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RÉSUMÉ
La mesure des débits est un outil précieux dans l’obtention d’une meilleure maîtrise des procédés industriels. Les débitmètres à rotor hélicoïdal présentent un gros avantage, celui de pouvoir être utilisés sur tous les liquides et de plus sur des plages de température et de pression très larges. Cet article en dresse un portrait très complet, de leur aspect théorique aux équipements récepteurs, jusqu’à leurs nombreuses caractéristiques fonctionnelles et leurs étalonnages.
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-
Dominique MÉTIVIER : Ingénieur de l’Industrie et des Mines - Attaché à la Sous‐Direction de la Métrologie du Ministère chargé de l’Industrie
INTRODUCTION
Les débitmètres à rotor hélicoïdal sont utilisés à des fins industrielles et commerciales sur quasiment tous les liquides dans des plages de température et de pression très étendues.
Cette polyvalence, résultat d’efforts des fabricants depuis une trentaine d’années, a été obtenue sans que les caractéristiques métrologiques de ces instruments ne soient pour autant dégradées.
Si la mesure des débits contribue aujourd’hui de manière importante à une meilleure maîtrise des procédés de fabrication et de manutention, la première application, dans le temps et par la taille, de la mesure des liquides est le mesurage (ou comptage) des volumes.
À cette occasion, les compteurs à rotor hélicoïdal (ou à hélice) ont reçu des noms particuliers selon la nature des liquides mesurés :
-
compteur Woltmann pour l’eau ;
-
compteur turbine dans l’industrie pétrolière, cette dernière dénomination ayant été étendue au mesurage de tous les liquides autres que l’eau.
Par souci de simplicité, le vocable rigoureux de débitmètre (ou compteur) à rotor hélicoïdal a été remplacé par celui de débitmètre (ou compteur) à turbine chaque fois que cela a été possible.
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- Version archivée 1 de déc. 1972 par Marcel FIORA
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2. Théorie succincte
2.1 Mesureur idéal
Considérons tout d’abord un mesureur tel que celui représenté schématiquement sur la figure 2 et plaçons-nous dans les hypothèses suivantes : ailettes sans épaisseur, rotor sans masse, c’est-à-dire que son mouvement ne demande aucune énergie, fluide sans viscosité dont l’écoulement s’effectue sans turbulence.
Désignons par :
-
qle débit-volume instantané du liquide ;
-
Ala section de passage au droit des ailettes ;
-
vla vitesse moyenne du liquide ;
-
ρla masse volumique du liquide ;
-
rle rayon d’un petit élément d’ailette ;
-
αl’angle des ailettes par rapport à l’axe ;
-
ωla vitesse angulaire du rotor à l’instant t ;
-
Ω isa vitesse angulaire de régime (mesureur idéal).
On démontre que le couple moteur vaut :
et que, en régime stable :
( 2 )
Si le rotor présente une surface hélicoïdale, le rapport (tan α) / r est une constante. A étant également une constante, la vitesse angulaire de ce mesureur idéal sera donc rigoureusement proportionnelle au débit-volume q du liquide le traversant.
Si le rotor était muni de pales planes, aux petits rayons, l’incidence des pales étant positive, le rotor serait moteur et aux grands rayons, l’incidence étant négative, le rotor freinerait. Le rapport (tan α) / r n’étant pas constant, la théorie ci-dessus ne s’appliquerait plus.
HAUT DE PAGE2.2 Mesureur réel
En réalité,...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - TROSKOLANSKI (A.T.) - Théorie et pratique des mesures hydrauliques. - (Traduit du polonais par M. LARONDE) 848 p. 16 × 25 - 1963 DUNOD (p. 550-5).
-
(2) - HIGSON (D.J.) - The transient performance of a turbine flowmeter in water. - J. Sci. Instr., mai 1964.
-
(3) - GAGEY (E.) - Utilisation des compteurs turbines pour la mesure des volumes et des débits de produits pétroliers. - Société Hydrotech. France IXe Journées de l’hydraulique. Paris 1966.
-
(4) - PENET (P.) - Le comptage des liquides dans l’industrie pétrolière. - Pétrole Informations, avril 1967.
-
(5) - MAUGEIN (G.) - L’évolution du mesurage des produits pétroliers à l’aide de compteurs volumétriques. - Revue de Métrologie pratique et légale, juin-juillet 1967.
-
(6)...
ANNEXES
1 Constructeurs. Distributeurs
Liste non exhaustive des constructeurs représentés en France
Bopp et Reuther Messtechnik GmbH http://www.burmt.de
Cergydis http://www.cergydis.com
Emerson Process Management http://www.emersonprocess.com
Endress + Hauser http://www.endress.com
Euro Air Instruments
Faure Herman http://www.faureherman.com
Foxboro http://www.foxboro.com
GEMU http://www.gemu.de
George Fischer http://www.georgefischer.co.uk
Kobold Instrumentation http://www.kobold.com
Krohne http://www.krohne.com
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