Mesure fiable du débit dans des conditions difficiles
Malgré des conditions d'écoulement turbulentes et une configuration de montage complexe, la technologie ultrasonique « Clamp-on » permet un régulage fiable du débit en cours de fonctionnement, garantissant ainsi l'approvisionnement en eau potable d'une grande partie de la Saxe-Anhalt.
Contrôle de plausibilité des volumes d'eau demandés lors de la comparaison des valeurs de mesure analogiques et numériques
Le réseau de distribution d'eau à longue distance du fournisseur interrégional d'eau potable Fernwasser Elbaue-Ostharz (FEO) s'étend sur une longueur totale d'environ 800 kilomètres. Des canalisations de grand diamètre, allant jusqu'à DN 1 200, acheminent chaque jour environ 220 millions de litres d'eau potable vers la région de l'Allemagne centrale. L'une des trois stations de traitement d'eau du réseau, celle de Wienrode, est raccordée au barrage de Rappbode, géré par la société Talsperrenbetrieb Sachsen-Anhalt AöR. Après traitement de l’eau brute, cette station fournit environ 40 % des besoins en eau potable de la Saxe-Anhalt.
Une partie de l’infrastructure de la station de traitement de Wienrode, exploitée par la FEO, est constituée d’un ouvrage de dérivation comprenant des organes de régulation (2 vannes à piston annulaire DN 800) et les conduites d’alimentation vers la station de traitement. Deux débitmètres à ultrasons robustes de type KATflow 150 sont installés dans l'ouvrage de dérivation de la station de traitement d'eau afin de réguler deux débits volumétriques distincts. Il s’agit de deux conduites en acier de DN 800 servant de dérivation d’une turbine de la société Avacon-Natur GmbH dans l’affluent de la station de traitement d’eau de Wienrode.
Pour garantir la réussite de la mesure avec la technologie ultrasonique, il est essentiel de disposer de sections d’entrée et de sortie suffisantes afin d’assurer un profil d’écoulement symétrique par rapport à l’axe. Avant d’opter pour un appareil fixe du fabricant Katronic, FEO a réalisé trois essais avec des pics de débit minimaux et maximaux à différents emplacements afin de déterminer la position optimale pour la mesure. Les tests préliminaires concluants et la perspective de pouvoir mesurer de manière fiable de grands débits dans un environnement turbulent grâce au KATflow 150 ont été déterminants dans l’acquisition des deux débitmètres à deux canaux.
L’exigence principale, à savoir le « débit d’eau », émane de la station de traitement d’eau du barrage, qui assure l’approvisionnement en eau potable de la région. Cette conduite fonctionne 24 heures sur 24. Le débit d’eau typique requis par la station de traitement s’élève à environ 6 000 m³/h. Dans les conduites de dérivation, ce débit est généralement réparti à parts égales entre les deux tuyaux, à raison de 3 000 m³/h chacun. Les dérivations sont utilisées chaque fois que la turbine tombe en panne ou qu’elle n’est pas en mesure de garantir le débit requis par la station de traitement des eaux.
Les deux KATflow 150 sont des débitmètres à deux canaux, équipés chacun d’une sortie de process analogique 4 … 20 mA et d’une interface Profibus PA. Le système de commande reçoit simultanément quatre valeurs de mesure, qui sont traitées dans le cadre d’un contrôle de plausibilité, une sorte de contrôle qualité. Le critère essentiel est la redondance des signaux. En cas de défaillance d’un signal, le système bascule sur le signal encore disponible. Si le signal de sortie de courant tombe à 0 mA, l’automate programmable (API) bascule sur une valeur de remplacement et désactive la régulation.
Bien que la configuration de montage des débitmètres à pince ne soit pas optimale en raison des éléments encastrés et des vannes d'arrêt, les deux appareils installés de manière fixe ont fait leurs preuves dans cette application, dans des limites définies a posteriori.
Les débits volumétriques sont turbulents et décalés de manière symétrique par rapport à l’axe aux deux points de mesure. La plage de réglage des vannes à pistons annulaires peut certes être pleinement exploitée, mais le débit ne peut alors plus être mesuré correctement. C’est pourquoi l’API limite, par voie logicielle, le débit et le degré d’ouverture de ces organes de régulation. Malgré les circonstances mentionnées, la qualité de mesure est suffisamment bonne pour réguler à distance les deux conduites via les deux vannes à piston annulaire. Grâce à ces mesures complémentaires, la mesure est exploitable à 98 %, même dans des conditions de flux difficiles.
Grâce à la technologie « clamp-on », le débitmètre KATflow 150 peut être installé sans interrompre le processus. La configuration et le positionnement s’effectuent via le menu de l’appareil, qui peut être utilisé de manière intuitive pendant le fonctionnement.
