analyseur au laser à diode ajustable measurement made easy … · rayon laser qui rayonne à...
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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
LS4000 Analyseur au laser à diode ajustable
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
Type de protection IP65
Matériau Acier, peint
Poids 4,7 kg
Couleur Gris clair (RAL 7035)
Dimensions Voir page 6
ATEX, IECEx
Type de protection IP65
Matériau Aluminium, peint
Poids Version sans alimentation : 4,5 kg,
Version avec alimentation : 10 kg
Couleur Gris clair (RAL 7035)
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
LS4000 Analyseur au laser à diode ajustable
4 DS/LS4000-FR Rév. C | LS4000
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
13 AO2 (4–20 mA) Sortie analogique 2
14 AO3 (4–20 mA) Sortie analogique 3
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°
LS4000 | DS/LS4000-FR Rév. C 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
II 2D Ex tb IIIC T80°C Db
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
Ex tb IIIC T80°C Db
Boîte de raccordement avec
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
Boîte de raccordement avec
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
Raccord de tuyau 1/4 pouces Swagelok pour tuyaux avec un
diamètre extérieur de 8 mm
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
Raccord de tuyau 1/4 pouces Swagelok pour tuyaux avec un
diamètre extérieur de 8 mm
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 Analyseur au laser à diode ajustable
6 DS/LS4000-FR Rév. C | LS4000
LS4000 avec boîte de raccordement universelle
Dimensions en mm (pouces)
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OP
L Gaz process
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(13.
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58)
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(11.
81)
200 (7.87)
118
(4.6
5)
163 (6.42)
155
(6.1
0)
LS4000 | DS/LS4000-FR Rév. C 7
LS4060 avec boîte de raccordement version ATEX-/IECEx sans bloc d'alimentation
Dimensions en mm (pouces)
111
(4.3
7)
Cel
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tion)
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200
(7.8
7)
230 (9.06)
118
(4.6
5)
163 (6.42)
LS4000 Analyseur au laser à diode ajustable
8 DS/LS4000-FR Rév. C | LS4000
LS4060 avec boîte de raccordement version ATEX-/IECEx avec bloc d'alimentation
Dimensions en mm (pouces)
OP
L Gaz process
Tens
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tion
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355
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294
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58)
230
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6)
461 (18.15)
118
(4.6
5)
163 (6.42)
165
(6.5
0)
LS4000 | DS/LS4000-FR Rév. C 9
LS4060 avec boîte de raccordement version CSA Classe I
Dimensions en mm (pouces)
Tens
on d
'alim
enta
tion
Sor
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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)
LS4000 Analyseur au laser à diode ajustable
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
II 2D Ex tb IIIC T88°C Db
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
Protection antidéflagrante conforme aux normes
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
Ex tb IIIC T88°C Db
Certificat N° IECEx BVS 13.0013X
Protection antidéflagrante conforme aux normes
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
Notes
Contact
DS
/LS
40
00-F
R R
év.
C 0
7.2
014
ABB France SAS
Process Automation
Immeuble Athos
3 avenue du Canada
Les Ulis
91978 Courtaboeuf
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Fax: +33 (0)1 64 86 99 46
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