Brevet FR2494007A1 — publié le 19820514

La présente invention concerne un montage de régulation com- prenant une boucle de régulation, constituée par un système réglé, un organe de mesure de la grandeur réglée, un régulateur et un action- neur, ainsi qu'un générateur de signal qui réagit à une grandeur réglée auxiliaire apparaissant dans la zone d'entrée du système réglé et agit sur le régulateur. Le brevet suisse n0 369 780 décrit un tel montage pour la régulation de la température de sortie du fluide circulant dans un échangeur de chaleur. L'utilisation d'une grandeur réglée auxiliaire améliore notablement la qualité de régulation; il est toutefois apparu que dans le cas d'un ajustement optimal du régulateur pour ce montage, une défaillance du signal de la grandeur réglée auxiliaire risque de produire des écarts de régulation dange- reusement élevés. Alors que les grandeurs réglées peuvent dans la plupart des cas être mesurées sans difficulté et avec une faible probabilité de défaillance, le montage d'un générateur de signal pour une grandeur réglée auxiliaire est souvent difficile. C'est ainsi que dans le cas connu, le point de mesure d'une grandeur réglée auxiliaire doit être disposé à l'intérieur du corps de l'échangeur de chaleur. La proba- bilité de défaillance d'un générateur de signal fixé à un endroit aussi défavorable est relativement élevée. Une solution évidente pour alliercette sensibilité accrue du générateur de signal aux dérangements consiste à disposer un second, et le cas échéant un troisième générateur de signal pour la grandeur réglée auxiliaire, les signaux de ces générateurs étant introduits dans le régulateur par un des circuits à redondance connus. Une telle solution est non seulement coûteuse, mais augmente aussi la probabi- lité d'apparition d'un dérangement, imposant une réparation, voire un arrêt de l'installation. L'invention vise à améliorer le montage de régulation connu, à un prix modéré et par utilisation de moyens à faible probabilité de défaillance, de façon que la défaillance du signal de la grandeur réglée auxiliaire ne produise aucun écart de régulation dangereux. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, la liai- son fonctionnelle entre le générateur de signal et le régulateur passe par un inverseur à deux entrées; la sortie du régulateur est reliée à un générateur de fonction, qui agit sur la seconde entrée de l'in- verseur; et le générateur de signal est relié à un détecteur de perturbation qui agit sur l'inverseur de façon que le régulateur soit influencé par le générateur de fonction et non plus par le géné- rateur de signal dès que le signal de sortie de ce dernier tombe au-dessous d'un seuil inférieur appliqué au détecteur de perturbation et/ou dépasse un seuil supérieur. Les inconvénients précités sont ainsi évités. Un avantage particulier de l'invention réside dans iO le fait que les moyens supplémentaires nécessaires peuvent être intégrés au régulateur lui-même et qu'aucune ligne de liaison supplé- mentaire n'est ainsi nécessaire. Le montage de régulation selon l'invention est réalisable avec des régulateurs différents. Selon une autre caractéristique de l'in- vention, le régulateur comprend un premier circuit à action I au moins, alimenté par l'écart de la grandeur réglée, un second cir- cuit à action P au moins, alimenté par la sortie de l'inverseur, et un point de soustraction relié aux sorties des deux circuits et dont la sortie constitue simultanément la sortie du régulateur. Avec un tel régulateur, le montage de régulation est particulièrement simple. Selon une autre caractéristique de l'invention, le régulateur comprend un premier élément à action I au moins, auquel est appliqué l'écart de la grandeur réglée;la sortie de ce premier élément est reliée à un point de soustraction, dont l'autre entrée est reliée à la sortie de l'inverseur; et la sortie du point de soustraction est reliée à la sortie du régulateur par un second élément, également à action I au moins. Un montage avec un tel régulateur comportant deux éléments de régulation offre une possibilité d'ajustement supplémen- taire et permet ainsi une meilleure optimisation. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'entrée du régulateur recevant l'écart de régulation est reliéepar un élément P à la sortie du régulateur; et la sortie de l'inverseur est appliquée négativement à l'entrée de l'élément P par un élément D qui délivre un signal évanescent. Un tel montage de régulation présente l'avan- tage de n'exiger aucun blocage contre une dérive du signal de sortie du régulateur. Ce montage de régulation présente l'inconvénient de produire un faible écart de régulation permanent. L'insertion d'un élément PI dans le circuit de l'écart de régulation permet d'éviter de tels écarts. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous de trois exemples de réalisation et du dessin annexé sur lequel la figure 1 représente un montage de régulation selon l'invention, appliqué à la régulation d'un surchauffeur; et les figures 2 et 3 représentent chacune le schéma très simplifié d!un montage de régulation avec des variantes de régulateur. Selon la figure 1, une conduite de liaison 1, parcourue par de la vapeur surchauffée et présentant un point d'injection 2, est rac- cordée au distributeur 3 d'un surchauffeur 5 constitué par trois lignes de tubes 4. Ces dernières débouchent dans un collecteur 6 au- quel est relié une canalisation de sortie 7. Un organe 10 mesure la température de la vapeur dans la canalisation de sortie 7. Une ligne 12 transmet le signal de mesure à un point de comparaison 13, qui forme l'écart entre la valeur mesurée et une valeur de consigne trans- mise par la ligne 14. Cet écart de régulation est transmis à un régu- lateur 16, dont la sortie agit par une ligne 17 sur un actionneur réalisé sous forme d'une vanne d'injection 20. Cette vanne influence le débit d'eau d'injection dans une canalisation 22, aboutissant au point d'injection 2. Le signal délivré par un générateur 26 constitue la grandeur réglée auxiliaire supplémentaire, appliquée au régulateur 16. Le géné- rateur de signal 26 est fixé sur une des lignes de tubes 4 et relié par une ligne 28 à une des deux entrées d'un inverseur 30, dont la sortie est reliée au régulateur 16. La seconde entrée de l'inverseur 30 est reliée à un générateur de fonction 32, qui est connecté à la ligne 17. L'inverseur 30 est influencé par un détecteur de pertur- bation 34, qui compare le signal du générateur 26 à un seuil inférieur et un seuil supérieur; les seuils sont introduits par des lignes 35 et 36 ou ajustés à une valeur fixe. Lorsque le signal du générateur 26 dépasse le seuil supérieur ou tombe au-dessous du seuil inférieur, l'inverseur 30, qui connecte normalement le générateur de signal 26 au régulateur 16, est commuté sur le générateur de fonction 32. Ce dernier est ajusté de façon à présenter sensiblement le même gain que le tronçon de la boucle de régulation compris entre la sortie du régulateur 16 et la sortie du générateur de signal 26. Le régulateur 16 comprend un élément PI 40, dont l'entrée est reliée au point de comparaison 13, et un élément P 42, dont l'entrée est reliée à l'inverseur 30. Les sorties des deux éléments sont sous- traites au point 43, puis le signal différentiel ainsi formé est transmis par la ligne 17 à l'actionneur 20. Le fonctionnement du montage de régulation est le suivant en régime normal. Lorsque la température de la vapeur augmente dans la canalisation de sortie 7, l'alimentation en eau du point d'injection 2 est augmentée par l'élément PI 40. Une élévation de la température de l'eau pénétrant dans le surchauffeur 5 est décelée rapidement par le générateur de signal 26 et un signal approprié est transmis au régulateur 16, sous forme du branchement d'une grandeur perturbatrice, ce qui conduit à une correction rapide du débit d'eau d'injection par l'élément P42 et l'actionneur 20. Lorsqu'un court-circuit ou une rup- ture de fil se produit sur le générateur 26, son signal dépasse l'un ou l'autre des deux seuils du détecteur de perturbation 34.L'inverseur est ainsi commuté sur le générateur de fonction 32. La sortie de ce dernier ne coïncidant pas exactement avec celle du générateur de signal 26, cette commutation entraîne une perturbation temporaire. Cette dernière est toutefois faible par rapport à l'influence qu'exer- cerait la défaillance de la boucle de régulation auxiliaire sur l'action de l'ensemble du système de régulation en l'absence de réaction par le générateur de fonction 32. Le nouveau montage assure ainsi une amélioration notable de la qualité de régulation en cas de perturbation. Un avantage du montage de régulation réside dans la possibilité de montage sans difficulté du détecteur de perturbation 34, de l'in- verseur 30 et du générateur de fonction 32 dans le boîtier du régula- teur 16. Le montage de régulation assurant une sécurité de fonctionne- ment accrue ne produit donc pas des perturbations plus fréquentes. Selon la figure 2, sur laquelle le système réglé est simplement représenté par la case 5', le régulateur 16 comprend deux éléments PI et 41 en série, la proportion de branchement de l'intégrateur I de l'élément 41 étant beaucoup plus importante que celle de l'élément 40 pour des raisons de stabilité. La sortie de l'inverseur 30 est reliée au point de soustraction 43, inséré dans la ligne de liaison entre les deux éléments 40 et 41. Le montage de régulation selon figure 2 permet une meilleure optimisation que celui selon figure 1. Selon la figure 3, sur laquelle le système réglé est de nouveau représenté par la case 5', le régulateur 16 contient un élément P60 et un élément D62 délivrant un signal évanescent. L'élément D est inséré entre la sortie de l'inverseur 30 et un point de soustraction 61 qui, outre le signal évanescent, reçoit l'écart de régulation par la ligne 65. Cet exemple de réalisation du régulateur 16 présente l'avantage de n'exiger aucun moyen particulier pour limiter le signal de sortie du régulateur 16 dans le cas d'une dérive d'un élément I. Un élément PI peut être inséré dans la ligne 65 quand l'écart de régulation permanent de l'élément? 60 est gênant dans ce montage de régulation. Au lieu de transmettre le signal évanescent au point de soustraction 61, il est aussi possible de le brancher directement avec inversion à l'entrée de l'élément P 60. L'invention ne se limite pas aux exemples de réalisation repré- sentés. C'est ainsi qu'il est possible de prévoir par exemple d'autres éléments, et notamment des éléments D. Le détecteur de perturbation 34 peut en outre agir sur un tableau de dérangement ou un générateur d'alarme. Revendications 1.Montage de régulation comprenant une boucle de régulation, constituée par un système réglé, un organe de mesure de la grandeur réglée, un régulateur et un actionneur, ainsi qu'un générateur de signal qui réagit à une grandeur réglée auxiliaire apparaissant dans la zone d'entrée du système réglé et agit sur le régulateur, ledit montage étant caractérisé en ce que la liaison fonctionnelle entre le généra- teur de signal et le régulateur passe par un inverseur à deux entrées; la sortie du régulateur est reliée à un générateur de fonction, qui agit sur la seconde entrée de l'inverseur; et le générateur de signal est relié à un détecteur de perturbation qui agit sur l'inverseur de façon que le régulateur soit influencé par le générateur de fonction et non plus par le générateur de signal dès que le signal de sortie de ce dernier tombe au-dessous d'un seuil inférieur appliqué au détecteur de perturbation et/ou dépasse un seuil supérieur. 2. Montage de régulation selon revendication 1, caractérisé en ce que le régulateur comprend un premier circuit à action I au moins, alimenté par l'écart de la grandeur réglée, lun second circuit à action P au moins, alimenté par la sortie de l'inverseur, et un point de soustraction relié aux sorties des deux circuits et dont la sortie constitue simultanément la sortie du régulateur. 3. Montage de régulation selon revendication 1, caractérisé en ce que le régulateur comprend un premier élément à action I au moins, auquel est appliqué l'écart de la grandeur réglée; la sortie de ce premier élément est reliée à un point de soustraction, dont l'autre entrée est reliée à la sortie de l'inverseur; et la sortie du point de soustraction est reliée à la sortie du régulateur par un second élément, également à action I au moins. 4. Montage de régulation selon revendication 1, caractérisé en ce que l'entrée du régulateur recevant l'écart de régulation est reliée par un élément P à la sortie du régulateur; et la sortie de l'inver- seur est appliquée négativement à l'entrée de l'élément P par un élément D qui délivre un signal évanescent. 5. Montage de régulation selon revendication 4, caractérisé par le branchement, en amont de l'entrée du régulateur, d'un élément PI recevant l'écart de régulationr