Brevet FR2397627A1 — publié le 19790209

La présente invention est relative & un dispositif pour établir un profil athermique, utilisable notamment dans le cas de la charge d'un haut fourneau, d'une bande d'agglomération, etc.-., et en général de tout objet ou surface, pouvant, même se trouver dans une atmosphère perturbatrice, telle qu'une atmosphère poussiéreuse. Ltétablissement du profil thermique, c'est-b-dire de la distribution des températures à la surface supérieure d'un objet, d'un endroit ou de matières, comme par exemple le profil thermique transversal des matières en cours d'aggloaération, a déjà fait l'objet de multiples recherches qui, faisant appel & des disposltifs thermographiques, ont donné des résultats satisfaisants dans certaines conditions favorables. Toutefois, ces dispositifs thermographiques présentent l'inconvénient d'etre couteux, encombrants et de néces- siter beaucoup d'entretien. De plus, ils ne sont pas conçus normalement pour etre utilisés en milieu industriel, ctest-A-di- re dans des poussières, des fumées, des températures élevées. La présente invention a pour objet un dispositif permettant de remédier 6 ces inconvénients. Le dispositif, objet de la présente invention, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend - un pyromètre, de préférence A rayonnement infrarouge, pour mesurer les températures de la surface concernée, - un déflecteur mobile destiné 8 assurer le déplacement du champ de mesure du pyromètre pour scruter la surface concernée suivant un trajet déterminé, - un détecteur pour repérer la direction de visée que l'on s'impose comme origine, - un calculateurnumiriquepour exploiter les données acquises, - un clavier de commande du calculateur, associé à un dispositif d t affichage, - une imprimante pour fournir les résultats, notamment sous forme graphique. Suivant l'invention, le déflecteur mobile est avantageusement un miroir tournant ou vibrant, de préférence incliné à 45' par rapport à l'axe de rotation qui coïncide généralement avec l'axe optique-du pyromètre. Egalement suivant l'invention, le déflecteur pour repérer la direction de visée peut etre du type photoélectrique ou magnétique. Encore suivant l'invention, le pyromètre, le déflecteur et le détecteur de visée sont avantageusement situés à proximité l'un de l'autre dans un boîtier constituant la tete de mesure. Suivant une autre modalité de l'invention, le cal culateurriiniquecomprend les éléments suivants - un microprocesseur, - une unité de mémoire, - des interfaces du type suivant pour la tete de mesure : - conversion analogique-numéri~ que (A/D) pour la sortie du pyromètre, - entrées numériques pour le si gnal de détection de la direc tion de visée d'origine et pour le signal d'alarme, - sortienairique cour la com mande d'étalonnage. pour le clavier : - entrées numériques pour l'affichage-des paramètres introduits dans le calculateur au moyen du clavier : - sorties numériques pour limprimante : - entréesnumériqueset sorties numérique s. Suivant encore une autre modalité de l'invention, le clavier de commande du calculateur permet d'agir sur les paramètres et de déclencher les processus de controle suivants A) paramètres d'exploitation (laissés à l'appréciation de l'os pérateur) a) date b) heure c) échelle des températures (degrés centigrades par cm) d) distance séparant 2 profils thermiques successifs (pro fils constitués de points), e) cadence de sortie de profils thermiques, f) nombre de points à rejeter à chaque extrémité du profil pour supprimer l'effet de bord dans le calcul de la tem pérature moyenne dudit profil, g) plage de température autour de la moyenne à l'intérieur de laquelle le profil est tracé avec un caractère tandis que les parties du profil en dehors de cette plage sont tracées avec un autre caractère (##T en h) limite inférieure des températures du profil tracé ( C), i) limite supérieure des températures du profil tracé ( C). B) aramètres de fonctionnement (ne requièrent pas l'interven tion de l'opérateur) a) cadence d'étalonnage automatique du pyroniètre, b) temps compris entre le signal de détection de la direc tion de visée d'origine et le début réel de scrutation (en millisecondes) c) temps total de scrutation (millisecondes), d) seuil inférieur de la plage des températures de travail ( C), e) seuil supérieur de la plage des températures de travail ( C) f) coefficient d'émissivité de la surface visée par le pyromètre ( g) coordonnées de la courbe de linéarisation utilisée pour la correspondance entre la tension mesurée à la sortie du pyromètre et la température de la surface, h) tension d'étalonnage du pyromètre lors du relevé de la courbe de linéarisation (en millivolts). C) rocessus de controle a) mesure de la tension de sortie du pyromètre, b) lecture de la tension d'étalonnage. Suivant llinvention, en ce qui concerne les paramètres d'exploitation, le dispositif comprend des moyens pour éviter l'introduction, dans le calculateur, de valeurs n'ayant pas de sens (date : 33, heure : 31) en permettant d'éliminer une telle valeur et de conserver la valeur précédente. Dans le but de permettre à l'opérateur de contrôler les paramètres d'exploitation Qu'il a introduit s dans le calculateur, le dispositif d'affichage associé au clavier de comman- de est composé de voyants lumineux et de voyants numériques. Dans le but d'étalonner le pyromètre par la mesure de la tension de sortie, le dispositif comprend une source lumineuse de référence située dans la tete de mesure. Egalement suivant l'invention, l'imprimante fournit, sous la forme de courbes ou d'inscriptions, les résultats suivants a) température maximum ("C), b) température moyenne entre des limites spatiales (paramètres d'exploitation f du clavier de commande du calculateur) choisies (OC), c) profil thermique situé entre certaines limites de tempéra tures (par exemple supérieures à 500 C et inférieures à looo'c), d) profil thermique moyen relevé au cours d'un poste, par exemple pour une période de 8 heures, e) message d'alarme lorsque la température dans la tete de mesure atteint une valeur excessive, f) date et heure figurant à coté de chaque graphique. Encore suivant a'invention, le dispositif comprend un circuit de mise en forme des informations fournies par le pyromètre, ce circuit pouvant etre situé en annexe au calculateur ou de préférence dans la tete de mesure. Eventuellement, le dispositif suivant I'invention comprend des circuits de sortie destinés à permettre l'utilisation des résultats pour controler le processus donnant lieu au profil thermique établi. Les six figures ci-annexées sont données à titre d'exemple non limitatif pour montrer les possibilités du dispositif décrit ci-dessus. Elles sont relatives au controle de l'agglomdration des minerais sur grille, et plus particulièrement au contrôle de la régularité transversale de l'allumage, par l'intermédiaire de la mesure de la distribution transversale des températures de surface des matières à la sortie de la hotte d'allumage. La figure 1 est relative à une tete de mesure conforme à l'invention, en place au-dessus d'une grille d'agglomération à la sortie de la hotte d'allumage. La figure 2 est un schéma synoptique des différentes parties du dispositif. La figure 3 est relative A un profil thermique transversal des matières à agglomérer et aux caractéristiques que ce profil peut fournir. La figure 4 est relative au profil thermique transversal obtenu à la suite de l'application des limites supérieure et inférieure des températures sur la courbe de la figure 3. La figure 5 est un schéma explicatif des directions de visée que lton s'impose comme origine et comme début et fin de scrutation. La figure 6 est un exemple de succession de courbes données par l'imprimante. Sur la figure 1, la grille (1) d'agglomération se déplace dans le sens de la flèche (2). L'allumage du mélange à agglomérer est effectué au moyen des brûleurs t31 couverts par la hotte (4). La tête de mesure, conforme à l'invention, est situé en (5) au-dessus de la grille et comporte un pyromètre (6) à rayonnement infrarouge. Il est à noter que la température de l'équipement est maintenue en dessous de 50 C au moyen d'une circulation d'eau de refroidissement. Un tube protecteur empêche la poussière de se déposer sur l'objectif. Le système de scrutation est constitué d'un miroir (7 > incliné à 45 sur l'axe de rotation d'un moto-réducteur (8) et peut balayer la section transversale (9) de la gril le d'agglomération. Sur la figure 2, la grille d'agglomération (1) est équipée de la tete de mesure (5), laquelle est reliée électriquement w un microcalculateur (10) construit autour d'un microprocesseur. La tete de mesure (5) transmet au microcalculateur (10) des signaux analogiques, des signaux de repérage de la direction de visse que l'on s'impose corme origine (synchronisa- tion) et des signaux d'alarme ; par contre, elle reçoit du microcalculateur une commande d1étalonnage En autre, le micro calculateur (10) reçoit des informations par l'intermédiaire du clavier de commande (11) et, après les avoir traitées, il les renvoie au dispositif d'affichage (13) (voyants lumineux et numériques) associé au clavier de commande (11). Par ailleurs, le microcalculateur (10) transmet les résultats à l'imprimante (12), permettant notamment de travailler en graphisme grace à une résolution très fine (1/120"). La courbe représentée sur la figure 3 fournit les indications suivantes - température maximum (14), - limite supérieure de température (15), - limite inférieure de température (16), - seuil supérieur de la plage de température de travail (17), - seuil inférieur de la plage de température de travail (18), - zones (l9) et (20) à chaque extrémité du profil comprenant les points rejetés pour supprimer l'effet de bord de la grille, - zone (21) qui est la seule prise en considération pour le calcul de la température moyenne du profil tracé. Sur la figure 4, la limite supérieure des temps ratures est égale à 900 C et la limite inférieure des tempé- ratures est égale à 600C. Consécutivement & l'intervention de l'opérateur sur ces paramètres d'exploitation du clavier de commande, les parties de la courbe de la figure 3 qui sont relatives aux températures inférieures à 600eC et supérieures à gOOeC ont été éliminées et remplacées par des traits horizontaux (22), (23), (24), (25). La température moyenne (26) est de 700-C et l'intervalle (27) représente la plage de + 50-C autour de cette température moyenne.A l'intérieur de cette plage, le profil est tracé avec un caractère et à l'extérieur de cette plage, le profil est tracé avec un autre caractère. Sur la figure 5, la grille d'agglomération (1) est surmontée de la tete de mesure (5). La droite (27) représente la direction de visée que l'on s'impose comme origine. Les droites (28) et (29) définissent les directions respectivement du début et de la fin de scrutation. L'angle formé par les droites (27) et (28j est déterminé par le paramètre de fonctionnement B.b cité plus haut et l'angle formé par les droites (28) et (29) est déterminé par le paramètre de fonctionnement B.e. également cité plus haut (temps total de scrutation). Les profils thermiques représentés sur la figure 6 ont été tracés avec un espacement (paramètre d'exploitation A.d.) de 1 cm entre 2 profils successifs. La limite inférieure des températures est de 500-C et l'échelle est de lOOC par cm. Ces courbes sont des profils transversaux moyens. Pour les obtenir, les mesures provenant du pyromètre sont filtrées en calculant la moyenne des profils transversaux obtenus pendant une période déterminée (paramètre d'exploitation A.e. Ce profil moyen est tracé par l'imprimante sur un papier qui est déroulé automatiquement en vue de décaler correctement chaque profil par rapport au profil précédent. Cette modalité permet de suivre plus facilement les variations du profil thermique au cours du temps. REVENDICATIONS -1'/ Dispositif pour établir un profil thermique d'une surface d'un objet, de matières ou d'un endroit, c a r a c t é r i s é en ce qu'il comprend - un pyromètre de préférence à rayonnement infrarouge, pour mesurer les températures de la surface concernée, - un déflecteur mobile destiné à assurer le déplacement du champ de mesure du pyromètre pour scruter la surface concer- née suivant un trajet déterminé, - un détecteur pour repérer la direction de visée que l'on s'impose comme origine, - un calculateurnumOrtuepour exploiter les données acquises, - un clavier de commande du calculateur associé à un dispositif d'affichage, - une imprimante pour fournir les résultats, notamment sous forme graphique. 2 / Dispositif suivant la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce que le déflecteur mobile est un miroir tournant ou vibrant, de préférence incliné à 45 par rapport à l'axe de rotation qui coincide généralement avec l'axe optique du pyromètre. 3n/ Dispositif suivant ltune l'autre des revendications 1 et 2, prise isolément, c a r a c t é r i s é en ce que le détecteur pour repérer la direction de visée est du type photoélectrique ou magnétique, 4 / Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, prise isolément, c a r a c t é r i s é en ce que le pyromètre, le déflecteur et le détecteur de visée sont situés à proximité l'un de l'autre dans un boitier constituant la tete de mesure. 5-/ Dispositif suivant Itune ou l'autre des reven dications 1 à 4, prise isolément, c a r a c t é r i s é en ce qu'un appareil d'alarme situé dans la tete de mesure est destiné à mesurer la température ambiante dans cette tete de mesure. 6-/ Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 5, prise isolément, c a r a c t é r i s é en ce que le calculateurruin-ériqe comprend les éléments suivants - un microprocesseur, - une unité de mémoire, - des interfaces du type suivant pour la tete de mesure : - conversion analogique-numérique (A/Ù) pour la sortie du pyromètre, - entrées numériques pour le signal de détection de la direction de visée d'origine et pour le le signal d'alarme, - sortienumérique pour la commande d'étalonnage. pour le clavier : - entrées numériques pour 17affichage des pa ramètres introduits dans le calculateur au moyen du clavier : - sorties numériques pour l'imprimante : - entrées numériques et sorties numériques. 7'/ Dispositif suivant l'une ou autre des revendications 1 à 6, prise isolément, c a r a c t é r i s é en ce que le clavier de commande du calculateur permet d'agir sur les paramètres et de déclencher les processus de controle suivant A) Darametr.es d'exeol4aton a) date b) heure c) échelle des températures (degrés centigrades par cm) d) distance séparant 2 profils thermiques successifs, (pro fils constitués de points) e) cadence de sortie des profils thermiques f) nombre de points à rejeter à chaque extrémité du profil pour supprimer l'effet de bord dans le calcul de la tem pérature moyenne dudit profil g) plage de température autour de la moyenne à l'intérieur de laquelle le profil est tracé avec un caractère, tan dis que les parties du profil en dehors de cette plage sont tracées avec un autre caractère (+tS T en 'C) h) limite inférieure des températures du profil tracé ( C) i) limite supérieure des températures du profil tracé ( C) B) rètres de fonctionnement a) cadence d'étalonnage automatique du pyromètre b) temps compris entre le signal de détection de la direc tion de visée d'origine et le début réel de scrutation (en millisecondes) c) temps total de scrutation (millisecondes) d) seuil inférieur de la plage des températures de travail ( C) e) seuil supérieur de la plage des températures de travail ( C) f) coefficient d'émissivité de la surface visée par le py romètre (en %) g) coordonnées de la courbe de linéarisation utilisée pour la correspondance entre la tension mesurée à la sortie du pyromètre et la température de la surface h) tension d'étalonnage du pyromètre lors du relevé de la courbe de linéarisation (en millivolts). C)rocessus de contrAole a) mesure de la tension de sortie du pyromètre b) lecture de la tension d'étalonnage. 8-/ Dispositif suivant la revendication 72 c a r a c t é r i s é en ce que, concernant les paramètres d'exploitation, le dispositif comprend des moyens pour éviter l'introduction, dans le calculateur, de valeurs n'ayant pas de sens (date : 33, heure : 31) en permettant d'éliminer une telle valeur et de conserver la valeur précédente. 9-/ Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 7 et 8, prise isolément, c a r a c t é r i s é en ce que le dispositif d'affichage associé au clavier de commande est composé de voyants lumineux et de voyants à affichage numéri que pour permettre à l'opérateur de contrôler les paramètres d'exploitation qu'il a introduits dans le calculateur. 100/ Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications l d 9, prise isolément, c a r a c t é r i s é en ce que, dans le but d'étalonner le pyromètre par la mesure de sa tension de sortie, il comprend une source lumineuse de référence située dans la tete de mesure. lui'/ Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 10, prise isolément, c a r a c t é r i s é en ce que 1 'imprimante fournit, sous la forme, de courbes ou d'inscriptions, les résultats suivants a) température maximum (OC) b) température moyenne entre des limites spatiales choisies c) profil thermique compris entre certaines limites de température (par exemple supérieure à 500-C et inférieure à 1000 C) d) profil thermique moyen élevé au cours d'un poste, par exemple pour une période de 8 heures e) message d'alarme lorsque la température dans la tete de mesure atteint une valeur excessive f) date et heure figurant à eoté de chaque graphique. 12'/ Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 11, prise isolément, c a r a c t é r i s é en ce qutil comprend un circuit de mise en forme des informations fournies par le pyromètre, ce circuit pouvant etre situé en annexe au calculateur ou de préférence dans la tête de mesure. 130/ Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 12, prise isolément, c a r a c t é r i s é en ce qu'il comprend des circuits de sortie destinés à permettre l'utilisation des résultats pour controler le processus donnant lieu au profil thermique établi.