Thermocouple et Sonde à résistance

Instructions de service 42/10-20-FR Thermocouple et Sonde à résistance

Sommaire Blinder Text Thermocouple et Sonde à résistance Instructions de service 42/10-20-FR 12.2006 Rev. 03 Fabricant : ABB Automation Products GmbH Borsigstraße 2 63755 Alzenau Germany Tel.: +49 551 905-534 Fax: +49 551 905-555 CCC-support.deapr@de.abb.com Copyright 2006 by ABB Automation Products GmbH Sous réserve de modifications Tous droits d auteur réservés. Ce document protège l utilisateur en cas d'exploitation fiable et efficace de l'appareil. Son contenu ne doit pas être photocopié ni reproduit en tout ou partie sans l autorisation préalable du titulaire des droits. 2 42/10-20-FR

Sommaire 1 Sécurité...4 1.1 Généralités relatives à la sécurité...4 1.2 Utilisation conforme à l usage prévu...4 1.3 Valeurs techniques limites...5 1.4 Dispositions de garantie...5 1.5 Panneaux et pictogrammes...5 1.5.1 Pictogrammes et consignes...5 1.6 Obligations de l exploitant...6 1.7 Qualification du personnel...6 1.8 Consignes de sécurité relatives au transport...6 1.9 Consignes de sécurité relatives à l installation électrique...6 2 Structure et fonctionnement...7 2.1 Généralités...7 2.2 Thermocouples...7 2.3 Sondes à résistance...7 2.4 Capteurs de température avec convertisseur de mesure...7 3 Mise en œuvre en atmosphère explosible...8 4 Montage...9 4.1 Montage...9 4.2 Câbles d alimentation...9 4.3 Protecteurs...9 5 Maintenance / Réparation...10 6 Contrôles...11 6.1 Contrôle rapide...11 6.2 Tableau des défauts...12 6.3 Défauts spécifiques aux thermocouples...14 6.4 Défauts spécifiques aux capteurs à résistance...14 7 Raccordement électrique...15 7.1 Sondes à résistance...15 7.2 Thermocouples...15 42/10-20-FR 3

Sécurité 1 Sécurité Les informations relatives à nos produits et appareils et à nos installations et nos procédés se basent sur des travaux de recherche extensifs et sur notre expérience en matière d'applications technologiques. Nous communiquons ces résultats pour lesquels nous n engageons aucune responsabilité dépassant le cadre de chaque contrat individuel, en notre âme et conscience dans leur intégralité, mais nous réservons le droit de procéder à des modifications techniques dans le cadre de l amélioration du produit. Au-delà, notre Service d assistance technologique se tient à votre disposition pour vous apporter des conseils plus spécialisés et collaborer à la résolution de problèmes liés à la fabrication et à l application. Ce qui ne dispense toutefois pas l'exploitant de vérifier sous sa propre responsabilité la validité de nos informations et recommandations avant leur application pour sa propre utilisation. Cela concerne tout particulièrement les livraisons à l étranger et notamment en matière de respect des droits de propriété industrielle de tiers ainsi que d'applications et de procédés non expressément indiqués par écrit par nos soins. En cas de sinistre, notre responsabilité se limite aux prestations de remplacement conformément à nos conditions générales de vente et de livraison en cas de défaut de qualité. 1.1 Généralités relatives à la sécurité Le chapitre Sécurité donne un aperçu des aspects liés à la sécurité à observer pour le fonctionnement de l'appareil. L appareil est construit selon les règles techniques en vigueur et son fonctionnement est fiable. Il a été testé et a quitté l usine dans un état parfait du point de vue des règlements de sécurité. Afin de préserver cet état pour la durée de fonctionnement, les indications des instructions de service, de la documentation en vigueur et des certificats d homologation doivent être respectées et suivies. Les consignes de sécurité d ordre général doivent impérativement être observées lors de l utilisation de l appareil. Au-delà des consignes d ordre général, les différents chapitres des instructions de service contiennent les descriptions des versions antérieures ou des instructions d'action assorties de consignes de sécurité concrètes. Seule l observation des consignes de sécurité permet d'assurer la protection optimale du personnel et de l'environnement contre d'éventuels dangers et le fonctionnement fiable et sans incidents de l'appareil. 1.2 Utilisation conforme à l usage prévu Les capteurs de température servent à mesurer la température dans les applications de procédé les plus diverses. Les sondes de température à résistance ou à thermocouples peuvent être utilisés avec et sans protecteur. 4 42/10-20-FR

Sécurité 1.3 Valeurs techniques limites L appareil est exclusivement conçu pour utilisation dans le cadre des valeurs indiquées sur la plaque signalétique et dans les caractéristiques techniques (voir chapitre Caractéristiques techniques ou la notice technique). Ces dernières doivent être observées de manière conforme, p. ex: la température de service maximale ne doit pas être dépassée. la température ambiante admissible ne doit pas être dépassée. L'indice de protection de l'appareil doit être respecté lors de la mise en oeuvre. 1.4 Dispositions de garantie L utilisation non conforme à l usage prévu, le non-respect des présentes instructions, la mise en oeuvre par du personnel insuffisamment qualifié ainsi que les modifications sans autorisation dégagent le fabricant de toute responsabilité en cas de dommages consécutifs. La garantie du fabricant s éteint. 1.5 Panneaux et pictogrammes 1.5.1 Pictogrammes et consignes Danger <graves dommages corporels / danger de mort> L un de ces pictogrammes associé à la consigne Danger désigne un danger imminent. Si ce dernier n'est pas évité, cela entraîne la mort ou de très graves blessures. Avertissement <Dommages corporels> Le pictogramme associé à la consigne Avertissement désigne une situation potentiellement dangereuse. Si cette dernière n'est pas évitée, cela pourrait entraîner la mort ou de très graves blessures. Attention <Blessures légères> Le pictogramme associé à la consigne Mise en garde désigne une situation potentiellement dangereuse. Si cette dernière n'est pas évitée, cela pourrait entraîner des blessures légères ou minimes. Peut également être utilisé pour prévenir des dommages matériels. Notification <Dommages matériels>! Le pictogramme désigne une situation potentiellement néfaste. Si elle n est pas évitée, le produit ou quelque chose dans son environnement peut être endommagé. Remarque Le pictogramme désigne des conseils d utilisation ou des informations particulièrement utiles. Ce n est pas une consigne pour signaler une situation dangereuse ou néfaste. 42/10-20-FR 5

Sécurité 1.6 Obligations de l exploitant Avant de mettre en oeuvre les capteurs de mesure sur des produits corrosifs et/ou abrasifs, l exploitant doit s assurer de la résistance de toutes les pièces en contact avec le fluide. ABB vous assiste volontiers pour le choix, mais ne peut engager sa responsabilité. L exploitant doit systématiquement respecter les prescriptions nationales en vigueur dans son pays en matière d'installation, de contrôle de fonctionnement, de réparation et de maintenance d'appareillages électriques. 1.7 Qualification du personnel L installation, la mise en service et l entretien de l appareil ne doivent être confiés qu à du personnel spécialisé dûment formé et autorisé à le faire par l exploitant du site. Le personnel spécialisé doit avoir lu et compris les instructions de service et en respecter les consignes. 1.8 Consignes de sécurité relatives au transport Observer les recommandations suivantes : Pendant le transport, ne pas soumettre l appareil à l humidité. Emballer l appareil de manière appropriée. Emballer l appareil de manière à le protéger contre les vibrations durant le transport, p. ex. à l'aide de coussins d air. Avant toute installation, vérifier si des dommages ont pu être occasionnés par un transport incorrect. les dommages dus au transport doivent être consignés sur les documents de fret. Faire valoir sans délai toutes les demandes de dommages et intérêts vis-à-vis du transporteur, et ce avant toute installation. 1.9 Consignes de sécurité relatives à l installation électrique Le raccordement électrique ne doit être réalisé que par du personnel spécialisé agréé et conformément aux schémas électriques. Respecter les indications liées au raccordement électrique sous peine de porter éventuellement préjudice à l indice de protection électrique. L isolement sûr des circuits électriques susceptibles d'occasionner des électrocutions n'est assurée que si les appareils connectés sont conformes aux exigences VDE 016 T.101 (Exigences de base en matière d isolement de sécurité). Pour assurer un isolement sûr, poser les conducteurs d'alimentation isolés des circuits électriques en danger d'électrocution ou les isoler de manière supplémentaire. 6 42/10-20-FR

Structure et fonctionnement 2 Structure et fonctionnement 2.1 Généralités Nous fournissons des capteurs de température prêts à l emploi et au montage. Ces thermocouples et sondes à résistance sont des appareils sensibles contenant le cas échéant des pièces internes en verre ou en céramique. Ils doivent être manipulés avec les plus grandes précautions. A la réception des capteurs de température, il faut veiller à déballer toutes les pièces éventuellement livrées non montées. Les thermomètres de grande longueur doivent être soutenus en plusieurs endroits et doivent être soulevés et transportés de manière appropriée. Faire preuve des mêmes précautions lors du montage proprement dit. Contrôler les capteurs de température avant le montage (voir 5.1) afin de s'assurer qu'ils ne présentent aucun dommage dus au transport. 2.2 Thermocouples Les capteurs de température sont livrées avec 1, 2 et parfois trois couples thermoélectriques. Le point de mesure est généralement isolé, mais il peut aussi être relié au protecteur. La liaison thermocouple-appareil de mesure est assurée par un câble de compensation. Les câbles de compensation raccordés au thermocouple doivent être adaptés et leur polarité doit être correcte. Les câbles doivent être posés à au moins 0,5 m de distance des câbles de transport de l'énergie et de préférence dans des caniveaux spécifiques. Les câbles torsadés et blindés éliminent les parasites magnétiques et électriques. 2.3 Sondes à résistance Les sondes à résistance sont livrées avec 1, 2 et parfois trois résistances de mesure. Le point de mesure est isolé. La liaison sonde à résistance-appareil de mesure est généralement assurée par un circuit à 2 conducteurs. (Selon la valeur et la modification, la résistance de ligne intervient dans la mesure.) Pour des mesures plus précises, on met en oeuvre le circuit à 3 conducteurs et pour les mesures ultra-précises le circuit à 4 conducteurs avec courant constant et mesure de tension à haute impédance. De préférence, il faut poser des câbles en cuivre en vente dans le commerce d'une section de 1,5 mm², distante d'au moins 0,5 m des câbles de transport de l'énergie et, si possible dans des caniveaux spécifiques. Les câbles torsadés et blindés éliminent les parasites magnétiques et électriques. Les courants de mesure 0,1 A 10 ma, selon le modèle, préconisés par le fabricant ne doivent pas être dépassés (erreur d auto-échauffement). 2.4 Capteurs de température avec convertisseur de mesure Les problèmes potentiels liés aux résistances de contact des câbles et à la compatibilité électromagnétique peuvent être évités par le montage de convertisseurs de mesure 2 fils (signal de sortie 4... 20 ma) dans la tête de raccordement. Un simple câble en cuivre à 2 conducteurs suffit. Les montages à plusieurs conducteurs pour les sondes à résistance ainsi que le câble de compensation pour les thermocouples deviennent inutiles. Points à observer en cas d'installation d un convertisseur de mesure : - le contenu du mode d emploi fourni avec le convertisseur de mesure. - les prescriptions en vigueur en matière d installation et d exploitation des installations électriques et le cas échéant, les décrets et les directives en matière de protection contre les explosions. 42/10-20-FR 7

Mise en œuvre en atmosphère explosible 3 Mise en œuvre en atmosphère explosible 1. De manière analogue, selon la prescription ElexV, les remises en état (réparations) ne doivent être effectuées que dans les conditions suivantes. 1.1 Si un accessoire électrique a été remis en état à cause d une pièce dont dépend la protection contre les explosions, il ne peut être mis en service qu après constat par l'expert qu'il répond bien aux exigences essentielles à la protection contre les explosions et délivrance d un certificat l attestant ou pose d un certificat de conformité sur l accessoire. 1.2 Le point 1.1. ne s applique pas lorsque l accessoire est soumis par le fabricant à un essai individuel et que le fabricant confirme que l'accessoire est bien conforme aux exigences essentielles en matière de protection contre les explosions. 2. La prescription ElexV ne s applique que sur le territoire de la République Fédérale d'allemagne. En dehors de ce domaine d application, les prescriptions légales conformes à ElexV doivent être observées. 3. Les réparations ne doivent être effectuées qu'avec des pièces de rechange d'origine du fournisseur, car sinon, les exigences de la déclaration de conformité ne sont plus satisfaites. 4. Lors de la commande de pièces de rechange, il faut indiquer avec précision les détails de la livraison d origine, p. ex. le type de protection (Exd, Exi) et mentionner le N du certif. de conf., le N d'ordre, le N de série, la position de commande. 5. En tant qu'accessoires électriques antidéflagrants, les capteurs ne satisfont aux exigences de sécurité qu en tant qu ensemble, tels que définis dans la déclaration de conformité. A eux seuls, les éléments de mesure ou les têtes de raccordement ne sont pas conformes aux exigences en matière de protection contre les explosions. 6. Si ABB fournit des capteurs sans protecteur censés être mis en oeuvre dans des zones explosibles, l'exploitant est pleinement responsable et doit s assurer que - ces capteurs ne sont mis en œuvre que dans des zones pour lesquelles ils sont agréés aux termes de la déclaration de conformité (p. ex. Zone 1 ou Zone 2), - dans la perspective d une séparation éventuelle de zone (p. ex. zone 0 de zone 1), un protecteur est prévu et qu il satisfait pleinement aux conditions spéciales de la déclaration de conformité applicable. - ABB informe l exploitant de manière appropriée sur les faits énoncés ci-dessus, p. ex. en faisant référence à cette notice. 8 42/10-20-FR

Montage 4 Montage 4.1 Montage Le capteur de température (thermocouple, sonde à résistance) doit être, du mieux possible, en contact avec le fluide à mesurer. Pour éviter les erreurs de dissipation de chaleur, la profondeur de montage doit être la suivante : - dans les liquides 6 à 8 fois le diamètre du protecteur, - dans les gaz 10 à 15 fois le diamètre du protecteur. En cas de longueurs hors tout très faibles, il faut privilégier des constructions spéciales sans protecteur supplémentaire. Il s avère parfois judicieux d'effectuer le montage dans un coude de tuyau, le protecteur devant être orienté face au sens d'écoulement du fluide. 4.2 Câbles d alimentation Il faut veiller à un bon contact pour tous les câbles d alimentation et veiller à éviter la corrosion, l humidité et les perturbations électriques dégagées par les lignes de transport d énergie. L isolation des câbles doit être choisie en fonction des influences du milieu (sécheresse, humidité, agressivité chimique, chaleur), sachant que la température ambiante du câble et de la tête de raccordement ne doit généralement pas dépasser les 100 C. Le choix des câbles et leur mise en place doivent être conformes aux normes et prescriptions en vigueur. Si possible, tous les systèmes de mesure doivent être exploités sans être mis à la terre ou n être reliés à la terre qu en un seul point. Pour les thermocouples reliés au protecteur, cette liaison doit être la seule liaison à la terre. 4.3 Protecteurs A des températures pouvant aller jusqu à 500 C, les capteurs peuvent être montés dans n'importe quelle position, mais de préférence suspendus à la verticale. Les protecteurs en céramique doivent être protégés de toute contrainte mécanique (coups, torsion) et également contre les chocs thermiques, p. ex. par contact direct avec une flamme nue. S ils sont mis en oeuvre au sein d'un procédé chaud (p. ex. en cas du remplacement d'un thermocouple) il faut soit les préchauffer, soit les introduire ( très lentement (1 à 2 cm/min à 1600 C, 10 à 20 cm/min à 1200 C). Ceci s applique aussi au montage des protecteurs chauds. Eviter les montages horizontaux de longueur > 500 mm pour une température de fonctionnement > 1200 C. 42/10-20-FR 9

Maintenance / Réparation 5 Maintenance / Réparation Les capteurs et le circuit de mesure de température complet doivent être contrôlés à intervalles réguliers. usure du protecteur ou agressions chimiques, dérives des éléments de mesure dues à l ancienneté, détérioration de la résistance d isolement due à l humidité et à l'encrassement, mauvais contact aux bornes de raccordement, détériorations mécaniques et chimiques des capteurs et des câbles. Le câblage des circuits de mesure des capteurs à résistance se teste en remplaçant l élément de mesure par une résistance à valeur constante et en simulant ainsi une température donnée. Les circuits de mesure des capteurs se testent en branchant une tension (mv) connue au circuit de mesure à la place du couple thermoélectrique. Dans les deux cas, l on peut constater d importants écarts par rapport aux valeurs attendues, la cause du dysfonctionnement pouvant provenir du capteur ou de l installation de l instrument. La résistance d isolement du circuit de mesure non mis à la terre complet (câbles d alimentation et capteur) doit être > 1 MΩ par rapport à la terre (mesurée avec -100 V CC). 10 42/10-20-FR

Contrôles 6 Contrôles 6.1 Contrôle rapide Contrôle rapide et à l état démonté de thermocouples et de sondes à résistance et des circuits de mesure associés. Instruments requis : Millivoltmètre Appareil de mesure de la résistance ou pont de résistances Appareil de mesure d isolement avec 60... 100 V de tension (toutes les mesures à température ambiante) Les contrôles suivants peuvent être effectués : A température ambiante, vérifier la continuité et l isolement. S assurer par «tapotements» de l'absence de ruptures de fil. Un thermocouple est considéré comme en ordre de marche si R < 20 Ω (fil > 0,5 mm Ø). La valeur dépend de la section du fil et de la longueur. R isol = 100 MΩ (sur un thermocouple isolé). Une sonde à résistance est considérée comme en ordre de marche si R >> 110 Ω (sur Pt100), R isol > 100 MΩ. L échauffement des thermocouples ou des sondes à résistance à env. 200 C et jusqu à 400 C (sans contrôle de température) permet de faire d autres déductions en matière de coupures, d inversions de polarité (sur les thermocouples), de résistance d isolement trop basse, etc. Remarque : La précision des sondes de température conformément aux exigences de la norme ISO 9000 ne peut se contrôler que par comparaison avec un élément de référence. Pour ce faire, il faut généralement procéder au démontage et au contrôle dans un four d étalonnage. 42/10-20-FR 11

Contrôles 6.2 Tableau des défauts Le circuit de mesure de température complet doit faire l objet de contrôles de routine. Les tableaux suivants présentent les défauts les plus importants ainsi que les causes possibles et des suggestions de dépannage. Défaut Cause du défaut Dépannage Défaut du signal de mesure. Interférences électriques / magnétiques. Ecart d au moins 0,5 m entre les câbles de mesure en cas de pose parallèle. blindage électrostatique par film/tresse mise à la terre en un point. Utiliser des paires torsadées contre les interférences magnétiques. Croisements à angle droit des câbles de mesure avec les câbles de puissance perturbatrices. Utilisation de convertisseurs de mesure. Boucle de terre. Un seul point de mise à la terre dans le circuit de mesure ou système de mesure «flottant» (non mis à la terre) Réduction de la résistance d isolement. Pénétration éventuelle d humidité dans le capteur ou dans l élément de mesure ; laisser sécher si nécessaire et étanchéïfier à nouveau. Remplacer l élément de mesure. Vérifier si le capteur est protégé contre les surcharges thermiques. 12 42/10-20-FR

Contrôles Défaut Cause du défaut Dépannage Temps de réponse trop longs, erreurs de mesure Rupture du capteur. Protecteur fortement corrodé. Mauvais emplacement de d insertion : - en dehors du flux - sous l influence d une source de chaleur. Mauvaise méthode de montage : - profondeur de montage trop faible. - dissipation trop importante de chaleur. Protecteur trop épais. Perçage du protecteur trop large. Choisir l emplacement de montage de manière à ce que le fluide puisse transmettre sa température sans perturbation au capteur. Profondeur de montage env. Longueur thermosensible + 6 x d (liquides) jusqu à 10 x d (gaz) (d= diamètre du protecteur). assurer de bons contacts thermiques, surtout en cas de mesures de surface, avec une zone de contact appropriée ou/et avec des produits caloporteurs. Sélectionner le protecteur le plus petit possible. Temps de réponse en première approximation proportionnel à la section ou au volume du capteur dépendant des coefficients de transmission thermique et des espacements de construction. Utiliser du produit pour contacts. Dépôts sur le Eliminer lors des inspections. protecteur. Si possible, choisir un autre protecteur ou un autre emplacement de montage. Vibrations. Ressorts renforcés sur l élément de mesure. Réduire la longueur d insertion. Déplacer le point de mesure (si possible). Construction spéciale de l élément de mesure et du protecteur. Composition du fluide non conforme ou modifiée. Choix d un matériau incorrect pour le protecteur. Contrôler le fluide. Analyser le protecteur éventuellement défectueux et choisir ensuite un matériau mieux adapté. Prévoir une protection superficielle supplémentaire. Il se peut qu il faille remplacer le protecteur régulièrement en tant que pièce d usure. 42/10-20-FR 13

Contrôles 6.3 Défauts spécifiques aux thermocouples Description du défaut Cause du défaut Dépannage Mesure de température variable sur un type de circuit de mesure généralement correct du thermocouple. Importants écarts de mesure de température par rapport aux valeurs du tableau pour les thermocouples. Température ou tension du point de référence instable. Mauvaises combinaisons de matériaux. Mauvais contacts électriques. - Tensions parasitaires (tensions thermoélectriques, tension galvanique). Câble de compensation incorrect. Il faut maintenir constante la température ou la tension d alimentation. - < 0,1 % (vérifier les instruments). Sur les thermocouples en métal commun, intervient intégralement dans la mesure, sur les thermocouples en métal précieux, environ pour la moitié de la valeur. Contrôler les thermocouples et les câbles pour s assurer : - du bon couplage - du bon câble de compensation - de la bonne polarité. Température ambiante admissible au niveau de la tête de raccordement. 6.4 Défauts spécifiques aux capteurs à résistance Description du défaut Cause du défaut Dépannage Mesure de température trop élevée ou variable malgré section connue et résistance de mesure exacte de la sonde à résistance. Mesure de la température variable sur un type de circuit de mesure généralement correct de la sonde à résistance. Résistances de ligne trop élevées, non équilibrées. Modification de la résistance du câble d'alimentation liée à la température. Alimentation en courant ou en tension non constante. Si c est encore possible : - Pose de 2 conducteurs de section plus importante éventuellement à partir d un emplacement plus accessible. - Raccourcir le câble d alimentation - Equilibrer les circuits - Passage à un circuit à 3 ou 4 conducteurs - Montage de convertisseurs de mesure dans les têtes des capteurs. Doit être maintenue constante à < 0,1 %. Intervient directement sur la mesure, en cas de pont mal équilibré et de mesure de courant / de tension (circuit à 4 conducteurs). 14 42/10-20-FR

Widerstan Raccordement électrique 7 Raccordement électrique 7.1 Sondes à résistance selon EN 60751 (IEC 60751) Simple Circuit à 2 conducteurs Circuit à 3 conducteurs Circuit à 4 conducteurs Fig. 1 R rouge selon EN 60751 (IEC 60751) Double Circuit à 2 conducteurs Circuit à 3 conducteurs Circuit à 4 conducteurs Fig. 2 Y jaune B noir R rouge W blanc 7.2 Thermocouples Simple selon EN 60584 Double Fig. 3 42/10-20-FR 15

ABB propose des services étendus et complets dans plus de 100 pays du monde entier. www.abb.com/temperature ABB optimise sans cesse ses produits, ce qui explique que des modifications des caractéristiques techniques peuvent intervenir à tout moment. Printed in the Fed. Rep. of Germany (12.2006) ABB 2006 3KXT100001R4207 42/10-20-FR Rev. 03 ABB Instrumentation 100 Rue de Paris 91342 Massy Cédex France Tél: +33 1 64 47 20 00 Fax: +33 1 64 47 20 16 ABB Inc. 3450 Harvester Road Burlington Ontario L7N 3W5 Canada Tel: +1 905 681 0565 Fax: +1 905 681 2810 ABB Automation Products GmbH Borsigstr. 2 63755 Alzenau Germany Tel: +49 551 905-534 Fax: +49 551 905-555 CCC-support.deapr@de.abb.com