Brevet FR2471802A1 — publié le 19810626

La présente invention concerne un pro- cédé de régulation et un dispositif pour le remplissage périodiquement répété d'un filtre-presse à plateaux avec un produit boueux, la résistance au remplissage augmentant pendant le remplissage. Le remplissage de filtres-presses à plateaux est difficile du fait que, pendant le remplis- sage, le débit volumique diminue fortement tandis que la contrepression à vaincre par la pompe de refoulement croît dans des proportions importantes. Pour le rem- plissage de filtres-presses à plateaux, on a- par consé- quent opéré jusqu'à maintenant en faisant en sorte qu'ini- tialement une pompe centrifuge débite la quantité principale de produit boueux dans le filtre-presse et que le remplissage résiduel soit assuré sous une pression élevée à l'aide d'une pompe de refoulement, après arrêt de la pompe centrifuge. L'invention a pour objet un procédé de régulation et un dispositif pour le remplissage de filtres-presses à plateaux, qui permettent d'effectuer le remplissage des filtres avec une seule pompe en vue d'une réduction importante des coûts d'installations de filtrage comportant des filtres-presses à plateaux. Simultanément, cela doit permettre d'accélérer le rem- plissage. Le présent procédé est caractérisé en ce que la pression de remplissage est établie pendant le remplissage par une pompe à action dynami- que, notamment par une pompe centrifuge, et réglée en fonction de la progression du remplissage. En uti- lisant une pompe centrifuge avec réglage de pression pendant le remplissage, il est possible, d'une manière surprenante, de se passer des pompes à refoulement, utilisées jusqu'à maintenant pour le remplissage final des filtres-presses à plateaux. Il s'est avéré qu'une pompe centrifuge est en mesure, avec une faible usure, d'effectuer toute l'opération de remplissage avec adap- tation du réglage.de pression. On économise ainsi avan- tageusement la pompe de refoulement et, du fait de la suppression de l'opération de commutation et également de la possibilité d'adaptation graduelle à la pression à chaque fois la plus favorable du point de vue de la technique opératoire, on accélère le processus de rem- plissage. Dans la mise en oeuvre de la présente invention, la grandeur momentanée de la pression de rem- plissage est réglée.à l'aide d'un système automatique de régulation à valeur réelle/valeur de consigne. Avec un tel système de régulation automatique à valeur réelle et valeur de consigne, il est possible d'ef- fectuer un réglage automatique et sûr de la pression de remplissage et également de compenserd'une manière particulièrement rapide et sûre les écarts se produisant dans la pression de remplissage sous l'action par exem- ple de variations de la composition en substances solides et/ou de modification des propriétés des substances soli- des. Il est ainsi possible d'augmenter considérablement la sécurité du processus de remplissage et de déroule- ment correct des opérations par rapport à une commande manuelle. Selon une variante de l'invention, le système de régulation à valeur réelle et valeur de consigne reçoit initialement comme valeur de consigne une courbe donnant la variation de la pression en fonc- tion du temps de remplissage. Par la prédéfinition d'une variation de la pression en fonction du temps pour éta- blir la valeur de consigne, on obtient une simplification importante par rapport à un système de régulation fai- sant intervenir la quantité de filtrat. On obtient ainsi un système de régulation qui est insensibilisé par rapport à des perturbations extérieures, qui convient notamment pour fonctionner dans. des conditions sévères dans des installations de préparation de charbon et qui empêche des surcharges de la pompe et/ou du filtre-presse à plateaux par une pression trop élevée. Dans une autre variante de l'invention, la valeur de consigne de la pression et sa valeur réelle sont comparées de façon continue l'une avec l'autre et en fonction de leur différence le signal de commande de modification de la pression de remplissage est donné, la variation de-la pression de remplissage étant assurée par une modification de la vitesse de rotation de la pompe de remplissage. Ainsi, on tient compte avantageu- sement des caractéristiques techniques d'une pompe à action dynamique, notamment d'une pompe centrifuge, par un simple processus de régulation. En outre, il est possible de faire fonctionner la pompe de remplissage d'une façon particulièrement économique car, à la dif- férence d'une régulation par étranglement, on consomme constamment juste la quantité d'énergie suffisante pour assurer le remplissage du filtre-presse à plateaux. Suivant une autre variante de l'inven- tion, la courbe prédéterminée de variation de la pression en fonction du temps de remplissage présente initialement une croissance approximativement linéaire puis reste constante, le rapport entre le temps d'augmentation de la pression et le temps de constance de la pression étant de 1:4. Cette variation de la pression s'est avérée par- ticulièrement favorable pour le processus de remplissage et elle permet en outre d'obtenir un pré-remplissage du filtre-presse avec la rapidité optimale. La transition entre la phase de crois- sance linéaire et la phase de constance de la pression ne se fait pas alors brusquement, mais avantageusement sous la forme d'une courbe à profil incurvé. Au total le remplissage est réalisé plus rapidement et plus éga- lement avec moins de perturbations que lors de la commutation entre une pompe centrifuge et une pompe de refoulement. Le rapport entre la période d'augmentation de pression et la période de constance de pression, qui est de 1:4, s'est avéré particulièrement avantageux et il contrebalance notamment la caractéristique d'évolu- tion de la pression dans le filtrepresse lorsqu'on déshydrate des boues résiduaires de flottation de charbon pour pouvoir les rejeter à l'état sec sur des lieux de dépôt. Il est facilement possible de modifier ce rapport par exemple lors de la déshydratation de boues claires, avec la régulation choisie, par exemple au moyen de potentiomètres ou de temporisateurs ou interrupteurs pé- riodiques. Suivant un autre aspect de l'invention, après une partie du processus-de remplissage, notamment après la fin de la phase d'augmentation de pression, une partie du produit boueux est recyclée par une dé- rivation de la pompe de remplissage, la quantité de produit passant par cette dérivation étant modifiée en fonction du temps. On diminue ainsi très avantageusement l'usure de la pompe centrifuge. Dans la pompe centrifuge, il est ainsi possible de maintenir constamment un débit minimal, ce qui empêche que le frottement à l'intérieur de la pompe augmente. excessivement et provoque par exemple un phénomène de cavitation dans le rotor. Pour garantir également un débit suffisant de la pompe cen- trifuge pendant la période à pression constante o la quantité de matière de remplissage diminue progressi- vement, on ouvre, également en fonction du temps, l'organe d'étranglement d'après la diminution du débit de remplissage. On obtient ainsi pour la pompe cen- trifuge, pendant la période de constance de la pression de remplissage, un débit d'alimentation constant. Simultanément, on peut empêcher que la pompe fonctionne contre une vanne fermée - par exemple pendant le temps d'ouverture du filtre-presse ou bien lors du fonctionne- ment de plusieurs filtres pendant les périodes d'inver- sion entre un filtre et l'autre -, et en outre on empê- che avantageusement aussi qu'il se forme par sédimenta- tion des dépôts dans des conduits de boue horizontaux ou ascendants, dépôts qui peuvent gêner beaucoup le fonctionnement de l'installation de filtres-presses à plateaux. Dans la mise en oeuvre du procédé, il est prévu d'utiliser pour le remplissage des filtres-presses des pompes à action dynamique et dont la vitesse de rotation est réglée, notamment des pompes centrifuges, et pour le remplissage de plusieurs filtres-presses on emploie une pompe centrifuge commune à vitesse de rotation réglée. Cela ouvre avantageusement pour des pompes centrifuges un nouveau domaine d'application, et on réalise des économies importantes dans des installations de déshydra- tation à filtres-presses à plateaux. Dans l'exécution du procédé selon l'invention pour le remplissage d'un ou plusieurs filtres-presses à plateaux avec un produit boueux, il est prévu un dispositif de remplissage qui comporte, comme pompe de remplissage, une pompe centrifuge à vitesse de rotation réglée en vue d'établir une varia- tion prédéterminée de la pression de remplissage. Ainsi le procédé de régulation selon l'invention peut être appliqué, avec des pompes centrifuges, au remplissage de filtres-presses à plateaux. Dans le dispositif selon l'invention, la régulation de vitesse de rotation est une régulation à valeur réelle/valeur de consigne, faisant intervenir une courbe de valeurs réelles de pression et de temps qui est mémorisée dans des éléments électroniques. La régulation peut être ainsi réalisée d'une manière sim- ple et sûre, et la courbe des valeurs de consigne peut être facilement modifiée. Des modifications de la pente ou de la longueur de la courbe de consigne sont alors effectuées par de simples modifications de réglage,. en agissant par exemple sur des potentiomètres ou des temporisateurs. Des modifications de la caractéristique de régulation sont effectuées par remplacement de car- tes enfichables ou autres organes, sur lesquels est disposé le circuit d'établissement de la courbe de consigne pression-temps. En ce qui concerne l'agencement du dispositif, il est en outre prévu de disposer sur le conduit de remplissage un appareil de mesure de pres- sion servant de capteur de valeur réelle et de le relier, notamment par un convertisseur de valeurs de type P-I, au système de régulation de vitesse. On obtient ainsi un signal de valeur réelle de pression, qui peut être comparé directement au signal de valeur de consigne. Le convertisseur de valeur de mesure est alors avanta- geusement combiné avec la mémoire de valeurs réelle/ consigne et avec l'unité de commande de vitesse à thyris- tor, utilisée dans un but de simplification, sous la forme d'un ensemble de commande pour l'installation à filtres-presses, qui peut comporter également des verrouillages de démarrage et de commande pour la pompe centrifuge et les filtres-presses à plateaux. Selon une autre variante de l'invention, la pompe de remplissage comporte un conduit de dériva- tion dans lequel est disposé un organe d'obturation et d'étranglement qui est lui-même commandé, ce qui permet avantageusement, pendant la phase de constance de pres- sion du remplissage, de maintenir un débit volumique régulier dans la pompe centrifuge et de réduire beaucoup l'usure de la pompe. En outre, on évite des dépôts gê- nants dans les parties horizontales ou montantes des conduits de remplissage car ces parties peuvent être incluses facilement dans la régulation de dérivation, et ainsi le système de dérivation reste sans dépôts. D'autres caractéristiques avantageuses de l'invention seront mises en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif et avec référence à la figure unique du dessin annexé, qui représente un schéma du système de régulation de remplissage selon l'invention. Sur le schéma de régulation de la figure jointe, on a désigné par 1 le filtre-presse à plateaux, par 2 le conduit d'arrivée de produit boueux et par 3 le conduit de décharge du filtrat. Le filtre- presse 1 comporte en outre un conduit d'arrivée d'air comprimé 4 permettant d'effectuer, après la filtration proprement dite, un postcompactage et le démoulage du - gâteau de filtration sur les plateaux. Le gâteau de fil- tration comprimé est évacué par le conduit 5 et un organe transporteur. La chute du gâteau des plateaux, lorsqu'il est suffisamment sec, se fait généralement par gravité, mais on peut cependant l'assurer aussi par de l'air comprimé ou par des moyens mécaniques. Le conduit d'arrivée du produit boueux au filtre-presse 1 comporte, selon l'invention, un appa- reil de mesure de pression 6 dont la valeur de mesure est convertie, dans le convertisseur 7, de façon à être appliquée comme valeur réelle 7' au générateur 8 de valeur de consigne de vitesse de rotation. La valeur de consigne de pression 9' est obtenue à partir de la courbe pression-temps, [\p = f (t), qui est mémorisée dans le générateur électronique de fonction 9. Le géné- rateur de valeur de consigne de vitesse 8 est en outre relié à un tachymètre 10, qui mesure la vitesse réelle de rotation de la pompe centrifuge 11, transmise par le signal 10' au générateur de valeur de consigne de vitesse 8. Le générateur de valeur de consigne de vitesse 8 détermine en permanence, à partir du si- gnal 7' provenant du convertisseur de mesure 7, du signal de pression réelle et du signal 9' de la courbe pression- temps, et en-outre de la valeur de consigne de pression, l'écart par rapport à la pression de remplissage prévue. D'après une courbe pression-vitesse prédéterminée, le générateur de valeur de consigne de vitesse 8 déter- mine en permanence l'écart par rapport à la valeur de consigne de vitesse, et à partir de l'écart entre la valeur réelle et la valeur de consigne de la vitesse de rotation, il se produit un signal de commande de vi- tesse 8', qui est appliqué à une commande à thyristor 12 comportant un redresseur de courant, dont le courant de sortie, commandé en correspondance, assure l'excita- tion du moteur d'entraînement 13.. Un signal représen- tant la vitesse de rotation du moteur 13 est renvoyé, par l'intermédiaire d'un tachygénérateur 14, à la com- mande à thyristor. Pour les cas o le gâteau de filtration devient si compact dans le filtrepresse 1 au cours du remplissage que la quantité de filtrat tombe en dessous du minimum pour la pompe centrifuce 11, il est prévu un conduit de dérivation 15 permettant que le débit minimal passe constamment dans la pompe centrifuge 11. Pour pou- voir adapter le conduit de dérivation 15 à la réduction du débit de remplissage pendant toute la durée de la filtration, ce conduit de dérivation comporte une sou- pape réglable 16 d'étranglement et d'obturation qui est avantageusement commandée par l'intermédiaire d'un tuyau de commande 17 également du générateur de fonction 9, qui contient la courbe de variation de la pression en fonction du temps. Il s'est avéré particulièrement avan- tageux que le conduit de dérivation 15 soit ouvert - par exemple lors de la filtration de boues de flotta- tion - lorsque commence la phase de constance de pres- sion de l'opération de filtration, et il s'est avéré suffisant, dans la plupart des cas, de faire ouvrir linéairement avec le temps l'organe d'étranglement 16 du conduit de dérivation 15 car, en première approxima- tion, la quantité de filtrat diminue de manière corres- pondante. Ainsi, sans faire intervenir une régulation supplémentaire coûteuse, on maintient un débit suffisant dans la pompe centrifuge et on évite son usure excessive. Comme le remplissage d'un filtre-presse à plateaux par le procédé de régulation conforme à l'in- vention demande à peu près le tiers du temps d'un cycle complet de travail du filtre (ce cycle de travail comprenant remplissage, compactage du gâteau de fil- tration par air comprimé, écartement des plateaux, vidage et rapprochement des plateaux), il est particu- lièrement avantageux d'effectuer avec une seule pompe centrifuge le remplissage successif de trois filtres- presses constituant un groupe de travail, car ainsi on réduit considérablement les frais d'investissement par rapport à une installation classique dans laquelle chaque filtre-presse est équipé d'une pompe centrifuge et de refoulement. Le fonctionnement d'un tel groupe de filtration à trois filtres-presses avec une pompe cen- trifuge, avec un système de régulation selon l'inven- tion, peut être complètement automatisé d'une manière simple, par exemple à l'aide d'une simple commande de séquence qui permet d'enclencher et d'arrêter successi- vement les différents éléments couplés électriquement l'un avec l'autre. R E V E N D I C A T I 0 N S 1.- Procédé de régulation pour le rem- plissage périodiquement répété d'un filtre-presse à pla- teaux avec un produit boueux, la résistance au remplis- sage augmentant pendant le remplissage, procédé carac- térisé en ce que la pression de remplissage est établie au cours du remplissage par une pompe à action dynamique, notamment par une pompe centrifuge, et réglée en fonc- tion de la progression du remplissage. 2.- Procédé de régulation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la grandeur momentanée de la pression de remplissage est réglée par un système de régulation automatique à valeur réelle/ valeur de consigne. 3.- Procédé de régulation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un programme de variation de la pression en fonction du temps de remplissage est prédonné comme valeur de consigne au système de régulation. 4.- Procédé de régulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le valeur de consigne de la pression et sa - valeur réelle sont comparées en permanence l'une avec l'autre et, en fonction de leur différence, un signal de commande de variation de la pression de remplissage est engendré. 5.- Procédé de régulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la variation de la pression de remplissage est produite par une modification de la vitesse de rota- tion de la pompe de remplissage. 6.- Procédé de régulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le programme de variation de pression pré- donné en fonction du temps de remplissage est tel que la pression croisse initialement approximativement 2471802 i de façon linéaire et reste ensuite constante. 7.- Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la durée de la période de crois- sance de la pression et la durée de la période de constance de la pression sont dans le rapport 1:4. 8.- Procédé de régulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, après une partie du remplissage, notamment après la fin de la phase de croissance de la pression, une partie du produit boueux est recyclée par une déri- vation de la pompe de remplissage. 9.- Procédé de régulation selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'on fait varier en fonction du temps la quantité du produit boueux qui passe dans la dérivation de la pompe de remplissage. 10.- Procédé de régulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'on utilise, pour le remplissage des filtres-presses à plateaux, des pompes à action dynamique et à régula- tion de vitesse, notamment des pompes centrifuges. 11.- Procédé de régulation selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on utilise pour le remplissage de plusieurs filtres-presses à plateaux une pompe centrifuge commune à régulation de vitesse. 12.- Dispositif de remplissage d'un ou plusieurs-filtres-presses avec un produit boueux par le procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comporte comme pompe de remplissage une pompe centrifuge (11) à rêgu- lation de vitesse pour produire une variation prédéter- minée de la'pression de remplissage. 13.- Dispositif selon la revendica- tion 12, caractérisé en ce que le système de régulation de la vitesse de rotation est un système à valeur-réelle/ valeur de consigne. 14.- Dispositif selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que le système de réaulation de vitesse comporte une courbe de valeurs de consigne de la pression en fonction du temps, qui est mémorisée dans des éléments électroniques. 15.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que le conduit de remplissage (2) comporte un appareil de mesure de pression (6) servant de capteur de valeur réelle et relié notamment au système de régulation de la vitesse de rotation par l'intermédiaire d'un conver- tisseur de la valeur de mesure du type P-I (7). 16.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 12 à 15, caractérisé en ce que la pompe de remplissage (11) comporte un conduit de dériva- tion (15). 17.- Dispositif selon la revendica- tion 16, caractérisé en ce qu'il est prévu dans le conduit de dérivation (15) un organe commandé (16) d'obturation et d'étranglement.