Brevet FR2737302A1 — publié le 19970131

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de détection de la présence d'une flamme dans une chambre de combustion notamment d'une turbine. On connait déjà dans l'état de la technique, des procédés et des dispositifs de détection de ce type, qui utilisent par exemple des moyens optiques de détection de la présence de cette flamme ou des moyens électroniques d'analyse du courant circulant dans les fils d'alimentation raccordés aux électrodes d'un capteur implanté dans la chambre pour détecter cette flamme. Les systèmes optiques présentent un certain nombre d'inconvénients liés notamment à leur encrassement. Les systèmes électroniques d'analyse du courant mettent à profit le courant d'ionisation qui circule entre les électrodes du capteur en présence d'une flamme dans la chambre de combustion. A cet effet, on applique une tension aux bornes du capteur et on mesure le courant circulant dans celuici. Si une flamme est présente dans la chambre, un courant d'ionisation circule entre les électrodes du capteur et ce courant est mesuré dans les fils d'alimentation de celui-ci et analysé, c'est à dire par exemple comparé à une valeur de seuil caractéristique, pour détecter la présence d'une flamme. S'il n'y a pas de flamme dans la chambre, il n'y a normalement pas de courant qui circule dans les fils d'alimentation du capteur. Cependant, ces systèmes électroniques présentent un certain nombre d'inconvénients, car ce courant est très faible et difficile à analyser dans certaines conditions de fonctionnement notamment de pression élevée et de mélange pauvre dans la chambre. Par ailleurs, les conditions d'ambiance dans la chambre de combustion sont extrêmement variables ce qui se traduit également par des difficultés d'analyse du courant. Enfin, il est relativement difficile de faire la différence entre un courant d'ionisation circulant entre les électrodes du capteur dû à la présence de cette flamme et un courant résiduel circulant entre ces électrodes dû à l'encrassement ou à une température élevée de celui-ci. Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de détection de la présence d'une flamme dans une chambre de combustion, notamment d'une turbine, à l'aide d'un capteur présentant au moins deux électrodes situées dans la chambre, caractérisé en ce qu'on réalise au moins deux mesures de courant circulant entre les électrodes du capteur à des valeurs de tension d'alimentation différentes appliquées sur ce capteur et on analyse la relation entre les deux points de mesure réalisés pour détecter la présence ou non d'une flamme dans cette chambre. Selon un autre aspect, l'invention a également pour objet un dispositif de détection de la présence d'une flamme dans une chambre de combustion, notamment d'une turbine, à l'aide d'un capteur présentant au moins deux électrodes situées dans la chambre, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'alimentation du capteur sous au moins deux valeurs de tension différentes, des moyens de mesure de l'intensité du courant circulant entre les électrodes du capteur pour les deux valeurs de tension et des moyens d'analyse de la relation entre les deux points de mesure réalisés pour détecter la présence ou non d'une flamme dans la chambre. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la Fig.l représente un schéma synoptique illustrant la structure d'un exemple de réalisation d'un dispositif de détection selon l'invention; et - la Fig.2 illustre le fonctionnement d'un tel dispositif. On a représenté sur la figure 1, un dispositif de détection de la présence d'une flamme dans une chambre de combustion, notamment d'une turbine, à l'aide d'un capteur formé par exemple par une bougie d'allumage de la turbine, désignée par la référence générale 1 et comportant au moins deux électrodes situées dans cette chambre. Ce capteur et plus particulièrement les électrodes de celui-ci sont reliés à la sortie de moyens d'alimentation désignés par la référence générale 2 sur cette figure, permettant d'appliquer entre les électrodes de ce capteur au moins deux valeurs de tension différentes. Ces moyens d'alimentation présentent n'importe quelle structure appropriée connue dans l'état de la technique. Par ailleurs, des moyens de mesure de la tension d'alimentation du capteur désignés par la référence générale 3 et des moyens de mesure de l'amplitude du courant circulant entre les électrodes de ce capteur, désignés par la référence générale 4 sur cette figure, sont également prévus. Ces moyens de mesure de l'amplitude du courant permettent de relever les amplitudes du courant circulant entre les électrodes du capteur aux deux valeurs de tension d'alimentation différentes appliquées sur celuici. Les sorties de ces moyens de mesure 3 et 4 sont reliées à l'entrée de moyens d'analyse de la relation entre les deux points de mesure réalisés, désignés par la référence générale 5 et permettant de déterminer à partir de cette relation la présence ou non d'une flamme dans la chambre. Ces moyens d'analyse peuvent également recevoir en entrée un signal d'asservissement à une caractéristique de fonctionnement de la chambre telle que par exemple la pression régnant dans celle-ci, cette caractéristique étant désignée par exemple par la référence P sur cette figure. On conçoit alors que les moyens d'analyse reçoivent en entrée deux points de mesure caractérisés chacun par une tension U1, U2 et une amplitude de courant Il, I2 correspondante. Par analyse de la relation entre ces points de mesure, il est possible de détecter la présence ou non d'une flamme dans la chambre et cette analyse peut par exemple être une analyse d'au moins une caractéristique d'une droite passant par ces deux points de mesure, comme par exemple la droite D représentée sur la figure 2. En effet, la Demanderesse a constaté qu'une telle droite D associée à un courant d'ionisation ne passait pas par zéro contrairement à une droite correspondante associée à un courant résiduel, qui elle passe par zéro, car un tel courant résiduel est proportionnel à la tension appliquée sur le capteur et est liée à celle-ci par une relation du type U = RI, comme illustré par la droite I sur la Fig.2. Ainsi, la caractéristique analysée de la droite D peut être le terme constant C de la fonction associée à cette droite D, les moyens d'analyse procédant alors de façon connue en soi à un calcul de ce terme constant à partir de ces points de mesure, puis réalisant une comparaison de ce terme constant à une valeur de référence prédéterminée représentative de la présence d'une flamme ou non dans la chambre et permettant de prendre en compte d'éventuelles fuites de courant dans le capteur. La valeur de référence est par exemple asservie à la pression P régnant dans la chambre, cet asservissement étant obtenu de façon classique par l'introduction dans les moyens d'analyse de cette valeur de pression comme évoqué précédemment. Ces moyens d'analyse sont basés par exemple sur l'utilisation d'un calculateur de type classique comportant des moyens 5a de calcul de la caractéristique évoquée précédemment, de stockage 5b de la valeur de référence et de comparaison 5c pour obtenir en sortie une indication de présence ou non de flamme. Il est donc possible d'établir des valeurs de référence en fonction des applications envisagées et qui sont caractéristiques de la présence d'une flamme dans la chambre. C'est ainsi par exemple que la caractéristique de terme constant évoquée précédemment doit être supérieure à une valeur limite de seuil pour détecter la présence d'une flamme. Si cette caractéristique est inférieure à la valeur limite de seuil, il n'y a donc pas de flamme dans la chambre et les relevés effectués correspondent à un courant résiduel. On conçoit alors que le procédé et le dispositif selon l'invention présentent un certain nombre d'avantages par rapport aux dispositifs de l'état de la technique, car le procédé et le dispositif selon l'invention sont basés sur l'analyse de la relation entre au moins deux points de mesure alors que dans l'état de la technique, les procédés et dispositifs connus ne fonctionnent qu'à partir d'un point de mesure sujet à des perturbations importantes liées par exemple à l'encrassement du capteur. Il va de soi bien entendu que différents modes de réalisation du dispositif décrit précédemment peuvent être envisagés. Ainsi, par exemple, le capteur peut être distinct et séparé de la bougie. Par ailleurs, les moyens de mesure et d'analyse peuvent également présenter différentes formes. On notera également que l'analyse de la pente de la droite D ou de la différence d'amplitude entre les courants I1 et I2 relevés peut etre intéressante en complément de l'analyse de la caractéristique évoquée précédemment pour déterminer par exemple l'état d'encrassement du capteur. Dans ce cas, le calculateur détermine de façon classique la pente ou la différence d'amplitude mentionnée précédemment pour en déterminer l'état d'encrassement du capteur, par exemple par comparaison avec des valeurs de référence prédéterminées. REVENDICATIONS 1. Procédé de détection de la présence d'une flamme dans une chambre de combustion, notamment d'une turbine, à l'aide d'un capteur (1) présentant au moins deux électrodes situées dans la chambre, caractérisé en ce qu'on réalise au moins deux mesures de courant (I1,I2) circulant entre les électrodes du capteur (1) à des valeurs de tension d'alimentation différentes (U1,U2) appliquées sur ce capteur (1) et on analyse la relation entre les deux points de mesure réalisés pour détecter la présence ou non d'une flamme dans cette chambre. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on analyse au moins une caractéristique d'une droite (D) passant par les points de mesure (U1, U2, I1, 12). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la caractéristique est comparée à une valeur de référence prédéterminée représentative de la présence d'une flamme dans la chambre. 4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la caractéristique est le terme constant (C) de la fonction associée à cette droite (D). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'on analyse la pente de droite (D) ou la différence d'amplitude entre les courants (I1,I2) mesurés pour déterminer l'état d'encrassement du capteur. 6. Dispositif de détection de la présence d'une flamme dans une chambre de combustion notamment d'une turbine, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, à l'aide d'un capteur (1) présentant au moins deux électrodes situées dans la chambre, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (2) d'alimentation du capteur (1) sous au moins deux valeurs de tension différentes, des moyens (4) de mesure de l'intensité du courant circulant entre les électrodes du capteur pour les deux valeurs de tension et des moyens (5) d'analyse de la relation entre les points de mesure réalisés pour détecter la présence ou non d'une flamme dans la chambre. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le capteur (1) est une bougie d'allumage de la turbine. 8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que les moyens d'analyse comprennent un calculateur (5) comportant des moyens (Sa) de calcul de la caractéristique, des moyens (5b) de stockage de la valeur de référence et des moyens (5c) de comparaison.