Analyseur au laser à diode ajustable Measurement made easy … · rayon laser qui rayonne à...

Fiche technique DS/LS4000-FR Rév. C

LS4000 Analyseur au laser à diode ajustable

Measurement made easy Une précision maximale dans des conditions extrêmes

Précision maximale

– Limites de détection minimales, mesures à haute précision

– Très sélectif, quasiment insensible aux interférences

Convient pour les conditions process difficiles

– In-situ, mesure directe de flux de gaz dangereux

– Pour les applications à des températures et pressions

élevées

Rapide et direct

– In-situ, aucun prélèvement/traitement du gaz de mesure

– Temps de réaction court

Fiable, compact et simple

– Carter encapsulé résistant à la pression (Ex-d), pas de rin-

çage de l'installation dans des zones à risque d'explosion

– Pas de rinçage à l'azote du carter lors des mesures de

l'oxygène

– Construction compacte et légère, insensible aux vibrations

– Entretien simple


2 DS/LS4000-FR Rév. C | LS4000

Introduction

Utilisation prévue et construction

Le LS4000 est un analyseur laser in-situ pour mesurer en

continu les concentrations en gaz. Il utilise la spectroscopie

d'absorption à base de diode laser ajustable hautement

sélective (tunable diode laser absorption spectroscopy,

TDLAS). Le LS4000 est un système autonome et il peut être

utilisé selon les standards internationaux dans des zones à

risque d'explosion.

L'appareil comporte un émetteur avec une diode laser et un

récepteur avec un photodétecteur. Les deux unités sont

montées l'un en face de l'autre sur une conduite de process

ou une cheminée et connectées entre elles au moyen d'une

boîte de raccordement.

Principe de mesure

Le LS4000 utilise la méthode de mesure de la spectroscopie

d'absorption à base de diode laser (TDLAS) basée sur le

principe que les gaz absorbent de la lumière de longueurs

d'ondes spécifiques.

A cet effet, une diode laser réglable dans l'émetteur émet un

rayon laser qui rayonne à travers le gaz process et qui vient

buter sur le photodétecteur du récepteur. Les molécules du

composant de mesure, qui se trouvent dans le chemin optique

du faisceau laser absorbent la lumière laser, atténuant ainsi

l'intensité de la lumière au récepteur.

Un système de traitement du signal sophistiqué utilise

l'atténuation mesurée de l'intensité de la lumière et calcule la

concentration en gaz en se basant sur la loi de Beer-Lambert.

L'influence des variations de température et de pression est

supprimée par une fonctionnalité d'autocorrection dynamique.

Caractéristiques techniques

Composants de mesure et plages de mesure

Composant de mesure

O2

Plage de mesure min. /max.

0–1/100 % volumétrique

Pression absolue max.

2 bars, 2–20 bars sur demande

Température max.

1500 °C

Nombre de plages de mesure

1 plage de mesure physique par composant de mesure,

1 transmission

Longueur du trajet optique (OPL)

Longueurs de trajets optiques standards

De 0,5 à 20 m. Autres longueurs de trajets optiques sur

demande.

Remarque

– Les caractéristiques métrologiques de l'analyseur sont

transmises conformément à la norme CEI 61207-1: 2010

« Analyseurs de gaz – Expression des qualités de fonction-

nement – Partie 1: Généralités ». Elles concernent l'azote en

tant que gaz associé. L'exactitude de ces caractéristiques

dans d'autres mélanges de gaz peut uniquement être ga-

rantie lorsque la composition du mélange de gaz concerné

est connue.

– Toutes les caractéristiques techniques s'appliquent à la

longueur du trajet optique (optical path length, OPL) de

1 mètre qui a été testée dans un dispositif d'essai et de

calibrage de l'entreprise ABB. Selon l'application, des

écarts peuvent toutefois survenir. La limite de détection

ainsi que la plage de mesure minimale et maximale varient

en fonction des propriétés du gaz (pression, température et

composition) et de la longueur du trajet optique. La plage

de mesure minimale, la pression maximale et la température

maximale ne peuvent donc pas être atteintes simultanément

dans toutes les conditions.

– Les valeurs maximales indiquées pour la pression et la tem-

pérature sont des valeurs maximales physiques (spectros-

copiques).

– Les applications qui dépassent les valeurs limites spec-

troscopiques mentionnées ci-avant sont disponibles sur

demande.

LS4000 | DS/LS4000-FR Rév. C 3

Stabilité

Les caractéristiques suivantes s'appliquent aux conditions

standard. Elles peuvent varier en fonction des conditions

d'application.

Ecart de linéarité

1 % de l'étendue de mesure

Précision de répétition

< 0,2 % de la valeur mesurée

Stabilité du point zéro

Pas de stabilité du point zéro en raison du principe de mesure

Dérive de sensibilité

< 1 % de la plus petite plage de mesure par semaine

Fluctuations du signal de sortie (2 )

0,5 % de la plus petite plage de mesure

Limite de détection (4 )

1 % de la plus petite plage de mesure

Effets d'influence

En cas de grands écarts par rapport à la température et la

pression de process au LS4000, une correction dynamique

automatique intervient. Celle-ci a besoin de signaux d'entrée

de 4–20 mA. S'il faut prendre en compte les effets d'influence

et/ou si un capteur de température ou de pression est néces-

saire, dépend de l'application en question (définie par ABB).

Température de process

< 1 % de la plage de mesure par 100 K

Pression de process

< 0,0001 % de la valeur mesurée par hPa

Pollution par la poussière

L'appareil reste opérationnel jusqu'à une perte de transmis-

sion de 97 %.

Gaz associés/sensibilité aux interférences

Pas de sensibilité aux interférences dans des conditions

d'exploitation normales

Influence du débit

Aucune influence sur la mesure, mais le débit détermine la

quantité de gaz requis pour le rinçage process.

Température ambiante

Dans la plage admissible : aucun effet

Comportement dynamique

Temps de préchauffage

< 5 min.

Temps de réponse

Typiquement 5 secs.

Intervalle de maintenance et calibrage/validation

Intervalle de maintenance

Dépend de l'application et de la pollution par la poussière

Calibrage

Calibrage un point avec le gaz d'essai et une cellule de cali-

brage externe hors ligne (voir « Accessoires » à la page 5)

Intervalle de calibrage/validation

Selon l'application, normalement une fois par an

Boîtier

Emetteur et récepteur

Type de protection IP65

Matériau Acier inoxydable 1.4308 (AISI 304H), peint

Poids 4,1 kg chacun

Couleur Gris clair (RAL 7035)

Dimensions Voir pages 6 à 9

Boîtes de raccordement

Usage universel


Matériau Acier, peint

Poids 4,7 kg


Dimensions Voir page 6

ATEX, IECEx


Matériau Aluminium, peint

Poids Version sans alimentation : 4,5 kg,

Version avec alimentation : 10 kg


Dimensions Voir pages 7 et 8

CSA classe I

Type de protection Type 3, 4X, 7 et 9

Matériau Aluminium sans cuivre, non peint

Poids 28 kg

Dimensions Voir page 9



Rinçage process

Selon l'application un rinçage est habituellement requis côté

process. Les boîtiers ne doivent pas être rincés.

Tailles de brides disponibles

DN50/PN10, ANSI 2 pouces-150 lb

Matériau

Brides AISI 316L (1.4404)

Joints toriques (process) FPM (standard), FFKM

Poids

3,1 kg

Prises du gaz de rinçage

Raccord de tuyau 1/4 pouces Swagelok pour tuyaux avec un

diamètre extérieur de 8 mm

Fluide de rinçage

Air à instruments, sec et exempt d'huile (selon la norme

ISO 8573.1, classe 2–3) ; azote (uniquement utilisé pour les

mesures O2 dans des petites plages de mesure)

Interfaces électriques

Sorties analogiques

Jusqu'à trois sorties 4–20 mA (soit une par composant de

mesure et pour la transmission), charge max. 500 , pas

isolées

Entrées analogiques

Jusqu'à deux entrées 4–20 mA pour la correction dynamique

de la température et de la pression de process, charge

max. 100 , pas isolées

Sorties numériques

Jusqu'à deux sorties numériques, 1 A à 30 V AC/DC, NO,

pour les alarmes de défaillance et les alarmes gaz

Interface de maintenance

Ethernet

Schémas des connexions voir pages 6 à 9

Raccordements électriques

Borne Signal Fonction

12 AO1 (4–20 mA) Sortie analogique 1



15 Masse AO Masse des sorties analogiques

16 DO1_A Sortie numérique 1

17 DO1_B

18 DO2_A Sortie numérique 2

19 DO2_B

27 Capteur T Marche (4–20 mA) Entrée analogique pour la

correction dynamique de la

température

28 Capteur T Arrêt (4–20 mA)

29 Capteur P Marche (4–20 mA) Entrée analogique pour la

correction dynamique de la

pression

30 Capteur P Arrêt (4–20 mA)

Tension d'alimentation

Sans alimentation

Tension d'entrée Tension nominale 24 V DC (DC

18…32 V)

Consommation de puissance < 10 W

Avec alimentation (intégrée à la boîte de raccordement)

Tension d'entrée AC 100…240 V ± 10 % ; 50…60 Hz

Tension de sortie 24 V DC

Consommation de puissance 30 VA

Exigences requises au site de montage

Température ambiante en fonctionnement

Emetteur et récepteur, variante de boîte de

raccordement à usage général

–20 à +55 °C (pas

d'exposition directe au

soleil)

Boîte de raccordement variante ATEX, IECEx 1) –20 à +55 °C

Boîte de raccordement variante CSA classe I 1) –25 à +50 °C

Température ambiante pour le stockage et le transport

Emetteur et récepteur –40 à +70 °C

1) Ces caractéristiques sont données à titre indicatif uniquement ; la docu-

mentation du fabricant de la boîte de raccordement prévaut.

Lieu de montage

Pour obtenir un résultat de mesure représentatif, il faut bien

mélanger le gaz de mesure au lieu de montage choisi. La

formation de coulures dans le circuit du gaz de mesure peut

se traduire par des erreurs de mesure.

Tolérance d'alignement

Brides parallèles dans 1,5°


Variantes antidéflagrantes

L'analyseur de gaz du type LS4060 peut être utilisé dans des

zones à risque d'explosion :

Protection antidéflagrante conforme aux normes européennes –

ATEX

Emetteur et récepteur (Zone 1) II 2(1)G Ex d [op is Ga] IIC T6 Gb

II 2D Ex tb IIIC T88°C Db

Emetteur et récepteur (Zone 2) II 3(1)G Ex d [op is Ga] IIC T6 Gc

II 3D Ex tc IIIC T88°C Dc

Boîte de raccordement sans

alimentation 1)

II 2G Ex e IIC T6 Gb


Boîte de raccordement avec

alimentation supplémentaire

intégrée 1)

II 2G Ex d IIC T6

II 2D Ex tD A21 IP66 T85°C

Protection antidéflagrante conforme aux normes internationales –

IECEx

Emetteur et récepteur Ex d [op is] IIC T4 Gb

Ex tb IIIC T88°C Db

Boîte de raccordement sans

alimentation 1)

Ex e IIC T6 Gb



alimentation intégrée 1)

Ex de IIC T6 Gb

Protection antidéflagrante conforme aux normes américaines et

canadiennes – UL, CSA

Emetteur et récepteur Classe I, Division 1, Groupes B, C, D

Classe I, Division 2, Groupes A, B, C, D;

T4A

Classe I, Zone 1, AEx d, IIB+H2 T4


alimentation intégrée 1)

Classe I, Division 1, Groupes B, C, D

Classe I, Zone 1, Groupe IIB + H2

1) Les caractéristiques relatives à la protection antidéflagrante des boîtes

de raccordement sont données à titre indicatif uniquement ; la docu-

mentation du fabricant de la boîte de raccordement prévaut.

Accessoires

Cellule de calibrage

La cellule de calibrage est utilisée pour étalonner l'appareil.

Matériau

Aluminium (6082-T6) ou AISI 316L (1.4404)

Cellule de validation

La cellule de validation est utilisée pour valider l'appareil.

Elle est installée de manière permanente entre la conduite de

process et l'émetteur ou le récepteur.

Matériau

AISI 316L (1.4404)

Prises de gaz



Brides de séparation

En cas d'application avec des gaz sous haute pression ou

avec des gaz toxiques et inflammables, des brides de sépara-

tion peuvent être utilisées pour fermer le process. Les brides

de séparation sont conformes à la directive sur les équipe-

ments sous pression 97/23/CE.

Tailles de brides disponibles

DN50/PN16, ANSI 2 pouces-150 lb

Matériau

Brides AISI 316L (1.4404)

Fenêtre Verre en borosilicate trempé précontraint selon la

norme DIN 7080, avec couche antireflets

Joints plats

(process)

Graphite

Prises de gaz pour le rinçage



Valeurs limites

Température Max. 300 °C

Pression absolue Max. de 16 bars

Tubes à emboîter

Les tubes à emboîter (longueur 1 mètre) peuvent être utilisés

pour des applications en présence d'une teneur en poussières

élevée pour raccourcir le trajet optique.

Matériau

AISI 316L (1.4404)



LS4000 avec boîte de raccordement universelle

Dimensions en mm (pouces)

Boî

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OP

L Gaz process

Tens

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(13.

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(11.

81)

200 (7.87)

118

(4.6

5)

163 (6.42)

155

(6.1

0)


LS4060 avec boîte de raccordement version ATEX-/IECEx sans bloc d'alimentation


111

(4.3

7)

Cel

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OP

L Gaz process

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(11.

58)

200

(7.8

7)

230 (9.06)

118

(4.6

5)

163 (6.42)



LS4060 avec boîte de raccordement version ATEX-/IECEx avec bloc d'alimentation


OP

L Gaz process

Tens

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tion

Sor

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230

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461 (18.15)

118

(4.6

5)

163 (6.42)

165

(6.5

0)


LS4060 avec boîte de raccordement version CSA Classe I


Tens

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Gaz process

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355

(13.

98)

294

(11.

58)

272

(10.

71)

360 (14.17)

476

(18.

74)

118

(4.6

5)

238 (9.37)


10 DS/LS4000-FR Rév. C | LS4000

Certificats et homologations

Conformité CE

Les analyseurs de gaz LS4000 et LS4060 sont conformes aux

dispositions de la directive européenne 2006/95/EG sur les

basses tensions, à la directive CEM 2004/108/EG et à la

directive ATEX 94/9/EG.

La conformité aux dispositions de la directive 2006/95/EG est

garantie par le respect intégral de la norme européenne

EN 61010-1:2010.

La conformité aux dispositions de la directive 2004/108/EG

est garantie par le respect intégral des normes européennes

EN 61326-1:2006, EN 61000-3-2:2006 + A1:2009 +A2:2009

et EN 61000-3-3: 2008.

La conformité des variantes à protection antidéflagrante du

type LS4060 aux dispositions de la directive 94/9/EG est

garantie par le respect intégral des normes européennes

répertoriées dans la section « Protection antidéflagrante

conforme aux normes européennes – ATEX ».

Sécurité électrique selon le certificat IECEE CB

Les analyseurs de gaz LS4000 et LS4060 sont certifiés con-

formes au certificat « IEC system for mutual recognition of test

certificates for electrical equipment ». Ils sont conformes à la

norme IEC 61010-1 (3ème édition).

CB Test Certificate N° DE1-52306

Sécurité électrique conforme aux normes américaines et

canadiennes – UL, CSA

Les analyseurs de gaz LS4000 et LS4060 sont certifiés pour

une utilisation dans les environnements « General Purpose »

(usage universel). Ils sont conformes aux normes CAN/CSA-

C22.2 N° 61010-1-12 et UL Std. N° 61010-1 (3ème édition).

Certificat n° 70001037

Protection antidéflagrante conforme aux normes

européennes – ATEX

L'analyseur de gaz LS4060 (émetteur et récepteur) dans sa

variante adaptée à l'utilisation en zone 1 est conforme aux

normes européennes

EN 60079-0:2011, EN 60079-1:2007, EN 60079-28:2007,

EN 60079-31:2009.

Marquage :

II 2(1)G Ex d [op is Ga] IIC T6 Gb


Certificat d'examen N° BVS 13 ATEX E 008 X

L'analyseur de gaz LS4060 (émetteur et récepteur) dans sa

variante adaptée à l'utilisation en zone 2 est conforme aux

normes européennes

EN 60079-0:2011, EN 60079-1:2007, EN 60079-28:2007,

EN 60079-31:2009.

Marquage :

II 3(1)G Ex d [op is Ga] IIC T6 Gc

II 3D Ex tc IIIC T88°C Dc

Certification par déclaration du fabricant


internationales – IECEx

L'analyseur de gaz LS4060 (émetteur et récepteur) est con-

forme aux normes européennes

EN 60079-0:2011, EN 60079-1:2007, EN 60079-28:2006,

EN 60079-31:2008.

Marquage :

Ex d [op is] IIC T4 Gb


Certificat N° IECEx BVS 13.0013X


américaines et canadiennes – UL, CSA

L'analyseur de gaz LS4060 (émetteur et récepteur) est certifié

pour l'utilisation dans les zones à risque d'explosion de

classe I, division 1, groupes B, C, D ; classe I, division 2,

groupes A, B, C, D ; T4A ; classe I, zone 1, AEx d, IIB+H2 T4

N° de certificat 12.2589676X

Remarque

Les caractéristiques relatives à la protection antidéflagrante

des boîtes de raccordement sont disponibles dans la docu-

mentation du fabricant.

LS4000 | DS/LS4000-FR Rév. C 11

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Contact

DS

/LS

40

00-F

R R

év.

C 0

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Fax: +33 (0)1 64 86 99 46

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www.abb.com/analytical

Remarque

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contenu de ce document sans avis préalable. Pour

les commandes, les conditions détaillées conclues

s'appliquent. ABB décline toute responsabilité pour

des erreurs éventuelles ou des inexactitudes dans

ce document.

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