Capteurs de process en ligne avancés pour environnements dangereux (poussière)
Optimisation des processus, garantie de la sécurité
1. Excellence des processus dans des environnements exigeants
Dans les industries où sont présentes des substances inflammables, notamment des poussières, des gaz ou des vapeurs combustibles, il est primordial de garantir la sécurité des opérations tout en préservant l'efficacité des processus. Les environnements dangereux exigent une instrumentation qui non seulement fournisse des données précises et fiables, mais qui réponde également aux exigences strictes en matière de protection contre les explosions.
Rheonics Nous nous engageons à fournir des solutions de surveillance de procédés en ligne de pointe, permettant aux industries d'optimiser leurs opérations de manière sûre et efficace. Nos capteurs certifiés Ex, basés sur le principe de sécurité intrinsèque, sont conçus pour une intégration transparente dans les procédés en zones dangereuses, contribuant ainsi à prévenir les sources d'inflammation et à renforcer la sécurité globale des installations.
Ce document donne un aperçu des défis posés par les environnements dangereux, en particulier ceux présentant des risques d'explosion de poussières, et introduit Rheonics« Viscosimètres et densimètres en ligne à sécurité intrinsèque, conçus pour garantir fiabilité et conformité dans ces applications critiques. »
2. Comprendre les environnements dangereux (poussière)
2.1. La nature des explosions de poussières
Une explosion de poussières est une combustion rapide de fines particules en suspension dans l'air, dans un espace clos ou partiellement clos. Lorsqu'une poussière combustible est dispersée en concentration suffisante et entre en contact avec une source d'inflammation, elle peut provoquer une explosion. De nombreux matériaux organiques, synthétiques et métalliques peuvent former des poussières combustibles.
Pour qu'une explosion de poussières se produise, cinq conditions doivent être réunies :
-
Poussières combustibles : Le matériau doit être inflammable. Pour les poussières combustibles dont la granulométrie est inférieure à 0.5 mm, une explosion peut se produire lorsque la poussière est dispersée dans l'air à une concentration supérieure à la concentration minimale explosive (CME). La CME est la plus faible concentration (généralement exprimée en grammes par mètre cube) à laquelle un nuage de poussière peut s'enflammer et propager une explosion. Contrairement aux gaz, les poussières combustibles ne possèdent généralement pas de limite supérieure d'explosivité (LSE), car à très fortes concentrations, les nuages de poussière ont tendance à se disperser et l'oxygène disponible devient insuffisant pour entretenir la combustion.
| Source | MEC (g/m³) | Clarification |
|---|---|---|
| Poussière de céréales | 125 | Forte explosibilité, courante en agriculture |
| Poussière de charbon | 30 | Les poussières de charbon très fines peuvent être explosives. |
| Farine | 60 | Risque d'explosion bien connu dans les usines |
| Sugar | 125 | Le sucre en poudre fine est hautement explosif. |
| poussière d'aluminium | 100 | Poussière de métal hautement réactive |
| Les boues d'épuration | 250 | Cela dépend de la sécheresse et de la composition |
Tableau 1. Concentration minimale d'explosifs
Les valeurs du tableau sont données à titre de référence ; les utilisateurs finaux doivent confirmer la valeur MEC réelle pour leur application. Normes d'explosion recommander d'utiliser valeurs mesurées pour votre poussière spécifique, et pas seulement des systèmes génériques, lors de la conception de systèmes de protection.
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Dispersion: Les particules de poussière doivent être en suspension dans l'air à une concentration suffisante.
-
Oxygène: De l'air (ou un autre comburant) doit être présent pour que la combustion ait lieu.
-
Source d'allumage : Énergie suffisante pour enflammer le nuage de poussière dispersé (par exemple, étincelles, surfaces chaudes, électricité statique).
-
Endiguement: Un espace clos ou confiné qui permet à la pression de s'accumuler.
L'élimination de l'un de ces éléments peut prévenir une explosion de poussières. Les équipements utilisés dans ces zones doivent être conçus de manière à éviter toute inflammation.
2.2. Où trouve-t-on des poussières combustibles ?
Les poussières combustibles représentent un danger dans un nombre étonnamment important de secteurs et de procédés. Toute activité générant ou manipulant des particules fines et sèches issues de matériaux combustibles peut présenter un risque.
Industries exposées aux risques liés à la poussière :
Procédés courants générant de la poussière :
Types de poussières combustibles :
2.3. Facteurs clés influençant l'explosibilité des poussières
Bien que le « Pentagone des explosions de poussières » définisse les conditions nécessaires, plusieurs caractéristiques de la poussière elle-même et de son environnement influencent considérablement la probabilité et la gravité d'une explosion. La compréhension de ces facteurs est essentielle à l'évaluation des risques et à la mise en œuvre de mesures de sécurité efficaces.
| Caractéristique | Description et importance | Impact sur l'explosibilité |
|---|---|---|
| Taille et forme des particules | Les particules les plus fines (< 500 µm) présentent une surface spécifique plus importante, ce qui accélère la combustion. Ces particules ont une surface spécifique plus élevée par rapport à leur masse, ce qui les rend plus réactives à l'air : elles s'enflamment et brûlent plus rapidement. Les formes floconneuses ou fibreuses peuvent également augmenter le risque. | Particules plus petites/fines = risque et gravité plus élevés |
| Teneur en humidité | La poussière sèche se disperse et s'enflamme plus facilement. L'humidité peut lier les particules et absorber la chaleur. | Faible taux d'humidité = risque plus élevé |
| Concentration minimale explosive (MEC) | Concentration minimale de poussière dans l'air nécessaire à la propagation d'une flamme. En dessous de ce seuil, le mélange est trop pauvre pour provoquer une explosion. | MEC plus faible = risque plus élevé (moins de poussière nécessaire pour une explosion) |
| Énergie minimale d'allumage (MIE) | Énergie minimale (en mJ) nécessaire pour enflammer un nuage de poussière dans des conditions optimales. | MIE plus faible = risque plus élevé (inflammation plus facile) |
| Valeur Kst (indice de déflagration) | Mesure la vitesse de montée en pression (bar·m/s) lors d'une explosion d'essai. Utilisée pour classer les poussières (St 0 à St 3). | Valeur Kst plus élevée = explosion plus violente |
| Pmax (Pression d'explosion maximale) | Pression maximale produite lors de l'explosion d'un mélange optimal poussière-air. Important pour la conception des systèmes de ventilation et de confinement. | Pmax plus élevé = Force plus destructive |
| Température d'inflammation d'un nuage de poussière (nuage du MIT) | Température minimale (°C) à laquelle un nuage de poussière s'enflamme au contact d'une surface chaude. |
2.4. Classification des zones dangereuses pour les atmosphères poussiéreuses
Les zones dangereuses sont classées en zones selon la probabilité de présence d'une atmosphère explosive. Pour les poussières combustibles, les classifications typiques (selon IEC les normes) sont :
| Adrénaline | Description | Probabilité d'une atmosphère de poussières explosives |
|---|---|---|
| Zone 20 | Une atmosphère de poussières explosives est présente. continuellement, Pour longues périodes, fréquemment. | Très élevé |
| Zone 21 | L'atmosphère de poussière explosive est Probable se produire pendant fonctionnement normal occasionnel. | Haute |
| Zone 22 | L'atmosphère de poussière explosive est pas probable se produire en fonctionnement normal ; si cela se produit, c'est bref | Low |
2.5. Niveaux de protection des équipements (EPL)
Les équipements destinés à être utilisés dans des zones dangereuses se voient attribuer un niveau de protection des équipements (EPL), qui indique leur adéquation aux différentes zones.
| EPL | Zone(s) appropriée(s) | Niveau de protection |
|---|---|---|
| Da | Zone 20 | Très élevé |
| Db | Zone 21 | Haute |
| Dc | Zone 22 | Renforcer la compréhension |
2.6. Principes de la protection contre les explosions
Plusieurs techniques de protection sont utilisées pour assurer la sécurité des équipements dans les zones dangereuses. Rheonics capteurs, la méthode principale est Sécurité intrinsèque (« Ex i »).
D'autres méthodes de protection courantes comprennent les enveloppes antidéflagrantes (« Ex d »), la sécurité accrue (« Ex e »), l'encapsulation (« Ex m »), etc., chacune avec des principes et des applications spécifiques.
| Méthode de protection | Principe | Adéquation de la zone | Contexte d'application de la viscosité/densité | Cas d'utilisation typique en milieu poussiéreux | Avantages clés |
|---|---|---|---|---|---|
| Protection par enceinte (Ex t) | Le boîtier étanche à la poussière (IP6X) empêche la pénétration de poussière ; contrôle la température de surface pour éviter l'inflammation de la poussière. | Zone 20 / 21 / 22 | Idéal pour l'enfermement de Rheonics Émetteurs utilisés dans des environnements poussiéreux. Protège les composants électroniques lors de l'emballage, du broyage ou de la manipulation de poudres. | Utilisé dans l'alimentation, les céréales, l'industrie pharmaceutique et chimique, là où la poussière en suspension dans l'air est constante ou fréquente. | Simple, robuste, largement accepté pour la poussière. |
| Sécurité intrinsèque (Ex i) | Limite l'énergie électrique et thermique dans les circuits, empêchant l'inflammation, même en cas de défaut. | Zone 20 (Ex ia), Zone 21 (Ex ib) | Rheonics Les capteurs SRV/SRD utilisent une protection Ex ia, permettant une utilisation sûre à l'intérieur des réacteurs, des silos ou des pipelines avec des poudres fines. | Idéal pour la surveillance en ligne de la viscosité/densité des liquides contenant des matières en suspension ou pendant l'évaporation du solvant. | Haute sécurité ; permet la maintenance en direct. |
| Pressurisation (Ex pD) | Une légère surpression à l'intérieur du boîtier empêche la pénétration de poussière. Généralement purgée avant la mise sous tension. | Zone 21 / 22 | Peut loger des normes Rheonics Émetteurs ou convertisseurs dans les panneaux. Nécessite un contrôleur de purge. | Utilisé dans les grandes armoires électriques ou les panneaux de commande pour les systèmes de mélange par lots. | Autorise l'utilisation de composants non ATEX. |
| Encapsulation (Ex m) | Les composants électroniques critiques sont scellés dans un composé pour les isoler de l'atmosphère. | Zone 21 / 22 | Peut protéger les petits modules d'interface ou les conditionneurs de signaux dans les zones poussiéreuses. | Utilisé dans les émetteurs compacts ou les systèmes électroniques sur mesure installés à l'intérieur de cuves confinées et poussiéreuses. | Compact et protecteur. |
| Résistant à l'inflammation par la poussière (DIP) | Le boîtier étanche empêche l'inflammation interne de se propager à l'atmosphère poussiéreuse extérieure. | Classe II, Div 1/2 (NFPA/NEC) | Comparable à Ex t. Utilisé avec les boîtiers NEMA 9 pour l'électronique des capteurs en Amérique du Nord. | Silos à grains, broyeurs à copeaux de bois, minoteries. Souvent équipés de capteurs de densité en ligne dans les silos. | Reconnu dans les codes nord-américains. |
| Sécurité accrue (Ex e) | Aucun risque d'étincelles ni de températures élevées en fonctionnement normal. Ne convient pas aux composants susceptibles de provoquer des arcs électriques ou des étincelles. | Zone 21 / 22 | Peut être utilisé pour les boîtes de jonction ou les borniers de Rheonics des capteurs dans des emplacements secondaires sécurisés. | Idéal pour les équipements passifs nécessitant des connexions à faible consommation d'énergie. | Faible coût, conception simple. |
| NEMA Type 9 | Norme nord-américaine pour les boîtiers destinés aux environnements poussiéreux. Empêche la propagation de l'inflammation interne à la poussière extérieure. | Classe II, Division 1 | Type de boîtier pour transmetteurs ou convertisseurs de capteurs nécessitant un boîtier antidéflagrant. | Convient aux procédés de fabrication d'aliments et de boissons poussiéreux ou d'additifs plastiques. | Boîtier étanche à la poussière homologué UL/CSA. |
| Antidéflagrant (Ex d) | Contient un dispositif anti-explosion interne ; empêche l'inflammation des poussières ou des gaz présents dans l'atmosphère extérieure. | Principalement pour le gaz (limité en cas de poussière) | Déconseillé pour une utilisation directe dans des environnements poussiéreux en raison de problèmes de ventilation et de refroidissement liés à l'accumulation de poussière. | Peut être combiné avec des enceintes étanches à la poussière, mais est rarement utilisé pour les applications de viscosité/densité dans les zones poussiéreuses. | Protection physique renforcée, combinaison à gaz. |
| NEMA Type 10 | Enceinte de sécurité minière — contient l'explosion à l'intérieur. | Spécifique à l'exploitation minière | Non utilisé avec Rheonics capteurs ; plus adaptés aux contrôleurs miniers industriels. | Conçu pour les mines de charbon souterraines ou les zones à forte concentration de poussières rocheuses combustibles. | Certifié pour l'exploitation minière. |
3. Rheonics Solutions : Surveillance de processus en ligne à sécurité intrinsèque
Rheonics se spécialise dans les technologies innovantes de détection des fluides. Nos viscosimètres en ligne (SRV) et densimètres et viscosimètres (SRD) sont conçues pour des conditions de processus exigeantes et sont disponibles avec des certifications Ex mondiales, ce qui les rend idéales pour un déploiement dans des environnements dangereux à travers diverses industries.
Principaux avantages de Rheonics Capteurs certifiés Ex :
4. Rheonics Portefeuille de capteurs certifiés Ex
4.1. Rheonics SRV – Viscosimètre en ligne
Le SRV est un viscosimètre de process en ligne robuste et fiable qui fournit des mesures de viscosité et de température en temps réel.
Principe de fonctionnement
Utilise un résonateur de torsion breveté à équilibrage symétrique. La résistance visqueuse du fluide sur l'élément résonnant est mesurée, ce qui permet de calculer la viscosité dynamique. Un élément intégré Pt1000 Le capteur fournit des relevés de température précis.
Fonctionnalités clés:
- Mesure continue et en temps réel de la viscosité.
- Mesure de température intégrée de haute précision (Pt1000).
- Sans pièces mobiles, joints ni roulements – pratiquement sans entretien.
- Insensible au débit, aux turbulences et aux vibrations.
- Large plage de viscosité.
- Compact et facile à installer.
- Diverses connexions de process sont disponibles.
| Paramètre | Plage de valeurs | unités |
|---|---|---|
| Gamme de viscosité | Ex. : 0.1 – 10 000+ (Consultez le modèle spécifique) | cP |
| Plage de température | Par exemple, de -40 à +300 (consultez le modèle spécifique). | ° C |
| Plage de pression | Par exemple, jusqu'à 500 (consultez le modèle spécifique) | Bar |
| Matériaux mouillés | Acier inoxydable 316L, Hastelloy C22 (options) | - |
| Connexions de processus | NPT, bride, Tri-Clamp, etc. (options) | - |
| Certifications Ex | ATEX, IECEx (Ex ia) | - |
ATEx
ATEX : II 1 G Ex ia IIC/II B/IIA T6 … T1 Ga ou II 1 D Ex ia IIIC T200 85°C … 435°C Da
IECEx
IECEx: Ex ia IIC/II B/IIA T6 … T1 Ga ou Ex ia IIIC T 200 85°C … 435°C Da
- JPEx : Ex ia IIC/II B/IIA T6 … T1 Ga ou Ex ia IIIC T 200 85°C … 435°C Da (Certification Ex Japon)
- KCs : Ex ia IIIC T200 85 °C…435 °C Da (Certification coréenne pour la protection contre les explosions)
- Adéquation de la zone :
- Zones 0, 1, 2 (gaz, vapeurs)
- Zones 20, 21, 22 (poussières)
Agroalimentaire et boissons
Surveillance de la viscosité des pâtes, des enrobages de confiseries et de la consistance des produits laitiers lorsque des poudres (farine, sucre, lait en poudre) sont manipulées.
Pharmaceutiques
Granulation, procédés d'enrobage, production de principes actifs pharmaceutiques (API) à partir de substances en poudre.
Produits chimiques
Polymérisation, production de résine, manipulation de catalyseurs ou d'additifs en poudre.
Peintures et revêtements
Surveillance de la viscosité lors des phases de mélange et d'application en présence de pigments et de charges.
Mines et minéraux
Contrôle de la viscosité des suspensions en présence de fines poussières minérales.
Pâte et papier
Cuisines d'enrobage, préparation de l'amidon.
4.2. Rheonics SRD – Densimètre et viscosimètre en ligne
Le SRD étend les capacités du SRV en assurant une mesure simultanée en ligne de la densité, de la viscosité et de la température.
Principe de fonctionnement
Semblable à la SRV, le SRD utilise un résonateur de torsion équilibré breveté. Des algorithmes avancés analysent le comportement du résonateur dans le fluide afin de déterminer indépendamment sa densité et sa viscosité, ainsi que sa température grâce à un capteur intégré. Pt1000.
Fonctionnalités clés:
- Mesure simultanée en temps réel de la densité, de la viscosité (dynamique et cinématique) et de la température.
- Toutes les caractéristiques du SRV (robustesse, absence de pièces mobiles, précision, etc.) sont présentes. Seule la plage de viscosité diffère.
- Fournit des données essentielles pour la mesure de la concentration, le contrôle de la qualité et la détection de phase.
- Large plage de fonctionnement pour la densité et la viscosité.
| Paramètre | Plage de valeurs | unités |
|---|---|---|
| Gamme de densité | ex., 0 – 4 (Consultez le modèle spécifique) | g / cc |
| Gamme de viscosité | Ex. : 0.1 – 10 000+ (Consultez le modèle spécifique) | cP |
| Plage de température | par exemple, de -40 à +300 (Consultez le modèle spécifique) | ° C |
| Plage de pression | Par exemple, jusqu'à 500 (consultez le modèle spécifique) | Bar |
| Matériaux mouillés | Acier inoxydable 316L, Hastelloy C22 (options) | - |
| Connexions de processus | NPT, bride, Tri-Clamp, etc. (options) | - |
| Certifications Ex | ATEX, IECEx (Ex ia) | - |
ATEx
ATEX : II 1 G Ex ia IIC/II B/IIA T6 … T1 Ga ou II 1 D Ex ia IIIC T200 85°C … 435°C Da
IECEx
IECEx: Ex ia IIC/II B/IIA T6 … T1 Ga ou Ex ia IIIC T 200 85°C … 435°C Da
Adéquation de la zone :
- Zones 0, 1, 2 (gaz, vapeurs)
- Zones 20, 21, 22 (poussières)
Agroalimentaire et boissons
Reconstitution du lait en poudre, dissolution du sucre, mélange des ingrédients où la densité indique la concentration.
Produits chimiques
Surveillance de la concentration des solutions, des points finaux de réaction et de la qualité du produit lorsque des matières premières en poudre sont utilisées.
Mines et minéraux
La densité et la viscosité de la suspension sont utilisées pour optimiser le transport et le traitement.
Matériaux de construction
Consistance du coulis de ciment, additifs dans la production de béton.
Agriculture
Surveillance de la consistance des mélanges d'aliments et de la production d'engrais.
5. Garantir la sécurité : conception, qualité et conformité
Rheonics s'engage à respecter les normes les plus élevées en matière de sécurité et de qualité pour ses produits.
6. Installation et maintenance en zones dangereuses
Une installation correcte est essentielle pour maintenir la sécurité et les performances des équipements certifiés Ex.
7. Service et assistance
Rheonics Nous offrons un soutien complet à nos clients, incluant les consultations initiales, la sélection des capteurs, les conseils d'installation et le service après-vente. Notre équipe d'experts est à votre disposition pour répondre à vos questions d'application et garantir des performances optimales de nos capteurs dans votre environnement de production spécifique.
8. Sur Rheonics
Rheonics Nous sommes un leader mondial dans le développement et la fabrication de viscosimètres et de densimètres en ligne innovants. Notre mission est de fournir aux industries des solutions de mesure de fluides fiables et précises, gage d'efficacité, de qualité et de sécurité. Axés sur la recherche et le développement, nous nous efforçons constamment de proposer des technologies de pointe répondant aux besoins évolutifs de nos clients à travers le monde.
9. Contact Rheonics
Pour plus d'informations sur Rheonics Capteurs et solutions certifiés pour environnements dangereux, veuillez nous contacter :
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Clause de non-responsabilité
Ce document est fourni à titre informatif uniquement. Veuillez toujours vous référer au document officiel. Rheonics Consultez la documentation produit, les certificats et les manuels d'installation pour obtenir des informations techniques spécifiques, les consignes de sécurité et les conditions de fonctionnement approuvées avant d'installer ou d'utiliser tout produit. Rheonics Ce produit est utilisé dans un environnement dangereux. Il incombe à l'utilisateur de respecter toutes les réglementations de sécurité locales et nationales applicables.