Brevet FR2640754A2 — publié le 19900622

FR 2640754 A2 19900622 FR 8816855 A 19881220 PERFECTIONNEMENT A UN PROCEDE ET A UNE INSTALLATION POUR LA MESURE DU POUVOIR CALORIFIQUE DE GAZ COMBUSTIBLE La présente invention concerne un perfectionnement à un procédé et à une installation de mesure du pouvoir calorifique de gaz combustible. Il est connu, notamment par la demande de brevet français 2 583 517 déposée au nom de S.N.E.A. (P), le 18 Juin 1985, un procédé et une installation pour la mesure du pouvoir calorifique de gaz combustible. Dans le procédé et l'installation, la constance du flux calorifique est obtenue en modulant ia puissance électrique d'une résistance située au-dessus du brûleur. Cette solution technologique présente, du fait de sa difficulté de réalisation un coût élevé. De plus, du fait de l'inertie thermique de la résistance électrique, il est difficile de répondre à des variations brusques de la pression différentielle. Le but du perfectionnement est donc de proposer un procédé mettant en oeuvre un apport d'énergie calorifique complémentaire différent de celui effectué par des résistances électriques, d'une part pour diminuer le coût de réalisation, d'autre part pour améliorer les caractéristiques de réponse. Ce but est atteint par le fait que le procédé, selon une des revendications de la demande de brevet français No 2 583 517, comporte un apport d'énergie calorifique complémentaire, réalisé en modulant le débit de gaz carburant en fonction de l'écart de pression différentielle d'un thermomètre différentiel avec une valeur de consigne. Un deuxième but de l'invention est de proposer une installation permettant la mise en oeuvre du procédé perfectionné. Ce but est atteint par le fait que l'installation selon une des revendications 6 ou 7 de la demande de brevet français 2 583 517, comporte une pompe volumétrique reliée au brûleur par un mélangeur du gaz combustible et de l'air comburant et un dispositif de commande de la vitesse de commande de la pompe volumétrique en fonction du signal de mesure fourni par le capteur de pression différentielle et d'une valeur de consigne. Selon une autre caractéristique, le dispositif de commande de la vitesse de rotation de la pompe comporte un circuit régulateur électronique dont la sortie est reliée à un circuit électronique de création des impulsions d'alimentation d'un moteur pas-à-pas relié aux sorties de ce circuit, le moteur pas-à-pas entraSnant en rotation, par un arbre, la pompe volumétrique de commande du débit de gaz. D'autres caractéristiques et avantage de la présente invention apparaîtront plus. clairement à la lecture de la description ci-après faite en référence à la figure unique qui représente un schéma général de l'installation perfectionnée permettant la mise en oeuvre du procédé. Le calorimètre comporte deux cellules annulaires et concentriques. La cellule extérieure de référence (1) possède une double paroi extérieure (2) dans laquelle circule l'eau d'échange externe introduite par une conduite (3), guidée en spirale au moyen d'une chicane (4) logée dans la double paroi et évacuée par une conduite (3a). Cette eau sert à maintenir la température de la paroi externe de la cellule (1) à une valeur de référence constante. La cellule intérieure de mesure (5) est séparée de la cellule de référence (1) par une paroi annulaire (23), les deux cellules étant placées sur un socle (6). Dans l'axe longitudinal de la cellule de mesure (51 est placée une cheminée tubulaire (7) dont une extrémité repose sur le socle (6) et dont l'autre est fermée par un capuchon (8). L'intérieur du capuchon communique avec un serpentin (9) enroulé autour de la paroi extérieure de la cheminée (7) et servant à évacuer les produits de combustion vers la sortie au moyen de la conduite (10) aménagée dans le socle (6), conduite dans laquelle est logée une sonde thermique (12) permettant de mesurer la température Ts de sortie du gaz. A l'intérieur de la cheminée (7), le mélange combustible est amené par la conduite (11). Le mélange combustible provient d'un mélangeur (130) recevant, d'une part, par la canalisation de sortie d'une pompe volumétrique (41) le gaz combustible, et d'autre part, par la canalisation (13), l'air comburant.Une sonde de température (14) est placée dans le trajet d'arrivée de l'air comburant, soit dans la canalisation (13), soit en haut de l'humidificateur (42), pour permettre de mesurer la température de l'air d'entrée Te. Deux canaux (17) et (18) débouchant respectivement dans la cellule (1) et dans la cellule (5) et traversant le socle (6) sont reliés à un capteur de pression différentiel (46) permettant la mesure de la pression différentielle ss P. Le calorimètre décrit est utilisé dans l'installation en l'alimentant en gaz par une conduite (31) et en air par une deuxième conduite (32) qui toutes deux traversent un bain de stabilisation de température, par exemple un bain d'huile (33), dont la température est commandée au moyen d'une sonde de température (34) et d'un régulateur (34a) et d'une résistance chauffante (35). Ce bain d'huile (33) est brassé au moyen d'un système d'agitation (36) entraîné par un moteur (37). Dans le circuit pour le gaz (conduite 31), une vanne (38) commandée par un circuit de régulation de pression comprenant un capteur de pression (40a) et un régulateur (40) alimente un réservoir (39) et une pompe volumétrique (41) de haute précision reliée au mélangeur (130).Le circuit d air (conduite 32) comprend une vanne (38a) commandée par un régulateur de débit (38b) pour alimenter un humidificateur (42) assurant la saturation d'air. Le circuit (12) de l'échangeur externe (2) du calorimètre conduit celle-ci par la conduite (3) puis par un bac (43) agité dont la température est régulée au moyen d'une sonde de température (45) et d'un régulateur (45a) mesurant la température de l'eau de l'échangeur externe (2) et commandant une résistance chauffante (44) placée dans le bac (43). La pression différentielle }\ P mesurée au moyen du capteur (46) est transmise sous forme d'un signal électrique par la liaison (416) à un circuit électronique (415) constituant un régulateur dont une deuxième entrée (417) reçoit une valeur de consigne L Po. La sortie (414) de ce régulateur électronique est envoyée sur un circuit (411) de création d'impulsion dont les deux sorties (413) constituent les signaux d'alimentation d'un moteur pas-àpas (410). En fonction de l'écart entre la valeur mesurée et la valeur de consigne, un circuit (411) va produire des impulsions qui vont faire varier la vitesse du moteur pasà-pas (410). L'arbre (412) du moteur (410) est relié à la pompe volumétrique (41) de façon à faire varier le débit du gaz carburant en fonction de l'écart de pression entre la pression différentielle mesurée et la pression différentielle de consigne.Par ailleurs une unité électronique de conditionnement et d'acquisition, munie d'un microcalculateur, non représenté, reçoit des informations relatives à la température du bain de stabilisation de température des gaz, à la température de l'échangeur externe et aux températures d'entrée Te du brûleur, et de sortie Ts des gaz brûlés, et actionne les vannes de débit de gaz (38) et d'air (38a), les circuits de chauffage du bain (35), du bac d'eau (44) en utilisant les algorythmes de régulation assurant le fonctionnement de régulation des organes respectifs. Dans le procédé perfectionné on alterne les périodes de mesure du pouvoir calorifique d'un gaz échantillon avec des périodes d'étalonnage de mesure du pouvoir calorifique connues d'un gaz de référence en maintenant le flux calorifique constant, ce flux calorifique étant observé par ladite pression différentielleP qui lui est proportionnelle. Le flux calorifique est maintenu constant en faisant varier le débit du gaz. Toutes modifications à la portée de l'homme de métier font également partie de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1) Perfectionnement au procédé de mesure en continu du pouvoir calorifique supérieur d'un gaz combustible selon une des revendications 1 ou 2 de la demande de brevet FR 2 583 517, caractérisé en ce qu'on réalise un apport d'énergie calorifique complémentaire, en modulant le débit de gaz carburant en fonction de l'écart de pression différentielle d'un thermomètre différentiel avec une valeur de consigne. 2) Installation selon une des revendications 6 ou 7 de la demande de brevet FR 2 583 517, caractérisée en ce que la pompe volumétrique (41) est reliée au brûleur (11) par un mélangeur (130) du gaz combustible et de-l'air comburant (13) et en ce qu'un dispositif commande la vitesse de rotation de la pompe volumétrique (41) en fonction du signal de mesure fourni par le capteur (46) de pression différentielle et d'une valeur de consigne. 3) Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que le dispositif commandant la vitesse de rotation de la pompe comporte un circuit régulateur électronique (415) dont la sortie est reliée à un circuit électronique (411) de création des impulsions d'alimentation d'un moteur pas-à-pas (410) relié aux sorties (413) de ce circuit- -(411), le moteur pas-a-pas entraînant en rotation, par un arbre (412), la pompe volumétrique de commande du débit de gaz.