ISO 6817:1992
(Main)Measurement of conductive liquid flow in closed conduits — Method using electromagnetic flowmeters
Measurement of conductive liquid flow in closed conduits — Method using electromagnetic flowmeters
Describes the principle and main design features of industrial electromagnetic flowmeters (both a.c. and pulsed d.c. versions) for the measurement of flow-rate in a closed conduit running full. Covers their installation, operation, performance and calibration.
Mesure de débit d'un fluide conducteur dans les conduites fermées — Méthode par débitmètres électromagnétiques
La présente Norme internationale décrit le principe et les principes fondamentaux de conception des débitmètres électromagnétiques mesurant le débit d'un liquide conducteur dans une conduite fermée remplie. Elle traite de leur installation, de leur fonctionnement, de leur performance et de leur étalonnage. La présente Norme internationale ne spécifie aucune règle de sécurité pour l'emploi des débitmètres dans les conditions environnementales dangereuses et ne s'applique pas au mesurage des boues perméables magnétiquement ni aux usages médicaux. Elle traite des débitmètres en version courant alternatif et courant continu pulsé.
General Information
Relations
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL
STANDARD ”
6817
First edition
1992-l 2-o 1
Measurement of conductive liquid flow in closed
conduits - Method using electromagnetic
flowmeters
Mew-e de d&bit d’un fluide conducteur dans les conduites ferm6es -
MHhode par d&itm&tres 6lectromagrGtiques
Reference number
IS0 6817:1992(E)
---------------------- Page: 1 ----------------------
IS0 6817:1992(E)
Contents
Page
1
1 Scope .
1
.......................................................................
2 Normative references
1
....................................................................................
3 Definitions
2
......................................................................
4 Symbols and units
2
...........................................................
5 Theoretical requirements
3
Construction and principle of operation .
6
7
................................................
7 Installation design and practice
11
8 Equipment marking .
................................................ 12
9 Calibration and test conditions
12
................................................................
IO Uncertainty analysis
Annexes
16
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A Materials for construction of primary devices
18
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
B Bibliography
0 IS0 1992
All rights reserved. No part of this publication may be reproduced or utilized in any form
or by any means, electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without
permission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case Postale 56 * CH-1211 Genke 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
t
ii
\
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IS0 6817:1992(E)
Foreword
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide
federation of national standards bodies (IS0 member bodies). The work
of preparing International Standards is normally carried out through IS0
technical committees. Each member body interested in a subject for
which a technical committee has been established has the right to be
represented on that committee. international organizations, govern-
mental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the
work. IS0 collaborates closely with the International Electrotechnical
Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are
circulated to the member bodies for voting. Publication as an Inter-
national Standard requires approval by at least 75 % of the member
bodies casting a vote.
International Standard IS0 6817 was prepared by Technical Committee
ISO/TC 30, Measurement of fluid flow in closed conduits, Sub-Committee
SC 5, Electromagnetic flowmeters.
The first edition cancels and replaces ISO/TR 6817:1980, of which it
constitutes a technical revision.
Annexes A and B of this International Standard are for information only.
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This page intentionally left blank
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INTERNATIONAL STANDARD IS0 6817:1992(E)
Measurement of conductive liquid flow in closed conduits -
Method using electromagnetic flowmeters
IS0 7066-2:1988, Assessment of uncertainty in the
1 Scope
calibration and use of flow measurement devices -
Part 2: Non-linear calibration relationships.
This International Standard describes the principle
and main design features of industrial electro-
IS0 9104:1991, Measurement of fluid flow in closed
magnetic flowmeters for the measurement of flow-
conduits - Methods of evaluating the performance
rate of a conductive liquid in a closed conduit
of electromagnetic now-meters for liquids. ’
running full. It covers their installation, operation,
performance and calibration.
This International Standard does not specify safety
requirements in relation to hazardous environ-
3 Definitions
mental usage of the meter, nor does it apply to the
measurement of magnetically permeable slurries,
For the purposes of this international Standard, the
liquid metals nor usage in medical applications.
definitions given in IS0 4006 and the following defi-
nitions apply. Many of these are extracted from
This International Standard covers flowmeter types
IS0 4006 for ease of reference.
in both a.c. and pulsed d.c. versions.
3.1 electromagnetic flowmeter: Flowmeter which
creates a magnetic field perpendicular to the flow,
so enabling the flow-rate to be deduced from the
2 Normative references
induced electromotive force (e.m.f.) produced by the
motion of a conducting liquid’) in the magnetic field.
The following standards contain provisions which,
The electromagnetic flowmeter consists of a primary
through reference in this text, constitute provisions
device and one or more secondary devices.
of this International Standard. At the time of publi-
cation, the editions indicated were valid. All stan-
3.1.1 primary device: Device containing the follow-
dards are subject to revision, and parties to
ing elements:
agreements based on this International Standard
are encouraged to investigate the possibility of ap-
- an electrically insulated meter tube through
plying the most recent editions of the standards in-
which the conductive liquid to be metered flows,
dicated below. Members of IEC and IS0 maintain
registers of currently valid International Standards.
- one or more pairs of electrodes, diametrically
opposed, across which the signal generated in
IS0 4006:1991, Measurement of fluid f7ow in closed
the liquid is measured,
conduits - Vocabulary and symbols.
- an electromagnet for producing a magnetic field
IS0 5168:1978, Measurement of fluid flow - Esti-
in the meter tube.
mation of uncertainty of a flow-rate measurement.
IS0 706601:1989, Assessment of uncertainty in the The primary device develops a signal proportional
calibration and use of flow measurement devices - to the flow-rate and in some cases the reference
Part I: Linear calibration relationships. signal.
1) In the present International Standard, for electromagnetic flowmeters, the more correct term “liquid” replaces the word
“fluid” (covering liquids and gases) of the general definition in IS0 4006. This usage also aligns with that in IS0 9104.
1
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IS0 6817:1992(E)
3.1.2 secondary device: Equipment which contains defined reference conditions for a given value of the
the circuitry which extracts the flow signal from the reference signal.
electrode signal and converts it to a standard output
signal directly proportional to flow-rate. This equip-
3.9 full-scale flowrate: Flow-rate corresponding to
ment may be mounted on the primary device.
the maximum output signal.
3.10 cathodic protection: Electrochemical means
3.2 meter tube: Pipe section of the primary device
of preventing electrolytic corrosion of conduits.
through which the liquid to be measured flows; its
inner surface is usually electrically insulated.
3.11 reference conditions: Conditions for cali-
bration of a flowmeter in accordance with clause 8
3.3 meter electrodes: One or more pairs of contacts
of this International Standard.
by means of which the induced voltage is detected.
3.4 magnetic field: Magnetic flux, generated by the
electromagnet in the primary device, which passes
4 Symbols and units
through the meter tube and through the liquid.
The following symbols are used in this International
Standard.
3.5 electrode signal: Total potential difference be-
tween the electrodes, consisting of the flow signal
Symbol Quantity Units
and the signals not related to flow such as in-phase,
quadrature and common mode voltages.
B Magnetic flux density tesla (T)
D Inside diameter of meter metres (m)
3.51 flow signal: That part of the electrode signal
tube
which is proportional to the flow-rate and the mag-
K Calibration constant metres (m)
netic field strength and which is dependent on the
Distance between meas- metres (m)
L
geometry of the meter tube and the electrodes.
uring electrodes
u Mean axial liquid velocity metres per
second (m/s)
3.52 in-phase voltage: That part of the electrode
signal in phase with the flow signal but which does
V Flow signal (electromotive volts (V)
not vary with the flowrate. force)
k Constant (dimensionless)
NOTE 1 This definition applies only to primary devices
Volume flow-rate of the cubic metres
4v
with a.c.-energized electromagnets.
liquid
quadrature voltage: That part of the electrode
3.53
signal which is 90” out of phase with the flow signal
and which does not vary with the flow-rate.
5 Theoretical requirements
3.54 common mode voltage: Voltage which exists
equally between each electrode and a reference
potential.
5.1 General
3.6 reference signal: Signal, proportional to the
When a liquid moves in a magnetic field, voltages
magnetic flux created in the primary device, which
(e.m.f.s) are generated in accordance with
is compared in the secondary device with the flow
Faraday’s law (see figure 1). If the field is perpen-
signal.
dicular to an electrically-insulated pipe which con-
tains the moving liquid and if the electrical
conductivity of the liquid is not too low, a voltage
3.7 output signal: Output from the secondary de-
may be measured between fwo electrodes on the
vice which is a function of the flow-rate.
wall of the pipe. This voltage is proportional to the
magnetic flux density, the average velocity of the
3.8 calibration factor of the primary device: A liquid and the distance between the electrodes. Thus
number which enables the flow signal to be related the velocity and hence the flow-rate of the liquid may
to the volume flow-rate (or average velocity) under be measured.
2
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IS0 6817:1992(E)
usually determined by wet calibration, as described
5.2 Basic equation
in clause 9 and in IS0 9104.
In accordance with Faraday’s law of induction, the
strength of the induced voltages is given by the
Construction and principle of operation
6
simplified expression as
V= kBL,U. . . .
(1)
6.1 General
The volume flow-rate in the case of a circular pipe
As indicated schematically in figures 1 and 2, a pipe
is
is so placed with respect to the magnetic field that
nD2 the path of the conductive liquid, flowing in the pipe,
--
-
u
. . .
4v (2)
is normal to the magnetic field. In accordance with
4
Faraday’s law, motion of the liquid through the
which combined with equation (1) gives
magnetic field induces an electromotive force in the
liquid in a path mutually normal to the field and the
. . .
direction of liquid motion. By placing electrodes in
insulated mountings or by using insulated elec-
trodes with capacitance-type coupling in the pipe in
or
a diametrical plane normal to the magnetic field, a
potential difference proportional to the flow velocity
is produced which can be processed by a secondary
device. Meters based on this principle are capable
Equation (4) may be interpreted in various ways to
of measuring flow in either direction through the
produce a calibration factor which in practice is meter tube.
Magnet Ic flux
/-
Electrodes
Electromo
Magnetic cdl
B Magnetic flux density
Inside diameter of meter tube
V Flow signal (electromotive force)
U Mean axial liquid velocity
Figure 1 - Principle of an electromagnetic flowmeter
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IS0 6817:1992(E)
The electromagnetic flowmeter consists of a primary chosen to be compatible with the liquid to be me-
device through which the process liquid flows, and tered.
a secondary device which converts the low-level
Other specific designs are also available, for exam-
signal generated by the primary device into a
ple, a cast steel case with the coils insulated inside
standardized signal for suitable acceptance by in-
the case and liners fitted internally to this again.
dustrial instrumentation (see, for example, IEC 381).
Flanges are usually provided to connect the primary
The system produces an output signal proportional
device to the plant pipework, although flangeless
to volume flow-rate (or average velocity). Its appli-
meters are available in smaller sizes.
cation is generally limited only by the requirement
that the metered liquid shall be electrically
The coils producing the magnetic field may be en-
conductive and non-magnetic.
ergized from the normal single-phase supply, or
from some other supply. The coil assembly is either
The primary and the secondary devices can be
mounted externally or encapsulated within the pipe.
combined in a single assembly.
In the latter case, the pipe may be made of magnetic
material.
6.2 Primary devices
In industrial electromagnetic flowmeters, the coils in
The primary device of an electromagnetic flowmeter
the primary device can be either
consists of the coils, a yoke of ferromagnetic ma-
terial, the meter tube through which the liquid flows
- a.c. energized, or
and the electrodes. The primary device may contain
circuitry for deriving the reference signal.
- d.c. energized.
Figure3 shows an exploded view of an industrial
The pulsed direct current (d.c.) meter is one in which
primary device. The coils and the yoke are arranged
the field windings of the primary device are ener-
to produce a magnetic field, the meter tube is a
gized from a source creating a pulsating current.
non-magnetic material such as plastic, ceramic, al-
The meter samples the signal at zero magnetic field
uminium, brass or non-magnetic stainless steel. An
and zero adjusts, but does not differentiate against
insulating lining is used with metallic tubes to pre-
all other spurious signals.
vent the metal tube from short-circuiting the
The lining
electrode signal. may be glass, General guidance on various aspects of the primary
elastomer, plastic, ceramic, etc. (see annex A). The device is set out in 7.1 and physical features are
materials used for the lining and the electrodes are
considered in annex A.
/- FLanges
Power supply
L-
-J
Electrode
Pipe with Insulating layer
I
Flow signal cable
-m---mm-
Figure 2 - Elements of an industrial electromagnetic flowmeter
4
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5
Key
1 Upper housing
2 Coil
3 Electrodes
4 Meter tube
5 Lining
6 Lower housing
Figure 3 -
Exploded view of the primary device of an electromagnetic flowmeter
---------------------- Page: 9 ----------------------
IS0 6817:1992(E)
6.3 Secondary devices In a pulsed d.c. system, under ideal or reference
conditions, the peak-to-peak value of the electrode
signals, (VP + V,), is proportional to the flow velocity
Secondary devices carry out the following pro-
in the pipeline and J$ is also equal to Vn [see
cesses:
figure 4a)], where VP = positive voltage and Vn =
negative voltage.
a) amplify and proc :ess the electrode and reference
signals to obtain a signa I proportional to flow;
In a practical situation, if the zero or “no-flow” signal
is offset in the positive direction by an amount Ve,
b) eliminate, as far as possible, spurious e.m.fs.
then the positive signal is (VP + I/e) and the negative
These include common mode and quadrature
signal is (& - I/e) [figure4b)]. Hence the overall
signals;
value of the electrode signal is (V, + VJ and the
offset zero is eliminated. The same applies if the
c) provide means of compensating for supply volt-
offset is in the negative direction.
age and frequency variations where necessary;
The system thus eliminates zero errors automati-
d ) provide means of compensating or minimizing
cally at all times and zero adjustment is not usually
magnetic field strength variations in the primary
required, either at start-up/commissioning or at any
device. This is important since it directly affects
time during subsequent operation.
repeatability of the voltage at the measurement
electrodes.
General guidance on the function and installation of
secondary devices is presented in 7.2.
Compensation is achieved by the following means:
a) a gain-compensated amplifier in which the gain
6.4 System output
is proportional to the supply frequency and in-
versely proportional to the supply voltage;
The system output can be one or more of the fol-
lowing:
b) a system in which the output is proportional to
the ratio of the flow signal and a reference signal
a) analog direct current in accordance with IEC
derived from the field current. At a given flow-
381-1;
rate both signals may vary with supply voltage
and frequency, but their ratio will remain con-
b) analog direct voltage in accordance with IEC
stant;
381-2;
c) a system in which the field current is stabilized.
c) a frequency output in the form of scaled or un-
scaled pulses;
For alternating current (a.c.) energized systems with
unregulated coil current, the secondary device
d) digital.
measures the ratio of V/B (see clause 5). Voltages
other than the flow signal (v) may be picked up by
electrode leads. These voltages may be generated
by the varying flux intersecting a loop composed of
6.5 Effect of the liquid conductivity
the electrode leads, the electrodes, and the liquid
connecting the electrodes (transformer effect). Such
If the electrical conductivity of the liquid is uniform
a voltage will be approximately 90” out of phase with
in the measuring section of the meter, the electric
the flow signal. That portion which is 90’ out of
field distribution is independent of the liquid con-
phase is called “quadrature”. The remainder is
ductivity and therefore the meter output is generally
component. The “in-phase”
called the “in-phase”
independent of the liquid conductivity. Minimum op-
component is zeroed at no-flow during initial instal-
erational conductivity requirements should be ob-
lation, unless the flowmeters have a device which
tained from the manufacturers.
provides this function automatically.
The internal impedance of the primary device obvi-
If the coil current is regulated, the magnetic field is
ously depends upon the liquid conductivity, and very
considered to be constant and it is only necessary
large changes in this impedance may produce er-
to measure the electrode signal. If the coil current
rors in the output signal. If the conductivity is not
is not regulated, then, in order to compensate for
uniform throughout the meter, errors may also oc-
variations in the magnetic field, the secondary de-
cur. A heterogeneous fluid composed of small parti-
vice may use a reference signal obtained from the
cles uniformly distributed in a medium can be
primary element. This reference signal may be de-
considered as a homogeneous liquid.
rived from the supply voltage, the supply current, the
Deposition of electrically conducting layers on the
flux density in the metal or the flux density in the air
inside surface of the liner may also lead to errors.
gap*
6
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO, 6817:1992(E)
I
6.6. Reynolds number effect
7 Installation desig’n and practice
In industrial, electromagnetic flowmeters, the effect
of Reynolds number is usually so small that for 7.1 Primary devices
practical purposes it can be ignored.
7.1 .I Size
6.7 Velocity profile effect
Usually the bore of the primary device tube will be
Distortions in velocity profiles may be caused by
the same as that of the adjacent pipework. If, in this
pipe fittings (bends, valves, reducers, etc.) placed
case, the mean axial velocity corresponding to the
upstream or downstream from the flowmeter; the
maximum flow-rate is less than that recommended
resulting flow patterns may have an influence on the
a primary devi’ce with a
by the manufacturer,
performance of the meter.
smaller bore should be used. A primary device with
a bore smaller than that of the adjacent pipework
In general, the user should *comply with the manu-
may also be used for other reasons, e.g. to reduce
facturer’s recommendations for installation in order
cost or in the interests of rationalization. Information
to minimize these effects.
on the allowable tolerances for matching the pipe
Flow pattern effects are described in 7.1.2.1. and meter tube bores is given in IS0 9104.
Measurfng Interval
Posltlve
/--fEJq
Zero
Measurlng Interval
Negative
al Ideal conditions
Random noise
No-flow signal
Zero
b) Practical condltlons
Figure 4 - Principle of pulsed d.c. (bipolar) system
7
---------------------- Page: 11 ----------------------
IS0 6817:1992(E)
7.1.2 Layout
not be within the manufacturer’s stated accuracy. If
necessary, warning devices should be installed to
There is no theoretical restriction on the attitude at preserve measurement integrity. Partially-filled pri-
which a primary device may be mounted, provided mary device meters are used, for example in sew-
the pipe remains full at all times. Locations close to applications, but these
merit special
age
electrical equipment which may interfere with the consideration outside the scope of this International
flow measurement signal, or locations where cur-
Standard.
rents may be induced in the primary device, should
be avoided.
7.1.2.3 Electrode position
Since any gas bubbles will rise and collect at the top
7.1.2.1 Effect of layout on velocity distribution
of the pipe, or sediment may collect at the bottom
of the pipe, the primary device should be mounted
Ideally, the magnetic field should be so arranged
so that neither electrode is in these positions (see
that the calibration factor is always the same, irre-
also 7.1.3.1).
spective of the flow pattern. Though this can be done
in flowmeters with special electrode arrangements,
7.1.2.4 Zero-checking provislon
it cannot be achieved if small electrodes are used.
In practice, when a flow velocity profile which is
In order to check the flowmeter zero, means should
significantly different from that in the original cali-
be provided to stop the flow through the primary
bration is presented to the electrode plane, an
device, leaving it filled with stationary liquid.
electromagnetic flowmeter may exhibit a shift in
calibration. The arrangement of pipe fittings up-
However, in the case of a synchronous d.c. pulsed
stream of the primary device is one of the factors
field supply with an automatically adjusting zero,
which can contribute to the creation of a particular
this provision may not be necessary.
velocity profile.
Precise data on the effects of flow disturbances is
7.1.2.5 Multiphase flow through the primary device
not always available, but for most electromagnetic
flowmeters it is recommended that any source of
flow disturbance, such as a bend, should be at least 7.1.2.5.1 Entrained solids
ten pipe diameters upstream of the electrode plane
if the performance is not to be altered by more than For the measurement of liquids containing abrasive
1 %. When the distance is unavoidably less than materials, vertical mounting is recommended to en-
this, the manufacturer’s advice should be sought. sure evenly distributed lining wear. Where there is
a possibility that material may settle in the primary
Swirling flow can also alter the calibration factor
device, it should be mounted vertically or provision
because, although flow components perpendicular
should be made to flush it through.
to the pipe axis cannot contribute to the flow-rate,
they may contribute to the signal. Furthermore, the A ring to protect the leading edge of the magnetic
amount and distribution of swirl arising from various flowmeter is sometimes used. This ring shall be de-
signed to ensure streamlined flow.
upstream pipe configurations, such as several
bends in different planes, is difficult to predict from
the geometry of the pipework. When swirling flow is
7.1.2.5.2 Entrained gases
suspected, it is good practice to insert a swirl
reducer upstream of the primary device; some types
An electromagnetic flowmeter measures total vol-
of swirl reducers are described in IS0 7194.
ume flow. Entrained gases cause measurement in-
accuracies in direct relation to the volume
When the primary device is connected to the circuit
percentage of gas to liquid. Precautions should be
by means of conical pieces, the effect on the cali-
taken to reduce this effect by increasing the liquid
bration factor due to the irregular flow pattern may
pressure, e.g. by locating the primary device on the
be either reduced or amplified according to the type
high-pressure side of a restrictor such as a control
of irregularity (swirl, asymmetry, etc.) and the de-
valve, or by eliminating the entrained gas.
sign of the connecting piece (convergence, diver-
gence, value of total angle, etc.).
7.1.2.5.3 Phase slippage
7.1.2.2 Full pipe requirement
In the case of entrained solids and/or gases, relative
average motion of the phases can affect the per-
The primary device shall be mounted in such a formance. This condition is particularly likely if the
position that it will be completely filled with the liq- tube is mounted vertically. In such situations the
uid being metered, otherwise the measurement will user should consult the manufacturer.
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IS0 6817:1-992(E)
7.1.3 Pipework connections 7.1.3.3 Connecting pieces
7.1.3.1 Design To minimize pressure loss and flow disturbances in
cases where an undersized meter is installed, it is
advisable to connect the primary device into the
When designing the piping system, access for in-
pipework by means of shallow tapered cone pieces
stalling and removing the primary device as well as
access to the electrical connections should be pro- (recommended maximum included angle 15”) (see
figure5). In this case, the inlet and outlet straight
vided. Means should be provided for adjusting and
aligning the adjacent pipework. Extra care should pipe sections shall be the same size as the
be taken during pipework construction to prevent flowmeter (see 7.1.2).
excessive strain on the primary device, both during
Eccentric taper pipes shall be used when the pipe-
and after installation.
line is horizontal, to prevent air pockets from form-
ing.
Every effort should be made to minimize piping
loads and resulting strains at the primary device
connecting flanges, particularly in plastic meters 7.1.4 Electrical installation
which are not intended to sustain piping loads. Per-
missible values should be checked with the manu-
7.1.4.1 General requirements
facturer.
The metered liquid and the primary device body
should be at the same potential, preferably earth
7.1.3.2 Pipework adjustment
potential. In the case where cathodic protection is
used to protect buried pipework, this precaution be-
There should be means for adjusting the distance
comes essential (see 7.1.4.3).
between pipework flanges used for mounting the
flowmeter and for aligning the adjacent pipework.
The connection between the liquid and the primary
device body may be made by contact with the adja-
It is essential that the primary device is correctly
cent pipework; or, where insulated or non-
aligned on the pipe axis when it is bolted into the
conductive pipework is used, by conductive
pipework. Wafer types require special care.
(earthing) rings or electrodes. Equipotential
Flange bolts should be tightened evenly and in
conductive links (usually copper braids) should be
moderation in order to avoid damage to the lining.
fitted across both flange joints (see figure6).
The manufacturer should state the maximum per-
The manufacturer’s instructions should be carefully
missible torque.
followed for interconnections between the primary
Care should be taken when handling the primary device and the secondary device. The power supply
device; slings around the primary device, or lifting should be taken from a point that is as free as
lugs, should be used. Lifting by any means that possible from transient voltages. Instructions in re-
could damage the liner, for example, hooks in the lation to electrical grounding of the flowmeter sys-
bore, shall not be used. tem shall be rigidly observed.
Flow
Air vent
m
I
-
I-, ,y
1
Flowmeter
I
- 8
LI - ,
Draln
\
L- Recommended maxlmum Included angle : 15’
Figure 5 - Shallow taper entry and exit reducers
9
---------------------- Page: 13 ----------------------
IS0 @817:1992(E)
Links
L lnsulatlng flange
Figure 6 - Cathodically protected pipelines: conductive links across flange joints
7.1.4.2 Power factor (a.c. systems only) rings or electrodes. Series-mode voltage cannot be
rejected by the secondary device.
As the ‘primary device has coils to provide the mag-
Under bonded conditions with cathodic protection
netic field, it is an inductive device and causes the
the electric supply earth should not be connected to
field current to lag the supply voltage by an angle
the primary device body, otherwise the protection
approaching 90”, thus giving a poor power factor.
current will be bypassed to the supply earth.
Typical values range from 0,l to 0,4 depending on
the size of the primary device. To improve the power
With cathodic protection systems on long pipelines,
factor, correction capacitors may be connected in
the cathodic current is often obtained from severa
...
ISO
NORME
6817
INTERNATIONALE
Première édition
1992-l 2-o 1
Mesure de débit d’un fluide conducteur dans les
conduites fermées - Méthode par débitmètres
électromagnétiques
Measurement of conductive liquid flow in closed conduits - Method
using electromagnetic flowmeters
Numéro de référence
ISO 6817:1992(F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 6817:1992(F)
Sommaire
Page
1 Domaine d’application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1
2 Références normatives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3 Définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
4 Symboles et unités ,.,. 2
2
5 Théorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6 Construction et principe de fonctionnement . 4
8
7 Étude de l’installation et mise en œuvre .
8 Marquage . 11
9 Étalonnage et conditions d’essai . 12
14
10 Analyse de l’incertitude .
Annexes
A Matériaux de construction de l’élément primaire . . . . . . . . . . . . . . . . 16
B Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
0 ISO 1992
Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être repro-
duite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou
mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 l CH-121 1 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 6817:1992(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres
de I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général
confiée aux comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre inté-
ressé par une étude a le droit de faire partie du comité technique créé
à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent également aux tra-
vaux. L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique
internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotech-
nique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techni-
ques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication
comme Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins
des comités membres votants.
La Norme internationale ISO 6817 a été élaborée par le comité techni-
que ISO/TC 30, Mesure de débit des fluides dans les conduites fermées,
sous-comité SC 5, Débitmètres électromagnétiques.
Cette première édition annule et remplace I’ISO/TR 6817:1980, dont elle
constitue une révision technique.
de la présente Norme internationale sont données
Les annexes A et B
uniq uement à titre d ‘information.
. . .
Ill
---------------------- Page: 3 ----------------------
Page blanche
---------------------- Page: 4 ----------------------
NORME INTERNATIONALE
ISO 6817:1992(F)
Mesure de débit d’un fluide conducteur dans les conduites
fermées - Méthode par débitmètres électromagnétiques
ISO 4006:1991, Mesure de débit des hides dans les
1 Domaine d’application
conduites fermées - Vocabulaire et symboles.
La présente Norme internationale décrit le principe
ISO 5168:1978, Mesure de débit des fluides - Calcul
et les principes fondamentaux de conception des
de l’erreur limite sur une mesure de débit.
débitmètres électromagnétiques mesurant le débit
d’un liquide conducteur dans une conduite fermée
ISO 7066-I : 1989, Évaluation de /‘incertitude dans
remplie. Elle traite de leur installation, de leur fonc-
l’étalonnage et l’utilisation des appareils de mesure
tionnement, de leur performance et de leur étalon-
du débit - Partie 1: Relations d’étalonnage
nage.
linéaires.
La présente Norme internationale ne spécifie au-
ISO 7066-2: 1988, Évaluation de l’incertitude dans
cune règle de sécurité pour l’emploi des débitmè-
l’étalonnage et l’utilisation des appareils de mesure
tres dans les conditions environnementales
du débit - Partie 2: Relations d’étalonnage non li-
dangereuses et ne s’applique pas au mesurage des
néaires.
boues perméables magnétiquement ni aux usages
médicaux.
ISO 9104:1991, Mesure de débit des fluides dans les
Elle traite des débitmètres en version courant alter- conduites fermées - Méthodes d’évaluation de la
natif et courant continu pulsé. performance des débitmètres électromagnétiques
utilisés pour les liquides.
3 Définitions
2 Références normatives
Pour les besoins de la présente Norme internatio-
nale, les définitions données dans I’ISO 4006 et les
Les normes suivantes contiennent des dispositions définitions suivantes s’appliquent. Pour plus de fa-
qui, par suite de la référence qui en est faite, cilités, la plupart d’entre elles ont été extraites de
constituent des dispositions valables pour la pré- I’ISO 4006.
sente Norme internationale. Au moment de la pu-
blication, les éditions indiquées étaient en vigueur. 3.1 débitmètre électromagnétique: Appareil créant
Toute norme est sujette à révision et les parties un champ magnétique perpendiculaire à I’écou-
prenantes des accords fondés sur la présente
lement et permettant de déduire le débit à partir de
Norme internationale sont invitées à rechercher la la force électromotrice induite produite par le dé-
possibilité d’appliquer les éditions les plus récentes 1) conducteur dans le champ
placement du liquide
des normes indiquées ci-après. Les membres de la magnétique. Un débitmètre électromagnétique
CEI et de I’ISO possèdent le registre des Normes comprend un élément primaire et un ou plusieurs
internationales en vigueur à un moment donné. éléments secondaires.
1) Dans la présente Norme internationale sur les débitmètres électromagnétiques, on a remplacé le terme ((fluide)) (li-
quides + gaz) de la définition générale de I’ISO 4006 par le terme ((liquide)) qui est plus correct. Cet usage correspond à
ce qui a été fait dans I’ISO 9104.
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 6817:1992(F)
3.1 .l élément primaire: Ensemble comprenant les 3.6 signal de référence: Signal proportionnel au
flux magnétique créé dans l’élément primaire et qui
éléments suivants:
est comparé, dans l’élément secondaire, au signal
- un tube de mes ure isolé é lectri queme nt à travers de débit.
‘écoule le liquide tond ucteur àm esurer,
lequel s
3.7 signal de sortie: Signal délivré par l’élément
-
une ou plusieurs paires d’électrodes de mesure secondaire, qui est proportionnel au débit.
diamétralement opposées, servant à mesurer le
signal engendré dans le liquide,
3.8 facteur d’étalonnage de l’élément primaire:
Rapport entre le signal de débit et le débit-volume
- un é Iectroaimant créant un champ magnétique
(ou la vitesse moyenne), dans des conditions de ré-
dans le tube de mesure.
férence définies pour une valeur donnée du signal
de référence.
L’élément primaire produit un signal proportionnel
au débit et, dans certains cas, le signal de réfé- 3.9 débit à pleine échelle: Débit correspondant au
rence. signal maximal de sortie.
3.10 protection cathodique: Moyen électrochimique
3.1.2 élément secondaire: Ensemble contenant les
de prévenir la corrosion électrolytique des conduits.
éléments qui extraient le signal de débit du signal
des électrodes et le convertissent en un signal de
3.11 conditions de référence: Conditions d’étalon-
sortie normalisé, proportionnel au débit. Cet en-
nage d’un débitmètre conformément aux spéci-
semble peut être monté sur l’élément primaire.
fications de l’article 8 de la présente Norme
internationale.
3.2 tube de mesure: Troncon tubulaire de l’élément
primaire à travers lequél le liquide à mesurer
s’écoule; sa surface intérieure est normalement
4 Symboles et unités
isolée électriquement.
Les symboles et unités suivants sont utilisés dans
3.3 électrodes de mesure: Une ou plusieurs paires la présente Norme internationale.
de plots ou de plaques capacitives à l’aide des-
quelles on détecte la tension induite.
Unité
Symbole Grandeur
3.4 champ magnétique: Champ produit par I’élec-
B Densité de flux magnétique tesla (T)
troaimant de l’élément primaire, qui traverse le tube
D Diamètre intérieur du tube mètre (m)
de mesure ainsi que le liquide.
de mesure
K Constante d’étalonnage mètre (m)
3.5 signal d’électrode: Différence totale de poten-
Le Écartement des électrodes mètre (m)
tiel entre les électrodes, comprenant le signal de
de mesure
débit et des signaux parasites tels que signaux en
Vitesse débitante du liquide mètre par
phase, en quadrature et tensions de mode commun.
seconde
@vs)
3.5.1 signal de débit: Partie du signal d’électrode,
Signal de débit (force volt (V)
proportionnelle au débit et à l’intensité du champ
électromotrice)
magnétique, et dépendant de la géométrie du tube
Constante (sans
de mesure et des électrodes.
dimension)
Débit-volume de liquide mètre cube
4v
3.52 signal en phase: Partie du signal d’électrode
pa;Tzîde
en phase avec le signal de débit et qui ne varie pas
avec le débit.
NOTE 1 Cette définition ne concerne que les éléments
primaires à électroaimant alimenté en courant alternatif.
5 Théorie
3.53 signal en quadrature: Partie du signal d’élec-
trode dont la phase est décalée de 90” par rapport
au signal de débit et qui ne varie pas avec le débit.
5.1 Généralités
3.54 tension de mode commun: Tension apparais- Le déplacement d’un liquide dans un champ ma-
sant de facon égale entre les électrodes et un po- gnétique induit des tensions (forces électromotrices)
tentiel de référence. qui suivent la loi de Faraday (voir figure 1). Si le
2
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 6817:1992(F)
champ est perpendiculaire à une tuyauterie isolée
Le débit-volume dans une canalisation de section
électriquement qui transporte le liquide en mouve-
circulaire est
ment, et si la conductivité électrique de ce liquide
n’est pas trop faible, on peut mesurer une tension
nD2 u . . .
4v = -J- (2)
entre deux électrodes placées sur la paroi de la
tuyauterie. Cette tension est proportionnelle à la
ce qui, combiné à l’équation (1) donne
densité du flux magnétique, à la vitesse moyenne
du liquide et à l’écartement des électrodes. On peut
. . .
ainsi mesurer la vitesse du liquide et par suite son (3)
débit.
. . .
(4)
5.2 Équation de base
L’équation (4) peut être interprétée de diverses ma-
Selon la loi d’induction de Faraday, l’intensité des
nières pour obtenir la constante d’étalonnage K qui,
tensions induites est donnée par l’expression sim-
dans la pratique, est généralement déterminée par
t3lifIée
I
voie humide comme décrit dans l’article 9 et dans
V= kBLJ . . .
(1) I’ISO 9104.
Flux magnetlque
f
clectrodes
Force eleci
Bobine magne1
Légende
B Densité de flux magnétique
D Diamètre intérieur du tube de mesure
V Signal de débit (force électromotrice)
U Vitesse débitante du liquide
Figure 1
- Principe d’un débitmètre électromagnétique
3
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 6817:1992(F)
Les éléments primaire et secondaire peuvent être
6 Construction et principe de
combinés en un seul ensemble.
fonctionnement
6.1 Généralités
6.2 Élément primaire
Comme l’indiquent de facon schématique les figures
1 et 2 , la tuyauterie est’ placée dans le champ ma-
L’élément primaire d’un débitmètre électroma-
gnetique de telle sorte que la trajectoire du liquide
gnétique se compose des dispositifs suivants: des
conducteur qui s’y écoule soit perpendiculaire au
bobines, un noyau en matériau ferromagnétique, un
champ. Selon la loi de Faraday, le mouvement du
tube de mesure au travers duquel s’écoule le liquide
liquide à travers le champ magnétique induit dans
et des électrodes. L’élément primaire peut renfer-
le liquide une force électromotrice perpendiculaire
mer un circuit de dérivation du signal de référence.
au champ et au sens d’écoulement du liquide. En
La figure 3 représente une vue éclatée d’un élément
placant à la paroi de la tuyauterie, dans un plan
primaire de type industriel. Les bobines et le noyau
axial normal au champ magnétique, des électrodes
sont montés de manière à engendrer un champ
montées sur des supports isolés, ou en utilisant des
magnétique. Le tube de mesure est en matériau non
électrodes isolées à couplage capacitif, on recueille
magnétique, du type matière plastique, céramique,
une différence de potentiel proportionnelle à la vi-
aluminium, laiton ou acier inoxydable non magnéti-
tesse de l’écoulement et qui peut être traitée au
moyen d’un élément secondaire. Les appareils que. Les tubes métalliques sont garnis d’un revê-
tement isolant pour empêcher que le métal ne
fonctionnant sur ce principe peuvent mesurer un
débit s’écoulant dans l’une ou l’autre direction dans court-circuite le signal des électrodes. Ce revê-
tement peut être en verre, en élastomère, en ma-
le tube de mesure.
tière plastique, en céramique, etc. (Voir annexe A.)
Un débitmètre électromagnétique est un ensemble
Les matériaux choisis pour le revêtement et les
constitué d’un élément primaire, à travers lequel
électrodes doivent être compatibles avec le liquide
s’écoule le liquide à mesurer, et d’un élément se-
à mesurer.
condaire qui convertit le signal de débit alternatif de
faible intensité, produit par l’élément primaire en un Il existe aussi d’autres réalisations particulières
signal normalisé convenable compatible avec I’ins- comportant, par exemple, une enveloppe en acier
trumentation industrielle (voir, exemple, moulé à revêtement interne et des bobines internes
Par
CEI 381). Cet ensemble donne un signal de sortie également isolées. Le raccordement de l’élément
proportionnel au débit-volume (ou à la vitesse primaire aux tuyauteries adjacentes de l’installation
moyenne). Ses possibilités d’emploi ne sont, en gé- principale est généralement assuré par des brides,
néral, limitées que par le fait que le liquide mesuré rnais il existe également dans les petites tailles des
doit être conducteur et non magnétique. débitmètres sans bride.
Bobine de champ
Allmentatlon dectrique
--~ - --_
Tuyauterle h couche Isolante
Cbble de transmlsslon
du signal d’&oulement
-~~-~~~~--~~~---
Figure 2 - Éléments d’un débitmètre électromagnétique industriel
4
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ISO 6817:1992(F)
Légende
1
Enveloppe supérieure
2
Bobine
3 Electrodes
4 Tube de mesure
5 Revêtement intérieur
6
Enveloppe inférieure
Figure 3 -
Vue éclatée de l’élément primaire d’un débitmètre électromagnétique
5
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 6817:1992(F)
Les bobines produisant le champ magnétique peu-
débit donné, les deux signaux peuvent varier
vent être alimentées soit à partir du réseau
avec la tension et la fréquence d’alimentation
monophasé usuel, soit par tout autre moyen. Les
mais leur rapport demeure constant;
bobines sont soit montées à l’extérieur, soit inté-
grées à la tuyauterie; dans ce dernier cas, celle-ci c) système où le courant de champ est stabilisé.
peut être en matériau magnétique.
Les bobines de l’élément primaire d’un débitmètre
électromagnétique de type industriel peuvent être
Dans les ensembles dont les bobines sont alimen-
alimentées
tées par un courant non régulé, l’élément secon-
daire mesure le rapport V/II (voir article 5). Des
- soit par un courant alternatif,
tensions autres que celles correspondant au signal
de débit (v) peuvent être recueillies par les fils des
-
soit par un courant continu.
électrodes. Ces tensions peuvent être produites par
la variation du flux traversant la boucle formée par
Un débitmètre à courant continu pulsé est un appa-
les fils des électrodes, les électrodes et le liquide
reil dans lequel le bobinage de champ de l’élément
baignant ces dernières (effet de transformateur).
primaire est alimenté par une source de courant
Ces signaux présentent un déphasage d’environ
pulsatoire. Le débitmètre échantillonne le signal
90” par rapport au signal de débit. La partie
sous un champ magnétique nul, règle le zéro, mais
déphasée de 90” est dite <
ne différencie pas les autres signaux parasites.
que l’autre partie est dite <
sante en phase est annulée en l’absence de débit
Des indications générales sur divers aspects de
durant l’installation initiale, à moins que les appa-
l’élément primaire sont données en 7.1 et ses ca-
reils ne comportent un dispositif qui assure auto-
ractéristiques physiques sont étudiées en
matiquement cette fonction.
annexe A.
Si le courant des bobines est régulé, on peut consi-
dérer que le champ magnétique est constant et il
suffit de mesurer le signal d’électrode. Si le courant
des bobines n’est pas régulé, l’élément secondaire
6.3 Élément secondaire
peut utiliser, afin de compenser les variations du
champ magnétique, un signal de référence élaboré
Les fonctions de l’élément secondaire sont les sui-
à partir de l’élément primaire. Ce signal de réfé-
vantes:
rence peut être obtenu à partir de la tension d’ali-
mentation, du courant d’alimentation, de la densité
amplifier et traiter le signal d’électrode et le si-
a)
de flux dans le fer ou dans l’entrefer.
gnal de référence pour obtenir un signal de sor-
tie proportionnel au débit;
Dans les ensembles alimentés par courant continu
pulsé, la valeur de crête à crête des signaux
éliminer, autant que possible, les effets des for-
W
d’électrode (VP + Vn) est, dans les conditions idé-
ces électromotrices parasites, et en particulier
ales ou les conditions de référence, proportionnelle
les signaux en quadrature et les tensions de
à la vitesse de l’écoulement dans la tuyauterie, et
mode commun;
VP est par ailleurs égal à I/n [voir figure4a)], où Y;,
est le signal positif et T/n le signal négatif.
compenser, si nécessaire, les variations de ten-
Cl
sion d’alimentation et de fréquence;
Dans la pratique, si le zéro ou le signal à débit nul
est décalé dans le sens positif d’une valeur I/e, le
compenser ou minimiser les variations d’inten-
dl
signal positif devient (V + Ve) et le signal négatif
sité de champ magnétique dans l’élément pri-
(V” - V’J [voir figurerlb)!. La valeur globale du si-
maire. Ce facteur est important car il affecte
gnal d’électrode est donc (V, + V,,) et le décalage
directement la répétabilité de la tension au ni-
du zéro est ainsi éliminé. La même chose se passe
veau des électrodes de mesure.
si le décalage s’effectue dans le sens négatif.
La compensation se fait par les moyens suivants:
L’ensemble élimine donc les erreurs de zéro de fa-
con automatique à tout moment et il n’est géné-
amplificateur à compensation de gain dans le-
a)
ralement pas nécessaire de régler le zéro ni au
quel le gain est proportionnel à la fréquence
démarrage, ni à la mise en service, ni à un rnoment
d’alimentation et inversement proportionnel à la
quelconque du fonctionnement.
tension d’alimentation;
Des indications générales sur le fonctionnement et
système dont le signal de sortie est proportion-
l’installation des éléments secondaires sont don-
nel au rapport du signal de débit au signal de
nées en 7.2.
référence découlant du courant de champ. À un
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ISO 6817:1992(F)
conséquent, des variations importantes de I’impé-
6.4 Signal de sortie de l’élément secondaire
dance peuvent introduire des erreurs dans le signal
de sortie. De même, si la conductivité n’est pas
Le signal de sortie peut être
uniforme dans le débitmètre, des erreurs peuvent
en résulter. Un fluide non homogène contenant des
a) un courant continu analogique, selon la CEI
petites particules en suspension uniformément ré-
381-l;
1
parties peut être considéré comme un liquide ho-
mogène.
b) une tension analogique continu, selon la CEI
381-2;
Le dépôt de couches conductrices en surface du
revêtement intérieur peut également engendrer des
c) un signal de sortie en fréquence sous forme
erreurs.
d’impulsions calibrées ou non;
6.6 Influence du nombre de Reynolds
d) un signal numérique.
Pour les débitmètres électromagnétiques indus-
6.5 Influence de la conductivité du liquide
triels, l’effet du nombre de Reynolds est si faible
qu’il est négligeable dans les applications pratiques.
Si la conductivité électrique du liquide est uniforme
dans la section de mesure du débitmètre, la distri-
6.7 Influence du profil des vitesses
bution du champ électrique est indépendante de
cette conductivité et, donc, le signal de sortie en est
Le montage d’éléments auxiliaires de tuyauterie
généralement indépendant aussi. Des indications
(coudes, robinets, réducteurs, etc.) en amont ou en
minimales sur la conductivité en service doivent
aval du débitmètre peut engendrer des défor-
être fournies par les constructeurs.
mations du profil des vitesses. Les répartitions de
L’impédance interne de l’élément primaire dépend vitesse qui en résultent peuvent avoir une influence
évidemment de la conductivité du liquide et, par sur les performances du débitmètre.
Intervalle de mesure
Positif
Negatff Intervalle de mesure
a1 Condltions ldeales
Brult aleatolre
Aucun signal d’&oulement
Zt-ro
b) Condltfons pratlques
Figure 4 - Principe d’un appareillage à courant continu pulsé (bipolaire)
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 6817:1992(F)
En général, l’utilisateur devra suivre les recomman- l’on ne veut pas modifier les performances de plus
dations d’installation du constructeur pour minimi- de 1 %. Si la distance ne peut pas être supérieure,
ser ces effets. il faut demander conseil au constructeur.
Les effets de la répartition des vitesses sont décrits
Un écoulement giratoire peut aussi faire varier le
en 7.1.2.1.
facteur d’étalonnage; en effet, bien que les compo-
santes de l’écoulement perpendiculaires à l’axe de
la tuyauterie ne puissent pas contribuer au débit,
elles jouent sur le signal. Par ailleurs, il est difficile
7 Etude de l’installation et mise en œuvre
de prévoir l’importance et la répartition de la gira-
tion due à différentes configurations de la tuyauterie
amont, telles que plusieurs coudes dans des plans
7.1 Éléments primaires
différents, à partir d’un seul tracé de la tuyauterie.
Si l’on pense que l’écoulement peut être giratoire,
7.1.1 Choix du diamètre nominal
il est conseillé d’ajouter un dispositif antigiratoire
en amont de l’élément primaire. Divers types d’ap-
En général, le diamètre intérieur du tube de mesure
pareils de ce genre sont décrits dans I’ISO 7194.
doit être le même que celui de la tuyauterie adja-
cente. Cependant lorsque la vitesse débitante
Lorsque l’élément primaire est raccordé au circuit
moyenne correspondant au débit maximal est infé-
par l’intermédiaire d’une pièce conique, l’effet de
rieure à la valeur recommandée par le constructeur,
l’irrégularité de la répartition des vitesses sur le
il est recommandé d’utiliser un élément primaire de
facteur d’étalonnage peut être soit réduit, soit am-
diamètre plus petit. Cette disposition
peut
plifié, selon le type d’irrégularité (tourbillon, asymé-
également être motivée par d’autres raisons, par
trie, etc.), et le modèle de la pièce de raccordement
exemple réduction des coûts ou rationalisation. Des
(convergence, divergence, valeur d’angle total, etc.).
informations sur la tolérance admissible d’ajus-
tement des diamètres de tuyauterie et de tube de
mesure figurent dans I’ISO 9104.
7.1.2.2 Remplissage de la tuyauterie
L’élément primaire doit être monté dans une po-
7.1.2 Schéma de l’installation
sition telle qu’il soit complètement rempli par le li-
quide à mesurer, sinon la mesure n’aura pas
II n’existe aucune restriction théorique quant à a
l’exactitude indiquée par le constructeur. Des dis-
position dans laquelle peut être monté I’éléme It
positifs d’alarme doivent, si besoin est, être instal-
primaire dans la mesure où la conduite reste pleir e
lés, pour garantir des conditions de mesure
tout le temps. II faudra cependant éviter la proximité
correctes. Des débitmètres à élément primaire par-
d’une installation électrique, qui peut interférer avec
tiellement rempli sont utilisés pour les débits d’eaux
le signal du débit, ou des zones où l’élément pri-
usées par exemple, mais ces appareils relèvent de
maire peut être perturbé par des courants induits.
conditions particulières qui sortent du cadre de la
présente Norme internationale.
7.1.2.1 Effet de la répartition des vitesses
7.1.2.3 Position des électrodes
Dans l’idéal, le champ magnétique doit être disposé
de telle sorte que le facteur d’étalonnage demeure
le même, quelle que soit la répartition de I’écou- Étant donné que les bulles de gaz montent et se
lement. Cette disposition est possible avec les dé- rassemblent dans la partie supérieure de la tuyau-
bitmètres dont les électrodes ont une disposition terie, et que des sédiments peuvent se déposer
spéciale, mais elle est impossible, si les électrodes dans sa partie inférieure, il convient d’installer
sont de petite taille. Dans la pratique, lorsque la ré- l’élément primaire de telle sorte qu’aucune élec-
partition des vitesses dans le plan des électrodes trode ne s’y trouve (voir aussi 7.1.3.1).
offre un profil très différent de celui existant lors de
l’étalonnage, un débitmètre électromagnétique peut
7.1.2.4 Vérification du zéro
présenter une dérive d’étalonnage. Le montage
d’accessoires de tuyauterie en amont de l’élément
primaire est l’un des facteurs qui peut contribuer à Pour pouvoir vérifier le zéro du débitmètre, il est
créer un profil de vitesse particulier. nécessaire de prévoir des moyens d’arrêt du débit
dans l’élément primaire, tout en le maintenant rem-
On ne dispose pas toujours de données précises sur
pli de liquide au repos.
les effets des perturbations de l’écoulement mais,
pour la plupart des débitmètres électromagnétiques, Toutefois, dans le cas d’un appareil à champ syn-
chrone en courant continu pulsé, équipé d’un ré-
il est recommandé de placer les sources de pertur-
bation, telles qu’un coude, à au moins dix diamètres glage automatique du zéro, cette précaution peut ne
de tuyauterie en amont du plan des électrodes, si pas être nécessaire.
8
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 6817:1992(F)
X1.2.5 Écoulement multiphasique 7.1.3.2 Réglage de la tuyauterie
Des moyens doivent être prévus pour régler I’écar-
7.1.2.5.1 Solides en suspension
tement des brides de raccordement lorsqu’on monte
le débitmètre ainsi que l’alignement de la tuyauterie
Lorsque les liquides à mesurer véhiculent des ma-
adjacente.
tières abrasives, un montage vertical est recom-
mandé pour assurer une usure uniforme du
II est essentiel que l’axe de l’élément primaire et
revêtement. S’il est possible que les matières se
celui de la tuyauterie soient absolument alignés
déposent dans l’élément primaire, il est également
pour effectuer le boulonnage. Les raccordements
recommandé de le monter verticalement ou de pré-
sans bride doivent faire l’objet d’un soin particulier.
voir un système de purge.
Les boulons des brides doivent être serrés de ma-
Une bague destinée à protéger le bord d’attaque du
nière régulière et modérée pour éviter d’endomma-
revêtement interne du débitmètre est parfois utili-
ger le revêtement intérieur. Le constructeur doit
sée. Cette bague doit être profilée pour ne pas per-
indiquer le couple maximal admissible.
turber l’écoulement.
La manutention de l’élément primaire doit se faire
7.1.2.5.2 Gaz occlus avec soin. Des élingues entourant l’appareil ou des
pattes de levage doivent être utilisées. On ne doit
pas utiliser des moyens de levage susceptibles
Un débitmètre électromagnétique mesure le débit-
d’endommager le revêtement intérieur, tels que, par
volume total. Les gaz occlus provoqueront donc des
exemple, les crochets d’agrippage dans l’alésage.
erreurs de mesure en relation directe avec le pour-
centage en volume de gaz contenu dans le liquide.
II convient donc de prendre toutes les précautions
7.1.3.3 Pièces de raccordement
pour les éliminer en augmentant la pression du li-
quide. Pour ce faire, on peut placer l’élément pri- Pour réduire au maximum la perte de pression et la
maire du côté haute pression d’un étranglement tel
perturbation de l’écoulement si le débitmètre ins-
qu’une vanne de réglage, ou éliminer les gaz oc-
tallé est sous-dimensionné, il est conseillé de rac-
clus. corder l’élément primaire à la tuyauterie par des
pièces coaxiales de forme conique (angle total
maximal recommandé: 15’) (voir figure 5). Dans ce
7.1.2.5.3 Glissement relatif des phases
cas, les sections droites d’entrée et de sortie doi-
vent avoir le même diamètre que le débitmètre (voir
En présence de solides en suspension et/ou de gaz
7.1.2).
OCCI~S, le mouvement relatif moyen des phases
...
ISO
NORME
6817
INTERNATIONALE
Première édition
1992-l 2-o 1
Mesure de débit d’un fluide conducteur dans les
conduites fermées - Méthode par débitmètres
électromagnétiques
Measurement of conductive liquid flow in closed conduits - Method
using electromagnetic flowmeters
Numéro de référence
ISO 6817:1992(F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 6817:1992(F)
Sommaire
Page
1 Domaine d’application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1
2 Références normatives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3 Définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
4 Symboles et unités ,.,. 2
2
5 Théorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6 Construction et principe de fonctionnement . 4
8
7 Étude de l’installation et mise en œuvre .
8 Marquage . 11
9 Étalonnage et conditions d’essai . 12
14
10 Analyse de l’incertitude .
Annexes
A Matériaux de construction de l’élément primaire . . . . . . . . . . . . . . . . 16
B Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
0 ISO 1992
Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être repro-
duite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou
mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 l CH-121 1 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 6817:1992(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres
de I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général
confiée aux comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre inté-
ressé par une étude a le droit de faire partie du comité technique créé
à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent également aux tra-
vaux. L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique
internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotech-
nique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techni-
ques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication
comme Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins
des comités membres votants.
La Norme internationale ISO 6817 a été élaborée par le comité techni-
que ISO/TC 30, Mesure de débit des fluides dans les conduites fermées,
sous-comité SC 5, Débitmètres électromagnétiques.
Cette première édition annule et remplace I’ISO/TR 6817:1980, dont elle
constitue une révision technique.
de la présente Norme internationale sont données
Les annexes A et B
uniq uement à titre d ‘information.
. . .
Ill
---------------------- Page: 3 ----------------------
Page blanche
---------------------- Page: 4 ----------------------
NORME INTERNATIONALE
ISO 6817:1992(F)
Mesure de débit d’un fluide conducteur dans les conduites
fermées - Méthode par débitmètres électromagnétiques
ISO 4006:1991, Mesure de débit des hides dans les
1 Domaine d’application
conduites fermées - Vocabulaire et symboles.
La présente Norme internationale décrit le principe
ISO 5168:1978, Mesure de débit des fluides - Calcul
et les principes fondamentaux de conception des
de l’erreur limite sur une mesure de débit.
débitmètres électromagnétiques mesurant le débit
d’un liquide conducteur dans une conduite fermée
ISO 7066-I : 1989, Évaluation de /‘incertitude dans
remplie. Elle traite de leur installation, de leur fonc-
l’étalonnage et l’utilisation des appareils de mesure
tionnement, de leur performance et de leur étalon-
du débit - Partie 1: Relations d’étalonnage
nage.
linéaires.
La présente Norme internationale ne spécifie au-
ISO 7066-2: 1988, Évaluation de l’incertitude dans
cune règle de sécurité pour l’emploi des débitmè-
l’étalonnage et l’utilisation des appareils de mesure
tres dans les conditions environnementales
du débit - Partie 2: Relations d’étalonnage non li-
dangereuses et ne s’applique pas au mesurage des
néaires.
boues perméables magnétiquement ni aux usages
médicaux.
ISO 9104:1991, Mesure de débit des fluides dans les
Elle traite des débitmètres en version courant alter- conduites fermées - Méthodes d’évaluation de la
natif et courant continu pulsé. performance des débitmètres électromagnétiques
utilisés pour les liquides.
3 Définitions
2 Références normatives
Pour les besoins de la présente Norme internatio-
nale, les définitions données dans I’ISO 4006 et les
Les normes suivantes contiennent des dispositions définitions suivantes s’appliquent. Pour plus de fa-
qui, par suite de la référence qui en est faite, cilités, la plupart d’entre elles ont été extraites de
constituent des dispositions valables pour la pré- I’ISO 4006.
sente Norme internationale. Au moment de la pu-
blication, les éditions indiquées étaient en vigueur. 3.1 débitmètre électromagnétique: Appareil créant
Toute norme est sujette à révision et les parties un champ magnétique perpendiculaire à I’écou-
prenantes des accords fondés sur la présente
lement et permettant de déduire le débit à partir de
Norme internationale sont invitées à rechercher la la force électromotrice induite produite par le dé-
possibilité d’appliquer les éditions les plus récentes 1) conducteur dans le champ
placement du liquide
des normes indiquées ci-après. Les membres de la magnétique. Un débitmètre électromagnétique
CEI et de I’ISO possèdent le registre des Normes comprend un élément primaire et un ou plusieurs
internationales en vigueur à un moment donné. éléments secondaires.
1) Dans la présente Norme internationale sur les débitmètres électromagnétiques, on a remplacé le terme ((fluide)) (li-
quides + gaz) de la définition générale de I’ISO 4006 par le terme ((liquide)) qui est plus correct. Cet usage correspond à
ce qui a été fait dans I’ISO 9104.
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 6817:1992(F)
3.1 .l élément primaire: Ensemble comprenant les 3.6 signal de référence: Signal proportionnel au
flux magnétique créé dans l’élément primaire et qui
éléments suivants:
est comparé, dans l’élément secondaire, au signal
- un tube de mes ure isolé é lectri queme nt à travers de débit.
‘écoule le liquide tond ucteur àm esurer,
lequel s
3.7 signal de sortie: Signal délivré par l’élément
-
une ou plusieurs paires d’électrodes de mesure secondaire, qui est proportionnel au débit.
diamétralement opposées, servant à mesurer le
signal engendré dans le liquide,
3.8 facteur d’étalonnage de l’élément primaire:
Rapport entre le signal de débit et le débit-volume
- un é Iectroaimant créant un champ magnétique
(ou la vitesse moyenne), dans des conditions de ré-
dans le tube de mesure.
férence définies pour une valeur donnée du signal
de référence.
L’élément primaire produit un signal proportionnel
au débit et, dans certains cas, le signal de réfé- 3.9 débit à pleine échelle: Débit correspondant au
rence. signal maximal de sortie.
3.10 protection cathodique: Moyen électrochimique
3.1.2 élément secondaire: Ensemble contenant les
de prévenir la corrosion électrolytique des conduits.
éléments qui extraient le signal de débit du signal
des électrodes et le convertissent en un signal de
3.11 conditions de référence: Conditions d’étalon-
sortie normalisé, proportionnel au débit. Cet en-
nage d’un débitmètre conformément aux spéci-
semble peut être monté sur l’élément primaire.
fications de l’article 8 de la présente Norme
internationale.
3.2 tube de mesure: Troncon tubulaire de l’élément
primaire à travers lequél le liquide à mesurer
s’écoule; sa surface intérieure est normalement
4 Symboles et unités
isolée électriquement.
Les symboles et unités suivants sont utilisés dans
3.3 électrodes de mesure: Une ou plusieurs paires la présente Norme internationale.
de plots ou de plaques capacitives à l’aide des-
quelles on détecte la tension induite.
Unité
Symbole Grandeur
3.4 champ magnétique: Champ produit par I’élec-
B Densité de flux magnétique tesla (T)
troaimant de l’élément primaire, qui traverse le tube
D Diamètre intérieur du tube mètre (m)
de mesure ainsi que le liquide.
de mesure
K Constante d’étalonnage mètre (m)
3.5 signal d’électrode: Différence totale de poten-
Le Écartement des électrodes mètre (m)
tiel entre les électrodes, comprenant le signal de
de mesure
débit et des signaux parasites tels que signaux en
Vitesse débitante du liquide mètre par
phase, en quadrature et tensions de mode commun.
seconde
@vs)
3.5.1 signal de débit: Partie du signal d’électrode,
Signal de débit (force volt (V)
proportionnelle au débit et à l’intensité du champ
électromotrice)
magnétique, et dépendant de la géométrie du tube
Constante (sans
de mesure et des électrodes.
dimension)
Débit-volume de liquide mètre cube
4v
3.52 signal en phase: Partie du signal d’électrode
pa;Tzîde
en phase avec le signal de débit et qui ne varie pas
avec le débit.
NOTE 1 Cette définition ne concerne que les éléments
primaires à électroaimant alimenté en courant alternatif.
5 Théorie
3.53 signal en quadrature: Partie du signal d’élec-
trode dont la phase est décalée de 90” par rapport
au signal de débit et qui ne varie pas avec le débit.
5.1 Généralités
3.54 tension de mode commun: Tension apparais- Le déplacement d’un liquide dans un champ ma-
sant de facon égale entre les électrodes et un po- gnétique induit des tensions (forces électromotrices)
tentiel de référence. qui suivent la loi de Faraday (voir figure 1). Si le
2
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 6817:1992(F)
champ est perpendiculaire à une tuyauterie isolée
Le débit-volume dans une canalisation de section
électriquement qui transporte le liquide en mouve-
circulaire est
ment, et si la conductivité électrique de ce liquide
n’est pas trop faible, on peut mesurer une tension
nD2 u . . .
4v = -J- (2)
entre deux électrodes placées sur la paroi de la
tuyauterie. Cette tension est proportionnelle à la
ce qui, combiné à l’équation (1) donne
densité du flux magnétique, à la vitesse moyenne
du liquide et à l’écartement des électrodes. On peut
. . .
ainsi mesurer la vitesse du liquide et par suite son (3)
débit.
. . .
(4)
5.2 Équation de base
L’équation (4) peut être interprétée de diverses ma-
Selon la loi d’induction de Faraday, l’intensité des
nières pour obtenir la constante d’étalonnage K qui,
tensions induites est donnée par l’expression sim-
dans la pratique, est généralement déterminée par
t3lifIée
I
voie humide comme décrit dans l’article 9 et dans
V= kBLJ . . .
(1) I’ISO 9104.
Flux magnetlque
f
clectrodes
Force eleci
Bobine magne1
Légende
B Densité de flux magnétique
D Diamètre intérieur du tube de mesure
V Signal de débit (force électromotrice)
U Vitesse débitante du liquide
Figure 1
- Principe d’un débitmètre électromagnétique
3
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 6817:1992(F)
Les éléments primaire et secondaire peuvent être
6 Construction et principe de
combinés en un seul ensemble.
fonctionnement
6.1 Généralités
6.2 Élément primaire
Comme l’indiquent de facon schématique les figures
1 et 2 , la tuyauterie est’ placée dans le champ ma-
L’élément primaire d’un débitmètre électroma-
gnetique de telle sorte que la trajectoire du liquide
gnétique se compose des dispositifs suivants: des
conducteur qui s’y écoule soit perpendiculaire au
bobines, un noyau en matériau ferromagnétique, un
champ. Selon la loi de Faraday, le mouvement du
tube de mesure au travers duquel s’écoule le liquide
liquide à travers le champ magnétique induit dans
et des électrodes. L’élément primaire peut renfer-
le liquide une force électromotrice perpendiculaire
mer un circuit de dérivation du signal de référence.
au champ et au sens d’écoulement du liquide. En
La figure 3 représente une vue éclatée d’un élément
placant à la paroi de la tuyauterie, dans un plan
primaire de type industriel. Les bobines et le noyau
axial normal au champ magnétique, des électrodes
sont montés de manière à engendrer un champ
montées sur des supports isolés, ou en utilisant des
magnétique. Le tube de mesure est en matériau non
électrodes isolées à couplage capacitif, on recueille
magnétique, du type matière plastique, céramique,
une différence de potentiel proportionnelle à la vi-
aluminium, laiton ou acier inoxydable non magnéti-
tesse de l’écoulement et qui peut être traitée au
moyen d’un élément secondaire. Les appareils que. Les tubes métalliques sont garnis d’un revê-
tement isolant pour empêcher que le métal ne
fonctionnant sur ce principe peuvent mesurer un
débit s’écoulant dans l’une ou l’autre direction dans court-circuite le signal des électrodes. Ce revê-
tement peut être en verre, en élastomère, en ma-
le tube de mesure.
tière plastique, en céramique, etc. (Voir annexe A.)
Un débitmètre électromagnétique est un ensemble
Les matériaux choisis pour le revêtement et les
constitué d’un élément primaire, à travers lequel
électrodes doivent être compatibles avec le liquide
s’écoule le liquide à mesurer, et d’un élément se-
à mesurer.
condaire qui convertit le signal de débit alternatif de
faible intensité, produit par l’élément primaire en un Il existe aussi d’autres réalisations particulières
signal normalisé convenable compatible avec I’ins- comportant, par exemple, une enveloppe en acier
trumentation industrielle (voir, exemple, moulé à revêtement interne et des bobines internes
Par
CEI 381). Cet ensemble donne un signal de sortie également isolées. Le raccordement de l’élément
proportionnel au débit-volume (ou à la vitesse primaire aux tuyauteries adjacentes de l’installation
moyenne). Ses possibilités d’emploi ne sont, en gé- principale est généralement assuré par des brides,
néral, limitées que par le fait que le liquide mesuré rnais il existe également dans les petites tailles des
doit être conducteur et non magnétique. débitmètres sans bride.
Bobine de champ
Allmentatlon dectrique
--~ - --_
Tuyauterle h couche Isolante
Cbble de transmlsslon
du signal d’&oulement
-~~-~~~~--~~~---
Figure 2 - Éléments d’un débitmètre électromagnétique industriel
4
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 6817:1992(F)
Légende
1
Enveloppe supérieure
2
Bobine
3 Electrodes
4 Tube de mesure
5 Revêtement intérieur
6
Enveloppe inférieure
Figure 3 -
Vue éclatée de l’élément primaire d’un débitmètre électromagnétique
5
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 6817:1992(F)
Les bobines produisant le champ magnétique peu-
débit donné, les deux signaux peuvent varier
vent être alimentées soit à partir du réseau
avec la tension et la fréquence d’alimentation
monophasé usuel, soit par tout autre moyen. Les
mais leur rapport demeure constant;
bobines sont soit montées à l’extérieur, soit inté-
grées à la tuyauterie; dans ce dernier cas, celle-ci c) système où le courant de champ est stabilisé.
peut être en matériau magnétique.
Les bobines de l’élément primaire d’un débitmètre
électromagnétique de type industriel peuvent être
Dans les ensembles dont les bobines sont alimen-
alimentées
tées par un courant non régulé, l’élément secon-
daire mesure le rapport V/II (voir article 5). Des
- soit par un courant alternatif,
tensions autres que celles correspondant au signal
de débit (v) peuvent être recueillies par les fils des
-
soit par un courant continu.
électrodes. Ces tensions peuvent être produites par
la variation du flux traversant la boucle formée par
Un débitmètre à courant continu pulsé est un appa-
les fils des électrodes, les électrodes et le liquide
reil dans lequel le bobinage de champ de l’élément
baignant ces dernières (effet de transformateur).
primaire est alimenté par une source de courant
Ces signaux présentent un déphasage d’environ
pulsatoire. Le débitmètre échantillonne le signal
90” par rapport au signal de débit. La partie
sous un champ magnétique nul, règle le zéro, mais
déphasée de 90” est dite <
ne différencie pas les autres signaux parasites.
que l’autre partie est dite <
sante en phase est annulée en l’absence de débit
Des indications générales sur divers aspects de
durant l’installation initiale, à moins que les appa-
l’élément primaire sont données en 7.1 et ses ca-
reils ne comportent un dispositif qui assure auto-
ractéristiques physiques sont étudiées en
matiquement cette fonction.
annexe A.
Si le courant des bobines est régulé, on peut consi-
dérer que le champ magnétique est constant et il
suffit de mesurer le signal d’électrode. Si le courant
des bobines n’est pas régulé, l’élément secondaire
6.3 Élément secondaire
peut utiliser, afin de compenser les variations du
champ magnétique, un signal de référence élaboré
Les fonctions de l’élément secondaire sont les sui-
à partir de l’élément primaire. Ce signal de réfé-
vantes:
rence peut être obtenu à partir de la tension d’ali-
mentation, du courant d’alimentation, de la densité
amplifier et traiter le signal d’électrode et le si-
a)
de flux dans le fer ou dans l’entrefer.
gnal de référence pour obtenir un signal de sor-
tie proportionnel au débit;
Dans les ensembles alimentés par courant continu
pulsé, la valeur de crête à crête des signaux
éliminer, autant que possible, les effets des for-
W
d’électrode (VP + Vn) est, dans les conditions idé-
ces électromotrices parasites, et en particulier
ales ou les conditions de référence, proportionnelle
les signaux en quadrature et les tensions de
à la vitesse de l’écoulement dans la tuyauterie, et
mode commun;
VP est par ailleurs égal à I/n [voir figure4a)], où Y;,
est le signal positif et T/n le signal négatif.
compenser, si nécessaire, les variations de ten-
Cl
sion d’alimentation et de fréquence;
Dans la pratique, si le zéro ou le signal à débit nul
est décalé dans le sens positif d’une valeur I/e, le
compenser ou minimiser les variations d’inten-
dl
signal positif devient (V + Ve) et le signal négatif
sité de champ magnétique dans l’élément pri-
(V” - V’J [voir figurerlb)!. La valeur globale du si-
maire. Ce facteur est important car il affecte
gnal d’électrode est donc (V, + V,,) et le décalage
directement la répétabilité de la tension au ni-
du zéro est ainsi éliminé. La même chose se passe
veau des électrodes de mesure.
si le décalage s’effectue dans le sens négatif.
La compensation se fait par les moyens suivants:
L’ensemble élimine donc les erreurs de zéro de fa-
con automatique à tout moment et il n’est géné-
amplificateur à compensation de gain dans le-
a)
ralement pas nécessaire de régler le zéro ni au
quel le gain est proportionnel à la fréquence
démarrage, ni à la mise en service, ni à un rnoment
d’alimentation et inversement proportionnel à la
quelconque du fonctionnement.
tension d’alimentation;
Des indications générales sur le fonctionnement et
système dont le signal de sortie est proportion-
l’installation des éléments secondaires sont don-
nel au rapport du signal de débit au signal de
nées en 7.2.
référence découlant du courant de champ. À un
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ISO 6817:1992(F)
conséquent, des variations importantes de I’impé-
6.4 Signal de sortie de l’élément secondaire
dance peuvent introduire des erreurs dans le signal
de sortie. De même, si la conductivité n’est pas
Le signal de sortie peut être
uniforme dans le débitmètre, des erreurs peuvent
en résulter. Un fluide non homogène contenant des
a) un courant continu analogique, selon la CEI
petites particules en suspension uniformément ré-
381-l;
1
parties peut être considéré comme un liquide ho-
mogène.
b) une tension analogique continu, selon la CEI
381-2;
Le dépôt de couches conductrices en surface du
revêtement intérieur peut également engendrer des
c) un signal de sortie en fréquence sous forme
erreurs.
d’impulsions calibrées ou non;
6.6 Influence du nombre de Reynolds
d) un signal numérique.
Pour les débitmètres électromagnétiques indus-
6.5 Influence de la conductivité du liquide
triels, l’effet du nombre de Reynolds est si faible
qu’il est négligeable dans les applications pratiques.
Si la conductivité électrique du liquide est uniforme
dans la section de mesure du débitmètre, la distri-
6.7 Influence du profil des vitesses
bution du champ électrique est indépendante de
cette conductivité et, donc, le signal de sortie en est
Le montage d’éléments auxiliaires de tuyauterie
généralement indépendant aussi. Des indications
(coudes, robinets, réducteurs, etc.) en amont ou en
minimales sur la conductivité en service doivent
aval du débitmètre peut engendrer des défor-
être fournies par les constructeurs.
mations du profil des vitesses. Les répartitions de
L’impédance interne de l’élément primaire dépend vitesse qui en résultent peuvent avoir une influence
évidemment de la conductivité du liquide et, par sur les performances du débitmètre.
Intervalle de mesure
Positif
Negatff Intervalle de mesure
a1 Condltions ldeales
Brult aleatolre
Aucun signal d’&oulement
Zt-ro
b) Condltfons pratlques
Figure 4 - Principe d’un appareillage à courant continu pulsé (bipolaire)
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ISO 6817:1992(F)
En général, l’utilisateur devra suivre les recomman- l’on ne veut pas modifier les performances de plus
dations d’installation du constructeur pour minimi- de 1 %. Si la distance ne peut pas être supérieure,
ser ces effets. il faut demander conseil au constructeur.
Les effets de la répartition des vitesses sont décrits
Un écoulement giratoire peut aussi faire varier le
en 7.1.2.1.
facteur d’étalonnage; en effet, bien que les compo-
santes de l’écoulement perpendiculaires à l’axe de
la tuyauterie ne puissent pas contribuer au débit,
elles jouent sur le signal. Par ailleurs, il est difficile
7 Etude de l’installation et mise en œuvre
de prévoir l’importance et la répartition de la gira-
tion due à différentes configurations de la tuyauterie
amont, telles que plusieurs coudes dans des plans
7.1 Éléments primaires
différents, à partir d’un seul tracé de la tuyauterie.
Si l’on pense que l’écoulement peut être giratoire,
7.1.1 Choix du diamètre nominal
il est conseillé d’ajouter un dispositif antigiratoire
en amont de l’élément primaire. Divers types d’ap-
En général, le diamètre intérieur du tube de mesure
pareils de ce genre sont décrits dans I’ISO 7194.
doit être le même que celui de la tuyauterie adja-
cente. Cependant lorsque la vitesse débitante
Lorsque l’élément primaire est raccordé au circuit
moyenne correspondant au débit maximal est infé-
par l’intermédiaire d’une pièce conique, l’effet de
rieure à la valeur recommandée par le constructeur,
l’irrégularité de la répartition des vitesses sur le
il est recommandé d’utiliser un élément primaire de
facteur d’étalonnage peut être soit réduit, soit am-
diamètre plus petit. Cette disposition
peut
plifié, selon le type d’irrégularité (tourbillon, asymé-
également être motivée par d’autres raisons, par
trie, etc.), et le modèle de la pièce de raccordement
exemple réduction des coûts ou rationalisation. Des
(convergence, divergence, valeur d’angle total, etc.).
informations sur la tolérance admissible d’ajus-
tement des diamètres de tuyauterie et de tube de
mesure figurent dans I’ISO 9104.
7.1.2.2 Remplissage de la tuyauterie
L’élément primaire doit être monté dans une po-
7.1.2 Schéma de l’installation
sition telle qu’il soit complètement rempli par le li-
quide à mesurer, sinon la mesure n’aura pas
II n’existe aucune restriction théorique quant à a
l’exactitude indiquée par le constructeur. Des dis-
position dans laquelle peut être monté I’éléme It
positifs d’alarme doivent, si besoin est, être instal-
primaire dans la mesure où la conduite reste pleir e
lés, pour garantir des conditions de mesure
tout le temps. II faudra cependant éviter la proximité
correctes. Des débitmètres à élément primaire par-
d’une installation électrique, qui peut interférer avec
tiellement rempli sont utilisés pour les débits d’eaux
le signal du débit, ou des zones où l’élément pri-
usées par exemple, mais ces appareils relèvent de
maire peut être perturbé par des courants induits.
conditions particulières qui sortent du cadre de la
présente Norme internationale.
7.1.2.1 Effet de la répartition des vitesses
7.1.2.3 Position des électrodes
Dans l’idéal, le champ magnétique doit être disposé
de telle sorte que le facteur d’étalonnage demeure
le même, quelle que soit la répartition de I’écou- Étant donné que les bulles de gaz montent et se
lement. Cette disposition est possible avec les dé- rassemblent dans la partie supérieure de la tuyau-
bitmètres dont les électrodes ont une disposition terie, et que des sédiments peuvent se déposer
spéciale, mais elle est impossible, si les électrodes dans sa partie inférieure, il convient d’installer
sont de petite taille. Dans la pratique, lorsque la ré- l’élément primaire de telle sorte qu’aucune élec-
partition des vitesses dans le plan des électrodes trode ne s’y trouve (voir aussi 7.1.3.1).
offre un profil très différent de celui existant lors de
l’étalonnage, un débitmètre électromagnétique peut
7.1.2.4 Vérification du zéro
présenter une dérive d’étalonnage. Le montage
d’accessoires de tuyauterie en amont de l’élément
primaire est l’un des facteurs qui peut contribuer à Pour pouvoir vérifier le zéro du débitmètre, il est
créer un profil de vitesse particulier. nécessaire de prévoir des moyens d’arrêt du débit
dans l’élément primaire, tout en le maintenant rem-
On ne dispose pas toujours de données précises sur
pli de liquide au repos.
les effets des perturbations de l’écoulement mais,
pour la plupart des débitmètres électromagnétiques, Toutefois, dans le cas d’un appareil à champ syn-
chrone en courant continu pulsé, équipé d’un ré-
il est recommandé de placer les sources de pertur-
bation, telles qu’un coude, à au moins dix diamètres glage automatique du zéro, cette précaution peut ne
de tuyauterie en amont du plan des électrodes, si pas être nécessaire.
8
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ISO 6817:1992(F)
X1.2.5 Écoulement multiphasique 7.1.3.2 Réglage de la tuyauterie
Des moyens doivent être prévus pour régler I’écar-
7.1.2.5.1 Solides en suspension
tement des brides de raccordement lorsqu’on monte
le débitmètre ainsi que l’alignement de la tuyauterie
Lorsque les liquides à mesurer véhiculent des ma-
adjacente.
tières abrasives, un montage vertical est recom-
mandé pour assurer une usure uniforme du
II est essentiel que l’axe de l’élément primaire et
revêtement. S’il est possible que les matières se
celui de la tuyauterie soient absolument alignés
déposent dans l’élément primaire, il est également
pour effectuer le boulonnage. Les raccordements
recommandé de le monter verticalement ou de pré-
sans bride doivent faire l’objet d’un soin particulier.
voir un système de purge.
Les boulons des brides doivent être serrés de ma-
Une bague destinée à protéger le bord d’attaque du
nière régulière et modérée pour éviter d’endomma-
revêtement interne du débitmètre est parfois utili-
ger le revêtement intérieur. Le constructeur doit
sée. Cette bague doit être profilée pour ne pas per-
indiquer le couple maximal admissible.
turber l’écoulement.
La manutention de l’élément primaire doit se faire
7.1.2.5.2 Gaz occlus avec soin. Des élingues entourant l’appareil ou des
pattes de levage doivent être utilisées. On ne doit
pas utiliser des moyens de levage susceptibles
Un débitmètre électromagnétique mesure le débit-
d’endommager le revêtement intérieur, tels que, par
volume total. Les gaz occlus provoqueront donc des
exemple, les crochets d’agrippage dans l’alésage.
erreurs de mesure en relation directe avec le pour-
centage en volume de gaz contenu dans le liquide.
II convient donc de prendre toutes les précautions
7.1.3.3 Pièces de raccordement
pour les éliminer en augmentant la pression du li-
quide. Pour ce faire, on peut placer l’élément pri- Pour réduire au maximum la perte de pression et la
maire du côté haute pression d’un étranglement tel
perturbation de l’écoulement si le débitmètre ins-
qu’une vanne de réglage, ou éliminer les gaz oc-
tallé est sous-dimensionné, il est conseillé de rac-
clus. corder l’élément primaire à la tuyauterie par des
pièces coaxiales de forme conique (angle total
maximal recommandé: 15’) (voir figure 5). Dans ce
7.1.2.5.3 Glissement relatif des phases
cas, les sections droites d’entrée et de sortie doi-
vent avoir le même diamètre que le débitmètre (voir
En présence de solides en suspension et/ou de gaz
7.1.2).
OCCI~S, le mouvement relatif moyen des phases
...
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