Brevet FR2674945A1 — publié le 19921009

i L'invention concerne un dispositif pour la régulation du fonctionnement en continu d'un séchoir convectif destiné au séchage de produits en bande notamment de type textile, comprenant: des moyens d'entraînement de la bande munis de moyens moteurs à vitesse variable, des moyens de chauffage à régulation de température pour la production d'air chaud destinée au séchage; des moyens d'extraction à débit réglable de l'air chargé en vapeur d'eau du séchoir des moyens de mesure de la consommation en énergie par les moyens de chauffage, des moyens de mesure de l'humidité résiduelle de la bande en sortie du séchoir; des moyens de mesure de la vitesse de défilement de cette bande et des moyens permettant d'asservir cette vitesse de défilement de la bande en fonction de l'humidité résiduelle mesurée. La présente invention trouvera son application dans le cadre de séchoirs convectifs qui, par un fonctionnement en continu, assurent le séchage d'un produit en bande Ainsi, cette invention concernera, plus particulièrement, les matériaux textiles sous forme de bande. En fait, dans ce domaine, il convient de prendre en considération essentiellement, deux paramètres en raison de leur influence sur la vitesse du séchage. Ainsi, cette vitesse de séchage est proportionnelle à l'écart de température existant entre, d'une part, l'air insufflé dans le séchoir et arrivant au niveau de la bande et, d'autre part, la température de cette bande elle-même. Par ailleurs, plus le degré d'hygrométrie à l'intérieur du séchoir est faible, plus grand sera l'écart de température précité et, donc, plus la vitesse de séchage sera importante. Toutefois, l'on observe que si l'on tient compte également au niveau de ces données, de la consommation énergétique du séchoir, l'on constate qu'elle représente un facteur antagoniste à celui de la vitesse de séchage. En effet, si l'on prend en considération le fait que les consommations d'un séchoir se répartissent autour des valeurs suivantes o% pour les pertes par les parois, Oô pour les pertes par les fumées (air chaud evacué avec les vapeurs); O pour l'évaporation de l'eau il en découle que plus la concentration en vapeur d'eau de l'air extrait du séchoir est grande, c'est-à-dire plus le degré d'hygrométrie est important, plus l'énergie consommée par le séchoir est faible. Il existe donc, un optimum de fonctionnement qui ne peut être déterminé théoriquement, tant le calcul fait intervenir des paramètres parfois difficiles à prévoir ou à mesurer et fluctuant dans le temps. Ainsi et dans le cadre des tissus, ces paramètres sont, notamment, la nature des fibres mais aussi leur provenance, le mode de filature, la contexture du tissu, la masse surfacique de ce tissu, les dimensions de la laize, la perméabilité à l'air. Bien entendu, à ces paramètres, liés au produit en bande, proprement dits, viennent s'ajouter bien d'autres qui sont dépendants de la technologie du séchoir Ainsi, il conviendrait, pour la détermination de cet optimum du fonctionnement du séchoir, de tenir compte, également, et ceci à titre d'exemple, de l'encrassement des filtres. Pour en revenir, à présent, au fonctionnement des séchoirs connus à l'heure actuelle, il y a lieu, initialement, d'en rappeler la structure Ainsi, ces séchoirs, en dehors de l'enceinte qui les constitue, comportent, des moyens pour assurer l'entraînement et le défilement du produit en bande à l'intérieur de cette enceinte, ces moyens d'entraînement étant munis de moyens moteurs à vitesse variable. Par ailleurs, ces séchoirs comportent, d'une part, des moyens de chauffage à régulation de température pour la production d'air chaud destinée à être insufflé dans l'enceinte du séchoir en vue d'assurer le séchage et d'autre part, des moyens d'extraction, à débit réglable, pour garantir l'évacuation, au niveau de cette enceinte, de l'air chargé en vapeur d'eau. De tels séchoirs connus sont, également, munis d'un certain nombre de moyens de mesure des conditions de fonctionnement Ainsi, l'on retrouve des moyens de mesure de consommation en énergie par les moyens de chauffage. A titre d'exemple, il peut s'agir d'un compteur électrique en cas d'un système de chauffage à énergie électrique ou encore d'un débitmètre lorsque l'énergie consommée est un fluide, tel que du gaz ou du fuel. Par ailleurs, l'on dispose de moyens de mesure de l'humidité résiduelle au niveau du produit en bande en sortie du séchoir, ainsi que de moyens de mesure de la vitesse de défilement de ce produit en bande. Ainsi, après avoir affiché, en tant que donnée de consigne, un taux d'humidité résiduelle, des moyens d'asservissement sont en mesure de régler la vitesse de défilement de la bande en vue d'atteindre précisément, ce taux d'humidité au niveau de cette bande en sortie du séchoir. Jusqu'à présent, la gestion des conditions de fonctionnement de ce séchoir était sous le contrôle d'un opérateur qui, pour assurer cette fonction se servait, d'une part, des données qui lui étaient communiquées par les différents moyens de mesure et, d'autre part, de son expérience dans le domaine. Or, cette méthode de gestion manuelle ne permet d'atteindre que très rarement l'optimum de fonctionnement de séchoir, notamment si l'on veut tenir compte également, pour la détermination de cet optimum, des coûts de maintenance et, plus particulièrement, des frais de main d'oeuvre qui, bien entendu, sont liés à la durée d'utilisation du matériel. Ce coût de maintenance et de conduite n'a que peu d'importance lorsque l'entreprise se trouve dans une position de sous-capacité de production En effet dans ces conditions, les frais de main-d'oeuvre sont constants et on ne peut les minimiser. Par contre, en cas d'une surcapacité de production, seul le métrage du produit en bande qu'il convient de sécher est imposé et c'est dans ces conditions qu'il convient de tenir compte tant des consommations énergétiques que des coûts de maintenance et de conduite en sachant que plus la longueur de bande séchée par unité de temps est Importante, plus on consomme d'énergie, mais moins ces coûts de maintenance et de conduite seront élevés. Or, c'est précisément dans ces conditions que l'opérateur n'est pas en mesure de garantir le fonctionnement du séchoir selon un optimum. Aussi, la présente invention se propose de remédier à cet inconvénient. A cet effet, l'invention concerne un dispositif pour la régulation du fonctionnement en continu d'un séchoir convectif destiné au séchage de produit en bande notamment de type textile comprenant: des moyens d'entraînement de la bande munis de moyens moteurs à vitesse variable; des moyens de chauffage à régulation de température pour la production d'air chaud destinée au séchage; des moyens d'extraction à débit réglable de l'air chargé en vapeur d'eau du séchoir; des moyens de mesure de la consommation en énergie par les moyens de chauffage; des moyens de mesure de l'humidité résiduelle de la bande en sortie du séchoir; des moyens de mesure de la vitesse de défilement de cette bande et des moyens permettant d'asservir cette vitesse de défilement de la bande en fonction de l'humidité résiduelle mesurée, caractérisé par le fait qu'il comporte une unité de traitement centrale recueillant toutes les informations communiquées au travers des différents moyens de mesure et, plus particulièrement, la consommation en énergie par les moyens de chauffage et la vitesse de défilement de la bande et qui, partant de données de consignes, telles que la température de l'air chaud insufflé dans le séchoir, assurent, au travers de moyens de commande appropriés et par l'intermédiaire des moyens d'extraction, le réglage du débit d'extraction de l'air chargé en vapeur d'eau du séchoir 2 en vue de garantir un optimum de fonctionnement de ce dernier en tenant compte: de la consommation en énergie de ce séchoir 2 exprimée par la fonction: F 2 b x Q / V o b est le coût de l'unité de combustibles Q la consommation en combustible par unité de temps V est la vitesse de production en métrage par unité de temps et du coût de maintenance et de conduite exprimé par la fonction Fl a I V o a est le coût de maintenance et de conduite par unité de temps. Les avantages obtenus grâce à cette invention consistent, bien évidemment, en ce qu'elle permet d'assurer, de manière automatique, le fonctionnement optimum d'un séchoir convectif de produits en bande. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre se rapportant à un mode de réalisation qui n'est donné qu'à titre d'exemple indicatif et non limitatif. La compréhension de cette description sera facilitée en se référant au dessin joint en annexe représentant en figure 1 le schéma d'un séchoir de produits en bande intégrant un dispositif pour la régulation de son fonctionnement, conforme à l'invention. La présente invention telle que représentée dans cette figure 1 est relative à un dispositif 1 pour la régulation du fonctionnement d'un séchoir convectif 2 destiné au séchage, en continu, de produits en bande 3 notamment de type textile. Ainsi, ce séchoir 2, en dehors de l'enceinte 4 qui le compose, comporte des moyens 5 pour assurer l'entraînement de la bande 3 au travers du séchoir 2, ces moyens d'entraînement 5 comportant des moyens moteurs à vitesse variable 6. Par ailleurs, ce séchoir 2 est muni de moyens de chauffage à régulation de température 7 assurant la production d'air chaud destinée à être insufflé dans l'enceinte 4 en vue de garantir le séchage du produit en bande 3. De plus, des moyens d'extraction 8 surmontent l'enceinte 4 de ce séchoir 2 en vue d'assurer l'évacuation de l'air chargé en vapeur d'eau selon un débit qui peut être réglé. Ledit séchoir 2 est muni, en outre, d'un certain nombre de moyens de mesure au travers desquels il est possible de déterminer son niveau de fonctionnement ou encore la qualité du séchage produit. Ainsi, il comporte des moyens de mesure 9 de la consommation en énergie par les moyens de chauffage 7 A titre d'exemple, de tels moyens de mesure 9 peuvent être constitués soit par un débitmètre lorsque le combustible utilisé est du gaz ou du fuel, soit par un simple compteur électrique lorsque l'énergie servant à chauffer l'air destiné au séchage est de l'énergie électrique. Ce séchoir 2 comporte, en outre, des moyens de mesure 10 de l'humidité résiduelle du produit en bande 3 en sortie de l'enceinte 4 Ainsi, à de tels moyens de mesure 10 peuvent être associés des moyens d'asservissement susceptibles de contrôler la vitesse de défilement de la bande 3 de sorte que précisément, en sortie du séchoir 2 son taux d'humidité correspond à une valeur de consigne affichée. A noter, finalement, que cette vitesse de défilement du produit en bande 3 est elle-même détectée au travers de moyens de mesure 11 appropriés. Bien entendu, l'on pourra retrouver au milieu de ce séchoir 2 bien d'autres détecteurs ou moyens de mesure qui pourront être déterminants pour son fonctionnement Ainsi, des moyens de mesure de la température 12 placés à l'intérieur de l'enceinte 4 du séchoir 2 permettront, au travers d'un contrôle continu, de garantir une parfaite régulation de la température de l'air chaud insufflé dans cette enceinte 4 par l'intermédiaire des moyens de chauffage 7. En fait, la présente invention a pour but de garantir un fonctionnement optimisé de ce type de séchoir convectif 2, ceci au regard d'un certain nombre de paramètres mais aussi de données de fonctionnement imposées. Ainsi, le dispositif de régulation 1, selon la présente invention, comporte une unité de traitement centrale 13 recueillant les informations en sortie des moyens de mesure et, plus particulièrement, des moyens de mesure 9 de la consommation en énergie par les moyens de chauffage 7 ainsi que des moyens de mesure 11 de la vitesse de défilement de la bande 3 et qui, partant de données de consignes telles que la température de l'air chaud insufflé dans le séchoir assurent, au travers de moyens de commande 14 appropriés et par l'intermédiaire des moyens d'extraction 8, le réglage du débit d'extraction du séchoir 2 de l'air chargé en vapeur d'eau en vue de garantir un optimum de fonctionnement de ce séchoir 2, ceci en fonction des paramètres que constitue la consommation en énergie de ce dernier et son coût de maintenance et de conduite. En fait, la consommation en énergie s'exprime par la fonction suivante F 2 = b x Q I V o b est le coût de l'unité de combustibles Q la consommation en combustible par unité de temps V la vitesse de production en métrage par unité de temps Quant au coût de maintenance et de conduite, celui-ci s'exprime par la fonction: Fl = a / V o U a: est le coût de la maintenance et de conduite par unité de temps A ce propos, il convient de noter que ce coût de maintenance et de conduite par unité de temps peut intégrer les coûts de main-d'oeuvre, mais aussi tous les frais qui sont liés au fonctionnement du séchoir 2. Par conséquent, la fonction dont l'unité de traitement centrale 13 se propose de déterminer le minimum au travers de la gestion du fonctionnement du séchoir 2 est la suivante: F = F 1 + F 2 En fait, en vue d'atteindre ce but, cette unité de traitement centrale 13 procède à un calcul par récurrence Plus précisément, au travers des informations qui lui sont communiquées par l'intermédiaire des moyens de mesure 9, 11, l'unité de traitement centrale 13 détermine la valeur de F soit CO Puis, cette unité de traitement centrale 13, par l'intermédiaire desdits moyens de commande 14 intervient sur les moyens d'extraction 8 en vue d'augmenter ou de diminuer le débit DO d'évacuation de l'air chargé en vapeur d'eau d'un incrément I dont le module est également une donnée de consigne (Dl = DO + I). Puis il vient à évaluer la nouvelle valeur de F soit Cl qui correspond, en quelque sorte, au nouveau coût de fonctionnement du séchoir 2 Ce coût CI est alors évalué par rapport au coût CO précédent au travers d'un test consistant à retrancher au coût CO le coût Cl. Au cas o le test C = CO CI est supérieur à zéro l'unité de traitement centrale 13 conserve en mémoire le coût le plus faible (CO = Cl) puis procède à un nouveau changement du débit par l'intermédiaire desdits moyens de commande 14 ceci selon un même incrément et dans le même sens de changement que précédemment Ainsi si, lors du cycle précédent le débit Dl avait été augmenté d'un incrément I ce nouveau débit Dl, lorsque le test est supérieur à zéro, est à nouveau augmenté du même incrément I. Par contre, si le test C = CO Cl est inférieur à zéro, ce qui correspond, à un coût de fonctionnement du séchoir 2 supérieur au coût évalué précédemment avant changement du débit, l'unité de traitement central 13 procède à un nouveau changement de ce débit, en prenant en compte la dernière valeur Dl conférée à ce dernier et en le modifiant cette fois-ci de deux incréments 2 x I mais dans le sens opposé au sens de changement choisi lors de la précédente modification du débit. A titre d'exemple si, pour déterminer le coût de fonctionnement du séchoir 2, l'unité de traitement 13 venait d'augmenter le débit Dl d'extraction de l'air chargé en vapeur d'eau et que le test C = GO Cl s'est avéré négatif, cette unité de traitement centrale 13 procédera à une réduction de ce débit Dl d'un module correspondant à deux fois l'incrément 2 x I. Finalement, si le test détermine une valeur se situant dans un intervalle proche de zéro, l'unité de traitement centrale détecte le point de fonctionnement optimum du séchoir 2 et maintient le réglage du débit d'extraction de l'air chargé en vapeur d'eau, ceci pendant une durée qui peut être prolongée avant de relancer le cycle. Quant aux moyens de commande 14 sur lesquels intervient l'unité de traitement centrale 13 ceux-ci sont, bien entendu, adaptés aux moyens d'extraction 8. Ainsi, au cas o ces derniers se présentent sous forme d'au moins un volet motorisé, lesdits moyens de commande 14 seront constitués, avantageusement, par un moteur pas à pas actionné au travers d'une commande impulsionnelle en provenance de l'unité de traitement centrale 13. Dans le cas de moyens d'extraction 8 sous forme d'au moins un ventilateur, de tels moyens de commande 14 sont constitués, substantiellement, par un variateur de vitesse lequel vient à convertir un signal de tension en provenance de l'unité de traitement centrale 13, soit en un nouveau signal en tension lorsque le moteur de ce ventilateur est de type à courant continu, soit en fréquence dans le cadre d'une technologie asynchrone. Les principaux avantages obtenus grâce à cette invention consistent, essentiellement, en ce qu'il n'est plus du ressort de l'opérateur de déterminer l'optimum de fonctionnement du séchoir 2 ce qui conduit à une gestion plus rationnelle de ce séchoir 2 et, par conséquent, à des résultats meilleurs. Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut y apporter diverses modifications de formes, de matériaux et de combinaisons de ces divers éléments, sans pour cela s'éloigner du cadre et de l'esprit de l'invention. Revendications 1 Dispositif pour la régulation du fonctionnement en continu d'un séchoir convectif ( 2) destiné au séchage de produits en bande ( 3) notamment de type textile comprenant: des moyens d'entraînement ( 5) de la bande ( 3) munis de moyens moteurs à vitesse variable ( 6); des moyens de chauffage ( 7) à régulation de température pour la production d'air chaud destiné au séchage, des moyens d'extraction ( 8) à débit réglable de l'air chargé en vapeur d'eau du séchoir ( 2); des moyens de mesure ( 9) de la consommation en énergie par les moyens de chauffage ( 7); des moyens de mesure ( 10) de l'humidité résiduelle de la bande ( 3) en sortie du séchoir ( 2); des moyens de mesure ( 11) de la vitesse de défilement de cette bande ( 3); et des moyens permettant d'asservir cette vitesse de défilement de la bande ( 3) en fonction de l'humidité résiduelle mesurée; dispositif caractérisé par le fait qu'il comporte une unité de traitement centrale ( 13) recueillant toutes les informations communiquées au travers des différents moyens de mesure ( 9, 11) et, plus particulièrement, la consommation en énergie par les moyens de chauffage ( 7) et la vitesse de défilement de la bande ( 3), et qui, partant de données de consignes telles que la température, de l'air chaud insufflé dans le séchoir ( 2), assurent, au travers de moyens de commande appropriés ( 14) et par l'intermédiaire des moyens d'extraction ( 8), le réglage du débit d'extraction de l'air chargé en vapeur d'eau du séchoir ( 2) en vue de garantir un optimum de fonctionnement de ce dernier tenant compte de: la consommation en énergie de ce séchoir ( 2) exprimée par la fonction: F 2 = b x Q I V o b: est le coût de l'unité de combustibles Q: la consommation en combustible par unité de temps V: est la vitesse de production en métrage par unité de temps et du coût de maintenance et de conduite exprimé par la fonction Fl = a / V o a est le coût de maintenance et de conduite par unité de temps. 2 Dispositif de régulation selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les moyens d'extraction ( 8) sont constitués par au moins un volet motorisé et que les moyens de commande ( 14) se présentent sous forme d'un moteur pas à pas actionné au travers d'une commande impulsionnelle en provenance de l'unité de traitement centrale ( 13). 3 Dispositif de régulation selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens d'extraction ( 8 > se présentent sous forme d'au moins un ventilateur et que les moyens de commande ( 14) sont constitués par un variateur de vitesse lequel convertit un signal de tension en provenance de l'unité de traitement centrale ( 13) en un nouveau signal, soit en tension, soit en fréquence.