Procédé de réglage de la valeur d'une grandeur physique et installation pour sa mise en oeuvr e. Lorsque, dans. une installation, il est né- cessaire,de maintenir unegrandeur physique 21, c'est-à-dire toute grandeur mesurable phy siquement et qui peut servir -de base pour dé terminer le potentiel d'un corps (par exemple:
une température, une vitesse; une pression, la hauteur d'un niveau d'eau, etc.) à une valeur quelconque approximativement :
constante, in dépendamment des variations d'une énergie B entrante et -d'une énergie C sortante - sus ceptible de faire varier la grandeur physique --, il faut prévoir -des dispositifs. de réglage permettant de maintenir l'égalité entre les débits,de ,ceg deux énergies B et C.
L'adapfa- t.ion du,débit de l'une de ces énergies à celui variable dans le temps -de .l'autre peut être obtenue soit par variation du débit d'une seule unité productrice ou consommatrice d'énergie sous la forme en question et capa -ble d'assurer l'égalité des -deux débits,
soit par mise en marche et arrêt de différents groupes d'unité productrice ou consomma- trice, -d'énergie. Par simplification, ces .groupes seront -désignés par "groupes d'énergie".
De tels groupes d'énergie peuvent être constitués par des corps de chauffe, par exemple, dont la mise en ou hors service permet de faire varier une grandeur physique qui peut être: 10 la température d'un fluide; 201a pression: -de vapeur; <B>30</B> la vitesse de machines motrices mon tées sur un arbre ëommun ou accouplées élec- triquement par l'intermédiaire d'un généra teur.
Mais ces ,groupes d'énergie peuvent aussi, par exemple dans une installation hydrauli que, être constitués par des conduites alimen tées par un réservoir commun ou alimentant un réservoir commun. Dans ce .cas, la gran deur physique est représentée par la hauteur du niveau d'eau dans le réservoir.
Dans tous: .les cas, il est avantageux de réduire le nombre .d:'oseillations que doit effectuer la grandeur physique A de part et d'autre de la valeur à laquelle elle doit. être maintenue: En effet, dans le ,cas où une unité à débit variable est prévue, en réduisant le nombre d'oscillations de la grandeur A, on réduit l'usure des organes -de réglage;
dans le cas où .le débit total est réparti sur plusieurs groupes d'unités productrice ou consomma- trice d'énergies, chacun de ces "groupes d'énergie" pouvant être mis en fonction et à l'arrêt indépendamment les uns des autres, il est clair qu'il y a avantage à éviter des mises en fonction et des mises à l'arrêt inu- tiles.
L'objet de la présente invention est un procédé -de réglage d'une grandeur physique à une valeur approximativement constante fixée arbitrairement, au moyen de "groupes d'énergie" mis automatiquement en et hors fonction par ides variations de ladite gran- -deur. Ce procédé permet t'éviter l'inconvé nient cité par le fait qu'en vue de rétablir l'égalité des énergies entrante et sortante,
on répartit .le débit maximum de l'une de ces énergies sur plusieurs "groupes d'énergies" et qu'en vue,de permettre, lorsque la seconde de ces énergies reste constante, le maintien de la grandeur physique dans le voisinage d'une valeur déterminée par mise en et hors fonc tion -d'un seul groupe .d'énergie" appelé groupe de fin réglage, on commande séparé ment la mise en :
et hors fonction de chacun des "groupes d'énergies" par d @es écarts diffé rents -de la va-leur de la ,grandeur physique à partir d'une valeur .déterminée arbitraire ment.
L'installation pour la mise en aeuvre du procédé comporte des groupes d'énergie mis automatiquement en et hors fonction par les variations de la -grandeur physique et .se dis tingue des installations connues par le fait que pour rétablir l'égalité entre les énergies entrante, et sortante elle présente plusieurs "groupes d'énergies." dont lla somme des débits correspond au ,débit total de l'une de ces éner gies,
et des dispositifs de commande action nés par les variations -de la grandeur physi que, provoquant la mise en et hors fonction de chacun des :groupes individuellement pour des écarts différents de la grandeur physique, déterminés arbitrairement, l'un -de ces grou pes, appelé groupe de fin réglage, étant des tiné à maintenir, lorsque la. seconde de ces énergies reste constante, la grandeur physi que dans le voisinage de la valeur choisie.
Ce procédé de réglage peut, par exemple, être appliqué au réglage d'une chaudière élec trique à résistances, destinée à produire de la vapeur. Dans ce cas, le problème à résoudre est celui de maintenir la pression de la va peur qui constitue dans ce cas la grandeur physique A, à une valeur moyenne constante P, indépendamment du débit de l'énergie sor tante C, c'est-à-dire du débit de vapeur sou tirée.
Pour cela., il faut adapter le :débit de l'énergie entrante B, c'est-à-:dire la production de vapeur, au débit de la vapeur utilisée, et pour ce il faut adapter la puissance de chauffe au débit de vapeur demandé. La. tension d'ali mentation des résistances de chauffe étant supposée constante, seule l'intensité du cou rant doit être adaptée au débit de vapeur demandé.
On répartit la puissance totale de chauffe V sur plusieurs groupes de résis tances de -différentes puissances w1, u2, u3. On commande alors séparément la mise en circuit et la mise hors circuit -de chacun des groupes de résistances, au moyen d'un di8po- sitif connu, actionné par les variations -de la. pression P de la chaudière.
Afin de permettre une adaptation rapide de la puissance -de chauffe au débit de vapeur demandé, chaque groupe -de résistances est mis hors ou en cir cuit pour un. écart e,, e2, e3 de pression en plus et un écart f,, f, f 3 en moins -de la pres- sion moyenne P, ces écarts étant en principe de va-leur différente et tout au plus égaux pour chaque groupe.
Le réglage de la puis sance de -chauffe en fonction du débit de va peur demandé s'effectue alors de la manière suivante: Si le débit de vapeur augmente par exem ple., la, pression :dans la chaudière baisse. Dés que la baisse de pression correspond à un écart f,, le premier groupe de résistance, s'il a été déclenché par une manaeuvre précédente, est .mis en circuit, puis les:
autres groupes qui n'ont pas été enclenchés par une manaeuvre précédente sont enclenchés suceessivement dès que la baisse -de pression atteint les écarts f n prévus pour leur mise en circuit. De la sorte, ,
dès que la puissance de chauffe mise en ser vice permet une production de vapeur plus grande que le débit .de vapeur demandé, la pression augmente à nouveau et dépasse la pression moyenne P.
Lorsque @1'écart -de pres sion atteint la valeur -I- e1, le premier groupe est mis hors circuit, puis les autres groupes, pour autant qu'ils ont été enclenchés par une manaeuvre précédente sont successivement dé clenchés, au fur et à mesure que les écarts de pression e,, es, e4,
ete. sont atteints. On réalise ainsi une sélection automatique des ,groupas nécessaires à l'adaptaton de la puissance -de chauffe au débit demandé. Après une ou deux oscillations de la pression, la pression moyenne P est maintenue par mise en et hors circuit successifs @du premier groupe,
appelé groupe de fin réglage et qui s'enclenche et se déclenché pour des écarts plus faibles que tous les autres.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exem ple, une forme de mise -en aeuvre du procédé de réglage, objet .de l'invention.
Les diagrammes -des fig. 1 et 2 montrent le fonctionnement d'une chaudière électrique d'une puissance totale,de <B>16</B> kW. et,dont la pression P doit être maintenue à 10 0;2 atm.
Dans les fig. 1 et 2, les temps sont portés en abscisses, et les pressions en ordonnées. Ces figures donnent donc -des diagrammes de réglage @dïe la; chaudière.
La puissance totale -de chauffe est ré partie sur cinq .groupes -de xésistancas de puissances progressives: Groupe A - 1 kW. Groupe D - 4 kW. Groupe B - 1 kW. Groupe E - 8 kW. Groupe C - 2 kW.
Chaque groupe est supposé être mis en et hors fonction automatiquement, par exemple au moyen d'un manomètre à contacts électri ques mettant en et hors circuit un contacteur branché .dans le circuit d'alimentation des ré- sieances. Comme indiqué plus. haut, chaque ,groupe est mis hors ou en @cireuit pour des écarts e",
<I>f n</I> ,de pression d'au :tant plus grand que la puissance du groupe considéré est grande.
Selon les diagrammes des fig. 1 et 2, les groupes sont enclenchés et déclenchés pour les pressions suivantes: Groupe A = 1 kW., déclenché à 10,2 atm. enclenché -à 9,8 atm. ei = 0,2 fi " B =.1 kW. " . 10,4 " 9,6 " e2 = 0,4 = fa. 75 " C. 2 kW,. " 10,6 " 9,4 " es = 0,6 = fa <I>. " D</I> = 4 kW., " . 10,8 " " 9,2 " e4 0,8 f4 E=8kW. . " . .
11 " 9 " e5=1 = f5 Lors de la mise en marche de la chau dière (fig. 1), la pression étant nulle; les cinq manomètres commandant la mise en circuit des cinq groupes de résistances. La chaudière est chauffée sous sa pleine puissance et lors que, au temps To, la pression atteint 10;2 atm., le groupe A est mis hors circuit; puis lorsque.
la pression atteint 10,4 atm., le groupe B est à son tour mis\ hioTsi,ciwemt, et ainsi -de suite jusqu'à la mise hors circuit du groupe E à 11 atm. au temps T,..
La puissance totale des groupes. en circuit à chaque instant sont indiquées en regard de chaque partie correspondantedes diagrammes.
D'ès le temps T,. la puissance de chauffé est nulle, -et si, à partir de cet instant, on soutire d'une façon continue une quantité -de vapeur correspondant à 12,5 kW.., la pression de la chaudière baisse, et le réglage à la pres sion moyenne P s'effectue,de la manière sui- vante:
La pression baisse, d'abord rapidement jusqu'à 9,8 atm., pression à laquelle de ;groupe A est mis automatiquement en circuit, puis la pression baisse moins rapidement jusqu'à. 9,6 atm., et ainsi de suite jusqu'à ce que la. puissance de chauffe totale des ,groupes mis successivement en fonction permette une pro duction de vapeur plus grande que la quan tité de vapeur soutirée. Pour cela, il faut attendre que la pression -de la chaudière baisse à 9 atm. et que le groupe E soit mis en cir cuit. Dès cet instant (temps T2), la puissance de chauffe est de 16 kW.
(A+B+C+D+E), alors que la quantité de vapeur soutirée cor respond à 12,5 kW. En conséquence, la pres sion -de la chaudière remonte à partir de T2 pour atteindre 10,2 atm., pression à laquelle le .groupe A est mis hors circuit, puis 1.0,4 et ainsi de suite jusqu'à ce que la puissance de chauffe soit inférieure à 12,5 kW. Ceci est le cas dès le temps T" à partir duquel seuls les groupes D et E sont encore en service.
En conséquence, dés cet instant, la, pression baisse lentement et atteint 9,8 atm. au temps T.,. Le groupe A est mis en service et la pression augmente à nouveau, la puissance de chauffe totale en. service étant dés T., égale à 13 kW. <B><I>(A+</I></B><I> D</I> +E). <B>Au</B> temps -T" la pression atteint de nouveau 10,2 atm., le groupe A est mis hors circuit, et ai bsi de suite.
On voit que, dès le temps- T.,, la pression moyenne<I>P</I> est maintenue entre 9,8 et 10,2 atm. par la mise en et hors circuit du seul .groupe A qui constitue le groupe,de fin réglage, à des inter valles de temps relativement grands.. Il est à noter que les groupes D -et E sont en circuit ,de façon permanente, tandis que les groupes B et C sont hors circuit.
Dans le diagramme de réglage de la. fig. 2, au temps T6, la. quantité de vapeur soutirée tombe brusquement @à une valeur correspon dant à 2,5 kW. et se maintient,de façon con tinue à cette valeur. La puissance de chauffe étant eniéore de 13 kW., il s'ensuit une a.ug- mentation de la pression dans la chaudière.
Au temps T, la pression atteignant 10,2 atm., le groupe A est mis hors circuit; mais la puissance de chauffe étant encore égale à 12 kW:, la pression augmente encore. Lors- qu'elle atteint 10,8 au temps T8, le groupe D est mis hors circuit, et enfin au temps T;,, à 1.1 atm., le groupe E est déclenché à son tour. Tous les groupes de chauffe étant hors circuit. la pression baisse et atteint 9,8 atm. au temps Tl01. Cette baisse de pression provoque la.
mise en service du groupe A ,de 1 kW., et la pression continuant à baisser, le groupe B puis le groupe C, au temps T11, sont mis suc- eeSsivement en service. A -cet instant, la pres sion n'est plus que de 9,6 atm., mais la puis sance de chauffe est de 4 kW. La pression augmente -donc et atteint 10,2 atm. au temps Tl2. Le groupe A est mis hors circuit, puis le groupe B au temps T,:,,, la. pression attei gnant alors 10,4 a.tm. Dès cet instant, la puis sance -de chauffe n'est plus que @de 2 kW.
(groupe C seul) et la pression baisse, atteint .9.8 atm. au temps T,.,, et provoque la mise en circuit du groupe A. A partir de ce mo ment, et ausiçi longtemps que la, quantité de vapeur soutirée correspond à une puissance comprise entre 2 et 3 kW., la pression P est maintenue entre 1.0 0,2 atm. par mise en et hors circuit dtz seul groupe A, à. des inter valles de temps relativement grands. D'ans ce cas, le groupe.
C reste en service de façon per manente, tandis que les groupes<I>B, D</I> et E demeurent hors service.
On voit que pour permettre de ramener la pression à la valeur moyenne et -de la main tenir à cette valeur, après un nombre faible d'oscillations, il faut que la puissance de chauffe des différents groupes satisfassent aux relations suivantes:
<I>B</I> _G <I>A</I> <I>C</I> GA+B D@A+B+C <B><I>E</I></B> #G <I>A</I> -f- <I>B</I> -+- <I>C</I> + <I>D.</I> Il est évident que le procédé de réglage décrit ci-dessus peut être utilisé pour le ré glage d'une grandeur physique quelconque pouvant servir de base pour déterminer un potentiel au moyen -de groupes d'énergie mis successivement -en et hors fonction.
Pour obtenir un réglage de la :grandeur physique avec un maximum,de précision au moyen d'un nombre minimum n ,de ;groupes, il faut choisir leur débit dans les rapports suivants exprimés en fraction du débit total des groupes:
EMI0005.0008
Dans le cas de la chaudière décrite plus haut, ces rapports étaient .les suivants:
EMI0005.0012
du :débit total.
Enfin, dans le but d'éviter -de trop grands à-coups de courant lors de la mise en ou hors service des divers groupes, on peut mettre progressivement \en ou lions service les unités qui les composent.
Le ,groupe E peut, par exemple, être com posé :do :deux unités de 4 kW. chacune. La mise en fonction -de ce groupe peut être com mandée par un relais à temps, par exemple, qui provoque en premier lieu la mise en ser vice d'une unité de 4 kW., puis, quelques instants plus tard, celle de la seconde unité.
Dans .le cas où la grandeur physique est représentée par la hauteur -d'un niveau .d'eau devant être maintenu à une cote moyenne, on peut prévoir une alimentation au moyen d'électro-pompés ou de groupes @d;électro- pompes;
dont les débits correspondent Tespec- tivement à, par exemple, 1/8, 1/8, 2/$, 4/a @du dé bit total. Ces ,groupes peuvent être mis en et hors service au .moyen de quatre flotteurs, par exemple,
chaque flotteur commandant une pompe pour :des niveaux maximum -et mini- mum :déterminés.
II est clair que de multiples variantes d'applications sont possibles. Les différences entre deux écarts consécutifs peuvent être égales entre elles, comme dans le cas décrit ci-dessus, mais elles peuvent aussi être diffé rentes les unes :des autres. On peut aussi pré voir des variations de la, grandeur physique différentes pour la commande d'un, même "groupe cd'énergie" selon que la variation est positive :
ou négative par .rapport à la, valeur choisie.