JUMO 201040 Ammonia Sensitive Sensor Mode d'emploi

Capteur sensible à l’ammoniac pour les mesures
d’ammoniac dans les solutions aqueuses
Type 201040
B 201040.0
Notice de mise en service
V1.00/FR/00451667
1
Remarques ........................................................................... 4
2
Description ........................................................................... 5
2.1
2.2
2.3
2.4
Domaines d’application ......................................................................
Fonctionnement ..................................................................................
Conditions d’utilisation .......................................................................
Surveillance de produit réfrigérant .....................................................
3
Caractéristiques techniques ............................................... 7
4
Plage d’utilisation ................................................................ 8
4.1
4.2
Signal de sortie ................................................................................... 9
Structure ........................................................................................... 10
5
Montage .............................................................................. 11
5.1
Dimensions ....................................................................................... 11
6
Raccordement électrique ................................................. 12
7
Mise en service .................................................................. 12
7.1
7.2
Prise en compte de la température du capteur d’ammoniac s’il est associé à un JUMO dTRANS pH 02 ou JUMO AQUIS 500 pH 13
Calibrage du capteur d’ammoniac ................................................... 14
8
Entretien ............................................................................. 16
8.1
8.2
8.3
Remplissage/changement d’électrolyte ........................................... 17
Stockage du capteur dans le vase de trempage .............................. 19
Sortie de l’électrode du vase de trempage ...................................... 19
9
Accessoires ........................................................................ 20
5
5
5
6
9.1 Armature de rechange pour capteur d’ammoniac ........................... 20
9.1.1 Remplacement du disque en PTFE dans l’armature de rechange .... 22
9.2 Kits d’entretien ................................................................................. 24
10
Défauts possibles .............................................................. 24
1 Remarques
Remarque
Tous les réglages nécessaires sont décrits dans cette
notice. Toutefois si vous rencontrez des difficultés lors
de la mise en service, n’effectuez aucune manipulation non autorisée sur le capteur. Vous pourriez
compromettre votre droit à la garantie ! Veuillez
prendre contact avec nos services.
Lisez cette notice avant de mettre en service l’appareil. Conservez cette notice dans un endroit accessible à tout moment à tous les utilisateurs.
Questions techniques et SAV
Téléphone : 03 87 37 53 00
Télécopieur : 03 87 37 89 00
e-mail :
info.fr@jumo.net
Vous trouverez des informations complémentaires
dans le « Guide de la mesure de l’ammoniac dans
l’eau » de JUMO (réf : FAS 631).
4
2 Description
2.1 Domaines d’application
L’ammoniac est fréquemment utilisé comme fluide frigorigène dans
les installations frigorifiques (par ex. les patinoires, les chambres
froides, etc.). L’ammoniac (NH3) est un gaz toxique, incolore et à
l’odeur irritante. On traque les dégagements d’ammoniac (fuites)
dans ces installations frigorifiques.
Pour cela on peut vérifier si de l’ammoniac (NH3) dissous a pénétré
dans les tuyaux et les parties d’installation dans lesquels circule de
l’eau. C’est dans ce cas que l’on utilise le capteur sensible à
l’ammoniac de type 201040.
Attention
Le capteur sensible à l’ammoniac de type 201040
décrit ici ne convient pas pour détecter l’ammoniac
dans l’air ambiant !
2.2 Fonctionnement
Une membrane en PTFE, hydrophobe mais perméable aux gaz,
sépare la solution de mesure de l’électrolyte du capteur. Une électrode sensible aux ions hydrogène est immergée dans l’électrolyte.
Lorsque l’ammoniac traverse la membrane en PTFE, la valeur du
pH de l’électrolyte change. Ainsi il est possible de déterminer la
concentration en NH3 du milieu de mesure. L’électrolyte contient
des ions ammonium (NH4+) en équilibre chimique avec le gaz
mesuré.
2.3 Conditions d’utilisation
Lors de la conception d’un système de surveillance des fuites
d’ammoniac, il faut s’assurer que le produit réfrigérant atteint rapidement le capteur sensible à l’ammoniac de type 201040.
Le capteur doit être monté dans une armature de rechange (réf.
article : 00379538). Le disque poreux en PTFE dans l’armature de
rechange ne doit pas être obstrué ! Sinon une fuite d’ammoniac
sera détectée trop tard, voire pas du tout. Le cas échéant, il vous
incombe de monter un filtre devant le capteur.
5
Il faut vérifier régulièrement le débit du circuit de surveillance ! Il suffit de quelques gouttes sur plusieurs heures. Si le débit est trop
faible, il faut remplacer le disque poreux en PTFE, voir
Chapitre 9.1.1 « Remplacement du disque en PTFE dans l’armature
de rechange », page 22.
.
Attention
Le milieu de mesure ne doit pas contenir de substances susceptibles d’endommager la membrane
(par ex. huiles, graisses, impuretés ou agents tensioactifs).
Le disque poreux en PTFE dans l’armature de
rechange adaptée à ce capteur (réf. article : 20/
00379538) ne doit pas être obstrué !
La mesure dans un mélange eau-glace n’est pas
probante !
2.4 Surveillance de produit réfrigérant
Pour surveiller un produit réfrigérant, il faut les composants
suivants :
- Capteur sensible à l’ammoniac, type 201040/65-22-120/000,
réf. article 00440655 (JUMO fiche technique 201040)
ou
Capteur sensible à l’ammoniac pour applications à très basse
température, type 201040/65-22-120/854,
réf. article 00440655 (JUMO fiche technique 201040)
- Armature de rechange manuelle en PP, type 202820/107-66/87,
réf. article : 00379538 (JUMO fiche technique 202820)
- Régulateur/convertisseur de mesure JUMO AQUIS 500 pH,
type 202560/20-888-000-310-000-23/000, réf. article : 00480050
(JUMO fiche technique 202560)
ou
Régulateur/convertisseur de mesure JUMO dTRANS pH 02,
type 202551/01-8-01-4-0-00-23, réf. article : 00560379
(JUMO fiche technique 202560)
6
- Câble coaxial à faible bruit, de 1,5 m de long,
réf. article : 00085154 (JUMO fiche technique 202990)
ou
Câble coaxial à faible bruit, de 5 m de long,
réf. article : 00307298
ou
Câble coaxial à faible bruit, de 10 m de long,
réf. article : 00082649
Remarque
Pour les très basses températures, il est recommandé
d’utiliser un transformateur d’impédance (type
202995/00-91, réf. article : 00300455, JUMO fiche
technique 202995) puisque la résistance électrique de
la membrane en verre du capteur d’ammoniac augmente fortement.
3 Caractéristiques techniques
Étendue de mesure :
0,01 à 9999 ppm (= mg/l) NH3
Plage de température :
Exécution standard
Option 854 (très basse temp.)
0 à +50 °C
-8 à +50 °C
Plage de pH :
7,5 à 14
Longueur utile :
120 mm
Diamètre :
12 mm
Raccordement :
tête filetée Pg13,5
Pression du milieu :
Capteur monté dans armature de
rechange (réf. article : 00379538) 2 à 3 bar (max. 6 bar)
Capteur libre
1 bar abs.
(pression atmophérique)
Convertisseur de mesure adapté :
7
JUMO AQUIS 500 pH ou
JUMO dTRANS pH 02
4 Plage d’utilisation
concentration en %
100
3
80
NH3 ammoniac
60
2
40
1
20
+
Nh4 ions ammonium
0
6
7
8
9
10
11
valeur de pH du milieu (25 °C)
12
(1)
Il n’y a que des ions NH4+ (ammonium).
(2)
Le rapport entre les ions NH4+ (ammonium) et NH3 (ammoniac)
est de 1:1.
Il n’y a que des ions NH3 (ammoniac).
(3)
Remarque
La présence d’ammoniac dans le milieu de mesure
dépend fortement de la valeur de son pH (voir la
figure ci-dessus).
Dans la zone acide, les ions NH4+ (ammonium) sont
en excédent, ils ne sont pas détectés par le capteur !
Pour un pH de 9,3 env., le rapport de concentration
entre l’ammoniac (NH3) et l’ammonium (NH4+) est
d’environ 1:1.
L’ammoniac n’est présent que dans la zone fortement
alcaline.
8
4.1 Signal de sortie
Le processus électrochimique dans la couche mince d’électrolyte
qui se trouve devant la membrane en verre se déroule conformément à cette équation :
+
4
NH3 + H2O
NH + OH
-
Les ions hydrogène sont extraits de l’électrolyte, ce qui provoque
une augmentation de la valeur du pH.
L’équation de Nernst donne la relation entre la concentration en
ammoniac [NH3] et la tension U :
U = U0 - S * log [NH3]
(1)
Dans le cas idéal, la pente S a une valeur de 58,16 mV/décade
(à 20 °C). U0 est le zéro de la cellule.
tension de l'électrode [mV]
Plus la concentration en ammoniac est faible, plus l’interdépendance diminue, c’est pourquoi il y a une limite inférieure de décèlement. La figure suivante représente une courbe caractéristique
typique.
200
U0
100
U1
pente S
58,16 mV/décade (à 20 °C)
0
-100
10
-5
10
-4
10
-3
10
-2
concentration en ammoniac (NH3) [mol/l]
9
4.2 Structure
(1) Prélèvement du système
de référence (Ag/AgCl)
(2) Électrolyte
(3) Tampon interne
(4) Prélèvement interne (Ag/AgCl)
(5) Membrane en verre (sensible aux ions hydrogène)
avec couche mince d’électrolyte
(6) Membrane en PTFE perméable aux gaz
Le système de prélèvement de la référence (1) est plongé dans
l’électrolyte et délivre (électrode Ag/AgCl) avec les ions chlorure
contenus dans l’électrolyte un potentiel de référence fixe pour la
mesure.
Si la solution de mesure contient de l’ammoniac (NH3) par exemple,
le gaz est diffusé à travers la membrane microporeuse en PTFE (6)
jusqu’à ce que la pression partielle de l’ammoniac soit identique
des deux côtés de la membrane (6). La valeur du pH de la couche
mince de liquide devant la membrane en verre (5) varie avec la pression partielle. Ce processus est enregistré par la membrane en
verre sensible aux ions hydrogène (5). Comme la pression partielle
dépend la concentration en ammoniac de la solution de mesure, la
valeur du pH permet de se prononcer sur la concentration en
ammoniac de la solution.
10
5 Montage
5.1 Dimensions
7
Tr 12.9 x P1.5
12
Tête filetée
Manchon d’obturation
(silicone)
156
Pg13.5
120
Plongeur de l’électrode
(PPO)
Joint torique
(FPM)
Capuchon porte-membrane
(acier inoxydable 1.4571)
ø12 ±0.5
Membrane en PTFE
perméable aux gaz
.
Remarque
N’utilisez le capteur qu’en position verticale !
Le milieu de process doit être exempt de particules et
de saleté !
Le cas échéant, il vous incombe de prévoir un filtre
devant l’armature de rechange.
11
6 Raccordement électrique
Pour raccorder le capteur d’ammoniac à un régulateur/convertisseur de mesure, il faut un câble blindé de grande qualité,
voir Chapitre 2.4 « Surveillance de produit réfrigérant », page 6.
Pour les très basses températures, il est recommandé d’utiliser un
transformateur d’impédance puisque la résistance électrique de la
membrane en verre du capteur sensible aux gaz augmente fortement, voir Chapitre 2.4 « Surveillance de produit réfrigérant »,
page 6.
Raccordement du capteur d’ammoniac
Conducteur interne
= électrode de mesure
Conducteur externe = électrode de référence
7 Mise en service
Attention
Il faut dévisser complètement le bouchon fileté (2)
avant de sortir le capteur (1) du vase de trempage (3)
(ou avant de le remettre) !
Sinon le capteur est détruit par la dépression (ou la
surpression) qui s’est formée.
Sur une installation nouvelle, il faut rincer les
conduites pour qu’elles soient exemptes d’impuretés
ou de résidus qui pourraient obstruer le disque en
PTFE dans l’armature de rechange.
12
✱ Dévisser complètement le bouchon fileté (2)
et le pousser vers le haut.
✱ Sortir le capteur (1) du vase de trempage (3).
✱ Retirer le joint torique du plongeur du
capteur.
Le capteur est maintenant prêt pour la
mesure.
✱ Jeter l’électrolyte.
Conserver le vase de trempage pour un
éventuel transport ou stockage du capteur.
(1)
(2)
(3)
7.1 Prise en compte de la température du capteur
d’ammoniac s’il est associé à un JUMO dTRANS
pH 02 ou JUMO AQUIS 500 pH
Le signal de sortie du capteur sensible aux gaz dépend de la température, ainsi pour effectuer une mesure en bonne et due forme il
faut connaître la température de la solution de mesure. Il est possible soit de mesurer automatiquement la température avec une
sonde de température (par ex. Pt100 / Pt1000), soit de la régler
manuellement sur le convertisseur de mesure (réglage effectué par
l’utilisateur).
13
7.2 Calibrage du capteur d’ammoniac
Généralités
La pente des capteurs diffère un peu d’un exemplaire à un autre et
varie encore pendant le fonctionnement (par exemple à cause de
dépôts de chaux ou de l’usure). Cela modifie le signal de sortie du
capteur.
Le logiciel des convertisseurs de mesure JUMO dTRANS pH 02 et
JUMO AQUIS 500 pH est réglé spécialement pour la surveillance
des produits réfrigérants. Ils utilisent une courbe caractéristique
typique pour la concentration. Seul le décalage du zéro sert à
prendre en compte les caractéristiques propres au capteur. Cela
réduit considérablement les dépenses pour le calibrage.
Évaluation de l’ammoniac
La courbe caractéristique du signal de sortie du capteur d’ammoniac est une droite jusqu’à la tension U1 (par défaut = 84 mV). Audelà de U1, la caractéristique est une courbe (voir la figure de la
page 9).
Limite inférieure de décèlement U0
U0 est la tension que délivre le capteur d’ammoniac dans un milieu
sans ammoniac.
Le réglage par défaut de U0 est 138 mV.
Calibrage à un point
Avec le calibrage à un point, on détermine la tension U0 (dans un
milieu sans ammoniac).
Condition :
le milieu de mesure ne doit pas contenir d’ammoniac.
✱ Plonger le capteur d’ammoniac dans le milieu de mesure.
✱ Démarrer le calibrage à un point sur le convertisseur de mesure
JUMO.
✱ Attendre jusqu’à ce que la tension affichée sur le convertisseur
de mesure JUMO soit stable.
14
Ne procéder à aucune modification en appuyant
sur la touche
ou
!
✱ Appuyer sur la touche
PGM
pour terminer le calibrage.
Le convertisseur de mesure JUMO affiche 0.0 ppm.
Remarque
Si la compensation de température est manuelle, la
température du milieu saisie par l’utilisateur est affichée sur le convertisseur de mesure JUMO.
15
8 Entretien
Remarque
Il faut vérifier régulièrement le débit du milieu dans
l’armature de rechange ! Pour déterminer la fréquence
des vérifications, il faut prendre en compte la nature du
milieu de mesure. Le débit typique est de quelques millilitres par jour et dépend de paramètres du produit réfrigérant (par ex. pression, température, viscosité).
Si aucun produit réfrigérant ne sort sur le trop-plein de
l’armature de rechange, il faut vérifier le disque poreux
en PTFE dans l’armature de rechange et le cas échéant
le remplacer, voir Chapitre 9.1.1 « Remplacement du
disque en PTFE dans l’armature de rechange »,
page 22.
Si le débit du milieu est d’une manière générale trop
faible, il faut remplacer le disque poreux en PTFE (réf.
article : 00583477, blanc, standard) par une variante
moins épaisse (réf. article: 00583479, noir, pour débit
supérieur), voir Chapitre 9.1.1 « Remplacement du
disque en PTFE dans l’armature de rechange »,
page 22.
Typiquement il faut changer l’électrolyte du capteur sensible aux gaz tous les six ou douze mois ; cela dépend
du produit réfrigérant utilisé.
Le capteur sensible aux gaz est haute impédance, c’est
pourquoi il faut s’attendre à une pente élevée de la
dérive. Il faut le prendre en compte lors du choix des
valeurs limites pour le déclenchement de l’alarme (fuite
d’ammoniac).
Si le signal du capteur dérive fortement et de manière
inhabituelle, il faut changer l’électrolyte,
voir Chapitre 8.1 « Remplissage/changement
d’électrolyte », page 17.
16
8.1 Remplissage/changement d’électrolyte
✱ Tenir le capteur (5) verticalement avec le
raccord électrique (8) vers le bas.
(1)
✱ Pousser la clavette de purge (6) à hauteur
de l’évent (7) sous le tuyau de silicone.
(2)
✱ Retirer l’ancien capuchon portemembrane (2).
(3)
(4)
✱ Enlever la clavette de purge (6).
✱ Remplir à ras bord d’électrolyte
l’interstice (4).
✱ Remplir le nouveau capuchon portemembrane (2) de 3 gouttes d’électrolyte
pour "lubrifier" le joint torique du capuchon porte-membrane. Cela permet
d’éviter que la membrane sensible en
PTFE (1) soit endommagée par la
membrane en verre (3).
✱ Placer le capuchon porte membrane (2)
sur le filetage et visser un quart de tour.
(5)
(6)
(7)
Attention
Ne pas visser le capuchon
porte-membrane jusqu’à la
butée, cela peut le détruire !
17
(8)
(1)
(2)
(3)
(4)
Attention
L’électrolyte ne doit pas atteindre la tête enfichable (1)
du capteur ! Cela provoquerait des problèmes de
contact.
✱ Tenir le capteur comme indiqué sur la figure ci-dessus.
✱ Pousser la clavette de purge (3) à hauteur de l’évent (2) sous le
tuyau de silicone.
✱ Visser le capuchon porte-membrane (4) jusqu’à la butée
(l’électrolyte en excédent s’échappe).
✱ Enlever la clavette de purge (3).
✱ Essuyer l’électrolyte en excédent avec un ligne absorbant.
Le capteur d’ammoniac est maintenant prêt pour la mesure.
18
8.2 Stockage du capteur dans le vase de trempage
Attention
Il est impératif de respecter la procédure qui suit, sinon la montée
en pression détruira la membrane
du capteur !
(1)
Le capteur ne doit pas être stocké
à sec !
✱ Pousser le bouchon fileté (2) sur le plongeur
du capteur.
✱ Pousser le joint torique du bouchon fileté (2)
sur le plongeur du capteur.
(2)
✱ Introduire le capteur dans le vase de trempage rempli d’électrolyte (niveau maximal
2 cm).
✱ Fermer le vase de trempage (3) avec le bouchon fileté (2).
Attention
Lorsque le raccord à vis est fermé,
ne pas déplacer le capteur dans le
vase de trempage ! La dépression
ou la surpression qui en résulterait
pourrait détruire la membrane.
8.3 Sortie de l’électrode du vase de trempage
✱ Dévisser complètement le bouchon fileté (2) ;
ensuite sortir l’électrode du vase de trempage.
19
(3)
9 Accessoires
9.1 Armature de rechange pour capteur d’ammoniac
Pg13.5
(1)
A
(2)
ø60
B
163
(3)
(3)
22.5
57.5
20
35
52
ø35
G1 1/4 A
(A)
(B)
(1)
(2)
(3)
Tourner la roue à main pour fermer (entretien)
Tourner la roue à main pour ouvrir (en service)
Armature de rechange pour capteur d’ammoniac (PP)
Réf. article: 00379538
Trop-plein : raccord de tuyau G1/8 A (POM)
Roue à main
20
Attention
Il faut monter l’armature verticalement (comme sur le
dessin) !
Ne retirer le capteur que lorsque l’armature est
fermée !
Ne pas boucher le trop-plein (4) !
Pression de service optimale : 2 à 3 bar.
Pression de service maximale : 6 bar.
✱ Visser le capteur d’ammoniac à 3 Nm dans l’armature.
✱ Le milieu de mesure qui s’échappe par le trop-plein (4) peut être
évacué dans un tuyau.
✱ Tourner la roue à main (3) vers la gauche (A) (sens anti-horaire)
ouvre l’armature ; tourner vers la droite (B) (sens horaire) ferme
l’armature.
Remarque
Si trop de milieu de mesure s’écoule par le trop-plein :
- réduire la pression du système
- monter l’armature de rechange dans un système
bypass avec vanne de réglage en amont
Si trop peu de milieu de mesure s’écoule par le tropplein, le capteur d’ammoniac réagit, le cas échéant,
trop tard, voire pas du tout, en cas de fuite d’ammoniac. Dans ce cas, il faut augmenter le débit :
- utiliser un disque en PTFE de porosité plus élevée
(réf. article : 00583479, noir, pour débit supérieur).
21
9.1.1 Remplacement du disque en PTFE dans l’armature de
rechange
(1)
16
(2)
(5)
(3)
(4)
(6)
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
Vis à six pans creux M4
Logement de l’électrode
Joint torique
Disque en PTFE
Cache (acier inoxydable, OC 16, max 3,5 Nm)
Roue à main
✱ Tourner la roue à main (6) vers la gauche (sens anti-horaire) l’armature est ouverte et le capteur est sorti du milieu de mesure.
✱ Dévisser le capteur d’ammoniac de l’armature.
✱ Désassembler l’armature : desserrer les trois vis à six pans
creux (1) (ne pas les dévisser complètement).
✱ Sortir de l’armature le logement de l’électrode (2).
✱ Dévisser le cache (5) de l’extrémité inférieure du logement de
l’électrode (2).
22
✱ Changer le disque en PTFE (4).
✱ Avant le montage, placer le joint torique (3) dans la rainure prévue à cet effet.
✱ Visser le cache (5) sur le logement de l’électrode (2)
(max. 3,5 Nm).
✱ Enfiler le logement de l’électrode (2) dans l’armature.
✱ Serrer à bloc les trois vis à six pans creux (1).
✱ Visser le capteur d’ammoniac dans l’armature (env. 3 Nm).
✱ Tourner la roue à main (5) vers la droite (sens horaire) - l’armature
est fermée et le capteur d’ammoniac est amené dans le milieu de
mesure.
Attention
Lors du montage du disque en PTFE (4), assurez-vous
que le joint torique (3) est dans la rainure !
23
9.2 Kits d’entretien
Désignation
Réf.
article
00449637
Kit d’entretien pour capteur sensible à l’ammoniac
(exécution standard)
Kit d’entretien pour capteur sensible à l’ammoniac
00477746
(option 854, applications à très basse température)
Disques en PTFE pour armature de rechange manuelle 00583477
(standard, blanc, 3 pièces)
Disques en PTFE pour armature de rechange manuelle 00583479
(débit supérieur, noir, 3 pièces)
10 Défauts possibles
Défaut
Cause possible
La valeur de mesure Variations de
dérive
pression/température dans le milieu de
mesure
La concentration du
produit réfrigérant
est trop élevée
Les valeurs de
mesure fluctuent
fortement
Le milieu de mesure
ne s’écoule pas par
le trop-plein de
l’armature de
rechange manuelle
Mesure
Maintenir
constantes
les valeurs
Utiliser le capteur
sensible à l’ammoniac avec l’option
854 (applications à
très basse température)
Remplir d’électrolyte
ou changer l’électrolyte
Bulles d’air derrière
la membrane du
capteur sensible à
l’ammoniac
Le disque poreux en Changer le disque en
PTFE est sale
PTFE. Il vous
incombe de monter
un filtre devant
l’armature de
rechange manuelle
24
JUMO GmbH & Co. KG
Adresse :
Moritz-Juchheim-Straße 1
36039 Fulda, Allemagne
Adresse de livraison :
Mackenrodtstraße 14
36039 Fulda, Allemagne
Adresse postale :
36035 Fulda, Allemagne
Téléphone : +49 661 6003-0
Télécopieur : +49 661 6003-500
E-Mail :
mail@jumo.net
Internet :
www.jumo.net
JUMO Régulation SAS
Actipôle Borny
7 Rue des Drapiers
B.P. 45200
57075 Metz - Cedex 3, France
Téléphone : +33 3 87 37 53 00
Télécopieur : +33 3 87 37 89 00
E-Mail :
info.fr@jumo.net
Internet :
www.jumo.fr
JUMO Automation
S.P.R.L. / P.G.M.B.H. / B.V.B.A.
JUMO Mess- und Regeltechnik AG
Industriestraße 18
4700 Eupen, Belgique
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Télécopieur : +32 87 74 02 03
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Télécopieur : +41 44 928 24 48
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">