Brevet FR2497586A1 — publié le 19820709

La présente invention concerne la commande des débits air et combustibles d'un brûleur par un ensemble d'appareils de régulation agissant sur la position des servo-moteurs attelés au registre d'air et aux vannes de réglage. Actuellement les débits air et combustibles des brûleurs sont commandés soit, par des chaînes de régulation dites "mesureuses" ou "positionneuses" soit, par des ensembles mécaniques intégrés aux brûleurs. Les régulations du type I,mesureuses" sont les plus fidèles dans leur réglage, mais elles présentent, outre l'inconvénient d'une grande complexité, une limitation de la variation de charge dans un rapport de un à cinq due au manque de précision des capteurs de débit. Les régulations du type "positionneuses" dans lesquelles les débits air et combustible ne sont pas mesurés permettent une plus grande variation de la charge du brûleur. Elles présentent toutefois l'inconvénient d'être des chaînes de régulation dites en "boucle ouverte", le blocage de l'un des servo-moteurs air ou combustible n'interdit pas le fonctionnement de l'autre. Les régulations du type "positionneuses" réalisées par un ensemble mécanique intégré au brûleur présente un manque de fiabilité due d l'usure et aux frottements des divers organes de liaison. Le conducteur de chauffe électronique allie les avantages des modes de régulation classiques tout en évitant leurs inconvénients. Il permet une grande modulation et assure une très grande fidélité des réglages obtenus lors de la mise en service. Il agit en "boucle fermée", tout blocage d'un servo-moteur entrai- ne l'arrêt de l'autre. Le système assure dans tous les cas de fonctionnement la stabilité du rapport air/combustible, même lors des variations de charge. En augmentation de charge, le servo-moteur air agit en ouverture le premier, la position du servo-moteur combustible est copiée sur la position du servomoteur air. Inversement, en diminution de charge, le servo-. moteur combustible agit le premier en fermeture et la position du servo-moteur air est copie sur la position du servo-moteur combustible. Les débits air et combustibles sont réglés, brûleur en fonctionnement, d'une façon indépendante pour permetttre, côté air, de tenir compte de la courbe de dbit/prcsaion des ventilateurs d'air de combustion et des courbes de débit des combustibles qui sont variables selon le type même du combustible et du mode de pulvérisation. Le système est indépendant de la vitesse, de la course ou de l'angle de rotation des servo-moteurs. Le conducteur de chauffe électronique peut être utilisé pour tous les types de brûleur quelque soit les combustibles utilisés. Son application peut être étendue aux brûleurs mixtes à plusieurs combustibles brûlés alternativement ou simultanément. Il permet l'adjonction des dispostifs relatifs aux économies d'énergie tels que l'analyseur d'oxygène, l'opacité des fumées ou autres paramètres. Il permet une standardisation de la fabrication. Les dispositifs de commande étant réalisés en dehors du brûleur luimême, sa construction se trouve réduite à la tête de combustion. Quatre schémas électriques sont annexés La figure 1 concerne la solution de base pour un brûleur n'utilisant qu'un seul combustible. La figure 2 concerne un brûleur utilisant alternativement deux combustibles. La figure 3 concerne un brûleur utilisant un combustible avec correction de l'excès d'air par un analyseur d'oxygène. La figure 4 concerne un brûleur utilisant simultanément deux combustibles dont l'un est prioritaire avec régulation de la consommation du combustible prioritaire. Tel qu'il est représenté sur le schéma de base de la fige. re 1/4, tout écart de pression ou de température du générateur détecté par la sonde de pression ou de température (6) se traduit dans le régulateur (5) par le basculement des deux contacts vers (+) si la mesure est inférieure à la consigne et le basculement des deux contacts vers (-) si la mesure est supérieure à la consigne. Lorsque ces deux contacts sont basculés vers (+), le servomoteur (18 alimenté en courant, ouvre le registre d'air la valeur ohmique du potentiomètre (2) entraîné par le servo moteur (1) varie. La variation de résistance entraine La la sor- tie du convertisseur '9) une variation d'intensité. Cette intensité est transformée à une valeur réglable par le générateur de fonction (d) qui créé un déséquilibre des deux signaux d'entrée dans le régulateur de recopie (7). Le contact du régulateur de recopie (7) bascule à son tour vers (+); le servo-moeur combustible (3) se trouvant alimenté, ouvre la vanne de débit combustible. La valeur ohmique du potentiomètre (4) entraîné par le servo-moteur (3) varie à son tour. Cette valeur ohmique est transformée en courant par le convertisseur (9) et, modifiée à volonté par le générateur de fonction (8). Lorsque les deux signaux à l'entrée du régulateur de recopie (7) auront les mêmes valeurs, le contact de recopie reviendra sur la position repos. Le servo-moteur (3) n'étant alors plus alimenté s'arrêtera. Le même processus se déroule en sens inverse; lorsque les deux contacts du régulateur (5) basculent vers (-), le servomoteur (3) de commande de débit du combustible est alimenté. Son potentiomètre (4) viendra déséquilibrer les signaux d'entrée du régulateur de recopie (7) dont le contact basculera vers (-) alimentant ainsi le servo-moteur (1) jusqu'S rééquilibrage par le potentiomètre (2). Les générateurs de fonction (8) ont pour action essentielle de régler à différentes charges, les débits d'air comburant et combustibles par la variation de position des servo-moteurs. Entre deux impulsions du régulateur de charge (5) les courses ou les angles de rotation des deux servo-moteurs (1) et (3) peuvent donc être différents. Dans le cas ou le servo-moteur air (1) est plus rapide que le servo-moteur combustible (3), si le régulateur (5) demande une augmentation de charge par basculement des contacts vers la valeur ohmique du potentiometre (2) variera plus vite que celle du potentiomètre (4) du servo-moteur combustible (3). Au delà d'un écart admissible entre les deux servo-moteurs affichés sur le relais de seuil (10) I'un des contacts de ce relais s'ouvrira, coupant ainsi l'alimentation du servo-moteur (1) d'air comburant. Le servo-moteur se remettra en mouvement d'ouverture lorsque le servo-moteur (3) combustible aura rattrapé ulae position telle que le relais (10) permette à nouveau l'ali tentation du servo-moteur air (1); ainsi de suite jusqu'à rééquilibrage du régulateur de charge (5). Si le régulateur (5) demande une diminution de charge par basculemerlt de ses contacts vers (-), 1 valeur ohmique du potentiomètre (4) étant plus lente ciue celle d: potentiomètre (2), le régulateur de recopie (7) réagira par la position de son contact sur (-) à Sa position de repose provoquant une avance intermittante du servo-moteur (1). Dans le cas ou le servo-moteur combustible (3) est plus rapide que le servo-moteur air (1), les mêmes réactions inverses se produisent, le servo-moteur en avance est bloqués soit par le relais de seuil (10), soit par le régulateur de recopie (7) selon le sene de demande de charge du régulateur (s).. La figure 2 s'applique aux brûleurs mixtes, à deux combustibles brules alternativement; dans ce cas, un deuxième servomoteur (11) commande la vanne de débit de l'autre combustible. De la meme manière, le potentiomètre (12) est attelé au servomoteur, le signal potentiomètrique est transformé en courant par le convertisseur (9), le générateur de fonction (8) permet d'adapter le débit du deuxième combustible au d'ébit d' air. La figure 3 concerne la correction automatique de l'excès d'air par analyse de la teneur en oxygène des fumées. Cette fonction est réalisée par un analyseur à réponse rapide avec son régulateur (12). Un générateur de fonction (13) reçoit en entrée un signal représentant la charge à laquelle fonctionne le brûleur. Le signal de charge, pris dans notre cas sur le débit du combustible, permet d'émettre un signal de consigne variable en fonction de la charge du brûleur au régulateur (12). Le signal de sortie du régulateur 12) vient modifier par le relais multiplicateur (14) le débit d'air. La figure 4 concerne une installation avec régulation de contrat gaz sur un brûleur mixte utilisant smultanément deux combustibles. Certaines usines ont ouvent plusieurs points d'utilisation de gaz. Le "GAZ DE FRANCS" délivre le yaz aux utilisateurs Si ceux-ci s'engagent a' consommer une quantité cons- tante de goz. La consommation de gaz peut etre régulée en brûtant simultanément un deuxième combustible tel que le fuel. Le relais d'addiction (13) reçoit en entrée les signaux de position des servo-moteurs de débit gaz (11) et du deuxième combustible (3). Le signal de sortie représente la somme des débits des deux combustibles. Evìdemment, les signaux de débit gaz et deuxième combustible auront été linéarisés par leurs générateurs de fonction (8) à partir de compteurs. Le signal de débit gaz consommé dans l'usine émis par le transmetteur (15) entre, en mesure, dans le régulateur de contrat gaz (14). Une consigne interne au régulateur (14) permet d'afficher la consommation de gaz prévue pour l'ensemble de l'usine. Toute variation de débit gaz consommé par l'ensemble de l'usine entraîne une correction par le régulateur (14) de la position du servo-moteur de débit gaz (11). Le signal de débit gaz élaboré par le potentiomètre (12), le convertisseur (9) et le générateur (8), vient par addition, ou soustraction, déséquilibrer les signaux d'entrée du régulateur de recopie (7). Automatiquement, une augmentation de débit gaz aura pour effet de fermer l'admission du deuxième combustible par le servo-moteur (3). Inversement, une diminution du débit gaz, aura pour effet d'ouvrir l'admission du deuxième combustible parle même servo-moteur (3). Le conducteur de chauffe électronique peut être utilisé pour tous les équipements de chauffe des générateurs de vapeur ou d'eau surchauffée ainsi que pour les fours, quelque soit leur puissance. Le même appareillage peut commander simultanément plusieurs brûleurs sur un même générateur. REVENDICATIONS 1. Un ensemble de régulation de combustion de brûleur industriel caractérisé en ce qu!il comprend un régulateur de charge (5) avec sa sonde de détection (6)qui commande, en augmentation de charge le servo-moteur air (1). La position du servo-moteur combustible (3) est recopiée, après transformation du signal par un convertisseur (9) et un générateur de fonction (8) à l'aide du régulateur de recopie (7). En diminution de charge , le régulateur de char, ge (5) commande directement le servo-moteur combustible (3). La position du servo-moteur air (1) est recopiée à partir du potentiomètre t4) après transformation du signal par un convertisseur (9) et un générateur de fonction (8), à l'aide du même régulateur de recopie (7). L'ensemble de régulation comprend également un relais double Seuil (10) qui cou- pe l'alimentation des servo-moteurs(1) et (3) pour tout décalage de position de ceux-ci. 2. Le système de régulation suivant la revendication 1 est caractérisé par le fait qutil assure, par la commande alternative du régulateur de charge (5) du servo-moteur air (1) en augmentation de charge ou du servo-moteur combustible (3) en diminution de charge, une tendance à l'excès d'air lors des variations de charge du brûleur. 3. Le système de régulation suivant la revendication 1 est caractérisé par le fait que le relais double seuil (10) coupe l'alimentation des servo-moteurs air (1) ou combustible (3), à travers le régulateur de charge (5) au delà d'un décalage admissible D'autre part, le régulateur de recopie (7) interdit, par définition, le décalage du servo-moteur en recopie. Le système est en rboucle fermée, tout incident entraînant le blocage d'un servo-moteur provoque l'arrêt de l'autre. 4. Le système de régulation suivant la revendication 3 est caractérisé par le fait que les servo-moteurs (1) et (3) ne pouvant se décaler au-delà d'un écart admissible, permet d'utiliser des servo-moteurs de vitesses ou d'angles de rotation différents. 5. Le système de régulation suivant la revendication 1 est caractérisé par le fait qu'il comprend deux générateurs de fonction (8) permettant d'adapter, par modification des signaux de position émis par les potentiomètres (2) et (4), les angles de rotation des servo-moteurs, l'un par rapport à l'autre, à la demande pour assurer le rapport air/combustible à toutes les charges du brûleur. La possibilité de régler indifféremment l'angle de rotation du servo-moteur air (1) ou du servo-moteur combustible (3) permet d'adapter leur position en fonction de la courbe débit/pression du ventilateur d'air de combustion ainsi qu'aux différents systèmes de pulvérisation ou de diffusion des combustibles.