481 S - Mesure D'un Débit

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BASES HYDRAULIQUES, LA MESURE D'UN DEBIT

Centre de perfectionnement FRANCIS MONNOYEUR

Codification 481 S

Ce document est la propriété de BERGERAT MONNOYEUR TRAVAUX PUBLICS et ne peut être communiqué sans son autorisation.

BASES HYDRAULIQUES

La mesure du débit Préface

Ce document présente les différents moyens de mesurer un débit. Il explique également comment interpréter les résultats. Certains débitmètres y sont présentés pour information, ils ne sont pas utilisés par Bergerat Monnoyeur

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La mesure du débit Table des matières

BASES HYDRAULIQUES

Les méthodes de mesure...........................................................................................................4 Le débitmètre ..............................................................................................................................5 Exemple de débitmètre à ∆P ......................................................................................................6 Le débitmètre à ∆P Bergerat Monnoyeur .................................................................................8 Exemple de débitmètre à turbine...............................................................................................10 Exemple de débitmètre à tiroir...................................................................................................12 Exemple de débitmètre ultrasonique ........................................................................................14 Exemple de débitmètre à douille coulissante...........................................................................16 Mesure du débit d'alimentation d'un récepteur ........................................................................18 Mesure du débit d'une pompe - Montage d'un débitmètre en série dans le circuit..............................................................20 - Montage d'un débitmètre en dérivation dans le circuit .....................................................22 - Montage d'un débitmètre hors circuit ................................................................................24 - Montage d'un débitmètre sur le retour ...............................................................................26 Contrôle de débit par la méthode du temps de cycle...............................................................28 Notes personnelles.....................................................................................................................30

Rédigé par : Roger LECULLIEZ

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CPFM

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BASES HYDRAULIQUES

La mesure du débit Les méthodes de mesure

Un débit peut se mesurer de plusieurs manières, - en utilisant un débitmètre, - en mesurant un temps de cycle. - en mesurant un volume déversé dans un bac pendant un temps donné.

Le débitmètre Le débitmètre indique le débit de l'huile qui le traverse en mesurant la vitesse du fluide à travers un passage connu. Différentes technologies sont utilisées pour réaliser un débitmètre. - ( ∆P), par mesure de la ∆P de chaque côté d'une restriction puis extrapolation de la valeur de débit par calcul. - (turbine), par mesure de la vitesse de rotation d'une turbine entraînée par l'huile. - (moteur) par mesure de la vitesse de rotation d'un moteur hydraulique à cylindrée fixe connue - (tiroir), par mesure d'une force hydraulique consécutive à une ∆P sur un passage fermé par un tiroir. - (comptage de particules), par mesure de la vitesse de passage de particules contenues dans l'huile à travers un tube de référence, (utilisé parfois sur des installations industrielles et des fluides particuliers).

Le temps de cycle La mesure du temps mis pour déplacer un récepteur connu sur une longueur connue permet de calculer le débit qui l'alimente. Utilisation de la relation débit = (section x longueur) / temps

Le volume dans un bac Le volume écoulé dans un bac pendant 1 minute ou une fraction de minute permet de mesurer un faible débit. Ce moyen convient pour mesurer des débits de fuite ou de drainage.

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La mesure du débit Le débitmètre

Utilisation d'un débitmètre. L'utilisation du débitmètre est la solution la plus fiable pour mesurer un débit. Le débitmètre permet un contrôle sans contrainte de temps. Le débitmètre peut être installé provisoirement pour le contrôle ou à demeure. Le débitmètre peut être installé en différents points d'un circuit, ce qui permet de contrôler plusieurs fonctions (débit pompe, alimentation de vérin ou moteur...). Le débitmètre exige un montage soigné résistant à la pression et offrant un minimum de pertes de charges. Le montage doit être fait avec le maximum de propreté pour éviter la pollution du circuit. En règle générale, le débit doit traverser une tuyauterie ou flexible droit d'environ 10 fois le diamètre intérieur du passage avant et après le débitmètre pour éviter les perturbations par les turbulences. L'installation d'un débitmètre est une opération souvent fastidieuse que les mécaniciens hésitent à effectuer. Le manque de raccords adaptés est l'une des plus grandes contraintes. Le montage d'un débitmètre doit être préparé avec des raccords adaptés et conservés prés à l'emploi. Lorsque tout le matériel est disponible, le montage d'un débitmètre est souvent une opération simple.

Symbole du débitmètre.

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La mesure du débit Exemple de débitmètre à ∆P

Le principe de fonctionnement de ce débitmètre consiste à mesurer la ∆P aux bornes d'un boisseau conique en fonction de la section de passage. Les deux informations sont transmises au boîtier par deux flexibles capillaires H.P. sans aucun signal électrique. Les deux informations sont traduites directement en débit par un manomètre différentiel. La conception en paroi mince de cet appareil le rend peu sensible à la viscosité. Ce type de débitmètre est précis. Cette technologie n'autorise qu'un seul sens de passage. Illustration d'origine UCC. système 20

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La mesure du débit Exemple de débitmètre à ∆P

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La mesure du débit Le débitmètre à ∆P Bergerat Monnoyeur

Pour réduire le handicap de l'installation encombrante des flexibles de raccordement d'un débitmètre classique, Bergerat Monnoyeur à développé un débitmètre à ∆P sous forme de pastille à insérer entre deux éléments de la tuyauterie. Ce débitmètre désigné QSSM se décline en plusieurs calibres adaptés à la l'importance du débit à mesurer. Le débitmètre QSSM fonctionne par mesure d'une différence de pression entre l'entrée et la sortie d'une restriction puis application de la relation Q = KS ∆P

Q = Débit en l/mn 2 ξ.ρ ξ = coefficient de perte de charge de l'étranglement

K = Coefficient constant pour un profil déterminé =

ρ = masse volumique du fluide S = Section de l'orifice en mm² ∆P = Perte de charge au travers de l'orifice. L'installation se fait généralement entre la sortie de la pompe et la fixation du conduit de refoulement, elle reprend les brides d'origines et nécessite 4 vis plus longue pour compenser l'épaisseur de la pastille. L'utilisation du débitmètre QSSM nécessite l'utilisation du boîtier Hydac 2010 qui comprend des aménagements spécifiques à Bergerat Monnoyeur pour calculer une ∆P avec une très grande précision. La mesure est effectuée avec deux capteurs parfaitement reconnue par le boîtier grâce à une manipulation d'étalonnage. La ∆P est accessible par le canal F, il est nécessaire d'entrée dans le boîtier le coefficient de restriction gravé sur la pastille. Ce coefficient est déterminé expérimentalement, il est spécifique à chaque pastille. Le boîtier calcul le débit à partir de la ∆P, ce débit est disponible sur le canal G1.

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La mesure du débit Le débitmètre à ∆P Bergerat Monnoyeur

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La mesure du débit Exemple de débitmètre à turbine

Le principe de fonctionnement de ce débitmètre est basé sur la mesure de la vitesse de rotation (par un capteur magnétique) d'une turbine entraînée par le flot d'huile à travers un orifice calibré. L'information est transmise à travers un câble électrique sur un boîtier; l'affichage se fait sur un écran. Certains constructeurs ont prévu la mise en mémoire des valeurs et la possibilité de restitution sur imprimante. Les valeurs peuvent être enregistrées sous forme de tableaux ou de courbes, ces dernières permettent de suivre l'évolution du débit dans le temps. Le système fonctionne avec un sens du débit recommandé par rapport aux paliers de la turbine. Il accepte temporairement le fonctionnement en sens inverse.

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La mesure du débit Exemple de débitmètre à turbine

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La mesure du débit Exemple de débitmètre à tiroir

Le principe de fonctionnement de ce débitmètre est basé sur la mesure du déplacement du tiroir qui est proportionnel au débit de passage. L'information de déplacement est transformée électroniquement pour indiquer le débit sur l'affichage du boîtier. Les mesures peuvent être restituées sur une imprimante. Ce débitmètre fonctionne dans les deux sens de débit.

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La mesure du débit Exemple de débitmètre à tiroir

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La mesure du débit Exemple de débitmètre ultrasonique

Ce type de débitmètre fonctionne sur la mesure de la vitesse de déplacement des particules contenues dans le fluide à travers un passage de diamètre connu. Ce type d'appareil semble très intéressant car il permet la mesure sans démontage de tuyauterie mais il n'est pas adapté aux mesures sur les installations hydrauliques. Pour fonctionner correctement ; - les capteurs doivent être installés sur un tube comportant une partie droite suffisamment longue de section très précise, - l'huile doit être polluée car le système mesure la vitesse de circulation des particules solides. Illustration. Extrait d'un document d'origine IC INSTRUMENT & CONTROLS

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La mesure du débit Exemple de débitmètre ultrasonique

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La mesure du débit Exemple de débitmètres à douille coulissante

Ce débitmètre (fabrication ICC) fonctionne par déplacement d'un clapet interne par modification de l'équilibre force hydraulique contre ressort. Le clapet provoque par magnétisme le déplacement d'une douille coulissante devant des graduations

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La mesure du débit Exemple de débitmètres à douille coulissante

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La mesure du débit Mesure du débit d'alimentation d'un récepteur

Le bon fonctionnement d'un récepteur doit parfois être réglé avant sa mise en service en toute sécurité. Certains mouvements ne supportent pas un débit supérieur au nominal prévu et ne permettent pas un réglage du débit par essais de leur fonctionnement. Sur un engin de travaux public ce peut être un marteau brise roche hydraulique. Le réglage doit être effectué avant le raccordement du récepteur sur le circuit

Le débitmètre est installé en sortie du distributeur, généralement à la place du récepteur. Une vanne pointeau installée en série permet de simuler le fonctionnement complet du récepteur.

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La mesure du débit Mesure du débit d'alimentation d'un récepteur

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La mesure du débit Mesure du débit d'une pompe

Montage d'un débitmètre en série dans le circuit

Le débitmètre est intercalé dans le circuit, en sortie de pompe. Le montage est simple, le fonctionnement du système n'est pas modifié, (mouvement, régulation, protection). Un contrôle en charge peut se faire en utilisant les possibilités de la machine, en ajustant la course d'un tiroir ou par action sur un limiteur de pression jusqu'à la valeur de la pression maximum.

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La mesure du débit Mesure du débit d'une pompe

Mesure d'un débitmètre en série dans le circuit

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La mesure du débit Mesure du débit d'une pompe

Montage d'un débitmètre en dérivation dans le circuit

Le débitmètre est installé sur un raccord en T en sortie de pompe. Circuit au neutre, le fonctionnement n'est pas modifié. Pour effectuer un contrôle, le débit de la pompe doit être bloqué sur un mouvement, le débit passe alors par le débitmètre. Un essai sous pression oblige à installer une restriction réglable. La pompe reste protégée par la protection du circuit. Ce type de montage permet d'effectuer le contrôle sur différents circuits de vérins ou moteurs de la machine. Un récepteur fuyard peut être mis en évidence par comparaison, le débit de fuite ne passe pas à travers le débitmètre. Le diagnostic peut être plus précis en fermant les lignes du vérin ou moteur afin de vérifier l'étanchéité du distributeur.

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La mesure du débit Mesure du débit d'une pompe

Montage d'un débitmètre en dérivation dans le circuit

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La mesure du débit Mesure du débit d'une pompe

Montage d'un débitmètre hors circuit

Le débitmètre est alimenté par la pompe, le débit est ensuite renvoyé au réservoir, de préférence en passant par un filtre. Un contrôle sous pression oblige à installer une restriction réglable, appelée plus couramment vanne pointeau (attention aux pertes de charge résiduelles). Ne jamais utiliser de vanne à commande ¼ de tours qui sont dangereuses à l'utilisation et ne permettent pas un réglage précis. Avec la liaison sortie du débitmètre vers le réservoir le fonctionnement du système est interrompu, les informations pour la gestion de la régulation peuvent manquer. La pompe n'est plus protégée contre les hautes pressions, (attention au réglage de la restriction).

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La mesure du débit Mesure du débit d'une pompe

Montage d'un débitmètre hors circuit

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La mesure du débit Montage d'un débitmètre sur le retour

Le montage du débitmètre en sortie de pompe ou avant le distributeur peut être impossible. Une solution de remplacement consiste en un montage sur la ligne de retour, avant ou après le filtre suivant la facilitée de montage. Il est nécessaire de vérifier qu'aucun débit additionnel venant d'un autre circuit ne vient se cumuler dans la ligne de retour. Le montage sur la ligne de retour permet un contrôle en charge sans faire subir la pression au débitmètre. Le débit évacuer par le limiteur de pression circule dans la ligne de retour.

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La mesure du débit Montage d'un débitmètre sur le retour

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La mesure du débit Contrôle de débit par la méthode du temps de cycle

La méthode du temps de cycle permet une estimation rapide sans intervention sur la machine. Le temps de cycle est le temps mis par un vérin pour parcourir une course complète ou partie de course connue, entrée ou sortie de tige. Le temps de cycle est le temps mis par un moteur pour effectuer un certain nombre de tours ou d'effectuer le déplacement d'une machine sur une distance déterminée. Le temps de cycle est généralement fourni par le constructeur. Si le temps mesuré est correct, le débit est considéré correct. Le temps de cycle est supérieur à la spécification, le débit est faible. Le temps de cycle est inférieur à la spécification, le débit est important. Le temps de cycle est théorique, il est déterminé par: - La cylindrée de la pompe, Pour une pompe à cylindrée variable, la cylindrée prise en compte est la cylindrée maxi de la pompe, la pression de travail est réduite au minimum pour ne pas influencer la régulation, (diminution de la cylindrée). - Le régime de rotation moteur / pompe, Le régime moteur est généralement au maximum, (conditions normales de travail). - Le volume ou la cylindrée du récepteur. Le volume d'un vérin est calculé à partir de ses dimensions ou fourni par le constructeur. La cylindrée d'un moteur est fournie par le constructeur. Le débit peut être calculé par les relations; Débit =

Volume du vérin Temps

Débit =

Cylindrée x Vitesse de rotation Temps

Illustration, Mesure par enregistrement "courbe" du temps de remplissage d'un vérin de bras de pelle hydraulique, en entrée puis sortie de la tige.

Les pics de pression installés en début de mouvement s'explique par la présence dans le vérin d'amortisseurs de fin de course.

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La mesure du débit Contrôle de débit par la méthode du temps de cycle

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La mesure du débit Notes personnelles

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