Brevet FR2181971A1 — publié le 19731207

La présente invention concerne un procédé et un montage pour la mise en oeuvre dudit procédé, permettant , par l'observation de paramètres donnés, une détermination fiable des variations des conditions de phénomènes industriels se déroulant dans une enceinte fermée, telle que la chambre de filtres électrostatiques, et ce à des instants permettant d'effectuer les opérations de commande et d'intervention nécessaires au maintien desdites conditions. Une caractéristique essentielle du fonctionnement des filtres électrostatiques est par exemple le nombre de prédécharges rapporté à l'unité de temps. On sait que le rendement des filtres électrostatiques est optimal quand la tension moyenne entre les électrodes est voisine de la tension disruptive. Ce mode de fonctionnement s'accompagne toutefois de temps à autre d'une décharge disruptive, qui produit un accroissement de courant soudain et une chute de tension, et risque d'entraîner une détérioration du dispositif et d'autres conséquences néfastes. Le réglage correct du point de fonctionnement permet d'obtenir simulta nément dans la chambre du filtre les contournements instantanés autoextinguibles, qui apparaissent essentiellement avant une décharge disruptive, et les prédécharges, identiques à un effet de couronne. Le rendement optimal de la filtration se situe selon l'invention sur une plage déterminée du nombre de contournements auto-extinguibles par unité de temps (fréquence). Les publications citent généralement un nombre compris entre 100 et quelques centaines par minute. Les conditions concrètes d'une application donnée influencent toutefois ces valeurs et l'on peut par suite affirmer que la plage optimale du point de fonctionnement se situe entre 5/minute et 1000/minute. Des équipements de régulation sont utilisés pour le réglage de la valeur moyenne de la tension appliquée entre les électrodes. Leur rale consiste à faire varier la tension appliquée à la chambre du filtre, de façon à maintenir le nombre de prédécharges par minute, technologiquement optimal, constant et égal à une valeur moyenne à long terme, indépendamment des phénomènes se déroulant dans la chambre. Les équipements de régulation modernes surveillent par suite les vari tions de la valeur du courant ou de la tension5 puis - délivrent un signal de régulation proportionnel à la variation de la grandeur électrique, ou - comparent cette grandeur à une valeur de consigne variant dyna miquement, afin de produire un signal obéissant à une relation complexe et commandant la régulation. La détermination fiable des prédécharges est une condition essentielle de l'efficacité de la régulation. Les défauts des systèmes de régulation connus résultent essentiellement de l'absence d'une solution satisfaisante de ce problème. En général, on détermine la variation du courant (ou de la tension) par comparaison avec un seuil (analogique ou au moyen d'un analyseur d'amplitude) ou lténergie contenue dans les harmoniques produits par la décharge (variation du signal). L'apparition d'un court-circuit est une autre caractéristique essentielle des conditions de fonctionnement. I1 peut s'agir d'un courtcircuit métallique ou d'une réduction de l'impédance résultante du circuit, présentant les caractéristiques d'un système court-circuité. Le court-circuit produit simultanément la croissance soudaine du courant et la diminution de la tension. Les phénomènes à déceler sont donc les mimes que dans le cas des prédécharges et les conditions de surveillance re diffèrent que par la valeur, la vitesse de variation et l'intervention nécessaire. La surveillance et l'intervention en fonction du niveau du signal obtenu s'effectuent dans ce cas aussi par comparaison avec le seuil de référence. L'invention repose sur l'observation suivante. Les méthodes usuelles étudient généralement, bien que par des voies différentes, la variation soudaine en elle-même, pour la surveillance des deux caractéristiques précitées et des autres caractéristiques de fonctionnement, de meme nature. Le seuil de référence est prédéterminé dans le cas de la surveillance des amplitudes. La surveillance du taux d'harmoniques est également prédéterminée, car elle s'effectue par rapport à une valeur admissible. Cette méthode entrasse par principe des erreurs additionnelles, indépendamment des erreurs produites par d'autres conditions. On sait que les électrodes de filtres électrostatiques sont alimentées par une source délivrant une tension continue pulsatoire, car les conditions de fonctionnement du dispositif n'exigent pas un filtrage onéreux et sont même souvent favorisées par la forme d'onde pulsatoire. I1 est par ailleurs connu qu'unie décharge ne peut pas exemple faire varier l'intensité que si le niveau augmente (il en est de même dans le cas dlun court-circuit). I1 suffit donc de surveiller la variation dans un seul sens. Une étude approfondie du phénomène fait toutefois apprattre aussi le rôle d'autres conditions. La variation de forme du signal résultant de la décharge diffère en fonction de la technologie appliquée. La figure 1 représente la variation de forme du signal QI habituellement observée dans le cas de la technologie en voie humide et la figure 2 la variation de forme du signal hI produite par la résistance interne élevée des chambres sèches.On voit que l'accroissement proportionnel selon figure 2 fait varier uniquement l'amplitude, mais non la forme du signal, de sorte que le taux d'harmoniques ne croit pas proportionnellement : une détection en fréquence n'est donc pas efficace. On voit simultanément que dans le cas de la variation de tension résultant de la régulation de tension, le niveau doit être considéré comme un accrois sement à la valeur nominale de la tension réglée, caractéristique de la décharge, mais ne peut pas être considéré comme résultant de la décharge à la valeur minimale admissible de la tension réglée. Dans le cas de la valeur minimale de la tension réglée en service, l'accroissement du courant à la valeur nominale, ne résultant pas en principe d'une décharge, peut en réalité indiquer une décharge. Une détermination fiable des décharges est donc possible quand le seuil de référence n'est pas constant, mais varie selon l'état de fonc tionnement, et se rapport toujours à l'alternance de travail précédente, en étant de préférence proportionnel au niveau du signal au cours de cette alternance. On appelle alternance de travail l'intervalle de phase et par suite de temps pendant lequel la chambre surveillée est reliée au réseau, pendant une alternance de la tension de ce dernier. Lorsque la tension pul satoire obtenue par un redressement double alternance de la tension du réseau est appliquée en permanence aux électrodes de la chambre, chaque alternance est une alternance de travail et l'alternance de travail étudiée correspond à l'alternance précédente du réseau, de polarité opposée. Dans le cas d'un système à deux chambres par contre, dans lequel une chambre est alimentée par les alternances positives du réseau et l'autre chambre par les alternances négatives redressées, seules les alternances du réseau paires ou impaires et de même polarité peuvent Btre prises en considération pour chaque chambre. Dans le cas de la ème alternance du réseau par exemple, de polarité positive, l'alternance de travail est ainsi la (k - 2)ème alternance du réseau, également positive, car la (k - 1)ème altern e du réseau intermédiaire n'agit pas sur cette chambre et ne peut donc pas être considérée comme une alternance de travail. Pour l'autre chambre5 les alternances du réseau négatives constituent par contre les alternances de travail5 tandis que les alternances positives n'entrent pas en ligne de compte. L'invention a pour objet un procédé pour la détermination fiable des variations des diverses caractéristiques des conditions de phénomènes industriels se déroulant dans une enceinte fermée, telle que la chambre de filtres électrostatiques, par production d'une tension proportionnelle à la valeur choisie d'une grandeur physique mesurable dans la chambre du filtre. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, deux détecteurs identiques produisent chacun, pendant les alternances de travail successives, une tension proportionnelle à la valeur choisie, le premier détecteur correspondant aux alternances de travail paires et le second détecteur aux alternances de travail impaires; le niveau de tension ainsi obtenu est mémorisé dans le détecteur (dans l'unité contenant le détec teur); le signal d'une alternance de travail donnée, la même par exemple, et mémorisé dans le détecteur correspondant (dans l'unité contenant le détecteur) est effacé pendant la (m +2)eue alternance de travail, à un instant de phase (réseau) comprise entre 0 et 90 , puis la valeur produite pendant la (m + 2)ème alternance de travail est mémorisée; au éme cours de la m alternance de travail, entre 90" et 1800, puis entre 1800 et 360 , les niveaux de tension mémorisés dans les deux détecteurs (dans les unité contenant les détecteurs) sont comparés continument ou, pour une ou plusieurs phases, c'est-à-dire que le niveau de tension éme produit pendant la m alternance de travail est comparé à celui pro- duit pendant la (m + l)ème alternance de travail et une indication est effectuée (un appareil indicateur est actionné) dans tous les cas où, pendant la comparaison, la différence des deux tensions est supérieure à la valeur prédéterminée AU ou de signe différent. Lorsqu'il s'agit par exemple de déceler des prédécharges pendant la filtration électrostatique, il convient d'utiliser la valeur instantanée du courant comme grandeur physique, la valeur choisie est la valeur de pointe de ce courant pendant l'alternance de travail considérée et un signal est délivré uniquement quand la tension proportionnelle à éme la valeur de pointe du courant de la m alternance de travail est supérieure d'au moins la valeur du seuil QU à la tension proportionnelle à la valeur de pointe du courant de la (m -1)ème alternance de travail. Pour déceler un court-circuit dans la chambre pe-dant la filtration électrostatique5 il convient d'utiliser la tension mesurable entre les électrodes de la chambre comme grandeur pby.sque la valeur choisie est la tension moyenne de la chambre du filtre vendant l'alternance de travail et une indication est produite quand la tension mever-Le de la (m + l)ème alternarce de travail est supérieur;; d'jeu moins la valeur du ême seuil SU à la tension moyenne de la m alternance de travail Il est possible de choisir ur seuil constant égal à un pcurcentage donné du niveau de tension mémorisé pondant l'alternance de travail précédente et constituant une référence, ou égal à un pourcentage proportionnel du niveau du signal de l'alternance dt travail précédente, mais modifié par un paramètre. L2invention a également pour objet ur maltage pour la mis; en oeuvre du procédé précité. Ce montage comporte des unités de détection, permettant la détermination, la corxersicn et la mémorisation du signal, un générateur de seuil et un différentiateur, dont l entrée de seuil est reliée au générateur de seuil. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'unité de détection comporte un convertisseur de signal dont les sorties sont reliées chacune, par des étages séparateurs, à un premier ou à un second détecteur, dont les sorties forment la première ou la seconde sortie de l'unité de détection; la première sortie de l'unité de détection est reliées aux premières entrées et sa seconde sortie aux secondes entrées du premier et du second différentiateur, la constitution du premier et du second différentiateur est identique,avec comme seule différence un inverseur inséré en amont des bornes de sortie du second différentiateur; le premier ou second détecteur est en outre couplé a un premier ou second générateur d'effacement; les sorties des différentiateurs sont reliées aux premières et secondes entrées correspordantes de circuits inhibiteurs; les sorties du premier ou second circuit inhibiteur sont reliées aux entrées d'étages connus, délivrant la grandeur minimale ou maximale de deux grandeurs d'entrée, les sorties des étages délivrant la grandeur minimale ou maximale sont reliées à la première entrée du différentiateur; et la seconde entrée du ditiétentiateur est couplée au générateur de seuil. Le générateur de seuil du montage selon l'invention emporte avan tageusement des étages connus, délivrant la grandeur minimale ou maximale de deux grandeurs d'entrée et dont les sorties sont reliées à un multiplieur proportionnel. Une entrée de l'étage délivrant la grandeur minimale ou maximale est reliée à la sortie du premier ou du second détecteur, alors que la sortie du multiplieur proportionnel est reliée à la seconde entrée du différentiateur. Dans une forme de réalisation avantageuse du montage, le premier et le second détecteurs sont du type à pointe de tension pour la déter mination- des prédécharges dans la chambre du filtre par exemple. Une forme de réalisation du montage, avantageuse pour la détermination du court-circuit dans la chambre du filtre, comporte pai semple un étage intégrateur comme premier et second détecteurs. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ciMdessous dune réalisation preférentielle et du dessin annexé sur lequel la figure 1, précédemment décrite, représente la variation de forme du signal dans le cas de la filtration par voie humide; la figure 2, précédemment décrite, représente la variation de forme du signal dans le cas de la filtration par voie sèche; la figure 3 représente le schéma synoptique simplifié du montage utilisé pour la filtration électrostatique; et la figure 4 représente le schéma synoptique d'un exemple de réalisation du générateur de seuil. On voit sur la figure 3 que la source délivrant la grandeur électrique surveillée (bornes du réseau ou électrodes de la chambre du filtre par exemple) est reliée à l'étage 2 du convertisseur de signal de l'unité de détection 1, les sorties du convertisseur 2 etant reliées respectivement au premier détecteur 3 ou au second détecteur 4. Le convertisseur de signal 2 comporte au moins deux soupapes, en couplage antiparallèle par exemple, et d'autres parties identiques et symEtriques. La/constitution du premier différentiateur 7 est identique à celle du second différentiateur 8, qui comporte toutefois en outre un inverseur en amont de sa sortie, de sorte que la différence produite apparait avec la polarité initiale sur la première sortie 7 du premier différentiateur et avec la polarité inverse sur la sortie 8 du second différentiateur. La première entrée des deux différentiateurs 7 et 8 est reliée à la sortie du premier détecteur 3, tandis que la seconde entrée est reliée à la sortie du second détecteur 4. Un point approprié du premier détecteur 3 est relié au premier générateur d'effacement et un point approprié du second détecteur 4 au second générateur d'effacement.Les sorties des différentiateurs 7 et 8 sont reliées par les circuits inhibiteurs 9 et 10 chacun à une entrée de l'étage 11, délivrant la grandeur minimale ou maximale. Les sorties de cet étage 11 sont reliées à la première entrée du différentiateur 13, dont la seconde entrée est reliée au générateur de seuil. Le fonctionnement du montage décrit est facile à suivre. Le signal de sortie de la source délivrant la grandeur physique surveillée (la valeur instantanée de la tension réglée ou le courant dans la chambre par exemple) atteint le convertisseur de signal 2, dont l'effet de soupape mémorise dans le premier détecteur la valeur caractéristique de la grandeur électrique produite pendant l'alternance positive du réseau et dans le second détecteur la valeur correspondant à lalterrance négative du réseau.Lorsque le convertisseur de signal 2 est réalisé par exemple de façon à délivrer une tension proportionnelle à la valeur instantanée du courant dans la chambre et quand les détecteurs 3 et 4 sont du type à pointe de tension, ces détecteurs mémorisent à chaque fois la tension proportionnelle au courant maximal décelé pendant 19aLternance considérée. Lorsque le convertisseur de signal 2 délivre par contre la valeur moyenne de la tension mesurable entre les électrodes de la chambre5 rapportée à une alternance, les détecteurs 3 et 4 mémorisent la valeur moyenne correspondant à l'alternance considérée. Le circuit d'effacement 5, à un instant auquel la phase de l'alternance négative suivante du réseau est comprise entre 0 et 90", efface le signal mémorisé dans le premier détecteur 3, dans lequel est ensuite mémorisée la grandeur correspondant à la nouvelle alternance de travail positive et résultant de l'accroissement monotone de la tension du réseau. Il en est de m & e pour le second détecteur 4, avec un décalage de 1800 et le mme signe. Les entrées des différentiateurs 7 et 8 reçoivent, immédiatement avant l'instant de l'effacement, les grandeurs de polarité inversée et caractérisant les deux dernières alternances du réseau1 puis, après l'effacement, deux grandeurs également de polarité opposée et caractérisant l'alternance du réseau en cours et la précédente.La grandeur correspondant à la (k - l)eme alternance immédiatement précédente et participant au processus apparatt donc dans les deux cas à l'entrée du différetia.eur, mais, dans le premier cas, avec la grandeur corres pondant à l'alternance précédente, la (k - 2)ème, et dan: le second cas, avec la grandeur correspondant à l'alternance suivante, la k . Lorsqu'il s'agit d'obtenir une indication quand le niveau du signal de la dernière alternance est supérieur (de la valeur spécifiée),une indication est produite dans le premier cas quand le signal de la (k - 1)ème alternance est supérieur (d celui de la (k - 2)eue) et dans le second cas quand le signal de la (k - 1) éme alternance est inférieur (à celui de la kè e) I1 en résulte que les entrées des deux différentiateurs 7 et 8 reçoivent des signaux de meme amplitude, mais de polarité opposée, qui doivent alternativement être bloqués selon le signe de l'alternance d'ordre supérieur.Les deux différentiateurs délivrent en fait continû- ment des signaux différentiels affectés d'un signe. La valeur absolue de chaque différence apparat t sur les sorties des deux différentiateurs 7 et 8 avec des polarités opposées et l'inhibition décide lequel des deux différentiateurs doit transmetre le signal différentiel. Le seuil et le signal transmis étant de même polarité, le signal apparaissant dans le différentiateur 13 produit une indication quand le seuil est inférieur. I1 n'y a par contre pas d'indication quand le seuil est supérieur. La description précédente est celle du fonctionnement dans lequel les alternances de polarité opposée alimentent la meme chambre, c'est-à dire quand toutes les alternances du réseau sont des alternances de travail. Lorsque le procédé doit etre appliqué à un système où seules des alternances du réseau de mme polarité (uniquement négatives ou posi tives, impaires ou paires) sont des alternances de travail, la sélection ne s'effectue pas en.fonction de la polarité, mais de l'ordre des grandeurs d'entrée. Le montage ci-dessus est applicable par exemple quand le signal d'une alternance positive sur deux est inversée, toutes choses égales par ailleurs. I1 va de soi que la distinction de deux alternances successives de même polarité peut se faire de tout autre façon. La modification du critère est facile à réaliser en attaquant les circuits inhibiteurs 9 et 10 par le signal du circuit de sélection des alternances inversées et non inversées, la condition d'indication n'étant pas modifiée dans ce cas. La figure 4 représente une possibilité avantageuse de production du seuil. L'étage 14 du générateur de seuil 12, délivrant la grandeur minimale ou maximale, transmet toujours la plus faible ou la plus grande des deux grandeurs d'entrée; cette grandeur est ensuite modifiée par le multiplieur proportionnel. On obtient par suite à la sortie du générateur de seuil un pourcentage correspondant à la proportion du multiplieur. Une entrée de l'étage 14 délivrant la grandeur minimale ou maximale est reliée à la sortie du premier détecteur 3 et l'autre entrée à la sortie du second détecteur 4. Une partie proportionnelle de la plus faible ou de la plus grande des deux grandeurs mémorisées dans les détecteurs 3 et 4 est ainsi transmise à la seconde entrée du dlfférentiateur 13.Lorsque le seuil est effectivement inférieur pendant l'alternance de travail considérée, une grandeur supérieure est appliquée à la première entrée du différentiateur 13 et une indication est produite quand la différence est supérieure à la valeur spécifiée. Lorsque le seuil est par contre inférieur, le différentiateur délivre une dif férence ne produisant aucune indication. La description précédente ne porte que sur un exemple de réalisation du montage selon l'invention. De nombreuses autres réalisations sont évidemment possibles, présentant toutes les caractéristiques de l'invention. La réalisation diffère inévitablement selon les grandeurs retenues et des conditions de comparaison de ces dernières retenues pour l'indication. Le domaine d'application du procédé n'est par ailleurs pas limité et selon enceinte fermée et le phénomène industriel considéré, les divers modes de réalisation peuvent présenter de nombreuses caractéristiques supplémentaires, parmi lesquelles il convient de déterminer celles correspondant à l'esprit de l'invention. Revendications 1. Procédé pour la détermination fiable des variations des diverses caractéristiques de phénomènes industriels se déroulant dans des enceintes fermées, telles que la chambre de~filtres électrostatiques, avec production d'une tension proportionnelle à la grandeur choisie et mesurable dans la chambre du filtre, ledit procédé étant caractérisé en ce que deux détecteurs identiques produisent chacun des tensions proportionnelles aux grandeurs apparaissant pendant les alternances de travail successives, le premier détecteur correspondant aux alternances de travail impaires et le second détecteur aux alternances de travail paires; le niveau de tension ainsi obtenu est mémorisé dans le détecteur (dans l'unité contenant le détecteur), le signal d'une alternance de tra éme vail donnée, la m par exemple, mémorisé dans le détecteur correspon- dant (dans l'unité contenant le détecteur), est effacé pendant la (m + 2)ème alternance de travail, à un instant de phase (réseau) comprise entre 0 et 90", puis la valeur produite pendant la (m + 2)ème alternance éme de travail est mémorisée; au cours de la m e alternance de travail, entre 909 et 1800, puis entre 1800 et 3606, les niveaux de tension mémorisés dans les deux détecteurs (dans les unités contenant les détecteurs) sont comparés continument ou pour une ou plusieurs phases, c'est-à-dire éme que le niveau de tension produit pendant la m alternance de travail est comparé à celui produit pendant la (m + 1)ème alternance de travail et une indication est effectuée (un appareil indicateur est actionné) dans tous les cas où, pendant la comparaison, la différence des deux tensions est supérieure à la valeur spécifiée AU ou de signe différent. 2. Mise en oeuvre du procédé selon revendication 1, caractérisée en ce que la grandeur physique est la valeur instantanée du courant dans la chambre du filtre et la valeur choisie est la valeur de pointe pendant l'alternance de travail considérée. 3. Mise en oeuvre du procédé selon revendication 2, caractérisée en ce qu'unie indication est effectuée quand la tension proportionnelle à la éme valeur de pointe du courant pendant la m alternance de travail est supérieure d'au moins AU à la tension proportionnelle à la valeur de pointe du courant pendant la (m + 1)ème alternance de travail. 4. Mise en oeuvre du procédé selon revendication 1, caractérisée en ce que la grandeur physique est la différence de potentiel mesurable entre les électrodes de la chambre du filtre et la valeur choisie est la valeur moyenne de cette différence de potentiel pendant l'alternance de travail considérée. 5. Mise en oeuvre du procédé selon revendication 4, caractérisée en ce qu'une indication est effectuée quand la valeur moyenne de la diffé rence de potentiel pendant la (m + 1)ème alternance de travail est supérieure d'au moins la valeur du seuil AU à la valeur moyenne de la éme différence de potentiel pendant la m alternance de travail. 6. Montage pour la mise en oeuvre du procédé selon revendication I, permettant la détermination fiable des variations des diverses caracté ristiques des conditions dans une enceinte fermée, telle que la chambre d'un filtre électrostatique, comportant une unité de détection pour la détermination, la conversion et la mémorisation du signal, un générateur de seuil et un différentiateur dont l'entrée de seuil est reliée au générateur de seuil, ledit montage étant caractérisé en ce que l'unité de détection comporte un convertisseur de signal dont les sorties sont reliées chacune, par des étages séparateurs, à un premier ou un second détecteur, dont les sorties forment la première ou la seconde sortie de l'unité de détection; la première sortie de l'unité de détection est reliée aux premières entrées et sa seconde sortie aux secondes entrées du premier et du second différentiateur; la constitution du premier et du second différentiateur est identique, avec toutefois un inverseur inséré en amont des bornes de sortie du second différentiateur; le pre mier ou second détecteur est couplé à un premier ou second générateur d'effacement; les sorties des différentiateurs sont reliées aux premières et secondes entrées correspondantes des circuits inhibiteurs; les sorties du premier ou second circuit inhibiteur sont reliées aux entrées d'étages connus, délivrant la grandeur minimale ou maximale de deux grandeurs d'entrée; les sorties des étages délivrant la grandeur minimale ou maximale sont reliées à la première entrée du différentiateur; et la seconde entrée du différentiateur est couplée au générateur de seuil. 7. Montage selon revendication 6, caractérisé en ce que le générateur de seuil comporte un étage transmettant de façon connue la grandeur minimale ou maximale de deux grandeurs d'entrée, dont les sorties sont reliées à un multiplieur proportionnel et dont les sorties sont reliées respectivement à la sortie du premier ou du second détecteur; et la sortit du X lt~pl~eur proportionnel est reliée à la seconde entrée du différentiateur. 8. Montage selon une des revendications 6 et 7, caractérIsé par l'emploi de détecteurs à pointe de tension. 9. Montage selon une des revendications 6 et 75 caractérisé en ce que le premier et le second détecteur sont réalisés chacun avec un étage moyenneur, intégrateur par exemple.