Brevet FR2504292A1 — publié le 19821022

t 22 La présente invention concerne un procédé pour la régulation de la différence entre les vitesses de rotation de deux organes tournants, et en particulier d'un bol de centri- fugeuse et de sa vis sans fin transporteuse, du genre dans lequel on mesure au moins le couple (de la vis sans fin et la différence entre les vitesses de rotation, et on les asservit à partir d'une courbe décrivant la fonction de consigne qui doit les relier. De telles centrifugeuses à vis sans fin auxquelles s'applique le procédé selon l'invention servent par exemple à séparer des mélanges de solides et tituants solides et liquides Dans ce type d'appareils, à l'intérieur d'un bol cylindro-conique monté mobile en rotation tourne une vis sans fin, et la différence de vitesse de rota- tion entre cette dernière et le bol de la centrifugeuse déplace les particules solides qui se déposent sur la paroi du bol du fait des forces centrifuges en direction d'un dis- positif d'évacuation des solides qui est disposé au voisinage de l'extrémité conique du bol. Pour une quantité de mélange et une teneur en solides données, on obtient, lors du fonctionnement en régime stationnaire et pour une différence donnée entre les vitesses de rotation de la vis sans fin et du bol, une vitesse de déplacement et donc un chargement en solides du bol qui sont également donnés, le couple de la vis sans fin prenant alors aussi une valeur déterminée En général, on s'efforce d'ob- tenir une faible différence entre les vitesses de rotation, afin que la durée de séjour (lu mélange soit aussi longue que possible, ce qui a pour conséquence que la séparation des constituants liquides est alors aussi poussée que possible. D'autre part, et à cause des fluctuations qui affectent les propriétés du mélange introduit dans la centri- fugeuse, on encourt le risque d'un "bourrage" lorsque la vitesse de déplacement reste constante alors que, par exemple, la teneur en solides augmente Dans ce cas, il se produit une augmentation de la charge en solides de la centrifugeuse, ce qui se traduit par une augmentation rapide du couple de la 5504 292 vis sans fin et peut aller jusqu'à l'arrêt total du dispo- sitif par surcharge du moteur d'entraînement de la vis sans fin Outre les fluctuations de la teneur en solides, il peut également se produire des variations affectant d'autres para- mètres qui influent sur le processus de sédimentation des solides, variations qu'il faut compenser par des dispositions appropriées en ce qui concerne la régulation. La demande de brevet allemand non publiée n P 30 05 658 7 décrit un procédé pour la régulation de la différence entre les vitesses de rotation d'un bol de centri- fugeuse et une vis sans fin transporteuse qui tourne à l'intérieur de ce bol, procédé selon lequel on mesure sans contact les vitesses de rotation du bol et de la vis sans fin et on obtient au moyen d'un calculateur la valeur réelle de leur différence Simultanément, on mesure le couple qui agit sur l'arbre de la vis sans fin transporteuse et, à partir de cette valeur mesurée, on obtient une valeur de consigne pour la différence entre les vitesses de rotation au moyen d'une courbe qui est mise en mémoire dans le calcu- lateur et qui correspond à chaque type de boues à traiter. L'écart que l'on constate entre la valeur mesurée et la valeur de consigne obtenues de cette manière fournit une valeur de réglage qui agit sur le moteur d'entra{nement de la vis sans fin transporteuse. Ce procédé de régulation connu permet le fonction- nement des centrifugeuses à vis sans fin dans la mesure o le point de fonctionnement résultant des valeurs mesurées du couple de la vis sans fin et de la différence entre les vitesses de rotation est maintenuir automatiquement sur la courbe prédét;erminée dans un système (le coordonnées défini par les valeurs mesurées Au cas ol le système a atteint la plus grande différence possible entre les vitesses de rota- tion, ce qui veut dire qu'il est déréglé, il est prévu de réduire ou de couper, sur les instructions du calculateur, l'arrivée du mélange de solides et de liquide. Le but de la présente invention est de fournir un procédé pour la régulation de la dif'férence entre les 250 4 t 22 vitesses de rotation dans les centrifugeuses à vis sans fin de ce type qui permette un fonctionnement très largement automatisé et qui se distingue par sa flexibilité lorsque se présentent des fluctuations des paramètres qui caracté- risent chaque mélange de solides et de liquide. Selon l'invention, ces buts sont atteints grâce à un procédé du genre spécifié ci-avant qui est caractérisé en ce que l'on modifie pas à pas au moyen d'un calculateur au moins la position de la courbe dans un système de coordonnées lorsque se trouvent dépassées vers le haut ou vers le bas les valeurs caractéristiques précisées ci-avant, et en parti- culier celles du couple de la vis sans fin et/ou de la diffé- rence entre les vitesses de rotation. Dans le cas le plus simple, la courbe en question est une droite dans un système de coordonnées o l'on porte en abscisses les différences entre les vitesses de rotation et en ordonnées les couples de la vis sans fin Elle est déterminée sans ambiguité par les coordonnées de ses extré- mités qui correspondent aux valeurs limite de chaque courbe et elle correspond fonctionnellement à une consistance déterminée des boues à traiter De préférence, on s'efforce de donner au point caractéristique une position moyenne sur un segment de la courbe qui permet des fluctuations à l'inté- rieur de largeurs de bande déterminées dans les deux direc- tions, sans que les valeurs limite de la courbe soient atteintes Le procédé selon l'invention permet ainsi, à l'intérieur des limites imposées par les caractéristiques de construction de l'entraînement de la vis sans fin, de trouver de manière itérative et sous la commande du calculateur, une nouvelie courbe qui correspond à une consistance modifiée des boues, qui est alors utilisée comme base pour la régulation et qui assure des états de fonctionnement stables en ce qui concerne le point de travail de la centrifugeuse Comme paramètres caractérisant la courbe, on peut naturellement utiliser aussi d'autres paramètres résultant de propriétés mesurables du mélange solide-liquide introduit dans la centrifugeuse. 2504 292 Dans une forme d(e réali aiion de l'invention, on réalise la régulation d(' la dif'féren'ce entre les vitesses de rotation, en fonction d( la courbe, à partir d'une mesure du couple de la vis sans fin Par rapport au procédé connu de la demande de brevet allemand n P 3 q 05 658 7 précitée, la zone dans laquelle la valeur de consigne de la différence entre les vidles(s e rot:ationl peul varier est étendue à l'ensemble des courbes possib les pouvant être fournies par le calculateur De cette mnanière, on obtient un procédé de régulation adaptable qui s'étend également: aux fortes varia- tions des paramètres du mélange de solides et de liquide à traiter dans la centrifugeuse. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, lorsque l'on atteint la valeur limite supérieure de l'une des courbes, et avant l'entrée d'une nouvelle courbe, on règle la valeur maximale de la différence entre les vitesses de rotation jusqu'à ce que le couple de la vis sans fin soit tombé au-dessous d'une valeur prédéterminée Grâce à cette disposition, lorsqu'un incident se produit, un nouvel état de fonctionnement en régime stationnaire peut être établi dans le temps le plus court possible Dans ce cas, on main- tient de préférence la différence entre les vitesses de rota- tion à sa valeur maximale possible aussi longtemps que la charge en solides de la centrifugeuse soit retombée à un niveau tolérable et qu'un fonctionnement régulier selon la nouvelle courbe qui a été introduite soit possible avec une bonne chance de succès. Dans une forme de realisation avantageuse de la présente invention, à partir de la valeur limite supérieure de l'une des courbes, la différence entre les vitesses de rotation est augmentée pas à pas, la variation du couple de la vis sans fin étant mesurée après chaque augmentation, et une augmentation supplémentaire de la différence entre les vitesses de rotation s'ensuivant en fonction de la variation du couple de la vis sans fin Ainsi, après chaque pas d'augmentation et pendant mun intervalle de temps déterminé, on observe la variation de la valeur mesurée du couple de 2504 292 la vis sans fin et, si elle diminue, on peut éviter une nouvelle augmentation de la différence entre les vitesses de rotation En ce qui concerne la technique instrumentale, ces dispositions peuvent être réalisées très facilement au moyen d'un calculateur de dérivées qui fournit comme signal de sortie la tendance du couple de la vis sans fin dont le signe et la valeur conditionne la différence entre les vitesses de rotation. La description qui va suivre, et qui ne présente aucun caractère limitatif, permettra de bien comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique. Elle doit être lue en regard des dessins annexés, parmi lesquels: La figure 1 représente sous la forme d'un diagramme schématique une forme de réalisation du procédé de régulation selon l'invention; La figure 2 montre des courbes de fonctionnement de ce procédé. Sur la figure 1, le repère 1 désigne un bol de centrifugeuse dans lequel est montée mobile en rotation une vis sans fin 2 qui sert à extraire les solides Pour le procédé de l'invention, il est en principe indifférent que la vis sans fin 2 tourne plus ou moins vite que le bol de la centrifugeuse La vis sans fin 2 est reliée à un moteur d'entraînement 4 dont la vitesse de rotation est réglable par l'intermédiaire d'une transmission 3 dont le boîtier entoure le bol 1 de la centrifugeuse L'entra nement de ce dernier est réalisé à vitesse de rotation c Onstante au moyen d'une transmission à courroies 5 dont l'une des poulies 6 est montée sur l'arbre d'entraînement 7 d'un moteur 8 et dont l'autre poulie 9 est montée sur le boîtier de la transmission 3 Pour permettre la mise en route t Ii b)ol 1 de la centrifu- geuse au moyen du moteur d'entraînement 4, l'arbre d'entraî- nement 10 de ce dernier comporte un accouplement embrayable 11 grâce auquel on peut accoupler le bol 1 de la centrifu- gease à l'arbre d'entraînement 10 par l'intermédiaire du boîtier 3 de la transmission Lorsque l'accouplement 11 est 2504 292 embrayé au cours de la phase (le dermarrage, la transmission 3 est ainsi bloquée, de sorte que la vis sans fin transpor- teuse 2 et le bol 1 de la centrifugeuse tournent en synchro- nisme. L'amenée du mélange de solides et de liquide à décomposer en ses constituants dans la zone de séparation du bol 1 de la centrifugeuse a lieu par l'intermédiaire d'une canalisation 12 sur laquelle est monté un organe de réglage 13 et d'un passage tournant non représenté dans l'arbre 14 de la vis sans fin transporteuse 2 Les repères 15 et 16 désignent des canalisations d'évacuation pour les solides et, respectivement, pour le liquide qui en a été séparé. Un agent de floeulation est amené au mélange à décomposer par l'intermédiaire d'une canalisation 17 sur laquelle est monté un organe de réglage 18. Les repères 19 et 20 désignent des tachymètres qui coopèrent avec les arbres d'entrainement 7 et 10 et qui servent à déterminer les vitesses de rotation du bol 1 de la centrifugeuse et de la vis sans fin transporteuse 2 Comme tachymètres, on peut utiliser des capteurs quelconques mais qui, de préférence, fonctionnent sans contact et sont par exemple des capteurs inductifs Ces tachymètres 19 et 20 sont reliés à une unité de calcul 23 par l'intermédiaire de lignes de mesure 21 et 22. Le moteur d'entraînement 14 à vitesse de rotation réglable est muni d'un capteur de couple qui peut être réali- sé par exemple sous la forme d'un capteur piézo-électrique qui fournit le couple réactif du palier du moteur Le capteur de couple 24 est relié par une ligne de mesure 25 à un calcu- lateur 26 qui est représent 6 sur la figure à l'intérieur d'un cadre en traits mixtes. Les lignes de mesure qui viennent d'être décrites sant munies d'éléments de lissage ou de filtrage, d'amplifi- cateurs de mesure et de convertisseurs des valeurs mesurées qui, pour des raisons de simplification, n'ont pas été repré- sentés sur la figure. Dans l'tmuité de calcul 23, les signaux entrant par 2504 29 f les lignes de mesure 21 et 22 fournissent une valeur mesurée de la différence entre les vitesses de rotation du bol 1 de la centrifugeuse et de la vis sans fin transporteuse 2, valeur qui est introduite dans un comparateur 27. La valeur mesureue du couple de la vis sans fin qui est introduite dans le calculateur 26 par la ligne de mesure arrive ensuite dans une mémoire 28 dans laquelle est emmagasinée une courbe qui décrit la fonction de consigne reliant entre eux la différence entre les vitesses de rota tion et le couple de la vis sans fin La figure représente de manière schématique un exemple d'une telle courbe La valeur de la différence entre les vitesses de rotation qui corres- pond à la valeur mesurée du couple de la vis sans fin consti- tue désormais la valeur de consigne de cette différence entre les vitesses de rotation et elle est amenée dans le compa- rateur 27 dont le signal de sortie est la différence ainsi obtenue entre la valeur de consigne et la valeur mesurée. Dans le cadre du procédé de régulation selon la présente invention, le calculateur 26 sert ainsi à fournir la valeur de consigne de la différence entre les vitesses de rotation. L'écart de réglage obtenu dans le comparateur 27 crée dans un organe de réglage 29 un signal en tension ou en courant qui sert à régler la vitesse de rotation de la vis sans fin à une valeur déterminée qui compense l'écart de réglage. La courbe emmagasinée dans la mémoire 28 du calcu- lateur 26 est une droite dont la position, dans un système de coordonnées défini par les grandeurs fonctionnelles que sont le couple de la vis sans fin et la différence entre les vitesses de rotation, est définie sans ambiguïté par les valeurs maximale et-minimale de ces grandeurs fonctionnelles qui sont caractéristiques d'une droite donnée Si, par exemple, la valeur mesurée du couple de la vis sans fin dépasse la valeur extrême qui correspond à cette droite caractéristique et qui est déterminée par un transmetteur de valeurs limite 30, le signal correspondant est transmis par une ligne 31 à un processeur 32 qui modifie pas à pas, et selon un programme prédéterminé, les paramètres qui 2504 29 ? définissent la droite caract,(risti}que et qui sont, dans le cas présent, ses valeuis ex Lt emus Cette modification est réalisée de telle manière qlue la d Iroite caractéristique se déplace par exemple parallèlement à el le-même et/ou qu'elle tourne autour dl'un point situe dans son plan, ce qui modifie sa pente Une ligne de commandle 33 sert à transmettre les ins ltructions t( 1 comrmand i t: i Jitl ofl Jl;r 1 Les. Si, par exemiple, la val eur mesurée du couple de la vis sans fin atteint la valeur l imite supérieure d'une droite caractéristique, ce qui traduit une augmentl;ation de la charge en solides de la centrifugeuse, le processeur 32 règle, au moyen du moteur d'entraînement 4, pendant un intervalle de temps réglable, et par l'intermédiaire d'une ligne de comman- de 34 et d'un organe de réglage 35, la différence entre les vitesses de rotation à la valeur la plus élevée possible De cette façon, le charge en solides de la centrifugeuse se trouve réduite le plus rapidement possible, ce qui se traduit par une chute du couple de la vis sans fin Simultanément, les paramètres de la courbe caractéristique se trouvent modi- fiés avant que le fonctionnement normal ne reprenne par l'intermédiaire de la nouvelle courbe caractéristique qui est alors mise en mémoire Ainsi, la courbe caractéristique est modifiée pas à pas par le calculateur 26 jusqu'à ce que le point de fonctionnement d(e la centrifugeuse caractérisé par les grandeurs fonctionnelles que sont le couple de la vis sans fin et la différence entre les vitesses de rotation reste au moins à l'intérieur de la zone définie par les valeurs limite d'une courbe caractéristique Il est particu- lièrement avantageux, en ce qui concerne notamment la stabi- lité du processus de régulation, que la modification de la ligne caractéristique se poursuive jusqu'à ce que la position du point de fonctionnement se trouve à peu près dans la zone médiane d'une ligne caractéristique. Le repère 36 désigne une ligne de mesure qui relie la ligne de mesure 25 à un organe fonctionnel 37 qui engendre un signal proportionnel à la variation de la valeur mesurée du couple de la vis sans fin par rapport à une valeur de 2504 292 référence prédéterminée, signal qui traduit donc la tendance de la valeur du couple et qui est ensuite transmis au processeur 32 La modification pas à pas de la ligne carac- téristique est réalisée, entre autres, en fonction de ce signal qui décrit la tendance de la valeur mesurée du couple de la vis sans fin Chaque fois que l'on a atteint ou dépas- sé à nouveau une valeur extrême d'une ligne caractéristique, la nouvelle modification de cette ligne qui est alors réalisée par le processeur 32 est effectuée en conservant la ligne caractéristique introduite en dernier lieu, aussitôt que le point de fonctionnement de la centrifugeuse, lequel est caractérisé par le couple de la vis sans fin et la différence entre les vitesses de rotation, demeure à l'inté- rieur de la zone limitée par les valeurs extrêmes de cette dernière ligne caractéristique. En même temps que l'on réalise un pas de régulation sur la variation de la valeur de consigne pour la différence entre les vitesses de rotation, ou en complément d'un tel pas de régulation, il est également possible de faire varier la quantité de mélange de solides et de liquide introduite au moyen d'une ligne de commande 38, d'un organe de réglage 39 et de l'organe de réglage 13, et/ou de faire varier la quantité d'agent de floculation introduite au moyen d'une ligne de commande 40, d'un organe de réglage 41 et de l'or- gane de réglage 18 De cette manière, on obtient des possi- bilités de régulation très sensible. Les opérations de réglage portant sur des varia- tions des quantités d'agent de floculation et de mélange introduites peuvent avantageusement etre utilisées, pour une ligne caractéristique donnée, en v U(' dul réglage fin du point de fonctionnement sur cette ligne. Lorsque l'on dépasse la valeur maximale du couple de la vis sans fin, on peut obtenir un amortissement du processus de régulation en augmentant la différence entre les vitesses de rotation par des pas bien définis jusqu'à la valeur maximale possible, la tendance de la valeur mesurée du couple de la vis sans fin étant déterminée lors 2504 292. de chaque étape Lors de l'arrêt à l'une de ces étapes, si l'on constate une diminution mesurable du couple de la vis sans fin pendant un intervalle de temps déterminé, il est inutile de régler le moteur d'entraînement 4 à la valeur la plus élevée possible de la différence entre les vitesses de rotation De cette manière, on évite toute mise en régime inutile du moteur de la vis sans fin et on limite quantita- tivement les opérations de régulation à ce qui est stric- tement nécessaire. Enfin, il est également possible d'utiliser une telle régulation assistée par une mesure de tendance lors de la modification pas à pas de l'alimentation en agent de floculation et/ou en mélange de solides et de liquide. La figure 2 représente en trait fort, à titre d'exemple, une ligne caractéristique dans un système de coordonnées défini par les grandeurs fonctionnelles que sont la différence entre les vitesses de rotation (a n) et lt couple de la vis sans fin (M) Cette droite caractéristique' est définie sans ambiguité par les points 42 et 43 qui correspondent aux valeurs limite Lorsque le point de fonc- tionnement de la centrifugeuse atteint sur cette droite le point 43, la différence entre les vitesses de rotation est réglée par le calculateur 26 (Figure 1) à la valeur maximale possible, de sorte que le point de fonctionnement provisoire est le point 44 Pour cette valeur de la différence entre les vitesses de rotation, dès que le couple de la vis sans fin tombe à une valeur qui correspond par exemple au point 45, on diminue la différence entre les vitesses de rotation jusqu'à une valeur correspondant à la droite en traits inter- rompus qui est maintenant en vigueur, valeur qui est caracté- risée par le point 46 La droite caractéristique actuelle définie par ses extrémités 47 et 48 se déduit de la droite caractéristique initiale par un déplacement parallèle à l'axe des ordonnées. 2504 2 sa REVENDICATIONS - 1 Procédé pour la régulation de la différence entre les vitesses de rotation de deux organes tournants, et en particulier d'un bol de centrifugeuse et de sa vis sans fin transporetense, du genre dans lequel on mesure au moins, comme valeurs caractéristiques, le couple de la vis sans fin et la différence entre les vitesses de rotation, et on les asservit à partir d'une courbe décrivant la fonction de consigne qui doit les relier, procédé caractérisé en ce que l'on modifie pas à pas au moyen d'tui calculateur ( 26) au moins la position de ladite courbe dans un système de coor- données lorsque se trouvent dépassées vers le haut ou vers le bas lesdites valeurs caractéristiques, et en particulier celles du couple de la vis sans fin et/ou de la différence entre les vitesses de rotation. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la différence entre les vitesses de rotation est asservie en fonction de ladite courbe à partir d'une mesure du couple de la vis sans fin. 3 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la modification pas à pas de la position de ladite courbe est réalisée par sa rotation et/ou par son déplacement parallèlement à elle-même. 4 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, lorsque l'on atteint la valeur limite supérieure de l'une desdites courbes, et avant l'entrée d'une nouvelle courbe par le calculateur ( 26), on règle la valeur maximale de la différence entre les vitesses de rotation jusqu'à ce que le couple de la vis sans fin soit tombé au-dessous d'une valeur prédéterminée. 5 Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'à partir de la valeur limite supérieure de l'une desdites courbes, la différence entre les vitesses de rotation est augmentée pas à pas, la variation du couple de la vis sans fin étant mesurée après chaque augmentation, et une augmentation supplémentaire de la différence entre les 2504 292 I 2 vitesses de rotati on s' enruiivaft on l'onct;ion de la variation du couple 6 Procédé selon -t) une quloqedes revendications i à 5, caractérisé en re que la quaniitit, dle mélange de soli- des e t de Iliqwuide iri tlroffiit et/ou la rj Llantité d'agent de floculation inltrodui t son t c F S ait erna itî-vemnent ou simultanément; avec les mrodificaiiions,