Endres+Hauser COS 4 Mode d'emploi

BA 165C/14/f/09.00
COS 4 / COS 4HD
Cellule de mesure
d’oxygène dissous
Instrumentation Analyse
Instructions de montage et
de mise en service
The Power of Know How
Cellule à oxygène COS 4 / COS 4HD
Sommaire
OS4D00.CHP
Sommaire
1
Généralités. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1
1.2
Symboles utilisés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
Conseils de sécurité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2
Description. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1
2.2
2.3
Contenu de la livraison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Structure de commande . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Ensemble de mesure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
3
Construction, principe de fonctionnement
3.1
3.2
Construction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Fonctionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
4
Montage
4.1
4.2
4.3
Remarques générales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Installation immergée. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Installation avec chambre de passage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
5
Raccordement électrique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.1
5.2
Raccordement direct . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Raccordement avec une boîte de jonction VBM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
6
Mise en service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12
6.1
6.2
6.3
6.4
Polarisation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Etalonnage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Etalonnage à l’air . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Exemple de calcul de la valeur d’étalonnage de l’oxygène . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12
12
12
13
7
Maintenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14
7.1
Nettoyage externe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
8
Régénération . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15
8.1
8.2
8.3
8.4
Nettoyage de l’électrode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Remplacement du joint d’étanchéité trapézoïdal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Remplacement de l’électrolyte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Remplacement de la cartouche à membrane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15
16
16
17
9
Recherche des défauts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18
9.1
9.2
9.3
Recherche de pannes de l’ensemble de mesure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Vérification du transmetteur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Vérification de la cellule de mesure. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
10
Caractéristiques techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
21
11
Accessoires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
22
Endress+Hauser
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
3
4
6
10
1
1 Généralités
Cellule à oxygène COS 4 / COS 4HD
1
Généralités
1.1
Symboles utilisés
Avertissement :
Remarque :
indique le danger.
Le non-respect des règles peut
provoquer des dommages corporels
et matériels graves.
rend attentif aux informations
importantes.
Attention :
indique qu’il peut y avoir des
dysfonctionnements en cas
d’utilisation non-conforme.
1.2
Conseils de sécurité
Attention :
• Les conseils et avertissements du
présent manuel doivent être
strictement respectés !
• Seul le personnel autorisé et formé
peut intervenir en cas de
dysfonctionnement du point de
mesure.
2
• Si la cellule de mesure ne peut
pas être réparée, il faut la mettre
hors service et la protéger contre
toute mise en service accidentelle.
• Seuls le fabricant et le service
maintenance d’Endress+Hauser
sont habilités à effectuer des
réparations.
Endress+Hauser
Cellule à oxygène COS 4 / COS 4HD
2 Description
OS4D02.CHP
2
Description
La cellule de mesure d’oxygène COS 4 / COS
4HD est prévue pour la mesure en continu de
l’oxygène dissous dans l’eau.
Les applications typiques sont par ex. :
• Mesure de la teneur en oxygène dans les
bassins d’aération. La teneur en O2 est à la
fois un paramètre de surveillance et de
régulation.
2.1
Contenu de la livraison
• 1 cellule de mesure d’oxygène COS 4 /
COS 4HD avec un câble de 7 ou 15 m
surmoulé
• 1 capuchon de transport pour la protection
de la membrane
• 1 cage de protection filetée pour la mesure
(vissée sur la cellule)
2.2
• Contrôle de la teneur en O2 en sortie de
stations d’épuration.
• Surveillance des eaux de surface, par ex.
fleuves, lacs, réservoirs.
• Mesure et régulation de la teneur en O2
pour les piscicultures en eau douce ou eau
salée.
• Enrichissement de l’eau de ville avec de
l’O2.
• 1 membrane de rechange COY 3-WP
• 10 ampoules remplies d’électrolyte
COY 3-F (pour COS 4) ou COY 3HD-F
(pour COS 4HD)
• 1 manuel d’instructions de mise en service
Structure de commande
Cellule de mesure d’oxygène COS 4 / COS 4HD
Longueur de câble
2
7m
4 15 m
COS 4-
⇐ Référence complète
COS 4HD-
⇐ Référence complète
2.3
ou
Ensemble de mesure
Un ensemble de mesure complet comprend :
• une cellule de mesure d’oxygène COS 4
avec un transmetteur Liquisys COM
221/252 ou Liquisys S COM 223/253
ou
une cellule de mesure COS 4HD avec un
transmetteur Liquisys S COM 223/253
• une sonde à suspension pendulaire CYH
101 pour immersion
• une sonde d’immersion COA 110 ou CYA
611 ou une chambre de passage COA 250
ou une sonde rétractable Probfit COA 461
• les accessoires de montage
En option, pour des conditions d’utilisation
extrêmes (conseillé) :
• un système de nettoyage automatique
Chemoclean
Endress+Hauser
Différences entre les deux versions :
• COS 4
pour applications avec une teneur en H2S
ou NH3 faible à moyenne.
Pièces de rechange : capuchon de
membrane COY 3-WP et électrolyte de
remplissage COY 3F.
Marquage : sans bague de couleur
• COS 4HD
pour applications avec une teneur en H2S
ou NH3 élevée
Pièces de rechange : capuchon de
membrane COY 3-WP et électrolyte de
remplissage COY 3HDMarquage : bague rouge
3
3 Construction, principe de fonctionnement
Cellule à oxygène COS 4 / COS 4HD
3
Construction, principe de fonctionnement
3.1
Construction
La cellule de mesure se compose des
éléments suivants (fig. 3.1 et 3.2) :
• corps de sonde avec une cathode en or et
une anode
• capuchon de membrane rempli
d’électrolyte
• cage de protection
gicleur COR 3 (option) pour le nettoyage de
la cellule.
Le signal de mesure proportionnel à la teneur
en oxygène est généré dans une chambre de
mesure remplie d’électrolyte qui est isolée du
milieu par une membrane (10).
Cette chambre contient une électrode de
travail en or (8) et une anode (7) en
argent/bromure d’argent (COS 4) ou en
argent/chlorure d’argent (COS 4HD).
Le câble de raccordement surmoulé de la
cellule (1) est fourni dans deux longueurs
(7 m ou 15 m). Le raccord fileté NPT 3/4" (2)
ou G 1" (3) facilite le montage du capteur
dans la chambre de passage ou sur la sonde
à immersion.
Grâce au système de fermeture spécial à
baïonnette muni d’une bague de pression (5)
d’un joint trapézoïdal (6), la chambre de
mesure est parfaitement isolée du produit.
La membrane est montée sur une cartouche
et prétendue en usine, permettant ainsi un
remplacement aisé.
Le corps de la cellule (4) est entièrement
solidaire du système d’électrode.
Le filetage de la partie inférieure sert à la
fixation de la cage de protection (11) ou du
env. 84
1
2
3
1
Câble
2
NPT 3/4"
3
Raccord fileté G 1"
4
Corps de sonde
5
Bague de pression
6
Joint trapézoïdal
7
Anode en argent/bromure d’argent
(COS 4) ou en argent/chlorure d’argent
(COS 4HD)
8
Cathode en or
9
Electrolyte
∅ 40
5
env. 171,5
env. 145,5
4
12
6
10
Cartouche à membrane avec fixation
baïonnette
11
Cage de protection
12
Bague rouge (uniquement COS 4HD)
7
9
Fig. 3.1
4
Cellule de mesure
d’oxygène
COS 4 / COS 4HD
11
10
8
OS4-4.CDR
Endress+Hauser
Cellule à oxygène COS 4 / COS 4HD
3 Construction, principe de fonctionnement
OS4D03.CHP
3.2
Fonctionnement
Polarisation
Principe de mesure ampérométrique
Lorsque la cellule est raccordée au
transmetteur approprié, une tension externe
fixe est appliquée entre l’électrode de travail
et la contre-électrode. La différence de
champ obtenue a pour effet une polarisation
de l’électrode de travail. Le courant de
polarisation est visible sur l’afficheur du
transmetteur par une valeur qui est très
élevée au début et qui diminue
progressivement. L’étalonnage ne peut être
entrepris qu’une fois la polarisation terminée.
Les molécules d’oxygène diffusées à travers
la membrane sont réduites en ions hydroxyde
(OH-) à l’électrode de travail. A la contreélectrode, l’argent s’oxyde et se transforme
en bromure d’argent (COS 4) ou en chlorure
d’argent (COS 4HD). Les électrons libérés à
l’électrode de travail sont attirés par la contreélectrode. Le passage crée un flux de
courant qui est proportionnel à la
concentration externe en oxygène dans le
produit sous conditions constantes. Le
courant est converti par l’amplificateur, puis
affiché à l’écran en mg/l. Selon la
configuration du transmetteur, le signal de
mesure peut également être affiché comme
indice de saturation en oxygène en %.
Membrane
L’oxygène est présent dans le produit mesuré
sous forme de gaz dissous et peut être
transporté vers la membrane par le flux de
produit. Celui-ci doit avoir une vitesse
d’écoulement minimale pour que ce principe
de mesure soit applicable. La membrane a
été fabriquée avec des matériaux qui sont
uniquement perméables au gaz dissous, les
liquides ne peuvent pas la traverser. Les sels
dissous et les substances ionisées sont
également retenus. Ceci explique pourquoi, à
l’inverse du principe de mesure ouvert, la
conductivité n’a aucune influence sur le
signal de mesure d’un capteur recouvert
d’une membrane.
3
4
1
2
5
1
Anode ou contre-électrode
(Ag/AgBr pour COS 4, Ag/AgCl
pour COS 4HD)
2
Electrode de travail (Au)
3
Cartouche à membrane avec fixation
baïonnette
4
Electrolyte
5
Membrane
COS3.CDR
Endress+Hauser
Fig. 3.2
Chambre de mesure de la
cellule d’oxygène COS 4 /
COS 4DH
5
4 Montage
Cellule à oxygène COS 4 / COS 4HD
4
Montage
4.1
Remarques générales
Le capteur comporte un raccord fileté NPT 3/4"
et G 1" (fig. 3.1). Il peut être utilisé avec une
sonde à immersion ou une chambre de
passage et le système de fixation adéquat.
Veuillez tenir compte des conseils suivants :
Attention :
Pour éviter la formation d’une tresse
(dépôts sur le capteur, par ex. de
restes végétaux) et l’erreur de
mesure qui en résulterait, la cellule
ne doit pas être simplement
suspendue par son câble.
Position de montage du capteur
Le capteur doit toujours être installé
verticalement, la membrane en bas, à moins
d’une impossibilité spécifique. Un montage
horizontal est uniquement autorisé en cas de
mauvaises conditions d’écoulement. La
membrane ne doit jamais se trouver en haut !
Retrait et installation du capteur
S’assurer que le câble de raccordement du
capteur est positionné normalement et qu’il
ne se torsade pas lorsque le capteur est vissé
ou dévissé. Les fortes tensions exercées sur
le câble par une traction sont à éviter.
Préassemblage de la sonde
Installation immergée : pour des raisons de
sécurité, les supports de sonde devraient être
préassemblées sur un sol ferme, à l’extérieur
du bassin ou du réservoir. Terminer
l’assemblage sur le lieu de l’installation.
Emplacement
Choisir un emplacement de l’ensemble de
mesure permettant un accès aisé pour
l’étalonnage. S’assurer que l’installation est
robuste et sans vibration. Pour la mesure en
mode immergé dans les bassins d’activation,
il faut prévoir un endroit représentatif de la
concentration en oxygène.
Protection contre les risques de chocs
Respecter la réglementation sur la mise à la
terre des mâts et des supports métalliques.
1
2
3
4
6
Support universel CYH
101-A avec suspension
pendulaire CYA 611
Fig. 4.1
6
Auvent de protection
climatique
2 Bouchon
3 Colonne montante, tube
carré 1.4301
4 Tube transversal 1.4301
5 Croisillon
6 Bande Velcro
7 Chaîne en plastique,
L=5m
8 Maille en plastique
9 Sonde à immersion
CYA 611
(n’est pas fournie avec la
CYH 101-A)
10 2ème position de
fixation du tube
transversal
5
1
8
7
9
10
OS4-B01.EPS
Endress+Hauser
Cellule à oxygène COS 4 / COS 4HD
4 Montage
OS4D04.CHP
4.2
Installation immergée
Colonne montante et chaîne de suspension
56
Construction : Support à suspension universel
CYH 101-A (voir figure 4.1), en association
avec une sonde à immersion CYA 611 pour
un montage pendulaire.
Ce type d’installation est recommandé pour
les grands bassins offrant une distance
suffisante entre le bord et le capteur. La
vibration de la colonne est presque
impossible grâce à la suspension pendulaire
de la sonde à immersion.
À
Á
Colonne montante et tube à immersion
Â
60
Ä
6
CYA 611:
Composants et
dimensions
25
Fig. 4.3
Support à suspension
universel CYH 101-D ou -E
1 Auvent de protection
climatique
2 Bouchon
3 Colonne montante,
tube carré 1.4301
4 Tube transversal 1.4301
5 Croisillon
6 Bande Velcro
7 Tube à immersion 1.4301
8 Support de tube
9 Etrier de montage
10 2ème position de
fixation du tube
transversal
58
Fig. 4.2
À
Á
Â
Ã
Ä
Accessoires
22
∅ 6,5
Â
∅ 14
∅ 48
∅ 40
Construction : Support à suspension universel
CYH 101-D (longueur du tube d’immersion 2
m, voir fig. 4.3) ou CYH 101-E (longueur du
tube d’immersion 3,5 m, voir fig. 4.3).
Ce type de montage est recommandé pour
les vitesses d’écoulement supérieures à 0,5
m/s ou pour les bassins d’aération où
l’agitation est importante ou pour les
caniveaux ouverts. Il est conseillé d’installer
un deuxième tube transversal avec son
propre support en position 10 dans le cas de
débits très agités ou de fortes turbulences.
Ã
∅ 40
1580
1630
Â
– Auvent de protection climatique CYY 101
– Système de nettoyage automatique
Chemoclean CYR 10 / CYR 20
– Gicleur COR 3
TI166Y01.CDR
Capot de protection
Collier de serrage
à vis tangente
Collier d’attache
Tube PVC
Raccord fileté
1
2
3
5
Voir vue détaillée
8
5
5
4
6
9
10
7
7
HALTER1.CDR
Endress+Hauser
7
4 Montage
Cellule à oxygène COS 4 / COS 4HD
Montage sur la paroi du bassin
Construction : Equerre CYY 106-A pour
montage sur la paroi du bassin avec tube à
immersion CYY 105-A (longueur du tube
d’immersion 2 m, voir fig. 4.4) ou CYY 105-B
(longueur du tube d’immersion 3,5 m,
voir fig. 4.3).
Pour une simple installation sur la paroi du
bassin ou du caniveau avec une distance fixe
de la paroi ; pas de possibilité de montage du
transmetteur de mesure.
Attention :
Dans le cas de très fortes
turbulences, deux équerres de
fixation devraient être utilisées pour
le montage du tube à immersion.
Montage vertical
Montage horizontal
5
3
5
2
3
1
2
1
Fig. 4.4
Equerre de fixation
CYY 106-A avec tube à
immersion
CYY 105-A ou B
1 Equerre de fixation
2 Support de tube
3 Croisillon
4 Tube à immersion 1.4301
5 Protection de l’entrée de
câble
4
4
OS3-B03AEPS
OS3-B03BEPS
Flotteur
1
2
3
Construction : Flotteur COA 110-50. Il est
utilisé lorsque les niveaux d’eau sont
variables, par ex. rivières ou lacs (voir fig. 4.4).
220
∅ 200
800
4
Fig. 4.5
8
5
500
Flotteur COA 110-50
1 Passage pour câble avec
protection étanche
2 Anneau de fixation avec
vis de serrage
3 Oeillère ∅ 15, 3 x 120°
pour ancrage
4 Flotteur en matière
synthétique résistant à
l’eau salée
5 Tube 40x1 en acier
inox 1.4571
6 Pare-chocs et contrepoids
7 Capteur pour oxygène
COS 4 / COS 4HD
G1
6
7
OA111-2A.CDR
Endress+Hauser
Cellule à oxygène COS 4 / COS 4HD
4 Montage
OS4D04.CHP
4.3
Installation avec chambre de passage
Chambre de passage avec raccord pour
tube ou pour flexible
Version : Chambre de passage COA 250-A.
Chambre avec arrivée d’eau par le bas
(raccord taraudé 3/4") pour dégazage automatique. Le montage en ligne est possible
avec deux coudes 90° usuels.
Accessoires :
– Gicleur CUR 3
– Clamp pour conduite COY 250
Attention :
2
G¾
1
196
∅ 34
3
G¾
4
68
Fig. 4.6
Chambre de passage
COA 250-A
1 Corps de base
2 Adaptateur
3 Bague taraudée
4 Raccord taraudé G 3/4“
5 Bouchon à
l’emplacement
prévu pour le gicleur
Fig. 4.7
Installation d’un by-pass
avec une vanne manuelle
ou électrovanne si la
pression de process est
supérieure à la pression
atmosphérique
2,5
∅ 34
90
23
Si la pression est supérieure à la
pression atmosphérique :
Il n’y a aucun problème avec le
capteur lorsque la pression
augmente ou est maintenue.
Cependant, si la pression au point
de mesure chute rapidement, cela
peut provoquer un dégagement d’air
dans l’électrolyte ou un gonflement
de la membrane dus à la solubilité
brusquement réduite. Cet effet peut
être éliminé en maintenant la
pression au niveau du capteur
(manuellement : vannes manuelles,
automatiquement : électrovannes).
100
5
OS3-B04.CDR
Conduite principale
Prise d’eau de mesure
Retour eau de mesure
Cellule de mesure
d’oxygène COS 4 /
Vanne
Vanne
Chambre de passage
COA 250
BYPASS.CDR
Endress+Hauser
9
5 Raccordement électrique
Cellule à oxygène COS 4 / COS 4HD
5
Raccordement électrique
5.1
Raccordement direct
Le capteur est raccordé via un câble de
mesure multi-brins spécial. Le raccordement
cellule-transmetteur est illustré dans le
manuel spécifique au transmetteur :
5.2
• Liquisys COM 221 / 252
• Liquisys S COM 223 / 253
Raccordement avec une boîte de jonction VBM
La boîte de jonction VBM (voir fig. 5.1) est
nécessaire lorsqu’il faut prolonger le câble de
signalisation CMK de la cellule d’oxygène
vers le transmetteur.
10
ca. 136
125
113
62,5
PE 13,5
52
Fig. 5.1
Boîte de jonction VBM
pour le raccordement
du câble de mesure
du capteur d’oxygène
COS 4 / COS 4HD au
transmetteur de
mesure
54
26,8
80
VBM.CDR
Borne
Occupation
S
blindage externe
12
blindage interne actif
(sonde de température NTC)
90
cathode
91
anode
11
sonde de température
NTC
r
vt
br
Fig. 5.2
10
Câble de mesure
spécial confectionné
pour le raccordement
de la cellule COS 4 /
COS 4HD
COS4KABEL.CDR
Endress+Hauser
Cellule à oxygène COS 4 / COS 4HD
5 Raccordement électrique
OS4D05.CHP
A
vt
vt
K
Blindage interne
r
NTC
br
br
br
S
COS 4
COS 4HD
Câble de
raccordement de la
cellule
Boîte de jonction
VBM
Câble de mesure
spécial CMK
Transmetteur
Liquisys COM 221/252 /
Liquisys S COM 223/253
OS4-A.CDR
Endress+Hauser
Fig. 5.3
Schéma de
raccordement avec
boîte de jonction VBM
11
6 Mise en service
Cellule à oxygène COS 4 / COS 4HD
6
Mise en service
6.1
Polarisation
Remarque :
Chaque capteur fait l’objet d’un contrôle de
fonctionnement et est livré prêt à la mesure
• Retirer le capuchon de protection
• Mettre le capteur sec à l’air. Un étalonnage
précis sera obtenu dans un air saturé en
vapeur d’eau. Pour ceci, le capteur doit
être installé au-dessus de la surface de
l’eau, mais de telle sorte que la membrane
reste sèche pendant l’étalonnage
• Mettre sous tension
• La durée de polarisation est de 60
minutes. Elle est terminée lorsque les
valeurs initialement affichées à l’écran se
stabilisent.
6.2
Attention :
Eviter impérativement le
rayonnement solaire sur la sonde !
Etalonnage
Pendant l’étalonnage en un seul point, le
transmetteur est adapté aux caractéristiques
du capteur.
Deux modes d’étalonnage sont possibles :
• dans l’air (si possible saturé en vapeur
d’eau, par ex. à proximité d’une surface
d’eau,
• dans l’eau saturée d’air
Pour des raisons pratiques, il est conseillé de
faire un étalonnage dans l’air. Avant
l’étalonnage, il faut réunir les conditions
suivantes :
• capteur entièrement polarisé
• capteur propre et sec
• capteur situé à l’air libre, le plus près
possible de la surface de l’eau.
6.3
Tenir compte des instructions de
mise en service du transmetteur
utilisé.
L’étalonnage est nécessaire :
• après la mise en service,
• après un remplacement de membrane ou
d’électrolyte,
• après le nettoyage de la cathode en or
• après une interruption de la mesure
(capteur débranché ou absence de
courant) de plus de 60 minutes,
• périodiquement, en fonction de
l’expérience.
En fonction de l’application, les cycles de
réétalonnage typiques sont les suivants :
• eau potable : 1…6 mois
• surveillance des eaux (fleuves, lacs) :
1…4 mois
• eaux usées communales : 1…3 mois
• eaux usées industrielles : 1…2 mois
Etalonnage à l’air
Etalonnage
1.Retirer le capteur du fluide mesuré.
4. Attendre jusqu’à ce que la température du
capteur et celle de l’air soient équilibrées, soit
env. 20 minutes. Eviter le rayonnement solaire
direct.
2. Nettoyer et sécher le capteur avec un chiffon ou
une éponge humide (en particulier la membrane)
5. Dès que l’affichage est stable, effectuer la
routine d’étalonnage conformément aux
instructions contenues dans le manuel
d’exploitation du transmetteur.
3. Si le capteur a été retiré d’un système pressurisé
fermé, dont la pression de service est supérieure
à la pression atmosphérique : ouvrir brièvement la
6. Si l’étalonnage s’est terminé sans problème,
cartouche à membrane pour compenser la
immerger le capteur dans le produit à mesurer.
pression, le cas échéant nettoyer et remplacer
l‘électrolyte, enfin refermer la membrane.
Attendre jusqu’à la fin de la polarisation.
12
Endress+Hauser
Cellule à oxygène COS 4 / COS 4HD
6 Mise en service
OS4D06.CHP
6.4
Exemple de calcul de la valeur d’étalonnage de l’oxygène
A des fins de contrôle, il est possible de
calculer la valeur théorique de saturation de
l’eau en oxygène en fonction de la
température et de la pression atmosphérique.
a) Déterminer :
• température du capteur à l’air
• altitude du lieu d’implantation au-dessus
du niveau de la mer
• pression de l’air au moment de
l’étalonnage (pression atmosphérique
rapportée au niveau de la mer) en
mbar. Si la valeur n’est pas connue, faire
un calcul approximatif avec une pression
de 1013 mbar.
b) Calculer :
• valeur de saturation S d’après le tableau 1
• facteur K d’après le tableau 2
• L=
c) Calcul de la valeur d’étalonnage
Valeur d’étalonnage = S • K • L • M
Exemple : étalonnage à l’air dans les
conditions suivantes :
Température :
18 °C
Altitude au-dessus
du niveau de la mer :
500 m
Pression de l’air :
1022 mbar
Ainsi ::
pression de l' air à l' étalonnage
1013 mbar
• M = 1,02 pour l’étalonnage à l’air
1,00 pour l’étalonnage dans de
l’eau saturée en air
o
C
mg O2/l
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
7,5
8
8,5
9
9,5
10
14,64
14,43
14,23
14,03
13,83
13,64
13,45
13,27
13,09
12,92
12,75
12,58
12,42
12,26
12,11
11,96
11,81
11,67
11,53
11,39
11,25
Altitude/m
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
340
S = 9,45 mg/l
K = 0,943
L = 1,0089
M = 1,02
K
1,000
0,998
0,995
0,993
0,991
0,988
0,986
0,984
0,981
0,979
0,977
0,975
0,972
0,970
0,968
0,966
0,963
0,961
Endress+Hauser
o
Valeur d’étalonnage = 9,17 mg/l
C
mg O2/l
10,5
11
11,5
12
12,5
13
13,5
14
14,5
15
15,5
16
16,5
17
17,5
18
18,5
19
19,5
20
20,5
11,12
10,99
10,87
10,75
10,63
10,51
10,39
10,28
10,17
10,06
9,95
9,85
9,74
9,64
9,54
9,45
9,35
9,26
9,17
9,08
8,99
Altitude/m
360
380
400
420
440
460
480
500
520
540
560
580
600
620
640
660
680
700
K
0,959
0,957
0,954
0,952
0,950
0,948
0,946
0,943
0,941
0,939
0,937
0,935
0,932
0,930
0,928
0,926
0,924
0,922
o
C
mg O2/l
21
21,5
22
22,5
23
23,5
24
24,5
25
25,5
26
26,5
27
27,5
28
28,5
29
29,5
30
30,5
31
8,90
8,82
8,73
8,65
8,57
8,49
8,41
8,33
8,25
8,18
8,11
8,03
7,96
7,89
7,82
7,75
7,69
7,62
7,55
7,49
7,42
Altitude/m
720
740
760
780
800
820
840
860
880
900
920
940
960
980
1000
1040
1080
1120
K
0,919
0,917
0,915
0,913
0,911
0,909
0,907
0,904
0,902
0,900
0,898
0,896
0,894
0,892
0,890
0,886
0,882
0,877
o
C
mg O2/l
31,5
32
32,5
33
33,5
34
34,5
35
35,5
36
36,5
37
37,5
38
38,5
39
39,5
40
40,5
Altitude/m
1160
1200
1240
1280
1320
1360
1400
1440
1480
1520
1560
1600
1700
1800
1900
2000
7,36
7,30
7,24
7,18
7,12
7,06
7,00
6,94
6,89
6,83
6,78
6,72
6,67
6,61
6,56
6,51
6,46
6,41
6,36
Tableau 1 :
Valeur de saturation d’oxygène dans
l’eau S (en mg O2/l) en fonction de la
température à une pression
atmosphérique de 1013 mbar.
K
0,873
0,869
0,865
0,861
0,857
0,853
0,849
0,845
0,841
0,837
0,833
0,830
0,820
0,810
0,801
0,792
Tableau 2 :
Facteur de correction K en fonction
de l’altitude du milieu (au-dessus du
niveau de la mer).
13
7 Maintenance
Sauerstoffsensor COS 4 / COS 4HD
7
Maintenance
Les travaux de maintenance doivent être
effectués à intervalles réguliers. Pour cela,
nous recommandons de consigner à l’avance
les dates de maintenance dans un journal de
bord ou sur un calendrier. Les travaux de
maintenance sont les suivants :
1. Contrôle régulier de la fonction de mesure.
Les cycles de contrôle dépendent du
degré d’encrassement du produit à
mesurer (encrassement, charge en MES).
Pour contrôler le bon fonctionnement de la
mesure, il suffit de retirer le capteur du
fluide et de l’exposer à l’air. En principe,
peu après le nettoyage et le séchage de la
membrane, la valeur mesurée affichée par
l’appareil doit être le plus proche possible
de la valeur d’étalonnage correspondant
aux conditions réelles (voir section 6.4) ou
à la valeur de saturation de 102% (obtenue
après 10 min) affichée après une courte
période.
2. Nettoyage externe, en particulier lorsque la
membrane est encrassée, car les dépôts
et la graisse peuvent générer des erreurs
de mesure.
3. Réétalonnage, voir sections 6.2 et 6.3
4. Remplacement d’une membrane détériorée
ou trop encrassée.
7.1
Attention:
Ne pas toucher la membrane avec
des objets aux arêtes coupantes.
Ne pas endommager la membrane !
Si l’on opte pour un nettoyage régulier automatique, il est possible d’équiper
ultérieurement la cellule du système de
nettoyage Chemoclean (voir accessoires).
Nettoyage externe
Selon la nature du dépôt, il faut nettoyer la
membrane avec les produits suivants :
Nature du dépôt
14
Produit de nettoyage
Sel
Immerger la sonde
dans de l’eau claire
ou de l’acide
chlorhydrique dilué
(env. 1-5 %) pendant
quelques minutes
seulement et rincer
Particules,
encrassement
adhérant sur le corps
de sonde)
(pas la membrane)
Nettoyer le corps de
la cellule avec de
l’eau à l’aide d’une
brosse
Particules,
encrassement de la
cartouche à
membrane
Nettoyer la
membrane avec une
éponge et de l’eau
Endress+Hauser
Sauerstoffsensor COS 4 / COS 4HD
8 Régénération
OS4D08.CHP
8
Régénération
Différentes parties du capteur sont soumises
à une usure naturelle pendant le
fonctionnement. Le fonctionnement normal
est restauré avec des accessoires ou par
remplacement des éléments usés.
Avertissement :
Avant de procéder à la régénération,
mettre impérativement le
transmetteur hors tension.
8.1
Mesure
Symptôme
Nettoyage de
l’électrode (cathode
en or)
Chap. 8.1
Electrode en or
encrassée ou
recouverte d’une
couche d’argent
Remplacement du
joint d’étanchéité
Chap. 8.2
Joint visiblement
endommagé
Remplacement de
l’électrolyte
chap. 8.3
Signal non plausible
(par ex. trop élevé)
ou électrolyte
contaminé
Remplacement de la
cartouche à
membrane
chap. 8.4
Lorsque la membrane :
• est fortement
encrassée
• ne peut plus être
nettoyée
• est trop dilatée
• est endommagée
(trou)
Nettoyage de l’électrode
L’électrode en or doit uniquement être
nettoyée si elle est recouverte d’une couche
d’argent.
• Nettoyer délicatement l’électrode en or
avec un papier abrasif très fin (grain env.
2400) jusqu’à ce que le dépôt d’argent soit
entièrement supprimé.
• Rincer le capteur à l’eau claire.
• Remplir la cartouche avec le nouvel
électrolyte COY 3-F (pour capteur COS 4)
ou COY 3HD-F (pour capteur COS 4HD) et
refermer.
Endress+Hauser
Attention :
Une couche de bromure d’argent
(COS 4) ou de chlorure d’argent
(COS 4HD) est appliquée sur
l’anode en usine. Elle ne doit donc
jamais être nettoyée. Si cette
couche est enlevée, il faut renvoyer
le capteur en usine pour traitement
car il ne peut plus mesurer.
15
8 Régénération
Sauerstoffsensor COS 4 / COS 4HD
8.2
Remplacement du joint d’étanchéité trapézoïdal
Attention :
Le remplacement du joint d’étanchéité est
nécessaire lorsque celui-ci est abîmé. Il faut
utiliser des joints d’étanchéité COY3-TR
préalablement lubrifiés (voir chapitre
“accessoires”).
Le montage se fera uniquement
conformément à la fig. 8.1.
Repères “o”
Repères “o”
gauche :
Poser le joint en fonction
des repères
Fig. 8.1
droite :
Repères “o” sur le joint
trapézoïdale
8-2-1.EPS
COS3.CDR
8.3
Remplacement de l’électrolyte
L’électrolyte est lentement consommé
pendant la mesure par un processus
chimique aux électrodes. Ceci n’est
cependant pas valable si le capteur n’est pas
soumis à une tension.
La vie théorique d’un remplissage
d’électrolyte pour de l’air saturé à 20°C est la
suivante :
• Capteur COS 4 avec électrolyte COY 3-F :
max. 5 ans
• Capteur COS 4HD avec électrolyte
COY 3HD-F : max. 5 ans
Se rappeler que la pénétration de substances
comme le H2S, NH3 ou des quantités
importantes de CO2, peut altérer la durée de
vie de l’électrolyte.
16
Une attention particulière doit être prise en
considération dans les cas suivants :
• bassin anaérobie (dénitrification)
• eaux usées industrielles fortement polluées
avec une température élevée
Avertissement :
Les électrolytes COY 3-F et
COY 3HD-F sont très agressifs, il est
conseillé de se protéger
conformément à la réglementation
en vigueur en portant par exemple
un vêtement de protection, des
lunettes et des gants.
Endress+Hauser
Sauerstoffsensor COS 4 / COS 4HD
8 Régénération
OS4D08.CHP
8.4
Remplacement de la cartouche à membrane
Démontage de l’ancienne cartouche à
membrane
• Mettre le capteur hors tension et le retirer
du fluide
• Dévisser la cage de protection
• Nettoyer soigneusement le capteur
extérieurement
• Retirer la cartouche à membrane
(fermeture à baïonnette)
• Le cas échéant, nettoyer la cathode en or
ou remplacer le joint d’étanchéité
(uniquement si endommagé)
• Rincer le porte-électrode avec de l’eau
pure.
À
Retirer le couvercle.
Á
Montage de la nouvelle cartouche à
membrane
Attention :
Pour les capteurs COS 4 /
COS 4HD, uniquement utiliser la
cartouche COY 3-WP (couvercle de
protection jaune).
• S’assurer par un contrôle visuel qu’aucune
saleté ne se trouve sur le joint.
• Monter la cartouche à membrane avec un
nouvel électrolyte en suivant les
instructions illustrées 2 à 6.
• Remonter la cage de protection.
• Polariser le capteur et l’étalonner à l’air.
• Immerger de nouveau le capteur dans le
fluide. Vérifier au transmetteur si aucune
alarme n’a été émise (si une alarme est
émise, voir chap. 9 “Recherche des
défauts”).
Vider tout l’électrolyte COY3-F (pour COS 4)
ou COY 3HD-F (pour COS 4HD) contenu
dans une ampoule en plastique dans la
cartouche à membrane.
Â
Tapoter légèrement la cartouche afin de
supprimer toutes les bulles d’air.
Ã
Tourner la cartouche très lentement jusqu’en
butée en inclinant légèrement le capteur.
Ä
Tourner la cartouche jusqu’à ce qu’elle
encliquette.
Å
Retirer le capuchon du capteur à l’aide de la
languette.
Endress+Hauser
17
9 Recherche des défauts
Cellule à oxygène COS 4 / COS 4HD
9
Recherche des défauts
9.1
Recherche de pannes de l’ensemble de mesure
En cas de défaut, il est recommandé de
contrôler le système selon l’ordre indiqué
ci-dessous.
Erreur, cause possible
Remède
Pas d’affichage, aucune réaction de la cellule de mesure
1.
2.
3.
4.
Pas d’alimentation du transmetteur ?
La cellule n’est pas correctement raccordée ?
Ecoulement trop faible ?
La membrane n’est pas complètement
recouverte ?
5. Pas d’électrolyte dans la chambre de mesure ?
• Vérifier le raccordement au réseau
• Raccorder la cellule et vérifier le raccordement
électrique
• Rétablir un écoulement normal
• Nettoyer la cellule (chap. 7.1)
• Remplir avec de l’électrolyte
Valeur affichée trop élevée
1. Polarisation pas encore terminée ?
2. Transmetteur non calibré ?
3. Température affichée au transmetteur
trop faible ?
4. Retirer le capteur du fluide et le sécher.
Mauvaise cartouche installée sur le capteur ?
(COY 3-WP sans repère et COY 3S-WP marqué
d’un “S” à côté de la membrane).
5. Membrane visiblement endommagée ?
6. Ouvrir la chambre de mesure. Electrolyte pollué ?
7. Sécher les électrodes. Affichage du
transmetteur revient à zéro ?
8. Plus de couche de bromure d’argent sur
l’électrode ?
9. Couche d’argent sur la cathode en or ?
• Attendre la fin de polarisation
• Effectuer l’étalonnage
• Renvoyer le capteur au fabricant
• Cartouche COY 3-WP pour COS 4 / COS 4HD
(ne pas utiliser COY 3S-WP)
• Monter une nouvelle cartouche (chap. 8.4)
• Nettoyer la chambre de mesure et remplir avec
un nouvel électrolyte (chap. 8.3)
• Vérifier si les câbles de raccordement (ainsi que
la boîte de jonction) n’ont pas été shuntés. Si oui,
renvoyer le capteur au fabricant.
• Renvoyer l’électrode pour dépôt d’une nouvelle
couche
• Nettoyer la cathode en or (chap. 8.1)
Valeur affichée trop basse
1. Capteur non étalonné ?
2. Ecoulement trop faible ?
3. Température affichée par le transmetteur trop
élevée ?
4. Membrane recouverte ?
5. Electrolyte pollué ?
• Faire l’étalonnage
• Rétablir un écoulement normal
• Renvoyer le capteur au fabricant
• Nettoyer la membrane ou remplacer la cartouche
(chap. 7.1 et 8.4)
• Nettoyer la chambre de mesure et remplir avec un
nouvel électrolyte (chap. 8.3)
Affichage instable de la valeur
• Remplacer la cartouche à membrane
• Vérifier si les câbles de raccordement (ainsi que
la boîte de jonction) n’ont pas été shuntés. Si oui,
renvoyer le capteur au fabricant.
• Mettre le transmetteur directement à la terre
3. Interférences CEM dans le système de mesure ?
(notamment dans le cas du boîtier de terrain
COM 221/252)
• Relier le blindage externe de la sonde et du câble
prolongateur (si présent) à la borne “S”
• Poser le câble de signal et de mesure
séparément du câble haute tension
1. Membrane défectueuse ?
2. Ouvrir la chambre de mesure et sécher les
électrodes. Retour à zéro de l’affichage ?
18
Endress+Hauser
Cellule à oxygène COS 4 / COS 4HD
9 Recherche des défauts
OS4D09.CHP
9.2
Vérification du transmetteur
Attention :
Pour le contrôle, il faut :
• des connaissances de base en
électricité
• un multimètre
Il faut en outre les résistances suivantes :
37,4 kΩ *)
2,61 MΩ *)
Préparation
Effet / résultat
Contrôle de la tension
Déconnecter la cellule COS 4 / COS 4HD et
mesurer la tension auxiliaire de la cellule :
– Liquisys COM 221 / 252
– Liquisys S COM 223 / 253
–750 mV:
entre bornes 90 et 91
–650 mV:
entre bornes 90 et 91
(–750 mV pour instruments antérieurs à mai 2000)
Contrôle du point zéro
Mettre l’appareil hors tension (tension OFF) et
raccorder au :
– Liquisys COM 221 / 252 et Liquisys S
COM 223 / 253:
la résistance 37,4 kΩ entre les bornes 11 et 12
Bornes 90 et 91 ouvertes
Mettre l’appareil en service (tension ON)
Valeur affichée :
0,00 mg/l (ou 0,0% SAT) et 20 °C
Sortie courant : 0 ou 4 mA
Contrôle de la pente
Mettre l’appareil hors tension (tension OFF) et
raccorder au :
– Liquisys COM 221 / 252 et Liquisys S
COM 223 / 253:
la résistance 37,4 kΩ entre les bornes 11 et 12
la résistance 2,61 MΩ entre les bornes 90 et 91
Mettre l’appareil en service (tension ON)
Pour entrée altitude 0 m et salinité 0% :
Affichage : 6,00 ... 11,20 mg/l et 20 °C
(ou 85 ... 157% SAT)
en fonction du dernier étalonnage
Affichage: 9,20 ... 9,30 mg/l et 20 °C
(ou 102% SAT)
après réétalonnage
Attention :
Le transmetteur doit être réétalonné
avec la sonde
*) pour un contrôle grossier, on peut utiliser des valeurs de résistance légèrement différentes
(par ex. valeur standard la plus proche). Voir également section 9.3 tableau “contrôle sonde de
température”
Endress+Hauser
19
9 Recherche des défauts
9.3
Cellule à oxygène COS 4 / COS 4HD
Vérification de la cellule de mesure
Préparation
Effet / résultat
Contrôle de la tension
Mesurer la tension de polarisation de la cellule
COS 4 / COS 4HD raccordée :
– Liquisys COM 221 / 252 (uniquement COS 4)
– Liquisys S COM 223 / 253
–750 mV entre bornes 90 et 91
–650 mV entre bornes 90 et 91
(–750 mV pour instruments antérieurs à mai 2000)
Contrôle de la pente
Mettre la cellule à l’air et la sécher avec un chiffon
en papier (spécialement la membrane)
Après 10 minutes, valeur la plus proche possible
de 102% SAT
Contrôle du point zéro
Plonger la cellule de mesure dans la solution zéro
(voir accessoire), puis attendre 15 minutes.
Affichage tendant vers 0 mg/l (ou 0% SAT)
Ouvrir la chambre de mesure et sécher les
électrodes
Affichage tendant vers 0 mg/l (ou 0% SAT)
Contrôle de la sonde de température
Débrancher le capteur et mesurer entre les
conducteurs rouge et brun
En fonction de la température :
5 °C:
10 °C:
15 °C:
20 °C:
25 °C:
30 °C:
20
74,4 kΩ
58,7 kΩ
46,7 kΩ
37,3 kΩ
30,0 kΩ
24,3 kΩ
Endress+Hauser
Cellule à oxygène COS 4 / COS 4HD
10 Caractéristiques techniques
OS4D10.CHP
10
Caractéristiques techniques
Généralités
Données mécaniques
Gamme de mesure
Données de service
Température et pression
Fabricant
Endress+Hauser
Désignation du produit
COS 4 / COS 4HD
Principe de principe
Capteur ampérométrique avec membrane
Matériaux
Corps du capteur : PBT;
Capot de membrane : PEEC
Durée de vie d’un remplissage d’électrolyte
COY 3-F (COS 4) ou COY 3HD-F (COS 4HD)
Max. 5 ans (réserve électrolytique théorique
avec saturation de l’air à 20°C)
Epaisseur de la membrane
Env. 50 µm
Raccords filetés
G 1 et NPT ¾"
Raccordement électrique
Câble coaxial à double blindage avec 2 fils
auxiliaires, raccordement par bornier
Longueurs de câble
7 m, 15 m
Longueur de câbles totale max. avec câble de
prolongation
50 m
Poids sans emballage (câble compris)
0,7 kg (7 m) ou 1,1 kg (15 m)
Seuil inférieur de la gamme de mesure
0,070 mg/l à 5 °C
0,035 mg/l à 20 °C
0,015 mg/l à 40 °C
Seuil supérieur de la gamme de mesure
20 mg/l
Compensation de température
Par thermorésistance NTC, de 0 …50°C
Temps de réponse
90% de la pleine échelle après 3 min. à 20°C
99% de la pleine échelle après 9 min. à 20°C
Durée de polarisation
< 60 min
Vitesse de passage minimale
Typ. 0,5 cm/s pour 95% de la valeur mesurée
affichée
Surveillance du capteur
Par le transmetteur :
rupture de câble ou court-circuit, mesure
erronée et passivation du capteur
Dérive
Sous polarisation continue : < 1%/mois
Courant zéro
Sans
Surpression max. admissible (membrane)
3 bars
Surpression max. admissible (câble)
1 bar
Protection
IP 68
Température de service nominale
–5 ... 50 °C
Température de stockage
Rempli : –5 ... 50 °C, vide : –20 ... 60 °C
Compensation de température
Par thermorésistance NTC, de 0 …50°C
Sous réserve de toute modification.
Endress+Hauser
21
11 Accessoires
Cellule à oxygène COS 4 / COS 4HD
11
Accessoires
Les accessoires suivants peuvent être
commandés séparément :
• membrane de remplacement COY 3-WP
(avec capuchon jaune)
2 cartouches de remplacement
préconfectionnées avec membrane tendue
pour COS 4 et COS 4HD
réf. 50053348
• Electrolyte de remplissage COY 3-F
pour COS 4
10 ampoules en plastique, transparent
réf. : 50053349
• Electrolyte de remplissage COY 3HD-F
pour COS 4HD
10 ampoules en plastique, rouge
réf. : 51503267
• Joint trapézoïdal COY 3-TR
pour COS 4 und COS 4HD
3 unités livrées lubrifiées
réf. : 50080252
Appareils et câbles
• pour prolonger le câble de mesure CMK.
2 x PE 13,5 et 10 bornes à visser isolées
pour liaison fil à fil
Dimensions : 125 x 80 x 54 mm (L x l x p)
Matériau : aluminium laqué
Protection : IP 65
réf. : 50003987
• Câble de mesure CMK
câble spécial pour prolonger le
raccordement entre le capteur et le
transmetteur
réf. : 50005374
• Chemoclean
Injecteur CYR 10
Programmateur CYR 20
• Gicleur COR 3 pour les applications en
immersion
• Gicleur CUR 3 pour raccordement au sol à
COA 250
• Cage de protection COY 3-SKF
pour COS 4
réf. : 50081787
• Plaque d’impact OP
Plaque d’impact pour protection
supplémentaire mécanique dans le cas de
profils d’écoulement très puissants
(en option pour COA 110)
réf. : 50028712
• Solution zéro
3 ampoules filetées pour la production de
3 x 1 l de solution exempte d’oxygène
réf. : 50001041
22
Endress+Hauser
BA 165C/14/fr/09.00
Imprimé en France