Brevet FR2456344A1 — publié le 19801205

La présente invention est relative à la mesure d'un débit de matière fluide de toute nature pouvant etre pulvérulente ou granuleuse ou liquide. L'invention se situe dans le domaine technique de l'extraction d'un produit fluide à partir d'une trémie à vidange régulée par me sure pondérale. Le principe de mesure du débit d'un produit ou d'une matière fluide par contrôle pondéral consiste à mesurer de façon continue la déperdition de poids d'une trémie chargée, de façon à piloter, en conséquence, par l'information variable extraite, le fonctionnement d'un organe d'extraction à vitesse variable afin d'obtenir un débit de matière constante par rapport à une consigne donnée. Pour mettre en oeuvre un tel procédé, il est courant d'utiliser une cuve à géométrie fixe destinée à recevoir les produits à extraire qui sont délivrés périodiquement par un magasin de stockage tel qu'un silo, une chambre, etc. L'extraction des produits à partir de la trémie est effectuée soit par une vanne régulée dans le cas de liquide ( écoulement par gravité ), soit par un organe d'extraction à vitesse variable asservi à un régulateur réglable en fonction du débit demandé, ledit régulateur étant piloté par l'iiformation de déperdition du poids de la trémie, de manière à agir sur la vitesse de l'or- gane d'extraction et produire, par unité de temps choisie, le débit souhaité en fonction de la consigne affichée. Le cycle de fonctionnement d'un tel ensemble tient compte de deux états particuliers correspondant aux niveaux de charges minimale et maximale de la cuve ou trémie. Lorsque le niveau de charge minimale est atteint, la vitesse de l'organe d'extraction est maintenue sur la dernière valeur de correction reçue par l'information pondérale résultant du pesage de la trémie et de sa charge et l'extracteur fonctionne alors à vitesse constante en produisant un débit volumétrique de produits extraits. Pendant cette phase, 1' information résultant du pesage continu n'est plus appliquée au régulateur, de sorte que le pilotage en fonction de la déperdition de poids, est momentanément neutralisé. Dès que cet état a été atteint, la cuve ou trémie est soumise à un remplissage rapide à partir du magasin de stockage, jusqu'à atteindre le niveau de charge maximale. La différence de niveau de charge définit ainsi la capacité de travail et d'extraction du dispositif sous la dépendance de l'information de mesure de déperdition pondérale de la cuve et de sa charge. Lorsque le niveau de charge maximale est atteint et qu'une phase de stabilisation s'est écoulée, le pilotage du fonctionnement de l'organe d'extraction par l'information de mesure pondérale de la trémie est de nouveau rétabli et le cycle se déroule alors de façon continue jusqu'au moment Ou', de nouveau, le niveau de charge minimale est atteint. Pour qu'une telle installation de ce type fonctionne de façon correcte en information pondérale, pour fournir un débit constant de produit ou matière, il est connu que le remplissage de la cuve ou trémie ne doit pas excéder, en temps, un dixième de la durée de vidange de la charge de travail au débit nominal, 1l est donc nécessaire d'effectuer le remplissage de la cuve ou trémie en un temps relativement court et, par conséquent, de transférer rapidement une masse importante de produit ou matière fluide. I1 en résulte, d'une part, une fluidisation du produit contenu dans la trémie et, d'autre part, une augmentation brutale de la hauteur de charge appliquée à l'organe d'extraction.Ces deux facteurs sont connus pour perturber de façon importante et incontrlable le débit volumétrique de l'organe d'extraction pendant la phase de son fonctionnement libérée du pilotage par le régulateur en fonction de la déperdition de poids. Les perturbations qui en résultent atteignent dans la majorité des cas, des pourcentages importants en variation de débit à tel point que de telles installations ne peuvent valablement etre mises en oeuvre lorsqu'il s'agit de délivrer un produit fluide selon des conditions particulièrement précises qui sont exigées pour le fonctionnement correct d'un appareil ou d'une machine alimentée avec un tel produit. Ceci est le cas notamment et, à titre d'exemple, lors de l'alimentation, en charbon pulvérisé, d'un four d'une unité de fabrication de ciment. - L'objet de l'invention est de remédier à l'inconvénient majeur ci-dessus en proposant des perfectionnements aux procédés existants destinés à fournir une stabilité du débit pendant les deux phases ci-dessus, c'est-à-dire de vidange en mesure pondérale et de vidange en mesure volumétrique lors du remplissage de la cuve ou trémie. L'objet de l'invention est particuliàrement conçu de manière à pouvbir etre mis en oeuvre sur des installations de type comme précédemment indiqué, sans nécessiter de modifications particulièrement importantes nécessitant un arret de durée prolongée du fonctionnement de l'installation ou de la machine disposée en aval et alimentée par le dispositif de distribution du produit fluide considéré. Pour atteindre ce résultat, dans un procédé de mesure d'un débit de produit fluide à partir d'une trémie simple à vidange régulée selon lequel on extrait le produit fluide par un organe d'extraction à vitesse variable, à fonctionnement continu, on pèse en permanence la trémie et sa charge pour mesurer la déperdition de poids, on pilote par cette information le fonctionnement de l'organe d'extraction afin de fournir par unité de temps un débit constant de produit jusqu'au moment où la masse de produit contenue dans la trémie atteint un niveau de charge minimale, on interrompt alors momentanément le pilotage, par l'information pondérale, de l'organe d'extraction qui fonctionne alors en débit volumétrique, on effectue ensuite, de façon rapide, le remplissage de la trémie jusqu'au niveau de charge maximale puis on pilote de nouveau le fonctionnement de l'organe d'extraction par l'information pon dérale de déperdition de poids de la trémie, selon l'invention, on isole dans la trémie une capacité d'extraction et une capacité intermédiaire de transfert, on commande le fonctionnement en débit volumétrique de l'organe d'extraction et le remplissage de la capacité intermédiaire dès que le niveau de charge minimale est atteint dans la capacité d'extraction/ on pilote alors de nouveau le fonctionnement de organe en mesure pondérale par l'information de déperdition de poids de la trémie et de sa charge globale puis on transfert alors la charge de produit fluide de la capacité intermédiaire à la capacité d'extraction. L'invention concerne également, pour la mise en oeuvre du procédé cidessus, un dispositif de mesure caractérisé en ce que la trémie comprend, en relation avec la gaine de transfert, une capacité de transfert intermédiaire communiquant, avec une capacité d'extraction délimitée par la trémie, par un obturateur commandé en ouverture par des capteurs de pesage de la cuve et de son contenu lesquels pilotent également le fonctionnement de l'organe d'extraction. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description ci-dessous faite en référence au dessin annexé qui montre > à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. unique est une vue schématique d'une installation mettant en oeuvre le procédé et le dispositif conforme à l'invention. Le dessin montre une installation de production d'un débit de matière ou produit fluide P contenu dans un magasin de stockage 1 constitué par une chambre ou un silo. Le fond du magasin 1 est raccordé à une gaine de trasnfert 2 conduisant à une cuve ou trémie 3 dont la base est munie d'un organe d'extraction 4, tel qu'une vis d'Archimède commandée par un moteur électrique à vitesse variable 5 et refoulant le produit ou la matière extrait de la cuve 3 dans un conduit de sortie 6. La gaine de transfert 2 est contrôlée par une vanne principale 7 de tout type convenable et, par exemple, du type à casque comme représenté au dessin. La cuve 3 est rendue indépendante par des soufflets 8 et 9 de la gaine de transfert 2 et du conduit de sortie 6, de manière à pouvoir représenter en elle-meme un dispositif indépendant monté par des appuis extérieurs 10 sur des capteurs 11, par exemple; du type à jauge de contrainte. Les capteurs 11 sont destinés à mesurer de façon continue le poids de la trémie 3 et de son contenu et, par conséquent, à apprécier la déperdition de poids résultant du fonctionnement de l'organe d'extraction 4 par unité de temps choisie afin d'évaluer le débit de matière délivré. Les capteurs 11 fournissent, par conséquent, de façon continue, une information de sortie variable qui est appliquée, bien que cela ne soit pas représenté, à un régulateur de consigne réglable commandant la vitesse de rotation du moteur 5, de manière à fournir, toujours par unité de temps, un débit constant malgré la variation de hauteur de charge dans la cuve 3. Normalement, dans une installation du type ci-dessus, lorsque le niveau de charge minimale cr, tel que représenté en traits mixtes au dessin, est atteint, le pilotage du moteur 6 par l'intermédiaire des capteurs 11 est interrompu et l'organe d'extraction 4 fournit alors un débit volumétrique qui est, bien entendu, influencépar la hauteur de charge cr. Si, à ce moment là et comme il est habituel de pratiquer, la vanne 7 est commandée pour assurer le remplissage:--de la cuve 3 jusqu'au niveau de la charge de travail ct, également représentée en traits mixtes, l'arrivée du produit P délivré rapidement dans la cuve 3 a pour effet, d'une part, de fluidiser le produit et, d'autre part, d'augmenter brutalement la hauteur de charge influençant le débit volumétrique.de l'organe d'extraction 4. Dans de nombreuses applications, une telle variation du débit volumétrique, qui peut atteindre des taux importants, est rédhibitoire pour l'alimentation d'une machine utilisant le produit P, soit en tant que matière première, soit en tant que matière d'énergie et de transformation et, l'objet de l'invention est de pallier cet inconvénient. Pour ce faire, selon le procédé de l'invention, on prévoit de délimiter dans la cuve 3 une capacité limite d'extraction 3a faisant office de tampon et une capacité intermédiaire de transfert 3b qui sont isolées l'une de l'autre par un obturateur 12. Dans la structure illustrée, la capacité intermédiaire de transfert 3b est disposée directement à l'aplomb de la capacité de stockage 3a en étant formée par une trémie intermédiaire 13 rapportée à l'intérieur de la cuve ou trémie 3. L'obturateur 12 est relié à un organe moteur 14, par exemple du type vérin, dont l'alimentation est placée sous la dépendance des capteurs 11. La trémie 13 est conformée au moins localement pour établir une communication entre la capacité intermédiaire de transfert 3b et une manche d'devent 15 avec laquelle communique également la capacité d'extraction 3a. Comme cela ressort du dessin, la manche 15 est reliée à la structure générale de la cuve 3 par un soufflet 16 ayant la meme fonction que les soufflets 8 et 9. La capacité intermédiaire de transfert 3b est raccordée à la gaine de transfert 2 qui est également contrôlée en aval de la vanne principale 7 par une vanne anti-fuite 17 couplée à ladite vanne 7. Le fonctionnement du dispositif pour le déroulement du procédé selon l'invention s'effectue de la façon suivante En supposant les vannes 7 et 17 fermées et l'obturateur 12 ouvert, la charge de produit de la capacité intermédiaire 3b est libérée et s'ajoute à la capacité d'extraction 3a, de sorte que les capteurs ll assurent, de façon continue, la mesure de la déperdition de poids de la trémie et de sa charge résultant du fonctionnement de l'organe d'extraction 4 qui transfert le produit de la capacité 3a au conduit de sortie 6.Par contrôle dans l'unité de temps de la déperdition de poids en fonction d'une consigne donnée et permettant de connar- tre ie débit constant délivré, les capteurs 11 pilotent la vitesse de fonctionnement du moteur 5, de manière à ajuster toujours le débit à la consigne affichée malgré l'influence de la variation de hauteur de charge agissant sur l'organe d'extraction 4. Lorsque les capteurs 11 détectent le niveau de charge minimale correspondant à la charge de réserve cr, le pilotage du moteur 6, par l'information de déperdition de poids est neutralisé et ledit moteur est réglé à la dernière valeur de correction reçue, de sorte que l'organe d'extraction 4 fonctionne alors en débit volumétrique. Simultanément, l'organe moteur 14 est commandé pour que l'obturateur 13 ferme la communication entre la capacité intermédiaire de transfert 3b et la capacité d'extraction 3a. En meme temps, la vanne 7 est commandée en ouverture et commande elle-meme l'ouverture conjuguée de la vanne anti-fuite 17. Le produit P contenu dans le magasin de stockage 1 est ainsi transféré par la gaine 2 dans la capacité intermédiaire 3b jusqu'au moment où les capteurs détectent le niveau de charge maximale correspondant à la charge de travail ct illustrée en traits mixtes au dessin. Dans cet état, la vanne 7 est commandée en fermeture, puis, après stabilisation du produit P dans la capacité in termédiaire 3b, le moteur 5 est de nouveau placé sous la dépendance de l'information de déperdition de poids mesurée par les capteurs 11. L'organe moteur 14 est ensuite commandé de manière à ouvrir l'obturateur 12 et à mettre en communication les capacités 3b et 3a pour assurer le transfert dans cette dernière de la charge de produit P reçue. Le cycle de fonctionnement se déroule alors de façon automatique et l'organe d'extraction 4 est commandé en vitesse, en fonction de la déperdition de poids mesurée par les capteurs 11, pour fournir un débit de produit constant. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, les perfectionnements selon l'invention visent à réduire a'la valeur minimale le temps de fonctionnement en débit volumétrique de l'organe d'extraction 4 et surtout à supprimer l'influence néfaste sur ce dernier de la phase de remplissage directe qui s'effeetue, selon l'invention, en deux étapes successives, la première, permettant de rétablir la mesure de déperdition pondérale de l'ensemble de la trémie sans que la charge de produit délivrée influence immédiatement la hauteur de charge appliquée à l'organe d'extraction en débit volumétrique, et la seconde,assu- rant le transfert de la masse de produits de remplissage dans la capacité d'extraction lorsque le fonctionnement de l'organe 4 est de nouveau placé sous la dépendance de pilotage des capteurs 11. Les deux phases successives de transfert de la masse de produit de remplissage n'ont pas d'influence négative par l'effet de fluidisation qui résulte de leur chute dans les deux capacités, étant donné que ces deux dernières sont reliées à la manche d'évent 15. De meme, si une variation de pression inter vient dans le conduit 6 à la sortie de L'organe d'extraction 4, il n'en résulte aucune modification ou perturbation du fonctionnement de cet organe, étant donné que cette sortie est reliée par une colonne d'équilibrage 18 à la capacité d'extraction 3a. Le dessin montre que la capacité intermédiaire de transfert est également munie d'un détecteur de niveau 19 agissant en tant qu'élément de sécurité commandant la fermeture de la vanne principale 7 dans le cas de fonctionnement défectueux des capteurs il Le dessin montre également que la capacité intermédiaire de transfert 3b peut etre équipée d'un détecteur de fuite 20, par exemple constitué par une palette 21 équilibrée statiquement par un contrepoids 22 et montée pivotante sur un axe horizontal 23. La palette 21, associee à un contacteur 24, du type à globule de mercure, est disposée à l'aplomb de la gaine de transfert 2set se trouve ainsi à meme de détecter les fuites de produits P qui pourraient etre éventuellement dues à une déficience de fonctionnement de la vanne principale 7.De manière que ces fuites n'aient pas pour effet de perturber la charge de produit délivrée dans la capacité intermédiaire de transfert 3b > la palette 21 en assure la détection et commande alors la fermeture de la vanne anti-fuite 17 dont le fonctionnement en ouverture est couplé à celui de la vanne principale 7. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, le procédé et le dispositif conforme à l'invention permettent de réduire la perturbation de chaque résultant, soit de la fluidisation du produit, soit de l'augmentation de hauteur de charge influençant le fonctionnement de l'organe d'extraction 4 dans son état de fonctionnement volumétrique, de sorte qu'il en résulte une plus grande stabilité du débit délivré, quelle que soit la charge de la trémie 3. La meilleure précision qui en résulte rend le dispositif utilisable dans les installations possédant des conditions de fonctionnement précises et critiques en ce qui concerne le débit reçu pour assurer, soit le fonctionnement d'une machine de consommation,- de transformation ou d'élaboration ou encore le déroulement convenable d'un processus de transformation ultérieure d'un produit différent. A titre d'exemple, l'objet de l'invention trouve une application préférée à l'alimentation en débit constant de charbon pulvérisé alimentant, en tant que source d'énergie, un four de fabrication de ciment. REVENDICATIONS 1. - Procédé de mesure d'un débit de produit fluide à partir d'une trémie simple à vidange régulée, selon lequel on extrait le produit fluide par un organe d'extraction à vitesse variable à fonctionnement continu, on pèse en permanence la trémie et sa charge pour mesurer la déperdition de poids, on pilote par cette information le fonctionnement de l'organe d'extraction afin de fournir, par unité de temps, un débit constant de produit jusqu'au moment où la masse de produit contenue dans la trémie atteint un niveau de charge minimale, on interrompt alors momentanément le pilotage, par l'information pondérale, de l'organe d'extraction qui fonctionne alors en débit volumétrique, on effectue ensuite, de façon rapide, le remplissage de la trémie jusqu'au niveau de charge maximale puis on pilote de nouveau le fonctionnement de l'organe d'extraction par l'information pondérale de d4ardi tion de poids de la trémie, procédé caractérisé en ce qu'on isole dans la trémie une capacité d'extraction et une capacité intermédiaire de transfert, on commande le fonctionnement en débit volumétrique de l'organe d'extraction et le remplissage de la capacité intermédiaire dès que le niveau de charge minimale est atteint dans la capacité d'extraction, on pilote alors de nouveau le fonctionnement de l'organe en mesure pondérale par l'information de déperdition de poids de la trémie et de sa charge globale, puis on transfère alors la charge de produit fluide de la capacité intermédiaire à la capacité d'extraction. 2. - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on contrôle le remplissage de la capacité intermédiaire de transfert au moyen d'une vanne anti-fuite disposée en aval d'une vanne principale contrôlant le circuit de circulation du produit fluide entre un magasin de stockage et la capacité inte rmédiaire. 3. - Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'on commande la vanne anti-fuite, en ouverture,par la vanne principale et,en fermeture, par un détecteur de fuite interposé entre ladite vanne anti-fuite et la capacité intermédiaire. 4. - Procédéon la revendication 1 caractérisé en ce que, pour réduire la fluidisation du produit fluide, au moment des transferts, on relie la capacité intermédiaire et la capacité d'extraction à une manche d'évent. 5. - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on maintient en relation permanente la capacité d'extraction et la sortie de l'organe d'extraction par une colonne d'équilibrage. 5. - Dispositif de mesure d'un débit de produit fluide du type comprenant un magasin de stockage relié, par une gaine de transfert contrôlée par une vanne principale, à une cuve ou trémie pesée dont la base est équipée d'un organe d'extraction à vitesse variable dont le fonctionnement est piloté par l'information de pesage de la trémie et de son contenu tant que celui-ci n'atteint pas un niveau de charge minimale déclenchant un remplissage de ladite cuve et un nouvel asservissement de l'organe d'extraction à l'information de pesage, caractérisé en ce que la trémie comprend, en relation avec la gaine de transfert, une capacité de transfert intermédiaire communiquant, avec une capacité d'extraction délimitée par la trémie, par un obturateur commandé en ouverture, par des capteurs de pesage de la cuve et de son contenu lesquels pilotent également le fonctionnement de l'organe d'extraction. 7. - Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que les capteurs de pesage de la cuve et de son contenu commandent, lorsque le niveau de charge minimale est atteint, la fermeture de l'obturateur, le fonctionnement à vitesse constante de l'organe d'extraction et l'ouverture de la vanne principale de la gaine de transfert et, lorsque le niveau de charge maximale est atteint, la fermeture de la vanne principale, le fonctionnement piloté de l'organe d'extraction et l'ouverture de l'obturateur. 8. - Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que la gaine de transfert est contrôlée, en aval de la vanne principale, par une vanne antifuite couplée à la vanne principale. 9. - Dispositif selon la revendication 6 ou 8 caractérisé en ce que la vanne anti-fuite est placée sous la dépendance d'un détecteur de fuite disposé entre ladite vanne et la capacité intermédiaire de transfert. 10. - Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que les capacités intermédiaires et d'extraction sont reliées à une manche d'évent et en ce qu' une colonne d'équilibrage relie la capacité d'extraction et la sortie de l'organe d'extraction.