Bases des instruments de mesure
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Systématique DCS* jetez un coup d’œil
Extrait du contenu : Fondements des instruments de chimie industrielle (I) – Concepts de base et conversions de unités 1. Qu’est-ce que l’eau douce ? C’est-à-dire de l’eau adoucie. Il s’agit d’eau dépourvue d’ions Ca2+ et Mg2+, avec une dureté de l’eau exigée ≤ 0,02 mmol/t. 2. Qu’est-ce que l’eau déminéralisée ? L’eau déionisée est l’eau dont les cations et anions ont été éliminés par méthode d’échange ionique. Les indicateurs sont : conductivité ≤ 10 s/cm, SiO2 ≤ 100 g/t. 3. Qu’est-ce que la vaporisation ? Le processus par lequel une substance passe de l’état liquide à l’état gazeux s’appelle la vaporisation. 4. Qu’est-ce que la régulation ? Lorsque le fluide circule dans un tuyau, le phénomène par lequel la vitesse du fluide augmente brusquement et la pression diminue en raison d’un rétrécissement soudain de la section du canal est appelé restriction. 5. Qu’est-ce que la pression ? La pression est la force exercée verticalement sur une unité de surface. 6. Qu’est-ce que la pression relative ? Pression absolue ? Niveau de vide ? Quelle est la relation entre les trois ? La pression dans un vide absolu est appelée pression volumétrique absolue, tandis que la pression exprimée par rapport au zéro absolu est appelée pression absolue. La valeur affichée sur le manomètre utilisé pour mesurer la pression du fluide est appelée pression relative ; elle correspond à la différence entre la pression absolue du fluide et la pression atmosphérique en ce point. Si la pression absolue du fluide mesuré est inférieure à la pression atmosphérique, la pression indiquée par le manomètre est négative, et sa valeur est appelée dépression. Ppression relative = Pression absolue – Pression atmosphérique
Niveau de vide = Pression atmosphérique – Pression absolue
1 Pa = 1 N/m²
1 MPa = 10⁶ Pa
1 mmHg = 133 Pa
1 mmH₂O = 9,81 Pa
1 kgf/cm² = 9,8066×10⁴ Pa
1 atm = 1,013×10⁵ Pa
1 psi = 6,9 kPa
1 bar = 10⁵ N/m²
7. Il existe trois échelles de température couramment utilisées : l’échelle Celsius (°C), l’échelle Fahrenheit (°F) et l’échelle Kelvin (K). La relation entre les trois est : ℃ = 5/9(°F - 32) ； ℃=K-273.15 (II) – Instruments de mesure de la pression 1. Comment choisir un manomètre ? Le choix du manomètre doit se faire en fonction des exigences du processus de production, en sélectionnant de manière appropriée le type, le modèle, la plage et le niveau de précision du manomètre. Lors du choix, les aspects suivants sont principalement pris en compte : (1) une distinction est faite en fonction de la stabilité de la pression du milieu à tester. Lors de la mesure de la pression de stabilité, la valeur maximale de pression du milieu ne doit pas dépasser 2/3 de la plage totale du manomètre. Afin d’assurer la précision de mesure du manomètre, la valeur de pression du fluide mesuré devrait être d’au moins 1/3 de la plage totale du manomètre. (2) Déterminer la précision du manomètre en fonction de la plus grande erreur de mesure autorisée par les critères de processus de production. Tant que les besoins de production sont satisfaits, il ne faut pas choisir d’instruments à une précision excessive. (3) Lors du choix, il convient de prendre en compte les propriétés du milieu à mesurer et d’opter soit pour un manomètre universel, soit pour un manomètre spécialisé. 2. Comment vérifier s’il y a de la graisse dans le manomètre d’oxygène ? ------ (VI) Appareils et vannes de régulation automatique 1. Qu’est-ce qu’un système de régulation automatique ? Quelle en est la composition ? Un système mis en place dans le but d’ajuster automatiquement certains paramètres clés de la production, afin qu’ils puissent revenir automatiquement dans une plage de valeurs prescrite lorsque des perturbations extérieures les éloignent de leur état normal, est appelé système de régulation automatique. Sa composition est la suivante : objet de régulation, élément de mesure, transmetteur, régulateur automatique, actuateur. 2. Qu’est-ce qu’objet de régulation ? Valeurs données et écarts ? Dans un système de régulation automatique, l’équipement de production dont les paramètres de processus doivent être ajustés est appelé l’objet de régulation. Les indicateurs de processus à maintenir pendant la production sont désignés comme valeurs de consigne. Dans les systèmes de régulation automatique, on utilise généralement la différence entre la valeur de consigne et la valeur mesurée pour déterminer l’écart ; lorsque la valeur de consigne est supérieure à la valeur mesurée, il s’agit d’un écart positif, tandis que lorsque la valeur de consigne est inférieure à la valeur mesurée, on parle d’écart négatif. 3. Qu’est-ce qu’un circuit de commande ? Un circuit composé des éléments de mesure du processus de mesure, du contrôleur et de l’actuateur est appelé un circuit de contrôle. 4. Comment est constitué un circuit de contrôle simple ? Il se compose généralement d’un capteur de mesure, d’un objet à réguler, d’un régulateur et d’un actuateur. 5. Quelles sont les caractéristiques des circuits de contrôle en cascade ? Le système de contrôle en cascade appartient aux systèmes de contrôle à valeur fixe ; la valeur de sortie du régulateur principal sert de valeur de réglage pour le régulateur secondaire, et la valeur de sortie de ce dernier est envoyée à la vanne de régulation. Le régulateur principal assure une commande à valeur fixe, tandis que le régulateur secondaire assure une commande suiveuse. Par rapport aux systèmes de contrôle à circuit unique, les circuits de contrôle en cascade présentent les caractéristiques suivantes : ⑴ Ils ont une capacité plus rapide et plus forte à surmonter les perturbations entrant dans le circuit secondaire ; grâce à l’introduction de ce dernier, **la qualité de contrôle s’améliore**. ⑵ On peut améliorer les caractéristiques de l’objet. ⑶ Cela permet d’éliminer l’effet des caractéristiques non linéaires de la vanne de régulation. ⑷ Il est possible de prendre en compte à la fois deux variables principales et secondaires. 6. Qu’est-ce que le contrôle automatique ? On entend par contrôle automatique le processus par lequel, en l’absence d’intervention humaine, le contrôle du processus de production est assuré : des instruments de mesure sur site (tels que des capteurs de température, KTD/TC, des transmetteurs, etc.) mesurent les variables du processus (pression, température, débit, etc.), qui, après conversion, se transforment en signaux standard agissant sur les actionneurs afin de faire varier ces variables vers la valeur cible, jusqu’à éliminer l’écart. 7. Quels sont les termes couramment utilisés dans les systèmes de contrôle automatique ? Objet contrôlé : L’équipement, la machine ou le processus de production qui doit être contrôlé est appelé objet contrôlé. Variable contrôlée : La grandeur physique au sein de l’objet contrôlé pour laquelle il est nécessaire de maintenir une valeur prédéfinie (proche d’une valeur constante ou variant selon une loi prédéterminée) est appelée variable contrôlée. Variable de commande : grandeur physique ou énergie transmise au dispositif de contrôle pour actionner et maintenir la variable contrôlée à une valeur prédéfinie. 8. Quels sont les deux types de systèmes de contrôle automatique ? Il existe deux types de systèmes de contrôle : les systèmes à boucle ouverte et les systèmes à boucle fermée. 9. De quels éléments se compose un circuit de contrôle en boucle fermée ? Il se compose de plusieurs parties : détection, transmission, régulation et actionnement. 10. Quels sont les types de systèmes de contrôle en boucle fermée ? ⑴ Système de contrôle à valeur fixe ； ⑵ Système de contrôle suiveur ； ⑶ Système de contrôle par programme (sequentiel). 11. Quels sont les types de systèmes de contrôle principaux ? Il y a principalement les systèmes de contrôle en cascade, les systèmes de contrôle uniforme, les systèmes de contrôle par rapport et les systèmes à plusieurs plages --------- 19. Qu’est-ce que la valeur OP ? OP correspond à la valeur de sortie, le signal que le contrôleur envoie à l’actuateur. 20. Qu’est-ce que la valeur PV ? PV correspond à la valeur mesurée, c’est-à-dire la valeur de la variable de processus déterminée par l’élément de mesure. 21. Comment mettre en service correctement un système de régulation en cascade ? Tout d’abord, on utilise la commande manuelle pour faire en sorte que les paramètres principaux soient proches ou égaux de la valeur donnée, tout en maintenant les paramètres secondaires stables. Ensuite, on passe le régulateur secondaire en mode automatique. Une fois le circuit secondaire en mode automatique, on ajuste l’opérateur de commande principal afin que les paramètres principaux restent proches ou égaux de la valeur donnée. Lorsque l’ajustement du circuit secondaire devient stable, on peut également passer le régulateur principal en mode automatique. Lors du démarrage, il convient d’activer d’abord le circuit secondaire, puis le circuit principal, en veillant à assurer un changement sans perturbation. 22. Comment normaliser la manipulation du passage manuel à automatique ? Lors du changement de mode, il convient d’assurer un changement sans perturbation. Avant de passer au contrôle automatique, il est nécessaire de procéder à une commande manuelle afin que la variable contrôlée reste stable à la valeur réglée. Une fois que les conditions de fonctionnement se sont stabilisées pendant une certaine période, on peut alors passer au mode automatique. Pendant ce processus de changement, la pression sur le diaphragme manuel doit rester constante, c’est-à-dire que l’ouverture ne doit pas varier, sinon cela entraînera des perturbations artificielles. 23. Selon l’énergie utilisée par l’instrument, en quoi les instruments peuvent-ils être divisés en deux grandes catégories ? On peut les diviser en : ⑴ Régulateurs à action directe (régulateurs autonomes) ； ⑵ Les régulateurs à action indirecte se divisent, en fonction de la source d’énergie utilisée, en régulateurs électriques, en régulateurs pneumatiques et en régulateurs de niveau. 24. En quoi se composent les vannes de régulation à membrane pneumatique ? La vanne de régulation à membrane pneumatique se compose d’un organe d’exécution (tête de membrane) et d’un organe de régulation (corps de la vanne) ; l’organe d’exécution sert à générer la force nécessaire, tandis que l’organe de régulation permet de contrôler le débit du fluide.
Niveau de vide = Pression atmosphérique – Pression absolue
1 Pa = 1 N/m²
1 MPa = 10⁶ Pa
1 mmHg = 133 Pa
1 mmH₂O = 9,81 Pa
1 kgf/cm² = 9,8066×10⁴ Pa
1 atm = 1,013×10⁵ Pa
1 psi = 6,9 kPa
1 bar = 10⁵ N/m²
7. Il existe trois échelles de température couramment utilisées : l’échelle Celsius (°C), l’échelle Fahrenheit (°F) et l’échelle Kelvin (K). La relation entre les trois est : ℃ = 5/9(°F - 32) ； ℃=K-273.15 (II) – Instruments de mesure de la pression 1. Comment choisir un manomètre ? Le choix du manomètre doit se faire en fonction des exigences du processus de production, en sélectionnant de manière appropriée le type, le modèle, la plage et le niveau de précision du manomètre. Lors du choix, les aspects suivants sont principalement pris en compte : (1) une distinction est faite en fonction de la stabilité de la pression du milieu à tester. Lors de la mesure de la pression de stabilité, la valeur maximale de pression du milieu ne doit pas dépasser 2/3 de la plage totale du manomètre. Afin d’assurer la précision de mesure du manomètre, la valeur de pression du fluide mesuré devrait être d’au moins 1/3 de la plage totale du manomètre. (2) Déterminer la précision du manomètre en fonction de la plus grande erreur de mesure autorisée par les critères de processus de production. Tant que les besoins de production sont satisfaits, il ne faut pas choisir d’instruments à une précision excessive. (3) Lors du choix, il convient de prendre en compte les propriétés du milieu à mesurer et d’opter soit pour un manomètre universel, soit pour un manomètre spécialisé. 2. Comment vérifier s’il y a de la graisse dans le manomètre d’oxygène ? ------ (VI) Appareils et vannes de régulation automatique 1. Qu’est-ce qu’un système de régulation automatique ? Quelle en est la composition ? Un système mis en place dans le but d’ajuster automatiquement certains paramètres clés de la production, afin qu’ils puissent revenir automatiquement dans une plage de valeurs prescrite lorsque des perturbations extérieures les éloignent de leur état normal, est appelé système de régulation automatique. Sa composition est la suivante : objet de régulation, élément de mesure, transmetteur, régulateur automatique, actuateur. 2. Qu’est-ce qu’objet de régulation ? Valeurs données et écarts ? Dans un système de régulation automatique, l’équipement de production dont les paramètres de processus doivent être ajustés est appelé l’objet de régulation. Les indicateurs de processus à maintenir pendant la production sont désignés comme valeurs de consigne. Dans les systèmes de régulation automatique, on utilise généralement la différence entre la valeur de consigne et la valeur mesurée pour déterminer l’écart ; lorsque la valeur de consigne est supérieure à la valeur mesurée, il s’agit d’un écart positif, tandis que lorsque la valeur de consigne est inférieure à la valeur mesurée, on parle d’écart négatif. 3. Qu’est-ce qu’un circuit de commande ? Un circuit composé des éléments de mesure du processus de mesure, du contrôleur et de l’actuateur est appelé un circuit de contrôle. 4. Comment est constitué un circuit de contrôle simple ? Il se compose généralement d’un capteur de mesure, d’un objet à réguler, d’un régulateur et d’un actuateur. 5. Quelles sont les caractéristiques des circuits de contrôle en cascade ? Le système de contrôle en cascade appartient aux systèmes de contrôle à valeur fixe ; la valeur de sortie du régulateur principal sert de valeur de réglage pour le régulateur secondaire, et la valeur de sortie de ce dernier est envoyée à la vanne de régulation. Le régulateur principal assure une commande à valeur fixe, tandis que le régulateur secondaire assure une commande suiveuse. Par rapport aux systèmes de contrôle à circuit unique, les circuits de contrôle en cascade présentent les caractéristiques suivantes : ⑴ Ils ont une capacité plus rapide et plus forte à surmonter les perturbations entrant dans le circuit secondaire ; grâce à l’introduction de ce dernier, **la qualité de contrôle s’améliore**. ⑵ On peut améliorer les caractéristiques de l’objet. ⑶ Cela permet d’éliminer l’effet des caractéristiques non linéaires de la vanne de régulation. ⑷ Il est possible de prendre en compte à la fois deux variables principales et secondaires. 6. Qu’est-ce que le contrôle automatique ? On entend par contrôle automatique le processus par lequel, en l’absence d’intervention humaine, le contrôle du processus de production est assuré : des instruments de mesure sur site (tels que des capteurs de température, KTD/TC, des transmetteurs, etc.) mesurent les variables du processus (pression, température, débit, etc.), qui, après conversion, se transforment en signaux standard agissant sur les actionneurs afin de faire varier ces variables vers la valeur cible, jusqu’à éliminer l’écart. 7. Quels sont les termes couramment utilisés dans les systèmes de contrôle automatique ? Objet contrôlé : L’équipement, la machine ou le processus de production qui doit être contrôlé est appelé objet contrôlé. Variable contrôlée : La grandeur physique au sein de l’objet contrôlé pour laquelle il est nécessaire de maintenir une valeur prédéfinie (proche d’une valeur constante ou variant selon une loi prédéterminée) est appelée variable contrôlée. Variable de commande : grandeur physique ou énergie transmise au dispositif de contrôle pour actionner et maintenir la variable contrôlée à une valeur prédéfinie. 8. Quels sont les deux types de systèmes de contrôle automatique ? Il existe deux types de systèmes de contrôle : les systèmes à boucle ouverte et les systèmes à boucle fermée. 9. De quels éléments se compose un circuit de contrôle en boucle fermée ? Il se compose de plusieurs parties : détection, transmission, régulation et actionnement. 10. Quels sont les types de systèmes de contrôle en boucle fermée ? ⑴ Système de contrôle à valeur fixe ； ⑵ Système de contrôle suiveur ； ⑶ Système de contrôle par programme (sequentiel). 11. Quels sont les types de systèmes de contrôle principaux ? Il y a principalement les systèmes de contrôle en cascade, les systèmes de contrôle uniforme, les systèmes de contrôle par rapport et les systèmes à plusieurs plages --------- 19. Qu’est-ce que la valeur OP ? OP correspond à la valeur de sortie, le signal que le contrôleur envoie à l’actuateur. 20. Qu’est-ce que la valeur PV ? PV correspond à la valeur mesurée, c’est-à-dire la valeur de la variable de processus déterminée par l’élément de mesure. 21. Comment mettre en service correctement un système de régulation en cascade ? Tout d’abord, on utilise la commande manuelle pour faire en sorte que les paramètres principaux soient proches ou égaux de la valeur donnée, tout en maintenant les paramètres secondaires stables. Ensuite, on passe le régulateur secondaire en mode automatique. Une fois le circuit secondaire en mode automatique, on ajuste l’opérateur de commande principal afin que les paramètres principaux restent proches ou égaux de la valeur donnée. Lorsque l’ajustement du circuit secondaire devient stable, on peut également passer le régulateur principal en mode automatique. Lors du démarrage, il convient d’activer d’abord le circuit secondaire, puis le circuit principal, en veillant à assurer un changement sans perturbation. 22. Comment normaliser la manipulation du passage manuel à automatique ? Lors du changement de mode, il convient d’assurer un changement sans perturbation. Avant de passer au contrôle automatique, il est nécessaire de procéder à une commande manuelle afin que la variable contrôlée reste stable à la valeur réglée. Une fois que les conditions de fonctionnement se sont stabilisées pendant une certaine période, on peut alors passer au mode automatique. Pendant ce processus de changement, la pression sur le diaphragme manuel doit rester constante, c’est-à-dire que l’ouverture ne doit pas varier, sinon cela entraînera des perturbations artificielles. 23. Selon l’énergie utilisée par l’instrument, en quoi les instruments peuvent-ils être divisés en deux grandes catégories ? On peut les diviser en : ⑴ Régulateurs à action directe (régulateurs autonomes) ； ⑵ Les régulateurs à action indirecte se divisent, en fonction de la source d’énergie utilisée, en régulateurs électriques, en régulateurs pneumatiques et en régulateurs de niveau. 24. En quoi se composent les vannes de régulation à membrane pneumatique ? La vanne de régulation à membrane pneumatique se compose d’un organe d’exécution (tête de membrane) et d’un organe de régulation (corps de la vanne) ; l’organe d’exécution sert à générer la force nécessaire, tandis que l’organe de régulation permet de contrôler le débit du fluide.
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