesure, voire d affecter la fonction de mesure. Pour éviter ces effets négatifs, respectez les points suivants : 1. Placez le capteur dans un lieu sec et propre et laissez-le atteindre la température ambiante (20 C de préférence, soit 68 F). 2. Enlevez soigneusement le manchon et montez la protection de surpression. Utilisez le joint de rechange fourni pour assurer une bonne étanchéité. 3. Vérifiez le bon montage du dispositif et fixez-le soigneusement de façon que le joint d étanchéité soit bien en place. Le joint est à remplacer à chaque démontage. 15
Raccordement électrique 5 5.1 Informations de sécurité relatives au raccordement Avertissement Etanchéité L indice de protection IP67 n est atteint que lorsque le câble est relié au capteur. Avertissement Installation dans des zones dangereuses Pour les raccordements électriques, respectez les réglementations et dispositions du pays concerné en matière de zones dangereuses. Par exemple, pour l Allemagne, les directives sont les suivantes : Réglementations de sécurité de fonctionnement Directive pour l installation de systèmes électriques dans les zones dangereuses DIN EN 60079-14 (précédemment VDE 0165, T1) et EN 60079-25 (exigence supplémentaire pour la zone 0) 5.2 Raccordement de la prise multiple au capteur Au moment du branchement/débranchement des tubes, le câble doit être raccordé mécaniquement afin d empêcher toute pénétration de liquide dans le connecteur à fiches multiples du capteur. Montez le connecteur et serrez les bagues pour obtenir une étanchéité optimale. 16
5.3 Raccordement du capteur au transmetteur Le raccordement électrique au transmetteur doit être conforme à la version de transmetteur choisie et au schéma de branchement ci-dessous. Installation Le capteur peut être installé en zone 0, zone 1 et zone 2. Il est à sécurité intrinsèque ; les données électriques sont indiquées dans le tableau ci-dessous. Bornes 1-2 3-4 5-6 & 7-8 U i [V] 16 15 15 I i [A] 0,132 0,008 0,015 P i [W] 0,53 0,03 0,056 L i ou [mh] 0,5 14 C i [pf] 50 50 50 L i /R i [μh/ohm] 83 La distance maximale entre le capteur et le transmetteur est de 300 mètres avec un câble Siemens Flow Instruments, n de réf. FDK:083H3005 ou un câble équivalent. Capacité 300 [pf/m] Auto-inductance 1 [µh/m] Résistance 0,05 [ohm/m] Longueur maximale 300 [m] / 984 [ft] Cmax. 100 [nf] L c /R c 20 [µh/ohm] Isolation avec conducteur unique 0,25 [mm] Conducteurs de plage de température 20 C à +105 C/ 4 F à +221 F En cas d utilisation d un câble équivalent, celui-ci doit avoir un rapport Lc/Rc inférieur ou égal à 100 [µh/ohm]. En cas d utilisation d un câble personnel, le connecteur à fiches multiples peut être commandé en pièce détachée, n de réf. FDK:083H5056. 17
5.4 Raccord de protection à la terre La terre de protection est reliée à la borne de terre selon le schéma ci-dessous. Câble nécessaire fil 4 mm 2 Cu 18
Mise en service 6 6.1 Mise en service Une fois que le capteur est installé et que le raccordement électrique est effectué, il ne reste plus qu à effectuer un réglage du zéro. Pour faciliter le réglage du zéro, on montera une vanne étanche en connexion avec le capteur. Un réglage correct du zéro est indispensable à l obtention d un bon niveau de précision. 19
Dépannage 7 7.1 Dépannage Si après la mise en service vous rencontrez des problèmes, vérifiez le débitmètre et l application. Les principaux problèmes et causes de problèmes sont indiqués ci-dessous. Absence de lecture de débit massique 1. Vérifiez la conformité du câblage électrique au schéma de branchement. 2. Vérifiez que le connecteur à fiches multiples est correctement relié au capteur et bien serré. 3. Vérifiez que le tube vide n est pas actif. Lecture de débit massique instable ou erronée Vérifiez qu un réglage du zéro a bien été correctement effectué. Un mauvais réglage du zéro peut entraîner des mesures erronées. Le réglage du zéro peut être perturbé par les facteurs ci-dessous : Valeur de débit différente de zéro au moment du réglage. Assurez-vous de la fermeture complète de la vanne. Même de très petits débits risquent d entraîner un point zéro erroné. Liquide non homogène au moment du réglage du zéro. Une forte teneur en vapeur ou en air due à de mauvaises conditions de température ou de pression peut entraîner un état à 2 phases. Assurez-vous de l état liquide ou gazeux. Assurez-vous que le liquide dans le capteur est dans des conditions proches des conditions de fonctionnement au moment du réglage du zéro. Assurez-vous qu il y a suffisamment de contre-pression. Le capteur est exposé à de fortes vibrations ou bruits mécaniques. De fortes vibrations mécaniques peuvent être transmises mécaniquement ou hydrauliquement via le liquide et peuvent affecter les performances du système. Les pompes et les moteurs mécaniques sont des sources typiques de vibrations. Pour vérifier si des vibrations dues à une pompe affectent le système, effectuez un réglage du zéro avec la pompe en fonctionnement puis avec la pompe arrêtée. Si un écart important apparaît, prenez des précautions pour éviter les vibrations. 20
Inexactitude de la lecture de débit massique 1. Assurez-vous de la bonne installation de l unité SENSORPROM dans le capteur. En cas de problème, le code d erreur P40 pas d unité SENSORPROM installée s affiche. Si aucune unité SENSORPROM n a été installée, le transmetteur prend une valeur par défaut qui ne correspond pas au capteur concerné. Il en résulte une fausse lecture de tous les paramètres. Remède : Installez l unité SENSORPROM. Si aucune unité SENSORPROM n est disponible, ouvrez le menu des caractéristiques du capteur et entrez la valeur d étalonnage et la valeur constante de température. Ces deux valeurs se trouvent dans le rapport d étalonnage. Vérifiez la lecture : si les valeurs de température ou de densité ne sont pas correctes, soit l unité SENSORPROM ne fonctionne pas convenablement, soit le capteur a été endommagé. 2. L accumulation de grandes quantités d air réparties de façon inégale dans le capteur, entraîne des inexactitudes de mesure. Le diagnostic de l air peut être effectué via le menu d entretien MASS 6000 ou en augmentant la pression. - Ouvrez le menu d entretien et lisez les valeurs dans le menu amplitude du circuit de sortie. Dans des conditions normales (eau à 20 C / 1 bar), l amplitude du circuit de sortie est d environ 9 ma. Des valeurs très supérieures ou une fluctuation de plus de 2-3 ma indiquent la présence d une forte humidité dans le système, due à de l air, à des vapeurs ou à un dégazage. - Vous pouvez également fermer la vanne après le capteur, démarrer la pompe et augmenter la pression de la pompe. Si le point zéro gagne en stabilité, c est qu il y a des bulles d air non réparties de façon homogène dans le système. Les problèmes de présence d air peuvent être dus à des conditions de phases : 1. La pression d aspiration de la pompe est trop basse (cavitation de la pompe). 2. Des obstructions (vannes et/ou filtres bouchés) en amont du capteur génèrent de la cavitation et de l air. 3. De l air dissout dans le liquide est libéré à basse pression (parfois dû simplement à la chute de pression au travers du capteur). 4. Des liquides volatiles produisent de l air ou des vapeurs (dégazage) à basses pressions ou hautes températures. 21
Caractéristiques techniques 8 8.1 Caractéristiques techniques Dimension de la tête DN 4 Débit massique Plage de mesure 0... 350 kg/h (0... 772 lb/h) Précision, débit massique 1) 0,1% du débit Répétabilité 0,05% du débit Erreur de zéro max. 0,010 kg/h (0,022 lb/h) Densité Plage de densité 0... 2,9 g/cm3 (0... 0,105 lb/inch 3 ) Précision de densité 0,0015 g/cm3 (0,000036 lb/inch 3 ) Erreur de répétabilité 0,0002 g/cm3 (0,0000072 lb/inch 3 ) Température du liquide Standard 40... +115 C ( 40... +239 F) Version haute température 40... +180 C ( 40... +356 F) Erreur de température 0,5 C Température ambiante 20... +50 C ( 4... +122 F) Brix Plage de mesure 0... 100 Brix Erreur de brix 0,3 Brix Acier inoxydable AISI 316L Hastelloy C22 Diamètre intérieur du tube 3,5 mm (0,14") 3,0 mm (0,12") Epaisseur de la paroi du tube 0,25 mm (0,0098") 0,5 mm (0,0196") Tube de mesure de la pression 130 bar (1885 psi) 410 bar (5945 psi) du liquide 2) à 20 C (68 F) à 20 C (68 F) Matériaux 1.4435 2.4602 Boîtier 3) Matériaux Acier inoxydable 1.4435 (AISI 316) Indice du boîtier IP67/NEMA4 Raccords de process Filetage ISO 228/1 G¼ ANSI/ASME B1.20.1 ¼ NPT Homologation Ex EEX [ia] IIC T3-T6 ATEX 138072X UL/CSA (en préparation) Poids 3,1 kg (6,8 lb) Dimensions 4) 135 x 205 x 58 mm (5,31" x 8,07" x 2,28") 1) Plage de mesure dynamique 1:200 2) Selon EN 13480-3:2002 3) L enveloppe n a pas de classement de résistance à la pression 4) Voir les dessins cotés 22
8.2 Spécifications de pression et de température (p/t) Acier inoxydable AISI 316L 8.3 Chute de pression Acier inoxydable AISI 316L Hastelloy C22 23
Dessins cotés 9 9.1 Version standard 40... +115 C ( 40... +239 F) 24
9.2 Version haute température 40... +180 C ( 40... +356 F) 25
Annexe 10 10.1 Certificats UL 26
10.2 Certificats ATEX, version standard 40... +115 C ( 40...+239 F) 27
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10.3 Certificats ATEX, version haute température 40...+180 C ( 40...+356 F) 31
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Plus d informations www.siemens.com/flow Siemens A/S Flow Instruments Nordborgvej 81 DK-6430 Nordborg Sous réserve de modification sans préavis Num. de commande: A5E00746625 Num. de lit.: A5E00746625-03 SFIDK.PS.028.S3.04 Siemens AG 07.2010 *A5E00746625* www.siemens.com/processautomation