Brevet FR2555740A1 — publié le 19850531

Dispositif de contrôle en continu de l'évacuation des mâchefers dans les chaudières à charbon de centrales thermiques. La présente invention concerne un dispositif de contrôle en continu de l'évacuation des machefers dans les chaudières à charbon de centrales thermiques, suspendues à une charpente par l'intermédiaire de deux poutres maitresses horizontales. Au eours de la combustion les cendres des charbons se déposent, en proportion plus ou moins importante, sur les tubes des écrans de vaporisation de l'eau d'une chaudière, d'où elles sont évacuées à travers les cendriers, notamment au moment du ramonage, sous forme de mâchefer. Dans le cas des charbons très cendreux, un défaut d'évacuation de ces mâchefers peut entraîner une surcharge excessive des dispositifs de suspension de la chaudière. Cette évacuation n'est actuellement controlée qutoecasionnelle- ment par observation du dispositif de reprise des mâchefers sous le cendrier, ce qui ne procure que peu de sécurité. La présente invention a pour but de procurer un dispositif de contre le qui signale à coup sur toute accumulation anormale de mâchefers au cendrier et qui évite ainsi tout risque d'avaries à la chaudière. Le dispositif selon 11 invention est caractérise en ce qu1il comprend des moyens de mesure en continu de la déformation d'au moins l'une des poutres sous l'effet de sa charge, et de comparaison de celleci à une valeur limite. Il répond en outre de préférence à au moins l'une des caractéristiques suivantes - Il comprend en outre des moyens de déclenchement d'une alarme lorsque la déformation de la poutre dépasse la valeur limite. - Les moyens de mesure sont disposés sur les ailes inférieure et supérieure de la poutre. - Les moyens de mesure sont disposés à mi-distance des appuis de la poutre. - Les moyens de mesure sont des jauges à cordes vibrantes et des analyseurs de leur fréquence de vibration. - Les analyseurs de la fréquence de vibration des cordes comprennent deux circuits électroniques de contrôle comportant chacun un oscillateur, un trigger, un organe de différentiation et d'éerêtage, un monostable, un amplificateur et un intégrateur, reliés tous deux à un comparateur. - Il comprend en outre des moyens de contrôle de la fiabilité par comparaison des indications de deux groupes de moyens de mesure. Il est décrit ci-après, à titre d'exemple et en référence aux figures du dessin annexé, un dispositif de contrôle selon l'invention. La figure 1 représente schématiquement en élévation une chaudière à dispositif de contrôle par cordes vibrantes. La figure 2 représente à échelle agrandie le milieu de l'une des poutres munie des cordes vibrantes. La figure 3 représente la poutre en section droite au droit de deux de ses cordes vibrantes. La figure 4 représente le dispositif électronique de mesure par comparaison des fréquences de deux cordes vibrantes. La chaudière 1 de la figure 1 est suspendue par des tiges 4 fixées sur des fers 3 à deux poutres mattresses horizontales telles que 2 supportées par des piliers tels que 5. La poutre mattresse 2 est munie sur son aile supérieure 8 de deux cordes vibrantes 6A, 6B, et sur son aile inférieure 9 de deux cordes vibrantes 7A, 7B (figure 2). Les cordes vibrantes supérieures et inférieures sont respectivement protégées par des capotages 10 et 11. Les cordes vibrantes sont reliées à un dispositif électronique de comparaison de leurs fréquences de vibration, et d'alarme éventuelle, représenté schématiquement en 12 dans la figure 2, et de façon détaillée dans la figure 4. On démontre en effet que l'allongement relatif moyen d'une poutre support est sensiblement proportionnel à la différence entre la fréquence de vibration de la corde inférieure et celle de la corde supérieure. La relation entre la variation de fréquence d'une corde vibrante et l'allongement relatif de son support peut s'exprimer par l'équation Q 1X1 : K (F2 - Fo2) ss 1/1 étant l'allongement relatif, F (en Hz) la fréquence propre de la corde correspondant à une charge donnée et Fo la fréquence propre initiale de la corde réglée au montage. On affectera de l'indice S la corde placée sur l'aile supérieure de la poutre, et de l'indice I la corde placée sur l'aile inférieure. Afin d'éliminer les efforts horizontaux résultant de la réaction aux appuis de la poutre, on considère l'allongement relatif moyen (# 1/1)m des ailes de la poutre, dû à la seule flexion. Dans le cas d'une surcharge de la poutre, on a : S FI > F01 a 1/1) m = 2 (FI 2 - FS 2) + K2 (FoS 2 -F0 2) 2 2 = k1 ( FI - FS ) + k' = k1 (FI + F3) (FI - Fs) + k' On peut régler les cordes initialement de manière que F0S = FOI Le terme FI + FS est sensiblement constant du fait de l'effet prépondérant de la flexion et de la faible valeur de (FI - F5) devant et FS On a donc ( ss l/l)m t k (FI - FS) La mesure en continu de la différence entre les fréquences de la corde inférieure et de la corde supérieure est suffisante pour caractériser avec une bonne approximation la masse de la chaudière. Bien que le dispositif de mesure des déformations des poutres mattresses à l'aide de cordes vibrantes paraisse préférable, car cellesci ont l'avantage de ne pas présenter de dérive sensible dans le temps, on pourrait aussi utiliser d'autres organes de mesure de ces déformations, tels que des Jauges de contrainte ou des détecteurs de proximité. Dans la figure 4, le circuit électronique de gauche correspond à une corde inférieure de la poutre maltresse , et celui de droite à la corde supérieure correspondante de cette poutre maitresse. Chaque circuit comprend un oscillateur (20, 30) qui met en vibration la corde considérée par l'intermédiaire d'une bobine d'excitation (21, 31) et d'une bobine de réaction (22, 32). Chaque oscillateur délivre donc un courant alternatif de fréquence égale à la fréquence propre de résonance de chaque corde fl, 2. Le signal utile est ensuite mis en forme par un-trigger(24, 348 une différentiation et un écrêtage (25, 35) et le passage dans un monostable (26, 36), de façon à obtenir des signaux en créneaux de longueur fixe L , mais de fréquence différente (27, 37). Les impulsions ainsi produites passent dans des amplificateurs (28, 38), puis sont intégrées (29, 39), de façon à obtenir des tensions continues (F1, F2) directement en relation avec les fréquences propres des cordes vibrantes. La comparaison des deux fréquences (comparateur 40) donne un signal utile fonction de l'écart de fréquence entre la corde supérieure et la corde inférieure, donc représentatif de la masse de la chaudière. On utilise en parallèle d'autres circuits de détection relatifs aux deux autres cordes vibrantes, pour contrôler la concordance entre les indications des deux cordes supérieures et celles des deux cordes inférieures, afin de détecter d'éventuelles cassures des cordes. Le dispositif de mesure ne tient compte alors que de l'indication du couple de cordes vibrantes non endommagées. On compare ensuite dans un comparateur (non représenté) le signal représentatif de la charge de la poutre à une valeur limite prédéterw minée. Ce comparateur commande une alarme lorsque la charge de la poutre dépasse la valeur limite. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de contrôle en continu de l'évacuation des mâchefers dans les chaudières à charbon (1) de centrales thermiques, suspendues à une charpente (4, 5) par l'intermédiaire de deux poutres mattresses horizontales (2), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens C6A, 6B, 7A, 7B) de mesure en continu de la déformation d'au moins l'une des poutres sous l'effet de sa charge, et de comparaison de celle-ci à une valeur limite. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de déclenchement d'une alarme lorsque la déformation de la poutre dépasse la valeur limite. 3/ Dispositif selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de mesure sont disposés sur les ailes inférieure (9) et supérieure (8) de la poutre. 4/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de mesure sont disposés à mi-distance des appuis de la poutre. 5/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de mesure sont des-Jauges à cordes vibrantes et des analyseurs de leur fréquence de vibration. 6/ Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les analyseurs de la fréquence de vibration des cordes comprennent deux circuits électroniques de contrôle comprenant chacun un oscillateur (20, 30), un trigger (24, 34), un organe de différentiation et d'écretage (25, 35), un monostable (26, 36), un amplificateur (28, 38) et un intégrateur (29, 39), reliés tous deux à un comparateur (40). 7/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de contrôle de la fiabilité par comparaison des indications de deux groupes de moyens de mesure.