Capteurs de température avec câble Thermocouples et

Capteurs de température avec câble
Thermocouples et sondes à résistance
Pour atmosphères explosibles
ATEX « i », « e », « t »
Groupe cible :
Cette notice s’adresse à la main
d’œuvre qualifiée et aux personnes
formées suivant la directive 1999/92/CE
B 903515.0.1
B 903525.0.1
Notice de mise en service
Rédacteur : C. Noussbaum
2015-11-25/00622584
2
Lisez cette notice avant de mettre en service l’appareil. Conservez cette
notice dans un endroit accessible à tout moment à tous les utilisateurs.
Aidez-nous à l’améliorer en nous faisant part de vos suggestions.
Téléphone : 03 87 37 53 00
Télécopieur : 03 87 37 89 00
E-mail : [email protected]
Service soutien à la vente : 0892 700 733 (0,337 €/min)
Tous les réglages et toutes les interventions éventuellement nécessaires
sont décrits dans cette notice de mise en service. Toutefois si vous
rencontrez des difficultés lors de la mise en service, n’effectuez aucune
manipulation non autorisée.
Vous pourriez compromettre votre droit à la garantie ! Veuillez prendre
contact avec nos services.
Sommaire
Page
1 Objet et affectation_________________________________________ 5
2 Identification du capteur ____________________________________ 6
3 Instructions de sécurité ____________________________________ 6
4 Conformité aux normes ____________________________________ 7
5 Caractéristiques techniques ________________________________ 7
5.1 Raccordement à sécurité intrinsèque, mode de protection Ex « i » ________________7-8-9-10
5.2 Mode de protection à sécurité augmentée Ex « e » ______________________________10
5.3 Utilisation en atmosphères explosives dues à la présence de poussières __________11
6 Installation_________________________________________________ 12
7 Maintenance _______________________________________________ 13
8 Types de raccordement de thermocouples __________________ 13
9 Types de raccordement de sondes à résistance ______________ 13
10 Attestations et certificats __________________________________ 14
4
1 Objet et affectation
Objet :
Les capteurs JUMO pour process industriels (installations chimiques, pétrochimie, réservoirs sous
pression, stockage de céréales etc.) sont utilisés principalement pour la mesure de température dans
des milieux liquides, gazeux et poussières en présence d’atmosphère explosible.
Les capteurs sont composés d’une gaine de protection forée dans la masse ou mécano soudée en
acier inoxydable, alliage de nickel, Titane…, avec ou sans rétreint et différents raccords au process.
Le plongeur peut également être constitué d’une gaine de protection chemisée avec isolant minéral en
acier inoxydable, alliage de nickel.
L’élément de mesure standard est équipé d’une sonde de température Pt100 suivant EN 60751,
classe B, en montage 2, 3 ou 4 fils, qui sont également disponibles, en version simple, double…, voir
fiche technique 903525.
Pour les thermocouples, les éléments de mesure sont conformes à EN 60584, voir fiche technique
903515.
Spécifications et affectations :
Type
TXI.03
TXI.03
Ch.P
Ch.P
Ch.P
C.D.E
C.D.E
Fiche
technique
903515/10
903525/10
903515/40
903525/40
903515/20
903525/20
903515/50
903525/50
903515/50
903525/50
903515/30
903525/30
903515/60
903525/60
Mode de
protection
Groupe
Catégorie +
atmosphère :
Gaz=G/Dust=D
Zone
Degré de
protection
ia
II
1G
0,1,2
Ga
ia
II
III
1G
1D
0, 1, 2
20, 21, 22
Ga
Da
e
II
2G
1, 2
Gb
e
ta
II
III
1, 2
20, 21, 22
Gb
Da
e
II
2G
1D
2G
Class 1
1
Gb
e
II
2G
1, 2
Gb
e
ta
II
III
2G
1D
1, 2
20, 21, 22
Gb
Da
Fiche technique 903515 : Thermocouples équipés d’un câble de compensation/extension
pour process industriels avec Attestation d’Examen CE de type ATEX et/ou certificat IECEx,
et/ou certificat de conformité CSA/UL.
Fiche technique 903525 : Sondes à résistance équipées d’un câble de raccordement pour
process industriels avec Attestation d’Examen CE de type ATEX et/ou certification IECEx,
et/ou certificat de conformité CSA/UL.
5
2 Identification du capteur
Exemple de marquage d’un capteur :
JUMO 57075 METZ (1)
Type : Ch.P (2)
N°. Fab. : AR/Pos (3)
Année de construction
CE0359
II 2/2G – II 1/1D (4) (5)
Ex e IIC T1 à T6 ou xxx°C/T6 Gb/Gb (6)
Ex ta IIIC Txxx°C/T85°C Da/Da (7)
LCIE 03 ATEX 6088 X (8)
IECEx LCIE 13.0060 X (9)
Class I, Zone 1, AEx e IIC Gb T6 (10)
Class I, Division 2, Groups A, B, C, D(11)
Ambient temperature range : -20 à +60 °C (12)
CSA.13. 70005110 (13)
Un ≤ 28V In ≤ 2mA
 AVERTISSEMENT – DANGER POTENTIEL DE CHARGES ELETROSTATIQUES
(12)
VOIR INSTRUCTIONS – WARNING – POTENTIAL ELECTROSTATIC CHARGING HAZARD – SEE
INSTRUCTION
(1)
Adresse du fabricant
Type du capteur
(3)
Numéro de fabrication : numéro de commande + position
(4)
Organisme notifié : 0359 = Intertek
(5)
Marquage Ex du groupe et de la catégorie
(6)
Marquage Ex pour zone G
(7)
Marquage Ex pour zone poussière (IIIC, poussières conductrices)
(8)
Numéro de l’Attestation Ex
(9)
Numéro du certificat de conformité IECEx
(10)
Marquage CSA/UL
(11)
Groupe gaz
(12)
Température ambiante
(13)
Numéro de certificat CSA/UL
(14)
En cas de revêtement sur le plongeur (thermorétractable ou revêtement projeté) voir les instructions
spécifiques
(2)
3 Instructions de sécurité
L’appareil est exclusivement conçu pour une utilisation dans le cadre des valeurs indiquées sur la
plaque signalétique et dans les caractéristiques techniques (voir chapitre « Caractéristiques
techniques » de la notice de mise en service ou de la fiche technique).




La température de service maximale ne doit pas être dépassée.
La température ambiante admissible ne doit pas être dépassée.
L’indice de protection de l’appareil doit être respecté lors de la mise en œuvre.
Le raccordement des capteurs à l’installation doit être conforme aux valeurs électriques
déterminées dans les Attestations Ex, les Certificats IECEx et le certificat de conformité
CSA/UL.
6
Les capteurs ne doivent subir aucune modification. Le cas échéant, il est impossible de garantir un
fonctionnement parfait. Vous ne pourrez avoir recours à la garantie.
Si vous remplacez des éléments de mesure interchangeable, vous ne devrez utiliser que des pièces
d’origine JUMO du même type.
Il faut veiller à ne pas endommager le câble et l’isolation lors du montage du capteur sur le process.
Le câble est à poser de façon fixe. Pour le montage, démontage ou le fonctionnement du capteur,
s’assurer qu’aucune charge de traction ou de pression supérieure à 17 Newton est imposée sur le
câble.
Les données techniques importantes pour l’utilisation de l’appareil dans des atmosphères explosibles
sont énoncées dans la fiche de données ATEX correspondante.
Pour éviter toute augmentation de température par accumulation ou apport de chaleur, rester éloigné
des éléments chauds de l’installation et des systèmes d’isolation thermique en assurant une
dissipation de la chaleur par circulation sans obstacle de l’air.
Veuillez respecter les mesures de sécurité et le règlement national et international de préventions des
accidents lors du montage sur le lieu d’utilisation. L’utilisateur doit respecter des dispositions légales.
4 Conformité aux normes
Type
Attestation ATEX
TXI.03
LCIE 03 ATEX 6290 X
Ch.P
LCIE 03 ATEX 6088 X
Normes EN
EN 60079-0 (2012)
EN 60079-11 (2012)
EN 60079-0 (2012)
EN 60079-7 (2007)
EN 60079-31 (2009)
Ch.P
C.D.E
Certificats
IECEx LCIE 13.0043 X
IECEx LCIE 13.0060 X
CSA.13. 70005110
LCIE 03 ATEX 6087 X
EN 60079-0 (2012)
EN 60079-7 (2007)
EN 60079-31 (2009)
IECEx LCIE 13.0074 X
Normes IEC/ CSA UL
IEC 60079-0 (2011)
IEC 60079-11 (2011)
IEC 60079-0 (2011)
IEC 60079-7 (2006)
IEC 60079-31 (2008)
CSA C22 2 No 60079-0 :12
CSA C22 2 No 60079-7 :12
ANSI/ISA 60079-0 :09
ANSI/ISA 60079-7 :05
IEC 60079-0 (2011)
IEC 60079-7 (2006)
IEC 60079-31 (2008)
5 Caractéristiques techniques
ATTENTION : caractéristiques spécifiques voir fiche technique en annexe/plan technique
et/ou sur l’étiquette qui se trouve dans cette notice.
5.1 Raccordement à sécurité intrinsèque, mode de protection
Ex « i » (capteur TXI.03)
Le matériel utilisé en zone explosible ne contient que des circuits électriques à sécurité intrinsèque.
Un circuit électrique est à sécurité intrinsèque lorsque, en situation normale et en cas de défaillance
due à un court-circuit, aucune étincelle inflammable ne se produit ou lorsque les appareils ne
chauffent pas en surface au-delà de la classe de température définie (voir également EN 60079-11).
Pour qu’un circuit électrique puisse être défini comme étant à sécurité intrinsèque, il faut que tous les
appareils qui se trouvent dans ce circuit soient conçus avec une sécurité intrinsèque. Ensuite, il faut
7
vérifier que l’interconnexion des appareils à sécurité intrinsèque réponde également aux prescriptions
d’un circuit électrique à sécurité intrinsèque.
L’interconnexion à elle seule ne garantit pas un circuit à sécurité intrinsèque.
Il faut procéder à un calcul de la boucle de sécurité intrinsèque. Pour apporter la preuve de la sécurité
intrinsèque, les valeurs limites électriques doivent être conformes aux attestations relatives au
matériel.
Les conditions sont vérifiées par comparaison des valeurs limites admissibles du matériel électrique :
Matériel électrique « i »
Tension (U)
Ui
Courant (I)
li
Puissance (W)
Pi
Inductance (mH)
Li (+Lc câble)
Capacité (µF)
Ci (+Lc câble)
Matériel associé
Uo
Io
So
Lo
Co
≥
≥
≥
≤
≤
Listes des câbles utilisés pour la fabrication des capteurs
TN
Désignation
00421577
00421578
00421580
00421588
00421441
00511689
00422047
00511693
00511694
PTFE/Blindé/PFA
3x0,22 mm²
PTFE/Blindé/PFA
4x0,22 mm²
PTFE/Blindé/PFA
6x0,22 mm²
PTFE/Blindé/PFA
3x0,22 mm²
FEP/Blindé/Silicone
6x0,22 mm²
PVC/Blindé/PVC
3x0,22 mm² C2
PVC/Blindé/PVC
4x0,22 mm² C2
PVC/Blindé/PVC
6x0,22 mm² C2
PVC/Blindé/PVC
8x0,14 mm² C2
T.° maxi
d’utilisation
Li mH/m
Ci pF/m
-190…260°C
0,53
13,93
-190…260°C
0,50
18,36
-190…260°C
0,45
60
-190…260°C
0,05
18,38
-50...180°C
0,45
60
-5…+105°C
0,51
37,04
-5…+105°C
0,51
37,03
-5…+105°C
0,50
37,04
-5…+105°C
0,53
134
Valeurs électriques
Ui ≤ 25V
li ≤ 20mA
Pi ≤ 125 mW
Pour les sondes à résistance, l’élément sensible est parcouru par un courant de mesure ou un courant
de fuite.
Il en résulte un auto échauffement de l’élément puis une augmentation de la température à la surface
de la gaine de protection. Il faut s’assurer, que la limite de la classe de température ne soit pas
dépassée.
Classement de température
Ta max
80 °C
95 °C
130 °C
Classe de T° Gaz
T6
T5
T4
Classe de T° Poussières
T 85 °C
T100 °C
T135 °C
8
195 °C
290 °C
400 °C
T3
T2
T1
T200 °C
T300 °C
T410 °C
Nota :
Il faut également respecter les marges de sécurité suivantes :
Catégorie 1 : suivant EN 1127-1 : 2011, point 6.4.2 (surfaces chaudes), les températures de toutes les surfaces
d’appareil… pour utilisation en zone 0…, pouvant entrer en contact avec des atmosphères explosibles, ne
doivent pas dépasser 80 % de la température d’inflammation !
 Classe de température moins 20 % ! En outre, il faut encore ôter 10 °C dans les classes de température T1 et
T2 et 5 °C dans les classes de température T3 – T6.
Catégorie 2 : il faut ôter 10 °C par mesure de sécurité dans les classes de température T1 – T2 et 5 °C dans les
classes de température T3 – T6
L’échauffement de la surface lui-même est défini par la construction de la sonde de température, par
les conditions environnantes (coupage thermique au milieu à mesurer) ainsi que par la puissance
appliquée par le circuit électrique.
Le comportement d’auto échauffement de la sonde se caractérise par une constante de la gaine de
protection SK [K/W], qui indique, lorsque l’air est statique, l’échauffement de surface par rapport à la
température environnante dépendant de la puissance apportée.
La constante de la gaine de protection SK est définie par JUMO et elle est indiquée dans la fiche de
donnée ATEX.
Pour le cas d’application correspondant et le matériel électrique raccordé, l’utilisateur doit déterminer
si la sonde est adaptée à la tâche de mesure.
L’équation suivante permet de calculer la température max. admissible à la pointe de la sonde :
TS = TK – PI x SK
TS : Température max. admissible à la pointe de la sonde
TK : Température max. admissible de la température de surface par rapport à la classe de température
(voir tableau moins marge de sécurité)
Pi : Puissance du circuit électrique certifié à sécurité intrinsèque
SK : Constance de la gaine de protection (voir fiche technique)
Le diagramme ci-dessous indique le comportement d’auto échauffement de la surface d’une sonde à
résistance par rapport à la puissance apportée et à la température à l’intérieur de la sonde.
(Le comportement d’auto échauffement est indépendant du mode de protection et doit être considéré
de la même manière pour les autres modes de protection).
9
Comportement d’auto échauffement d’une sonde à résistance Pt100
Exemple 1
Une sonde doit être placée dans la classe température T4 (température maximale 135 °C, la limite doit
être diminuée de 5 K par mesure de sécurité) ;
Constance de la gaine de protection SK = 80 K/W
Puissance max. du circuit électrique P = 0,5 K
TS = 130 °C – 0,5 W x 80 K/W
TS = 130 °C – 40 K = 90 °C
La température maximale (température à mesurer ou du fluide) à la pointe de la sonde ne doit pas
dépasser 90 °C, étant donné qu’en cas de défaillance, un dépassement des classes – limites de
température est à envisager. RISQUE D’EXPLOSION !
Exemple 2
La même sonde utilisée dans le même cas d’application que l’exemple précédent, mais raccordée à
un convertisseur de mesure JUMO dTRANS T02 Ex, permet une température maximale de surface
supérieure, il en résulte un spectre d’application plus grand :
Constante de la gaine de protection SK = 80 K/W
Puissance max. du circuit électrique P = 0,029 W (convertisseur de mesure JUMO type 70.7015)
TS = 130 °C – 0,029 W x 80 K/W
TS = 130 °C – 2,32 K = 127,68 °C
La température maximale (température à mesurer ou du fluide) à la pointe de la sonde ne doit pas
dépasser 127,68 °C, étant donné qu’en cas de défaillance un dépassement des classes – limites de
température est à envisager. RISQUE D’EXPLOSION !
5.2 Mode de protection à sécurité augmentée Ex « e » (Capteur
Ch.P et C.D.E)
Dans ce cas, le mode de protection consiste à appliquer des mesures afin d’éviter, avec un coefficient
de sécurité élevé, la possibilité de températures excessives et l’apparition d’étincelles ou d’arcs
électriques à l’intérieur et sur les parties externes du matériel électrique qui ne se produisent pas en
service normal ou en cas de défaillance.
Les exécutions à sécurité augmentée ne doivent pas forcément être raccordées à un circuit électrique
à sécurité intrinsèque, mais il faut cependant s’assurer que l’échauffement de la sonde reste limité
dans tous les modes de fonctionnement, comme décrit dans le paragraphe 5.1 et les exemples 1 et 2.
Le mode de protection à sécurité augmentée « e » n’est pas suffisant à lui seul pour une utilisation en
zone 0 (G) ou 20 (D) ! Deux modes de protection indépendants et/ou un élément de séparation pour
séparer les zones sont nécessaires.
Le matériel est équipé d’accessoires (boîtiers ATEX/IECEx/CSA-UL, borniers ou presse-étoupes
ATEX/IECEx/CSA-UL) conformes aux normes EN 60079-0/IEC 60079-0, EN 60079-7/IEC 60079-7 et
CSA C22 2 No 60079-0 :12, CSA C22 2 No 60079-7 :12, ANSI/ISA 60079-0 :09, ANSI/ISA 600797 :05.
La reprise de masse extérieure doit être mise à la terre ou intégrée à la liaison équipotentielle du site.
Capteur Ch.P avec certificat de conformité CSA/UL
Le câble multiconducteurs blindé doit impérativement :
•
être installé avec une gaine de protection certifiée UL/CSA Class 1 – Div.2 (exemple, gaine
ANACONDA 3/8 – type HTDL – réf 330.012.2 – certifiée ULCSA Class I- Div2)
10
ou
• être protégé par une de protection métallique solidaire du montage capteur (exemple, gaine
flexible inox simple agrafage soudé sur la jonction plongeur / câble)
ou
• utilisation d’un câble multiconducteur blindé conforme CSA/UL pour utilisation Zone 1 _ Div.2
Température ambiante
La température ambiante au niveau du boîtier de raccordement du capteur ne doit pas dépasser la
plage de température suivante : -20 à +60 °C.
La température ambiante au niveau de l’entrée de câble du capteur ne doit pas dépasser la plage de
température suivante : -20 à +60 °C.
Pour une utilisation en température ambiante différente, le boîtier de raccordement certifié et l’entrée
de câble certifiée utilisées, devront être certifiés pour cette température ambiante,
exemple : température ambiante -40 °C, boîtier certifié pour -40 °C avec entrée de câble certifiée pour
-40 °C.
Valeurs électriques : Un ≤ 28V
In ≤ 2mA
Classement de température
Ta max
80 °C
95 °C
130 °C
195 °C
290 °C
400 °C
(xxx-10)°C > 400 °C
Classe de T° Gaz
T6
T5
T4
T3
T2
T1
xxx °C
Classe de T° Poussières
T 85 °C
T100 °C
T135 °C
T200 °C
T300 °C
T410 °C
Txxx °C
5.3 Utilisation en atmosphères explosibles dues à la présence de
poussières
Il faut tenir compte des valeurs suivantes pour une utilisation en atmosphères explosibles dues
à la présence de poussière :
Pour toutes les zones :
La température de surface du matériel électrique ne doit pas augmenter de manière à ce que la
poussière sous forme de nuage ou de couche puisse s’enflammer. Ceci est possible lorsque les
conditions suivantes sont respectées :
Poussières sous forme de nuage :
Pour la prévention de l’inflammation des atmosphères poussiéreuses, on doit limiter la température
maximale de la surface. Elle doit être inférieure à la plus faible des deux valeurs, soit : au 2/3 de la
température d’auto inflammation de nuage de poussières considéré.
Poussières en couche :
Surfaces sur lesquelles il n’est pas possible d’éviter un dépôt dangereux de poussière incandescent.
La température à la surface ne doit pas dépasser la température d’incandescence moins 75 K.
En cas de couche supérieure à 5 mm une réduction plus grande de la température à la surface est
nécessaire.
Si la poussière est présente à la fois en nuage et en couche, comme c’est souvent le cas, prendre le
cas le plus défavorable.
11
Nota :
On entend ici par surface, l’enveloppe contenant les équipements électriques, voir à ce propos
EN 60079-14.
La température d’inflammation et d’incandescence de la poussière et du mélange air/poussière
doit être déterminée par l’exploitant (utilisateur) !!
6 Installation
Pour l’installation/le fonctionnement, il est nécessaire de respecter les normes européennes et
nationales. Les règles généralement admises et cette notice de mise en service font autorité.
Les capteurs de JUMO servent à mesurer la température dans des atmosphères explosibles en
présence de substances inflammables ou non inflammables, de gaz ou de mélanges gaz/airs et le cas
échéant de poussières combustibles.
Alimentation et exploitation en sécurité intrinsèque, s’effectuent par l’intermédiaire de circuits
électriques à sécurité intrinsèque certifiés.
Les capteurs sont fixés avec le raccord de process sur le lieu de montage. Suivant le raccord de
process, le capteur peut ou doit être monté dans un doigt de gant à visser ou à souder
supplémentaire. Si un filetage est monté comme raccord de process, toute la longueur du filetage du
capteur doit être à l’intérieur de l’enveloppe du matériel.
Le câble d’alimentation du capteur doit être posé de manière fixe, lorsque celui-ci est monté dans des
citernes ou des conduites dans lesquelles se trouve constamment ou pour de longues durées un
mélange gaz/airs (zones 0, 1G et/ou EPL Ga) ou des poussières combustibles.
La compensation de potentiel (mise à la terre du dispositif) doit couvrir l’ensemble du câblage du
circuit de mesure !
12
Les boîtiers de connexion métalliques doivent être mis à la terre au moyen d’un câble de
raccordement pour la compensation de potentiel. Les boîtiers de connexion non-métalliques ne
doivent pas dépasser la surface maximale suivant EN 60079-26.
Le doigt de gant à visser ou à souder servant à séparer les zones est en acier, acier inoxydable,
Hastelloy, etc. et à une épaisseur de paroi de 1 mm min.
Veuillez tenir compte de la norme EN 60079-14 « Atmosphère explosive Partie 14 : conception,
sections et construction d’installations électriques » !
Le matériel destiné à des atmosphères explosives, en présence de mélanges hybrides, doit être
particulièrement contrôlé pour cette application. Les mélanges hybrides sont des mélanges
explosibles composés de gaz combustibles, de vapeurs ou brouillards avec poussières combustibles.
Il incombe à l’exploitant de vérifier que le matériel est adapté à de telles applications.
Attention :
La responsabilité de la classification des zones incombes dans tous les cas à l’utilisateur et non
au constructeur/fournisseur de matériel électrique !
Gaz, brouillards,
vapeurs
Zone 0
Zone 1
Zone 2
Classification des zones
Présence ou durée de
Poussières
l’atmosphère explosive
Constamment – Longue durée
Zone 20
- Fréquemment
Zone 21
Occasionnellement
Faible probabilité – Subsiste
Zone 22
pendant une courte durée
Valeurs de référence
1000 heures/an
10 – 1000 heures/an
10 heures/an
7 Maintenance
Veuillez respecter les normes nationales et européennes en ce qui concerne l’entretien/la
réparation/les essais.
Pour l’entretien, il est essentiel de contrôler les pièces qui dépendent du mode de protection.
De ce fait, les capteurs avec tête de raccordement en matière plastique ainsi que toutes les
pièces en matière synthétique (par ex. : connecteur, etc.) ne doivent être nettoyées qu’avec un
chiffon humide afin d’éviter les décharges.
8 Types de raccordement de thermocouples
(également valable pour thermocouple en-tête et de ligne de JUMO)
9 Types de raccordement de sonde à résistance
13
(également valable pour Pt500 et Pt1000, pour sondes à résistance de JUMO avec tête de
raccordement câble)
14
10 Attestations et certificats
Téléchargement des Attestations Ex, et des certificats IECEx et le certificat de conformité CSA/UL sur
notre site Internet :
www.jumo.fr
15
16
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 :
[email protected]
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 :
[email protected]
Internet :
www.jumo.fr
17