Vous avez décidé d’acheter ou de développer un système d’analyse de gaz pour votre processus industriel. Il s’agit d’une décision très importante qui aura un impact sur l’efficacité et les performances de votre installation.
Pour concevoir un système d’analyse de gaz en environnement industriel, il y a 6 points clés à prendre en compte.
Dans cet article de blog, nous allons les détailler et expliquer comment ils peuvent avoir un impact sur le succès global de vos solutions d’analyse des gaz.
Le choix de la ou des différentes technologies de détection à employer est fondamental lors de l’intégration d’un analyseur de gaz dans un processus industriel. Il existe une large variété de technologies, telles que l’infrarouge (IR), la conductibilité thermique (TCD) ou encore l’oxyde de zirconium (zircone) ou la détection paramagnétique pour les mesures d’oxygène. Chaque technologie a ses propres avantages et inconvénients, il est donc important de choisir celle qui convient à votre application spécifique.
Lors de cette première phase de choix, les principaux facteurs à prendre en compte seront :
LES COMPOSANTS A MESURER
LES ÉCHELLES DE MESURE
LES COMPOSANTS INTERFÉRENTS
Ce dernier facteur est tout aussi important que les autres, tant l’impact des interférences croisées peut perturber et dégrader la mesure.
Le deuxième point clé à considérer est le choix entre solutions d’analyse des gaz in situ ou extractive.
Les analyseurs de gaz in situ sont installés directement dans le flux de processus et mesurent la concentration des gaz, là où ils sont, à l’instant t, sans les déplacer, ni les dénaturer. Ils sont par conséquent plus performants en termes de temps de réponse. La plupart du temps plus compacts et moins énergivores, ils ne nécessitent pas de préparation du gaz avant analyse.
Les analyseurs de gaz extractifs prélèvent un échantillon du gaz de procédé et l’analysent en dehors du procédé, à plus ou moins longue distance. Le temps de réponse est supérieur et un système de prélèvement et de traitement de l’échantillon est requis. Vous l’aurez compris, les deux méthodes ont leurs avantages et leurs inconvénients et le meilleur choix dépend fortement de l’application.
Le troisième point clé à prendre en compte pour construire les solutions d’analyse des gaz est la conception des systèmes de prélèvement, également appelés système d’échantillonnage, ou encore systèmes de traitement ou de conditionnement de l’échantillon.
Le gaz de prélèvement doit être représentatif du gaz de procédé et ne doit pas contenir de contaminants, solides, liquides ou gazeux, susceptibles d’endommager le capteur. Le gaz de prélèvement doit aussi être acheminé vers le capteur à un débit et une pression, définis et constants. Selon l’application d’une part et la technologie de détection d’autre part, différents types de systèmes d’échantillonnage peuvent être nécessaires.
La plupart des analyseurs IR par exemple, travaillent à température ambiante. De fait, les gaz doivent être préalablement asséchés afin de ne pas condenser dans la cellule de l’analyseur. À l’inverse, un analyseur équipé d’une cellule chauffée et réalisant la mesure de composés solubles accueillera le gaz maintenu à chaud, mais bien entendu filtré en amont.
L’analyseur industriel doit être conçu pour fonctionner et résister aux contraintes des conditions ambiantes, notamment les températures, pressions et vibrations élevées.
Voici les principales questions à se poser à cette étape :
INTÉRIEUR OU SOUS-ABRI
COFFRET OU ARMOIRE
IP ET/OU ATEX
UTILITÉS DISPONIBLES
La fonction de l’analyseur industriel est de déterminer la ou les concentrations gazeuses de composés dans un procédé industriel. Mais la finalité des solutions d’analyse des gaz est d’informer l’utilisateur, voire de permettre une régulation de procédé.
Dans le cas d’un Système de Mesure en Continu des Émissions (CEMS), le système d’analyse sera équipé d’un automatisme industriel et d’un Système d’Acquisition et de Traitement des Données logiciel (DAHS). Il s’agit dans ce cas d’une interface spécifique et complexe, répondant à des normes telles que la norme EN14181 pour les CEMS et la norme EN17255 pour les DAHS.
Dans le cas de systèmes d’analyse permettant le pilotage de procédés industriels, comme un contrôle de combustion, ou un four de traitement thermique, les données de mesure, ainsi que certaines informations d’état (échelles, alarmes, etc.) sont transmises au système de contrôle via signaux analogiques (4-20mA, contacts relais, etc.) ou par transmission numérique (Modbus, Profibus, etc.).
Selon les besoins de l’utilisateur, divers équipements tels qu’un PC, un écran IHM tactile industriel, un smartphone ou une tablette serviront d’interface.
Le sixième et dernier point clé à considérer est la garantie de durabilité et de performance des solutions d’analyse des gaz. Le système d’analyse de gaz doit être capable de résister aux rigueurs de l’utilisation industrielle et de maintenir sa précision dans le temps.
Pour conserver dans le temps un analyseur de gaz précis, trois éléments fondamentaux sont à prendre en compte lors de la conception :
Il est nécessaire d’intégrer un dispositif d’étalonnage au sein du système d’échantillonnage. Que le système d’analyse de gaz soit équipé d’un dispositif d’étalonnage manuel ou d’un système d’étalonnage automatique, il est impératif que celui-ci, soit facile. Il doit en outre être adapté aux fréquences d’étalonnage requises à la fois par la technologie de détection et les besoins de l’exploitant en garantie de précision de mesure de l’analyseur de gaz.
Les consommables tels que les joints, les filtres et autres clapets de pompes, doivent être accessibles afin que la maintenance régulière soit facilitée et encouragée. Les exploitants peuvent être formés à ces opérations de maintenance, ou l’entretien peut être sous-traité.
Les matériaux utilisés pour l’intégralité des systèmes d’analyse de gaz, que ce soit à l’intérieur des analyseurs de gaz proprement dit, ou au sein des systèmes de prélèvement, doivent être adaptés aux conditions du gaz échantillons. Ils doivent être robustes, et inertes, de sorte à résister à l’humidité et à la corrosion notamment. On évite ainsi non seulement de détériorer les équipements analytiques, mais également de dénaturer les gaz à analyser avant même leur analyse.
Chefs de projet, responsables maintenances ou d’exploitation, lors de la conception des solutions d’analyse des gaz pour un environnement industriel, ce sont là six points clés à considérer. En prenant en compte tous ces facteurs, vous pourrez choisir ou développer un système d’analyse industriel qui répondra aux besoins de votre application et vous fournira des années de service fiable.
80 % des problèmes rencontrés lors de l’utilisation d’analyseurs de gaz ne sont pas dus à l’analyseur lui-même, mais au système dans lequel il est intégré. Fuji Electric est à la fois fabricant d’analyseurs depuis… 1954 (!), mais également concepteur, intégrateur et fabricant du système d’analyse complet adapté au procédé industriel de l’utilisateur. Grâce à cette double compétence, les solutions d’analyse des gaz Fuji Electric sont mondialement réputées comme étant parmi les plus fiables et performantes du marché.
