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  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  ∅ 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. à ∅ 40 1580 1630  – 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.  Tapoter légèrement la cartouche afin de supprimer toutes les bulles d’air. à 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 ">
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