Le compresseur d'air fonctionne-t-il correctement ? Vérifiez que ces quatre tests ont été correctement effectués.

Les solutions de détection de niveau mature actuelles comprennent principalement les types suivants :

Le capteur de niveau à flotteur (à contact Reed) est la méthode ancienne la plus courante. Sa structure est très simple : un flotteur est fixé à un tube, dans lequel sont installés des contacts Reed et des chaînes de résistances. Le flotteur monte et descend en fonction du niveau du liquide, et les aimants internes attirent les contacts Reed, connectant ainsi différentes résistances. Le transmetteur convertit ce signal en une sortie analogique de 4 à 20 mA. Le principal avantage de cette solution est son faible coût et sa compatibilité avec différents fluides. Elle fonctionne avec l’eau, l’huile et les fluides frigorigènes. Cependant, les composants mécaniques, tels que le flotteur et la tige de connexion, sont sujets à l’encrassement et au blocage, et s’usent avec le temps.

Le détecteur de niveau de liquide à transducteur piézoélectrique est de plus en plus utilisé. Son principe est similaire à celui d'une fourchette métallique : la sonde utilise des vibrations à haute fréquence qui, une fois immergée dans le liquide, modifient la fréquence de ces vibrations. Le circuit détecte cette variation et génère un signal de commutation. Ce type d'appareil est généralement utilisé pour les alarmes de niveau haut et bas et ne mesure pas les niveaux de liquide en continu. Il présente l'avantage d'une réponse rapide, d'une grande résistance à la saleté, aux bulles d'air et aux légers dépôts. Sur notre ancien site, le flotteur mécanique se bloquait fréquemment, mais son remplacement par un transducteur piézoélectrique a permis de résoudre tous les problèmes.

La mesure du niveau de liquide par ultrasons est une solution sans contact. Le capteur est fixé à la paroi extérieure du réservoir et l'onde longitudinale se propage le long de cette paroi. Le niveau du liquide influe sur l'atténuation de l'onde sonore ; la mesure de l'intensité du signal permet de calculer le niveau de liquide. Ses avantages résident dans l'absence de perçage et de contact, ainsi que dans sa compatibilité avec les systèmes d'étanchéité. Cependant, ce système est relativement coûteux et est généralement réservé à la surveillance des équipements critiques.

Actuellement, les principaux capteurs de détection de haute température utilisés dans l'industrie des compresseurs se répartissent en trois catégories :

Les thermocouples sont des dispositifs éprouvés dans les applications à haute température. Leur principe repose sur la soudure de deux métaux différents. Lorsque la température varie, un faible potentiel thermoélectrique est généré à la jonction, et la mesure de cette tension permet de déterminer la température. Le type le plus couramment utilisé est le thermocouple de type K (nickel-chrome ou nickel-silicium), capable de supporter des températures de plusieurs milliers de degrés. Les orifices d'échappement des compresseurs industriels sont adaptés à l'utilisation de capteurs thermiques. Leur principal inconvénient réside dans la nécessité d'une compensation de la température de fonctionnement et dans la faiblesse relative du signal (de l'ordre du millivolt), le rendant sensible aux interférences.

Les résistances de platine Pt100/Pt1000 constituent une méthode classique de mesure de température par résistance. La résistance du platine présente une relation linéaire fixe avec la température (100 Ω à 0 °C), et sa mesure permet de calculer la température. La précision des résistances Pt100 est bien supérieure à celle des thermocouples (jusqu'à ±0,1 °C), et elles fonctionnent parfaitement dans une plage de températures allant de -200 °C à 600 °C. De nos jours, les températures de l'eau et de l'huile de nombreux compresseurs sont mesurées directement à l'aide de résistances Pt100. Les connexions à trois ou quatre fils permettent de réduire considérablement les erreurs de câblage et de simplifier les réglages sur site.

Les thermistances NTC constituent une solution économique et rapide. Fabriquées à partir de matériaux semi-conducteurs, leur résistance diminue légèrement pour chaque légère augmentation de température. Leurs avantages résident dans leur petite taille et leur temps de réponse ultrarapide (de l'ordre de la milliseconde). Cependant, leur plage de température de fonctionnement est limitée, généralement inférieure à 150 °C, et elles ne conviennent pas aux environnements à haute température. Néanmoins, elles sont largement utilisées dans certains petits compresseurs mobiles, car elles sont économiques et faciles à mettre en œuvre.

Le débitmètre massique thermique est spécialement conçu pour les gaz tels que l'air comprimé. Son principe de fonctionnement est le suivant : la sonde de mesure est équipée de deux sondes de température. L'une est chauffée en continu (maintenant une différence de température fixe supérieure à celle du gaz), tandis que l'autre sert de sonde de référence pour mesurer la température du gaz. Lorsque le gaz circule, il absorbe une partie de la chaleur de la sonde chauffante ; plus la dissipation de chaleur est rapide, plus le débit et le volume du gaz sont importants. Le débit massique peut être calculé directement à partir de cette quantité de chaleur dissipée.

Cette solution présente plusieurs avantages pratiques majeurs : premièrement, elle fournit directement le débit massique (Nm³/h), éliminant ainsi le besoin de compensations supplémentaires de température et de pression, ce qui représente un gain de temps considérable. Deuxièmement, sa plage de mesure est très étendue (1:100, voire 1:200), permettant de mesurer aussi bien les débits élevés de production que les faibles fuites. Troisièmement, elle ne comporte aucune pièce mobile, est insensible à l’usure, présente des pertes de charge extrêmement faibles et ne génère aucun gaspillage d’énergie.

Le débitmètre à vortex est une autre solution couramment utilisée. Il exploite le principe des tourbillons de Karman : lorsqu'un fluide s'écoule autour d'une colonne triangulaire, des tourbillons alternés se forment de part et d'autre, leur fréquence étant strictement proportionnelle à la vitesse d'écoulement. Ses principaux avantages résident dans sa résistance aux hautes températures et pressions, ainsi que dans sa structure robuste, ce qui le rend très fiable pour les canalisations principales et les applications de grand diamètre. Cependant, il mesure le débit volumique et nécessite des corrections de température et de pression. La présence d'humidité ou d'huile dans le gaz peut affecter sa précision.

Dans l'industrie actuelle des compresseurs, les capteurs de pression en céramique sont parmi les solutions les plus répandues. Ils exploitent le principe de l'effet piézorésistif : la pression agit directement sur la membrane en céramique, provoquant une légère déformation de celle-ci. La valeur de la résistance à l'arrière de la résistance à couche épaisse (formant un pont de Wheatstone) varie alors en conséquence. Ce pont génère un signal de tension proportionnel à la pression. Pourquoi la céramique est-elle si performante ? Parce qu'elle possède une élasticité élevée, une excellente résistance à la corrosion, à l'usure, aux chocs et aux vibrations, ainsi qu'une stabilité remarquable, avec une dérive annuelle inférieure à 0,2 % de la pleine échelle. Elle peut fonctionner de manière stable dans une large plage de températures, de -40 °C à 135 °C, même dans les conditions de fonctionnement difficiles des compresseurs.

Les capteurs de pression en silicium diffus sont également courants. Leur principe est similaire à celui des capteurs céramiques, à la différence que l'élément sensible est en silicium. Leur précision est souvent supérieure, mais ils sont aussi plus sensibles à la température et aux interférences électromagnétiques. Ils conviennent parfaitement à certaines applications de test de haute précision.

Les capteurs de contrainte en acier inoxydable conservent la robustesse et la fiabilité des métaux, résistent aux fortes pulsations de pression et aux chocs, et conviennent aux applications à forte charge telles que les systèmes hydrauliques. Cependant, leur stabilité globale et leur contrôle de la dérive à long terme sont inférieurs à ceux des capteurs en céramique.

Dans les compresseurs d'air, les capteurs de pression assurent principalement la stabilité de la pression de sortie, améliorant ainsi le rendement et la qualité de l'air comprimé. Certaines plateformes de compresseurs intelligents de nouvelle génération intègrent un module collecteur d'isolation, facilitant le démontage et la réparation du capteur de pression sans vidanger le fluide interne du système, et simplifiant ainsi la maintenance.