Surveillance du réseau de distribution de gaz par mesure de pression continue

Surveillance du réseau de distribution de gaz par mesure de pression continue

by | Thursday, 6 August, 2020 | Oil & Gas

Les enregistreurs de processus autonomes de l’entreprise AIRVALVE fonctionnent avec des capteurs de pression STS pour assurer la surveillance de points critiques dans le réseau de distribution de gaz détenu par SWK Netze GmbH. Le principe appliqué ici permet d’allier une fiabilité de planification à un coût relativement bas de la mise en œuvre.

SWK Netze GmbH effectue des mesures poussées sur son réseau de distribution de gaz pour l’étalonnage de son programme de pipelines. À cette fin, des mesures de pression continues doivent être effectuées sur quinze points critiques dans le cadre de son projet « Surveillance du réseau de distribution de gaz de ville ». En plus de la nécessité d’obtenir des valeurs mesurées de la plus grande précision possible , il était également primordial lors de la réalisation de ce projet que les instruments de mesure fonctionnent de façon fiable sur une durée de vie importante, et qu’ils aientégalement une force de signal suffisante pour transmettre les mesures régulièrement, même lorsque installés sous terre. Pour réduire au maximum le travail d’installation de conduites et le travail en sous-sol, les pressions devaient être mesurées au niveau de dispositifs de ventilation existants. Pour cela, l’équipement de mesure devait être installé sous des plaque métalliques de taille 3.

Pour réaliser cette tâche, le choix s’est porté sur les enregistreurs de mesure de type LS-42 produi par . Au cours de tests poussés, il est d’abord apparu que les produits de cette gamme d’enregistreurs étaient les seuls à disposer d’une antenne intégrée haute performance, capable de fournir une transmission de signal sans interférence même dans les galeries.

Stabilité à long terme et facilité d’utilisation sont des facteurs clés

L’instrument de mesure, grâce à sa batterie interchangeable haute performance, fonctionne sans branchement électrique et sans raccordement téléphonique pendant plus de 10 ans. Cet enregistreur de processus qui se monte très facilement, en plus d’être configurable à distance, assure une transmission sécurisée des mesures relevées grâce à des cartes SIM sélectionnables librement ou à un multi-réseau avec tunnel VPN privé (voir Fig. 1 qui illustre la conception de l’enregistreur de processus). Il est par conséquent parfaitement adapté aux sites à distance ou difficilement accessibles, qui doivent pouvoir être surveillés sur une longue durée sans nécessiter de maintenance ardue.

Figure 1: Schéma de l’enregistreur de données
Source: AIRVALVE
Source de l’image: Bosch Mobility Solutions

 

Ces exigences en termes de durabilité et de performance de fonctionnement ont bien sûr été également placées sur les capteurs utilisés pour la mesure de pression. AIRVALVE a opté dans ce cas-ci pour les transmetteurs de pression ATM.ECO/N de STS.  Ces capteurs de 100 mbar sont alimentés par la batterie interchangeable de l’enregistreur de processus, sont protégés par une enveloppe résistante en acier inoxydable et fournissent des résultats précis d’une précision ≤ ± 0,70 % sur une plage de température de -5 à 50 °C. En termes de stabilité à long terme, l’ ATM.ECO/N affiche une valeur < 0,5 %.

Assemblage du système de mesure sur le réseau de distribution de gaz

Le système de mesure complet pour la surveillance du réseau de distribution de gaz est installé dans des coffrets enterrés sous une plaque de rue (voir Fig. 2). Grâce à l’utilisation de dispositifs de ventilation existants, le travail nécessaire pouvait être effectué à faible coût. Pour mettre en place les mesures de pression, la borne de ventilation montante a été remplacée par un réducteur (1). À l’aide d’une vanne à bille, la connexion de mesure peut être coupée (2). La calibration du capteur de pression est facilitée par un couplage Minimess (3). Le capteur de pression (4) est connecté par le biais d’un boîtier de jonction à égalisation de pression (5) à l’enregistreur de processus AIRVALVE (6). Celui-ci est alors fixé à un ancrage au sol (7) au moyen d’un cliquet.

Figure 2: Vue d’ensemble du système de mesure
Source: AIRVALVE

Les mesures sont réalisées toutes les 5 minutes. Cet intervalle de mesure est sélectionnable entre une et 60 minutes. Les valeurs mesurées sont transmises plusieurs fois au cours de la journée au centre de contrôle. La transmission des valeurs relevées peut se faire par le biais de cartes multi-réseau sécurisées par VPN ou de cartes SIM à simple contrat. Les communications sont possibles à l’aide de centres de contrôle Internet ou encore de systèmes SCADA. Dans cet exemple d’application, SWK Netze GmbH a opté pour le centre de contrôle Internet « Web-LS » pour gérer les données obtenues par le biais de serveurs hautement sécurisés.

 

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Les mesures de pression dans les compartiments moteur des avions

Les mesures de pression dans les compartiments moteur des avions

by | Wednesday, 1 July, 2020 | Aerospace

Comme de nombreux ingénieurs l’ont constaté, les mesures de pression effectuées dans les compartiments moteur des avions peuvent être une opération délicate et frustrante. La chaleur élevée, les vibrations, le manque d’espace, et une multitude d’autres facteurs rendent cette opération difficile. Obtenir des mesures cohérentes et précises dans ce type d’environnement est un réel challenge, qui nécessite souvent des heures, des jours, voire des mois de tests ! Dans l’aéronautique, nous avons besoin de capteurs qui résistent à des conditions changeantes et qui sont capables de fournir des résultats précis et reproductibles. En tant qu’ingénieurs, le caractère reproductible d’un résultat est une élément fondamental de notre spécialité. Heureusement pour nous, STS a relevé le défi en proposant une gamme complète de capteurs de pression qui répondent à nos exigences spécifiques : températures, dimensions, matériaux d’étanchéité et signaux de sortie. L’article suivant détaille notre utilisation des capteurs de pression STS et la manière dont ils répondent à nos impératifs et exigences.

Revenons avec notre exemple de compartiment moteur, et attardons-nous sur les mesures de pression d’huile. L’un des premiers éléments à considérer pour un capteur de pression destiné à mesurer la pression d’huile est sa résistance à la température. À proximité d’un moteur d’avion les températures sont particulièrement élevées, et cette caractéristique soulève certaines questions : Le capteur thermique peut-il être monté seul ou faut-il l’équiper d’un bouclier thermique ? Et plus important encore : Continuera-t-il de fonctionner correctement lorsque les composants commenceront à chauffer ? La dernière chose que les pilotes veulent voir sont des mesures de pression d’huile erratiques ! Heureusement, la gamme de capteurs de pression STS offre une excellente résistance à la température (jusqu’à 125 °C). Cette caractéristique répond à nos préoccupations initiales en matière de résistance aux températures élevées. Le capteur peut ainsi être monté à l’emplacement souhaité du compartiment moteur, sans risques d’interférences liées à la chaleur. En outre, cela nous permet de modifier, ajuster et affiner l’emplacement du capteur sans se soucier de la fiabilité des résultats en cas d’augmentation de la température. Cette solution offre une excellente flexibilité pour effectuer nos tests.

La compacité du capteur est également une caractéristique cruciale. Un capteur volumineux et disgracieux soulèverait sans doute quelques sourcils dans cet environnement de haute technologie. Dans l’aéronautique, l’espace est toujours une contrainte. Heureusement, STS a conçu un capteur de pression compact et sobre qui permet un montage pratique dans l’ensemble des zones de tests. Les dimensions des capteurs STS varient en fonction des usages, mais grâce aux options avancées de personnalisation (que nous détaillerons plus loin) ils sont généralement de dimensions inférieures ou égales à 50-60 mm. Leur petite taille permet un montage facile à l’aide de pinces Adel ou de tout autre collier de fixation standard. Cela évite de perdre du temps à concevoir un schéma de montage personnalisé, ou d’imaginer une nouvelle méthode de fixation compliquée à chaque fois que le capteur doit être déplacé pour optimiser les lectures de pression d’huile. Cette caractéristique offre un réel gain de temps et permet d’effectuer des séries de tests de manière rapide et efficace.  

Le dernier facteur essentiel pour nos tests de pression est la personnalisation. La plupart des capteurs de pression disponibles sur le marché pour ce genre de tests ont une portée de fonctionnement limitée. Ils sont configurés pour offrir des résultats optimaux dans une plage de pression spécifique, pour une fréquence de mesure spécifique, et avec une conception spécifique. Les capteurs de pression STS, quant à eux, offrent plusieurs options de personnalisation qui permettent de les adapter à des besoins spécifiques.  

Pour notre exemple, nous avons également besoin d’un matériau d’étanchéité qui ne contamine pas les huiles et qui ne se dégrade pas avec une exposition constante. STS propose plusieurs options de joints de capteurs, y compris des élastomères EPDM et Viton, pour assurer que les capteurs fonctionnent de manière optimale. Alternativement, nous pouvons opter pour des joints métalliques qui offrent également de très bons résultats. Nous avons aussi besoin d’une connexion à membrane frontale, un câble  polyuréthane, et un signal de sortie en 20 mA. STS peut fournir tout cela, ainsi que bon nombre d’autres combinaisons, pour garantir que le raccordement au processus, les signaux de sortie, le raccordement sous pression et les joints d’étanchéité, correspondent exactement à ce dont nous avons besoin. En somme, les capteurs sont conçus sur mesure pour nos tests et ne nécessitent aucune modification de nos procédures.

En résumé : Nous avons besoin de capteurs de pression pour effectuer des séries de tests de pressions d’huile, et de nombreux facteurs fluctuants sont à considérer : les températures, les méthodes de montage, les plages de pression, et un grand nombre d’autres facteurs. Il nous faut des capteurs de pression capables de répondre à ces impératifs et qui offrent des résultats précis. Les capteurs de pression STS permettent de résoudre ces problèmes. Leur capacité de résistance à des températures et à des pressions élevées, les solutions personnalisées de joints, de raccords pression, et de signaux de sortie, ainsi qu’une excellente conception globale, permettent d’intégrer ces capteurs de manière transparente dans tous types de tests, sans devoir modifier ou adapter nos procédures.

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Sélectionner des capteurs de pression: guide pratique pour les ingénieurs en aérospatiale

Sélectionner des capteurs de pression: guide pratique pour les ingénieurs en aérospatiale

by | Wednesday, 1 July, 2020 | Aerospace

Développer et concevoir un avion est une tâche ardue et exigeante : les interminables calculs, les exigences de conception, les nombreuses simulations et refontes de design sont des processus de longue haleine. Après tous ces efforts de conception, nous sommes impatients de passer à la phase de tests ! C’est un processus très excitant : toutes les pièces en 3D, les systèmes et les composants que nous avons longuement étudiés se trouvent maintenant devant nos yeux. Il est temps de prouver que tout fonctionne parfaitement ! Pour cela, nous avons besoin d’un équipement d’enregistrement de données de premier ordre afin de vérifier précisément les performances de notre système. Nous avons également besoin de capteurs de test capables de fonctionner dans les conditions les plus extrêmes, à la fois à l’intérieur et à l’extérieur de l’avion. STS répond parfaitement à ces impératifs. La fiabilité de leurs capteurs de pression permet que les procédures de tests soient à la hauteur des systèmes que nous avons conçus. Dans la suite de cet article, nous présentons pas à pas l’ensemble des options offertes par STS et la manière de les intégrer à des systèmes existants.

Précision

Première étape, nous devons examiner de près le système que nous testons et déterminer la précision requise pour notre collecte de données. Par exemple, le système hydraulique qui contrôle les freins de l’avion fonctionne dans une plage de pression spécifique qui ne requiert pas une extrême précision du capteur de test. Par conséquent, l’option STS de ± 0,25 % PE est une option appropriée. À contrario, la pression d’huile doit être surveillée de manière bien plus précise que le circuit hydraulique des freins. Pour cela, nous pouvons choisir l’option de capteur de pression haute précision STS, qui offre le degré de précision le plus élevé avec ± 0,05 % PE. Cela permettra de garantir que la pression d’huile reste à son niveau optimal dans l’ensemble du système moteur.

Températures

Maintenant que nous avons établi la précision requise pour notre application, passons à l’intégration du capteur de pression dans notre système de tests. Les systèmes de pression d’un avion ont des caractéristiques très diverses en termes de tailles, de températures de fonctionnement et de fluides. Par conséquent, nous devons pouvoir adapter les capteurs à chacune de ces caractéristiques.

Passons maintenant à la température de fonctionnement. Dans un avion, un capteur de test peut être utilisé dans diverses conditions de températures : dans le compartiment moteur, ou encore à l’extérieur pour mesurer la pression de Pitot ou la pression du liquide de dégivrage. Les températures de fonctionnement varient donc considérablement d’un usage à un autre. Heureusement, les capteurs STS offrent une impressionnante plage de températures de fonctionnement, allant de -25 à 125 °C. Cela répond en grande partie à nos besoins spécifiques. En outre, tous les capteurs STS sont conçus pour permettre une plage de température compensée. Cela signifie que les erreurs de mesure inhérentes sont considérablement réduites. Cette caractéristique est un énorme avantage pour réaliser des tests intensifs sur nos systèmes de pression !

De plus, la plage de température mentionnée ci-dessus n’est en aucun cas figée. Si besoin, nous pouvons choisir d’équiper notre capteur d’ailettes de refroidissement pour atteindre une température maximale de 150 °C. Cette modularité peut s’avérer très utile pour positionner le capteur à côté du système d’échappement du moteur car les températures y sont particulièrement élevées. Nous pouvons aussi choisir une température minimale abaissée à -40 °C pour pouvoir utiliser le capteur à hautes altitudes. En résumer : Pour choisir un capteur adapté aux températures de fonctionnement, gardez toujours à l’esprit l’environnement applicatif !

Raccords pression

Comme mentionné précédemment, les tailles et calibrages des différents systèmes de pression d’un avion sont très variables. Par conséquent, la prochaine étape de notre processus de sélection consiste à déterminer l’emplacement optimal du capteur et à sélectionner un connecteur adapté à cet emplacement particulier. Prenons comme exemple le système de freinage d’un avion. Le système hydraulique comprend différentes tailles de durites et de composants, qui nécessitent de sélectionné l’emplacement exact du capteur pour choisir le raccordement au processus. STS propose une large gamme de tailles et de diaphragmes différents, y compris G ¼ M et G ½ M, et un choix supplémentaire de diaphragmes frontaux, Hastelloy, etc. Cette large gamme de sélection nous permet d’obtenir un capteur qui s’intègre parfaitement aux processus de test sans nécessité de modifications à l’installation, ce qui réduit grandement notre charge de travail !

Joints

Le dernier composant majeur de notre sélection de capteurs est celui qui assure l’étanchéité. Le matériau d’étanchéité du capteur dépend fortement du fluide employé dans le système de pression. Heureusement pour nous, les systèmes de pression de l’aérospatiale sont rarement soumis à des fluides corrosifs, acides ou autres substances agressives. Néanmoins, le matériau utilisé pour les joints est d’une importance capitale. Dans le cas de notre système hydraulique pour train d’atterrissage, le choix standard pour l’étanchéisation est le nitrile (NBR). Cet élastomère convient parfaitement à cette application et offre une très bonne résistance aux huiles et autres matériaux de lubrification. Toutefois, pour des usages à températures élevées ou autres environnements difficiles tels que ceux qui règnent dans un compartiment moteur, l’élastomère Viton offre une meilleure résistance à la température et une plus grande durabilité. Enfin, l’élastomère EPDM offre de très bons résultats avec les fluides de freins. Ces trois joints d’étanchéité font partie des nombreuses options d’étanchéisation offertes par STS. Pour choisir le matériau d’étanchéité, identifiez les usages et les fluides employés, et choisissez le matériau le plus adapté !

Vous disposez maintenant des informations nécessaires pour choisir des capteurs de pression adaptés aux procédures de l’aérospatiale ! Nous avons déterminé les niveaux de précision requis par rapport aux usages applicatifs des capteurs. Nous avons ensuite déterminé le niveau de résistance thermique requis pour des applications individuelles. Puis nous avons détaillé les différents diaphragmes et tailles des raccords pression pour que les capteurs soient adaptés à chaque besoin spécifique. Et enfin, nous avons expliqué les principales différences entre les nombreuses options de joints et leurs applications. Ces informations vous permettront de choisir les composants de vos capteurs de manière éclairée, et de les adapter à vos besoins pour des résultats sur-mesure !

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Les mesures de pression des presses de moulage à injection

Les mesures de pression des presses de moulage à injection

by | Wednesday, 1 July, 2020 | Industry

Les machines de moulage par injection fonctionnent avec la plus grande précision. La société suisse Netstal-Maschinen AG propose des presses de moulage ultra performantes et précises, ainsi que des solutions pour les industries des boissons, de l’emballage et des technologies médicales. Ces appareils sophistiqués sont équipés de capteurs de pression fabriqués par STS.

Les presses de moulage à injection pour les plastiques utilisent des granulés en plastique comme matière première. Ces machines sont composées de deux éléments : l’unité d’injection et l’unité de presse. La matière première est préparée à l’intérieur de l’unité d’injection, où elle est en général chauffée et homogénéisée dans un cylindre hydraulique. À l’intérieur de l’unité de presse, un moule représente le profil négatif de la pièce à produire. La matière première est injectée sous pression dans le moule pour former la pièce en plastique définitive.

Pour garantir un processus de moulage sans faille, il est indispensable de surveiller précisément les pressions. Pour cela, des capteurs de pression sont positionnés dans le circuit hydraulique de l’axe d’injection. La pression de fusion peut être calculée sur la base de la pression mesurée pendant la procédure d’injection. Il est primordial que les mesures du capteur soit extrêmement fiables, car la qualité d’assemblage de la matière plastique est assujettie aux valeurs mesurées.

Si la pression de fusion est trop élevée ou trop basse :

  • Le volume de remplissage peut être incorrect.
  • Le composant en plastique peut être défectueux.
  • La matière première peut être gaspillée et les outils endommagés.
  • La chaîne de production peut être arrêtée.

Les appareils de haute précision tels que les presses à injection de Netstal-Maschinen AG nécessitent des capteurs de pression offrant des valeurs fiables sur toute la plage de mesure requise. Pour trouver la meilleure solution, des tests approfondis ont été réalisés avec des instruments de mesure de plusieurs fabricants. La précision des instruments de mesure a été rigoureusement testée, ainsi que leur stabilité à long terme à des températures élevées. Les intervalles de mesure suivants ont été effectués sur banc d’essai :

Illustration 1: Procédure d’essai normalisée pour l’évaluation d’un capteur de pression. Après quatre, six et huit millions de cycles de pression, les capteurs de pression ont été soumis à un stress thermique (vieillissement artificiel).

Le capteur de pression haute précision ATM.1ST de STS a obtenu les meilleures résultats en termes de tolérance, de stabilité à long terme, de précision et de fidélité, sur l’ensemble des plages de pressions et de températures. Sur une longue période d’exposition, le capteur de pression ATM.1ST est également celui qui offre la meilleure résistance aux hautes températures, ainsi qu’une précision extrême dans les basses pressions.

Illustration 2: Analyse d’un capteur de pression STS en fonction de la durée et de la température. La valeur VO (valeur d’origine – ligne pointillée rouge) est appliquée comme point de départ. Les lignes prolongées et les lignes en pointillés prennent en compte le processus de vieillissement conformément à la procédure de test de l’Illustration 1. Les tolérances du capteur sont issues de la fiche technique du fabricant, tandis que les plages de tolérance représentent les valeurs cibles de l’analyse.

L’un des autres avantages du capteur ATM.1ST est qu’il peut être facilement adapté à différentes applications grâce à sa construction modulaire. Voici les principales caractéristiques techniques du capteur ATM.1ST:

  • Plages de pression: 100 mbars – 1 000 bars.
  • Plages de mesure relatives et absolues.
  • Précision: ≤ ± 0,10 / 0,05 % PE.
  • Températures de fonctionnement: -40 °C – 125 °C.
  • Erreur totale: ≤ ± 0,30 % PE (0 – 70 °C).
  • Matériaux: acier inoxydable et titane.
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Mesure de la pression dans des milieux abrasifs avec la membrane Vulkollan®

Mesure de la pression dans des milieux abrasifs avec la membrane Vulkollan®

by | Wednesday, 1 July, 2020 | Industry

Habituellement, les capteurs de pression sont disponibles en version inox ou titane. Ceux-ci permettent de couvrir toutes les applications de bancs d’essais et tous les travaux de surveillance. Cependant, lors d’une utilisation en milieu particulièrement abrasif, le capteur nécessite une protection supplémentaire: l’ajout d’une membrane Vulkollan® .

Avant de donner deux exemples d’applications, voici une courte présentation de la matière Vulkollan : Vulkollan® est la dénomination commerciale du caoutchouc d’uréthane de polyester, qui est une matière synthétique, ayant des propriétés élastiques, ainsi qu’une bonne résistance chimique et mécanique. La matière élastomère est employée sous différentes formes, telles que de la mousse, de la matière plastique souple cellulaire, ainsi que de la matière plastique massive. Tandis que les deux premières formes sont essentiellement employées pour la fabrication des oléoducs, la forme en matières plastiques massives est transformée en roues, rouleaux et revêtements. La plage de température de service se trouve alors entre -20 et +80 degrés Celsius.

Matière de contact : le béton

Une entreprise leader dans le domaine de travaux spéciaux de génie civil a contacté STS, à la recherche d’un capteur de pression pouvant être employé dans un milieu fluide et abrasif. Dans ce cas, il s’agissait concrètement de béton. Ils fabriquent des équipements hydrauliques, pour le forage et le remplissage de béton, afin d’obtenir des piliers.

Pour que ces piliers présentent une structure stable, un flux de béton en continue est inséré dans le forage grâce à une pompe. Le processus doit être interrompu lorsque le béton rentre en contact avec le tuyau de distribution.

Cela entraine une augmentation de la pression dans ce dernier détectée par le capteur STS.

Un capteur de pression en inox n’était pas envisageable, il aurait été endommagé par le béton.

Afin de pouvoir maîtriser ce défi, STS a proposé d’équiper un capteur à bride avec une membrane Vulkollan®. Avec cette protection, le capteur utilisé atteint une durée de vie d’un an, avec 5 pour cent d’erreur totale. La construction mécanique et les connexions électriques étaient de fabrication spéciale, néanmoins, un délai court de livraison a été assuré.

Mesure du niveau de remplissage dans des ballasts de cargos

Un fabricant de systèmes de contrôle pour bateaux s’adressa à STS, à la recherche d’une solution fiable pour la mesure du niveau d’eau dans des ballasts de cargos.

Les ballasts sont employés pour influencer la position du centre de masse d’un navire. Les cargos sont, par exemple, construits de manière à ce que la ligne de flottaison à pleine charge coïncide à la ligne de flottaison réelle. Cependant, lorsqu’ils naviguent sans charge, la coque remonte tellement que la proue se dresse en grande partie hors de l’eau. En raison du poids des machines, la coque se trouve basse, mais pas assez pour que les hélices soient  suffisamment immergées dans l’eau – dans ce cas, le bateau est alors non manœuvrable. Afin de résoudre ce problème, les ballasts sont remplis d’eau.

Les capteurs pour la surveillance du niveau de remplissage entrent non seulement en contact avec de l’eau salée (pour cela, des boîtiers en titane suffiraient), mais également avec du sable, des petits cailloux ou des coquillages. Afin d’optimiser, dans ce cas, la durée de vie du capteur, sa membrane a été recouverte d’un film Vulkollan®.

Figure 1 : Exemple d’un transmetteur de pression avec film Vulkollan®

À l’aide de Vulkollan®, les capteurs de pression ont pu être optimisés pour l’emploi dans des milieux abrasifs. Cependant, ceci n’est pas valable pour des matières explosives ou des acides. De plus, les utilisateurs doivent prendre en considération que la protection Vulkollan® dégrade la précision du capteur. Le comportement thermique devient également plus instable.

Pour cela, au cours de la recherche d’une solution de mesure de pression adaptée aux milieux abrasifs, il est indispensable de se faire conseiller par des experts.

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