GENDRE, Magali (1445, route de l'Aura, Sainte Marie de Cuines, F-73130, FR)
ORDRONNEAU, François (Immeuble "Le Semiramis", 32 bis avenue de Bassens, Chambery, F-73000, FR)
KREUWEN, Jean-Paul (721 route de Saint Saturnin, Bassens, Bassens, F-73000, FR)
EL GHAOUI, Yann (233 rue du Canada, Dunkerque, Dunkerque, F-59240, FR)
GENDRE, Magali (1445, route de l'Aura, Sainte Marie de Cuines, F-73130, FR)
ORDRONNEAU, François (Immeuble "Le Semiramis", 32 bis avenue de Bassens, Chambery, F-73000, FR)
KREUWEN, Jean-Paul (721 route de Saint Saturnin, Bassens, Bassens, F-73000, FR)
| REVENDICATIONS 1. Procédé de contrôle du fonctionnement d'une installation de cuisson de blocs carbonés, l'installation comprenant : - un four (1 ) qui comporte des cloisons (4) creuses longitudinales dans lesquelles peuvent circuler des gaz chauds de cuisson et définissant entre elles des alvéoles (5) de réception des blocs carbonés à cuire, et un système de chauffage tournant par rapport au four (1 ), qui comporte une rampe amont (19) de plusieurs jambes de soufflage (20) d'air dans les différentes cloisons (4), une rampe aval (13) de plusieurs jambes d'aspiration (12) de gaz depuis les différentes cloisons (4) et, entre lesdites rampes de soufflage (19) et d'aspiration (12), au moins une rampe de chauffage (21 , 22, 23) pourvue d'au moins un brûleur ou au moins un injecteur de combustible par cloison ; des lignes de circulation de gaz (24) globalement longitudinales étant ainsi définies le long des cloisons (4) entre une jambe de soufflage (20) et une jambe d'aspiration (12) correspondante, caractérisé en ce que, dans le but de détecter le blocage, même partiel, d'une cloison, le procédé comprend : a) pour chaque ligne de circulation de gaz, l'enregistrement en continu, en au moins un point donné de ladite ligne de circulation de gaz, d'au moins un paramètre mesuré parmi la température, la pression, le débit, la concentration en oxygène et la concentration en monoxyde de carbone ; b) l'évaluation en continu d'au moins un facteur à partir du ou des paramètres mesurés ; c) la comparaison en continu de ce facteur à une valeur de référence correspondante ; et d) l'émission d'un signal de dysfonctionnement lorsque la comparaison entre le facteur et la valeur de référence correspondante ne répond pas à des critères de sécurité prédéfinis. 2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'on mesure au moins deux paramètres, chacun dans une zone distincte du four (1 ) parmi : une zone dite de préchauffage naturel (PN), située en amont de la ou des rampes de chauffage (21 , 22, 23) ; une zone dite de chauffage (HR), située sous la ou les rampes de chauffage (21 , 22, 23) ; - une zone dite de soufflage (BL) située en aval de la ou des rampes de chauffage (21 , 22, 23). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins un paramètre est mesuré dans une zone de préchauffage naturel (PN) ou une zone de chauffage (HR), et en ce qu'au moins un paramètre est mesuré dans une zone de soufflage (BL). 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le paramètre mesuré dans la zone de soufflage (BL) est la pression au niveau d'une rampe de point zéro (25) qui est agencée pour réguler sensiblement à la pression atmosphérique la pression à la jonction des zones de soufflage (BL) et des zones de chauffage (HR). 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au moins un facteur évalué est directement un paramètre mesuré. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'au moins un facteur évalué est une fonction d'au moins deux paramètres, par exemple le produit et/ou le quotient d'au moins deux paramètres. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'au moins un facteur est choisi parmi : T, IIP, P, Q, QxT, QxT/P, H=Q.Cp.(T-T0), H/P, PO, [02], [CO], où : T est la température en un point d'une ligne de circulation de gaz ; P est la pression en un point d'une ligne de circulation de gaz ; Q est le débit de gaz en un point d'une ligne de circulation de gaz ; Cp est la capacité calorifique du gaz ; - TO est une température de référence ; PO est la pression mesurée au niveau d'une rampe de point zéro (25) qui est agencée pour réguler sensiblement à la pression atmosphérique la pression à la jonction des zones de soufflage (BL) et des zones de chauffage (HR) ; - [02] est la concentration en oxygène ; [CO] est la concentration en monoxyde de carbone. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on évalue au moins deux facteurs distincts, et en ce qu'on compare chacun de ces facteurs à une valeur de référence correspondante distincte. 9. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel le au moins un paramètre mesuré est la température. 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel la température est mesurée dans la jambe d'aspiration. 11. Procédé selon l'une des revendications 9 et 10, dans lequel le au moins un facteur évalué est directement la température. 12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11 , caractérisé en ce que la valeur de référence d'un facteur donné est une moyenne ou la médiane des facteurs évalués pour tout ou partie des lignes de circulation de gaz. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que, pour le calcul de la valeur de référence, est exclue au moins l'une parmi : la ligne de circulation de gaz surveillée ; une ligne de circulation de gaz située à une extrémité des rampes selon la direction transversale ; et la ligne de circulation de gaz pour laquelle le facteur est le plus éloigné de la moyenne, respectivement de la médiane. 14. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, en réaction à l'émission du signal de dysfonctionnement, le déclenchement de mesures de mise en sécurité de l'installation. 15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que des mesures de mise en sécurité sont déclenchées lorsque l'écart relatif entre le facteur dans une ligne de circulation de gaz considérée et la valeur de référence est, en valeur absolue : supérieur à un seuil fixe prédéterminé ; ou supérieur à N fois une moyenne des écarts à la moyenne des facteurs dans les autres lignes de circulation de gaz (où N est un nombre réel compris entre 2 et 3) ; - ou supérieur à N' fois σ (où σ est l'écart type et N' est un nombre réel typiquement compris entre 2 et 3) de la valeur de référence. 16. Procédé selon l'une des revendications 14 ou 15, caractérisé en ce que des mesures de mise en sécurité sont déclenchées lorsque le facteur dans une ligne de circulation de gaz considérée s'écarte dans un sens déterminé de la valeur de référence. 17. Procédé selon l'une des revendications 14 à 16, caractérisé en ce qu'on mesure la pression au niveau d'une rampe de point zéro (25) située dans la zone de soufflage (BL), ladite rampe de point zéro étant agencée pour réguler sensiblement à la pression atmosphérique la pression à la jonction des zones de soufflage (BL) et des zones de chauffage (HR), et en ce que des mesures de mise en sécurité sont déclenchées lorsqu'une moyenne temporelle des écarts entre ladite pression mesurée et une valeur de référence devient, en valeur absolue, supérieure à un seuil fixe prédéterminé. 18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que la moyenne temporelle est une moyenne mobile sur les m mesures précédentes, où m est compris entre 3 et 10. 19. Procédé selon l'une des revendications 17 ou 18, caractérisé en ce que des mesures de mise en sécurité sont déclenchées lorsque ladite moyenne temporelle s'écarte dans un sens déterminé de la valeur de référence. 20. Système de contrôle du fonctionnement d'une installation de cuisson de blocs carbonés, l'installation comprenant : un four (1 ) qui comporte des cloisons (4) creuses longitudinales dans lesquelles peuvent circuler des gaz chauds de cuisson et définissant entre elles des alvéoles (5) de réception des blocs carbonés à cuire, et un système de chauffage tournant par rapport au four (1 ), qui comporte une rampe amont (19) de plusieurs jambes de soufflage (20) d'air dans les différentes cloisons (4), une rampe aval (12) de plusieurs jambes d'aspiration de gaz depuis les différentes cloisons (4) et, entre lesdites rampes de soufflage (19) et d'aspiration (13), au moins une rampe de chauffage (21 , 22, 23) pourvue d'au moins un brûleur ou au moins un injecteur de combustible par cloison ; des lignes de circulation de gaz (24) globalement longitudinales étant ainsi définies le long des cloisons (4) entre une jambe de soufflage (19) et une jambe d'aspiration (20) correspondante, caractérisé en ce que, dans le but de détecter le blocage, même partiel, d'une cloison, le système comprend : des moyens de mesure et d'enregistrement en continu d'au moins un paramètre, en au moins un point donné de chaque ligne de circulation de gaz, parmi : la température, la pression, le débit, la concentration en oxygène et la concentration en monoxyde de carbone ; des moyens d'analyse aptes à évaluer en continu au moins un facteur à partir du ou des paramètres mesurés et à comparer en continu ce facteur à une valeur de référence correspondante ; des moyens d'alerte aptes à émettre un signal de dysfonctionnement lorsque la comparaison effectuée par les moyens d'analyse ne répond pas à des critères de sécurité prédéfinis. |
La présente invention concerne un procédé et un système de contrôle du fonctionnement d'une installation de cuisson de blocs carbonés, tout particulièrement des anodes en carbone utilisées pour la production d'aluminium par électrolyse.
L'invention vise à détecter un dysfonctionnement lié à un problème de combustion, et tout particulièrement les problèmes de combustion soit par manque de comburant, soit par manque de température d'ignition, soit par une trop grosse quantité de combustible (par rapport au comburant).
L'aluminium métal est produit industriellement par électrolyse selon le procédé de Hall-Héroult. A cet effet, on prévoit des cuves comportant au fond un ensemble cathodique et contenant un bain d'électrolyse dans lequel des anodes en matériau carbone sont partiellement immergées.
Les anodes sont formées de blocs carbonés moulés qui sont cuits dans des fours. De façon connue, ces fours comprennent une enceinte extérieure calorifugée, pouvant comporter des murs transversaux définissant des chambres. Les fours sont pourvus de cloisons chauffantes creuses s'étendant longitudinalement, formant entre elles des alvéoles allongées destinées à recevoir les blocs carbonés pour leur cuisson.
Une fois les blocs carbonés empilés dans les alvéoles, et avant la cuisson, on introduit dans ces alvéoles un matériau de remplissage granulaire ou pulvérulent appelé « poussier ». Le poussier sert à protéger les anodes lors de la cuisson, en particulier de l'oxydation qu'elles pourraient subir du fait de la température de cuisson élevée (de l'ordre de 1200 0 C).
La cuisson est obtenue par des gaz chauds circulant à l'intérieur des cloisons. Ces gaz comprennent d'une part de l'air soufflé dans les cloisons au moyen de jambes de soufflage et un combustible primaire - liquide ou gazeux - injecté dans les cloisons, et d'autre part le gaz produit par la cuisson des anodes (hydrocarbures volatils), qui sert de combustible secondaire
(complémentaire). L'injection du combustible primaire peut se faire par des rampes de chauffage comportant un ou plusieurs brûleurs, ou un ou plusieurs injecteurs. Dans ce dernier cas, le combustible brûle dans le four du fait de la haute température qui y règne. Puis les gaz injectés et/ou produits sont aspirés depuis les cloisons au moyen de jambes d'aspiration. Au cours d'un cycle de cuisson, les rampes de chauffage sont progressivement déplacées par rapport au four, de sorte que chaque charge d'anode, en un emplacement donné du four, est successivement préchauffée, soumise à la cuisson, puis refroidie. Ce type de fours est appelé « four à feu tournant » (« ring furnace » en anglais). Une fois les anodes refroidies, elles sont évacuées hors des alvéoles.
Si une cloison de four se bouche en tout ou partie (par exemple du fait de l'infiltration de poussier) ou se déforme (du fait de la haute température régnant dans le four lors de la cuisson et des cycles successifs de chauffage et refroidissement), ou si la zone de cuisson est soumise à de fortes infiltrations ou exfiltrations d'air (infiltrations liées soit à un problème de mise en place des équipements, soit à l'état du four ou/et de ses équipements), le balayage de la ligne de cloisons correspondante diminue fortement voire devient inexistant. Le balayage est la circulation du gaz dans et par les cloisons creuses. Ce type de dysfonctionnement est appelé blocage de cloison. Or le combustible primaire continue d'être injecté et les matières volatiles continuent d'être produites par les blocs carbonés en cours de cuisson. Sans balayage, le combustible ou/et les matières volatiles s'accumulent dans les zones mortes. Un simple apport d'oxygène peut alors entraîner une explosion. Ce problème est d'autant plus important que la cadence de production des anodes dans les installations de cuisson est très importante, les fours et les divers appareils nécessaires à l'opération de cuisson des anodes fonctionnant en permanence.
Bien entendu, afin de garantir la sécurité des personnes et de l'installation, différents moyens de contrôle sont déjà mis en place. Toutefois, aucun moyen automatique fiable n'existe à ce jour pour détecter rapidement un problème de balayage des cloisons dans le but de provoquer une action de mise en sécurité. De plus, les systèmes de régulation globaux mis en place ne permettent généralement pas de détecter et de confirmer un problème de balayage survenant de façon locale dans une cloison. Ainsi, seule la surveillance ponctuelle des opérateurs sur le four peut permettre de détecter de façon fiable un problème de balayage des cloisons.
La présente invention vise à remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus, en fournissant un procédé et un système de détection d'un dysfonctionnement du four lié à un problème de combustion qui répond aux normes sévères de sécurité, qui est fiable, et qui permet de détecter très rapidement un problème de balayage localisé sur une cloison du four.
A cet effet, l'invention concerne un procédé de contrôle du fonctionnement d'une installation de cuisson de blocs carbonés, l'installation comprenant :
- un four qui comporte des cloisons creuses longitudinales dans lesquelles peuvent circuler des gaz chauds de cuisson et définissant entre elles des alvéoles de réception des blocs carbonés à cuire,
- et un système de chauffage tournant par rapport au four, qui comporte une rampe amont de plusieurs jambes de soufflage d'air dans les différentes cloisons, une rampe aval de plusieurs jambes d'aspiration de gaz depuis les différentes cloisons et, entre lesdites rampes de soufflage et d'aspiration, au moins une rampe de chauffage pourvue d'au moins un brûleur ou au moins un injecteur de combustible par cloison ; des lignes de circulation de gaz globalement longitudinales étant ainsi définies le long des cloisons entre une jambe de soufflage et une jambe d'aspiration correspondante.
Selon une définition générale de l'invention, dans le but de détecter un dysfonctionnement lié à un problème de combustion et plus particulièrement de détecter le blocage, même partiel, d'une cloison, le procédé comprend : a) pour chaque ligne de circulation de gaz, l'enregistrement en continu, en au moins un point donné de ladite ligne de circulation de gaz, d'au moins un paramètre mesuré parmi la température, la pression, le débit, la concentration en oxygène et la concentration en monoxyde de carbone ; b) l'évaluation en continu d'au moins un facteur à partir du ou des paramètres mesurés ; c) la comparaison en continu de ce facteur à une valeur de référence correspondante d) rémission d'un signal de dysfonctionnement lorsque la comparaison entre le facteur et la valeur de référence correspondante ne répond pas à des critères de sécurité prédéfinis.
En pratique, le procédé prévoit donc d'effectuer en continu une ou plusieurs mesures de paramètres physiques, et ceci pour chacune des lignes de cloisons, et non de façon unique globale ou localisée. Puis, un facteur pertinent est évalué. Dans certains modes de réalisation, ce facteur peut être calculé et, dans d'autres modes de réalisation, ce facteur peut être directement le paramètre mesuré, aucun calcul n'étant alors nécessaire. Ce facteur peut correspondre à un indice de fonctionnement du four.
Ce facteur est ensuite comparé à une valeur de référence. Celle-ci peut être prédéterminée (par exemple en fonction des conditions de fonctionnement) ou calculée (il peut notamment s'agir de la moyenne des autres facteurs identiques sur les autres lignes de circulation de gaz). Si le facteur considéré n'est pas dans la plage de sécurité prédéterminée (par exemple s'il est en-dessous de la valeur de seuil bas ou au-dessus de la valeur de seuil haut correspondante, ou s'il s'écarte trop de cette valeur de référence), alors un signal de dysfonctionnement est émis et, de préférence, des opérations visant à sécuriser l'installation sont mises en œuvre en réaction à ce signal.
L'invention prévoit la possibilité de combiner différents facteurs et les valeurs de référence associées pour augmenter la sécurité de l'installation. Dans ce cas, de préférence, les différentes sécurités (mesure, calcul, comparaison à une valeur de référence) sont indépendantes les unes des autres.
L'invention permet notamment de détecter un problème de balayage d'une ligne de cloisons, c'est-à-dire un problème de circulation du gaz dans et par les cloisons creuses.
Il est à noter que les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport au sens du feu, qui est également le sens de déplacement du flux gazeux.
L'invention concerne aussi bien les fours comportant au moins un mur transversal que ceux qui n'en possèdent pas.
Avantageusement, on peut mesurer au moins deux paramètres, chacun dans une zone distincte du four parmi :
- une zone dite de préchauffage naturel (PN), située en amont de la ou des rampes de chauffage ; - une zone dite de chauffage (HR), située sous la ou les rampes de chauffage ;
- une zone dite de soufflage (BL) située en aval de la ou des rampes de chauffage.
Ceci permet d'améliorer la détection d'un dysfonctionnement, quel que soit la zone du four où il se produit. Par exemple, au moins un paramètre est mesuré dans une zone de préchauffage naturel (PN) ou une zone de chauffage (HR), et au moins un paramètre est mesuré dans une zone de soufflage (BL).
Selon une réalisation particulièrement avantageuse, le paramètre mesuré dans la zone de soufflage (BL) est la pression au niveau d'une rampe de point zéro qui est agencée pour réguler sensiblement à la pression atmosphérique la pression à la jonction des zones de soufflage (BL) et des zones de chauffage (HR).
On peut prévoir qu'au moins un facteur évalué est directement un paramètre mesuré, ce qui permet notamment d'éviter tout calcul. En variante, ou en complément, au moins un facteur évalué peut être une fonction d'au moins deux paramètres, par exemple le produit et/ou le quotient d'au moins deux paramètres.
Il est possible de choisir au moins un facteur parmi : T, T/P, P, Q, QxT, QxT/P, H=Q.Cp.(T-T0), H/P, PO, [O2], [CO], où :
- T est la température en un point d'une ligne de circulation de gaz ;
- P est la pression en un point d'une ligne de circulation de gaz ;
- Q est le débit de gaz en un point d'une ligne de circulation de gaz ;
- Cp est la capacité calorifique du gaz ;
- TO est une température de référence ;
- PO est la pression mesurée au niveau d'une rampe de point zéro qui est agencée pour réguler sensiblement à la pression atmosphérique la pression à la jonction des zones de soufflage (BL) et des zones de chauffage (HR) ;
- [O2] est la concentration en oxygène ;
- [CO] est la concentration en monoxyde de carbone.
Selon une réalisation avantageuse, on évalue au moins deux facteurs distincts, et on compare chacun de ces facteurs à une valeur de référence correspondante distincte. On a donc dans ce cas des critères de sécurité sur chacun de ces facteurs, donc au moins deux critères de sécurité, ce qui permet encore d'améliorer la détection d'un dysfonctionnement.
Selon un mode de réalisation préféré, particulièrement robuste et simple à mettre en œuvre on mesure et on enregistre uniquement la température, avantageusement dans chaque jambe d'aspiration. Le facteur évalué et la valeur de référence sont alors avantageusement directement des températures.
La valeur de référence d'un facteur donné peut être une moyenne (typiquement la moyenne algébrique) ou la médiane des facteurs évalués pour tout ou partie des lignes de circulation de gaz.
Afin d'augmenter la sensibilité de la détection, on peut prévoir, pour le calcul de la valeur de référence, d'exclure au moins l'une parmi : la ligne de circulation de gaz surveillée ; une ligne de circulation de gaz située à une extrémité des rampes selon la direction transversale ; et la ligne de circulation de gaz pour laquelle le facteur est le plus éloigné de la moyenne, respectivement de la médiane.
De plus, le procédé de contrôle peut comprendre, en réaction à l'émission du signal de dysfonctionnement, le déclenchement de mesures de mise en sécurité de l'installation. Selon une réalisation possible, des mesures de mise en sécurité sont déclenchées lorsque le facteur dans une ligne de circulation de gaz considérée s'écarte dans un sens déterminé d'une valeur de référence, typiquement lorsque ledit facteur est inférieur à ladite valeur de référence.
Selon une autre réalisation possible, des mesures de mise en sécurité sont déclenchées lorsque l'écart relatif entre le facteur dans une ligne de circulation de gaz considérée et la valeur de référence est, en valeur absolue :
- supérieur à un seuil fixe prédéterminé ;
- ou supérieur à N fois une moyenne (typiquement une moyenne algébrique) des écarts à la moyenne des facteurs dans les autres lignes de circulation de gaz (où N est un nombre réel compris entre 2 et 3) ;
- ou supérieur à N' fois σ (où σ est l'écart type et N' est un nombre réel typiquement compris entre 2 et 3) de la valeur de référence.
Avantageusement, les mesures de mise en sécurité ne sont déclenchées que lorsque ledit écart relatif s'écarte dans un sens déterminé de la valeur de référence, typiquement lorsque ledit écart est négatif (c'est-à-dire typiquement lorsque le facteur dans une ligne de circulation de gaz considérée est inférieur à la valeur de référence).
Selon encore une autre réalisation possible, on mesure la pression au niveau d'une rampe de point zéro située dans la zone de soufflage (BL) ladite rampe de point zéro étant agencée pour réguler sensiblement à la pression atmosphérique la pression à la jonction des zones de soufflage (BL) et des zones de chauffage (HR), et des mesures de mise en sécurité sont déclenchées lorsqu'une moyenne temporelle des écarts entre ladite pression mesurée et une valeur de référence (typiquement une valeur de consigne) devient, en valeur absolue, supérieure à un seuil fixe prédéterminé. Avantageusement, les mesures de mise en sécurité ne sont déclenchées que lorsque ladite moyenne temporelle s'écarte dans un sens déterminé de la valeur de référence, typiquement lorsqu'elle est négative, c'est-à-dire typiquement lorsque la pression mesurée est en moyenne inférieure à la valeur de référence. Ladite moyenne temporelle observée pour chaque ligne de circulation de gaz peut éventuellement être comparée aux valeurs observées pour tout ou partie des autres lignes de circulation de gaz afin de déclencher si nécessaire des mesures de mise en sécurité.
On peut avantageusement prévoir que la moyenne temporelle soit une moyenne mobile sur les m mesures précédentes, où m est compris entre 3 et 10.
Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un système de contrôle du fonctionnement d'une installation de cuisson de blocs carbonés, l'installation comprenant : - un four qui comporte des cloisons creuses longitudinales dans lesquelles peuvent circuler des gaz chauds de cuisson et définissant entre elles des alvéoles de réception des blocs carbonés à cuire,
- et un système de chauffage tournant par rapport au four, qui comporte une rampe amont de plusieurs jambes de soufflage d'air dans les différentes cloisons, une rampe aval de plusieurs jambes d'aspiration de gaz depuis les différentes cloisons et, entre lesdites rampes de soufflage et d'aspiration, au moins une rampe de chauffage pourvue d'au moins un brûleur ou au moins un injecteur de combustible par cloison ; des lignes de circulation de gaz globalement longitudinales étant ainsi définies le long des cloisons entre une jambe de soufflage et une jambe d'aspiration correspondante.
Dans le but de détecter un dysfonctionnement lié à un problème de combustion et plus particulièrement le blocage, même partiel, d'une cloison, le système comprend : - des moyens de mesure et d'enregistrement en continu d'au moins un paramètre, en au moins un point donné de chaque ligne de circulation de gaz, parmi : la température, la pression, le débit, la concentration en oxygène et la concentration en monoxyde de carbone ;
- des moyens d'analyse aptes à évaluer en continu au moins un facteur à partir du ou des paramètres mesurés et à comparer en continu ce facteur à une valeur de référence correspondante ;
- des moyens d'alerte aptes à émettre un signal de dysfonctionnement lorsque la comparaison effectuée par les moyens d'analyse ne répond pas à des critères de sécurité prédéfinis.
Le signal de dysfonctionnement est typiquement un signal électrique ou opto-électrique, qui peut éventuellement provoquer des actions automatisées et/ou générer un signal d'alerte sonore ou lumineux en vue de provoquer des actions manuelles ou semi-automatisées.
On décrit ci-dessous, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs modes de réalisation possibles de l'invention, en référence aux figures annexées :
La figure 1 est une vue partielle, en perspective, d'une installation de cuisson d'anodes typique et plus particulièrement du four de cette installation ;
La figure 2 est une vue de dessus du four, montrant également un système de chauffage typique ;
La figure 3 est une représentation schématique en vue latérale des cloisons situées au niveau du système de chauffage de la figure 2 ;
Les figures 4, 5, 6, 8 et 10 montrent des valeurs de température mesurées aux cours d'essais. Plus précisément, ces figures sont des graphiques montrant une évolution de la température des gaz mesurée au niveau d'une rampe de mesure de température et de pression (TPR :
« Température and Pressure Ramp ») en zone de préchauffage naturel (PN) en fonction du temps, lorsque différentes cloisons d'une même ligne de circulation de gaz sont bouchées (l'ordre des figures correspond à l'éloignement de la cloison bouchée par rapport à la rampe d'aspiration) ;
Les figures 7, 9 et 11 sont des graphiques montrant une évolution du quotient température / pression au niveau de la TPR en fonction du temps, correspondant respectivement aux situations des figures 6, 8 et 10 ;
Les figures 12 et 14 sont des graphiques montrant une évolution de la pression mesurée au niveau d'une rampe de point zéro en fonction du temps, lorsque différentes cloisons d'une même ligne de circulation de gaz sont bouchées ;
Les figures 13 et 15 sont des graphiques montrant l'évolution de la moyenne temporelle cumulée des écarts à la consigne de la pression mesurée au niveau de la rampe de point zéro en fonction du temps, correspondant respectivement aux situations des figures 12 et 14.
Une installation de cuisson d'anodes comprend un four 1 à feu tournant. La description détaillée qui suit porte sur l'application de l'invention aux installations comprenant un four à chambres, telles qu'illustrées aux figures 1 à 3. L'invention n'est toutefois pas limitée à ce type de fours. En particulier, l'invention est également applicable aux installations comportant un four sans murs transversaux intermédiaires entre les murs d'extrémité.
Le four 1 comprend une enceinte 2 calorifugée de forme sensiblement parallélépipédique, par rapport à laquelle on définit une direction longitudinale X et une direction transversale Y. Dans l'enceinte 2 sont disposés des murs transversaux 3 définissant des chambres C successives selon la direction X. Dans chaque chambre C sont prévues des cloisons 4 creuses disposées dans le sens longitudinal, formant entre elles des alvéoles 5 allongées. Chaque chambre C comporte ainsi plusieurs cloisons 4a à 4i, comme illustré sur la figure 2.
Les cloisons 4 comprennent des parois latérales 6 minces généralement séparées par des entretoises 7 et des chicanes 8. Les extrémités des cloisons creuses comportent des ouvertures 10 et sont encastrées dans des échancrures 9 des murs transversaux 3. Ces échancrures 9 sont elles-mêmes munies d'ouvertures 10' situées en regard des ouvertures 10 des cloisons 4, afin de permettre le passage des gaz circulant dans les cloisons 4 d'une chambre C à la suivante. Les cloisons 4 comprennent en outre des orifices 11 qui servent notamment à introduire des moyens de chauffage (tels que des injecteurs ou des brûleurs de combustible), ou des jambes d'aspiration 12 d'une rampe d'aspiration 13 raccordée à un conduit principal 14 longeant le four 1 , ou des jambes de soufflage d'air, etc.
Comme on le voit plus particulièrement sur la figure 2, les chambres C forment une longue travée 15 dans la direction longitudinale, et le four 1 comprend typiquement deux travées parallèles, chacune ayant une longueur de l'ordre d'une centaine de mètres, délimitées par un mur central 16. Dans chaque travée 15, on a donc des lignes longitudinales de cloisons 4. Dans les alvéoles 5 sont empilés des blocs carbonés 17 crus, c'est-à-dire les anodes à cuire, et l'alvéole 5 est remplie d'un matériau granulaire ou pulvérulent (typiquement à base de coke), appelé « poussier » 18, qui entoure ces blocs 17 et les protège pendant leur cuisson. L'installation de cuisson d'anodes comprend également un système de chauffage, qui comporte typiquement : une rampe de soufflage amont 19 de plusieurs jambes de soufflage 20 d'air dans les différentes cloisons 4 d'une chambre C (par les orifices 11 ), deux ou trois rampes de chauffage 21 , 22, 23 composée chacune d'un ou deux brûleurs ou injecteurs de combustible par cloison, et une rampe d'aspiration aval 13 de plusieurs jambes d'aspiration 12 de gaz depuis les différentes cloisons 4 d'une chambre C (depuis les orifices 11 ).
Comme on le voit sur la figure 3, les différents éléments constitutifs du système de chauffage sont disposés à distance les uns des autres selon la configuration fixe typique suivante : la rampe de soufflage d'air 19 est située en entrée d'une chambre C1 donnée ; la première rampe 21 de brûleurs/injecteurs est disposée au-dessus de la cinquième chambre C5 en aval de la rampe de soufflage d'air 19, la deuxième rampe 22 de brûleurs/injecteurs est disposée au-dessus de la chambre C6 située immédiatement en aval de la première rampe 21 ; la troisième rampe 23 de brûleurs/injecteurs est disposée au- dessus de la chambre C7 située immédiatement en aval de la deuxième rampe 22 ; et la rampe d'aspiration 13 est située en sortie de la troisième chambre C10 en aval de la troisième rampe 23.
Plus généralement, la position relative des différents éléments est toujours la même (à savoir, dans le sens du feu, la rampe de soufflage 19, les rampes de brûleurs/injecteurs 21 ,22, 23 et la rampe d'aspiration 13). Toutefois, l'espacement (en nombre de chambres) entre des éléments peut varier d'un four à l'autre. C'est ainsi que la première rampe 21 de brûleurs/injecteurs pourrait être positionnée au-dessus de la chambre C4 ou C3. Par ailleurs, la rampe d'aspiration 13 pourrait être située en sortie de la deuxième chambre en aval de la troisième rampe 23.
Lors des opérations de cuisson, de l'air est soufflé par les jambes de soufflage 20. Cet air, mélangé au combustible primaire injecté par les rampes de brûleurs/injecteurs 21 ,22, 23 et au combustible secondaire produit par la cuisson des anodes, circule dans les lignes longitudinales de cloisons 4, de chambre en chambre, en suivant le chemin formé par les chicanes 8 et en passant d'une cloison à une autre par les ouvertures 10, jusqu'à être aspiré par les jambes d'aspiration 12.
Entre une jambe de soufflage 20 et une jambe d'aspiration 12 correspondante, on a donc une ligne de circulation de gaz 24 globalement longitudinale le long des cloisons 4 successives. Par « globalement longitudinale », on entend que le gaz circule, depuis une jambe de soufflage vers la jambe d'aspiration correspondante, selon la direction X de façon globale, tout en effectuant localement des mouvements verticaux, typiquement en ondulations, comme illustré sur la figure 3. Comme indiqué ci-dessus, le flux gazeux est constitué d'air, du gaz issu de la combustion du combustible liquide ou gazeux injecté, et des matières volatiles dégagées par les blocs carbonés 17. La chaleur produite par la combustion du combustible de chauffage (primaire) et des matières volatiles (combustible secondaire) dégagées par les blocs carbonés est transmise aux blocs carbonés 17 contenus dans les alvéoles 5, ce qui entraîne leur cuisson.
Un cycle de cuisson de blocs carbonés, pour une chambre C donnée, comprend typiquement le chargement des alvéoles 5 de cette chambre C en blocs carbonés 17 crus, le chauffage de cette chambre C jusqu'à la température de cuisson des blocs carbonés 17 (typiquement de 1100 à 1200 0 C), le refroidissement de la chambre C jusqu'à une température qui permette d'enlever les blocs carbonés cuits et le refroidissement de la chambre C jusqu'à la température ambiante.
Le principe du feu tournant consiste à effectuer successivement le cycle de chauffage sur les chambres du four par un déplacement du système de chauffage. Ainsi, une chambre donnée passe successivement par des périodes de préchauffage naturel (par les gaz chauds circulant dans les cloisons), de chauffage forcé (incluant un préchauffage forcé) et de refroidissement. La zone de cuisson est formée par l'ensemble des chambres situées entre la rampe de soufflage et la rampe d'aspiration. Sur les figures 2 et 3 est représenté le sens du feu F.
On décrit à présent les conditions régnant dans les différentes chambres C du four 1 au niveau desquelles est placé le système de chauffage à un instant donné, en se reportant aux figures 2 et 3.
Les quatre premières chambres C1 à C4 suivant la rampe de soufflage 19 sont des zones dites de soufflage BL 1 respectivement BL4, BL3, BL2 et BL1. Il y règne une surpression. Les anodes qui y sont placées sont déjà cuites, et subissent un refroidissement, ce qui a pour conséquence d'augmenter la température de l'air soufflé, qui servira aux combustions. Les six chambres suivantes C5 à C10, jusqu'à la rampe d'aspiration 13, sont des zones en dépression. Sensiblement à la jonction entre ces deux blocs de chambres se situe le « point zéro » PO, c'est-à-dire un point où la pression dans le four 1 est sensiblement égale à la pression atmosphérique. Le point zéro est situé en amont de la première rampe de chauffage afin d'éviter le rejet des produits de combustion dans le milieu ambiant.
Il est prévu une rampe de prise de pression - dite rampe de point zéro 25 (PZR) - afin de réguler la pression au point zéro. Cette rampe 25 est positionnée de façon fixe par rapport au système de chauffage, en amont de la première rampe de chauffage 21 , dans la zone de soufflage BL. Dans la réalisation représentée, la rampe de point zéro 25 est située au niveau des orifices 11 de la cloison 4 situés le plus en aval de la dernière chambre C4, BL1 située dans la zone de soufflage. Toutefois, cette rampe de point zéro 25 pourrait être placée en un autre point de la zone de soufflage BL.
Dans la zone en dépression, on trouve successivement, de l'amont vers l'aval :
- une zone de chauffage HR au niveau des chambres C5, C6 et C7 situées sous les trois rampes de chauffage 21 , 22, 23, comprenant dans les deux premières chambres C5, C6 une zone de chauffage forcé, respectivement HR3, HR2, puis dans la chambre suivante C7 une zone de préchauffage forcé HR1. La température de l'air préchauffé dans les zones de soufflage BL suffit à créer l'inflammation et la combustion du combustible ; - une zone de préchauffage naturel PN au niveau des chambres
C8, C9 et C10, respectivement PN3, PN2 et PN1. Les gaz chauds issus de la zone de chauffage permettent l'inflammation des matières volatiles combustibles libérées par les blocs carbonés lors de leur préchauffage dans la zone de préchauffage. La chambre C située juste après la rampe d'aspiration 13
(complètement à droite sur la figure 3), nommée chambre morte, est une chambre prête à recevoir des blocs carbonés crus 17, qui subira donc successivement, lorsque le système de chauffage sera déplacé dans le sens F : un préchauffage naturel (PN1 , PN2 puis PN3), un préchauffage forcé (HR1 ), un chauffage forcé (HR2 puis HR3), puis un refroidissement (BL1 , BL2, BL3 puis BL4), avant le déchargement des anodes cuites et refroidies. Le système de chauffage comprend également un dispositif de mesure de la température, qui comporte typiquement au moins un pyromètre ou un thermocouple 26 par rampe de chauffage et par cloison, disposé chacun immédiatement en aval de chaque rampe de chauffage 21 , 22, 23. II est de plus prévu au moins une rampe de mesure 27 de pression et/ou de température (TPR), disposée entre la dernière rampe de chauffage 23 et la rampe d'aspiration 13, c'est-à-dire dans la zone PN. Dans la réalisation représentée sur les figures 2 et 3, on a une unique rampe TPR permettant de mesurer à la fois la température et la pression. Cette rampe est positionnée au niveau de la même chambre C10 que la rampe d'aspiration 13, c'est-à-dire dans la première chambre de préchauffage naturel PN1 , par exemple dans l'orifice 11 le plus en amont de cette chambre.
Selon une variante possible de l'invention, la pression et la température peuvent être mesurées en des endroits distincts dans la zone de préchauffage naturel. On a alors une rampe de mesure de la température et une rampe de mesure de la pression distinctes. De préférence, la mesure de la température est effectuée en PN1 , tandis que la mesure de pression peut être effectuée en tout point de la zone PN.
Dans toute la description, l'expression « rampe de mesure 27 » ou « TPR » sera employée pour désigner la mesure de la température et de la pression, éventuellement en des endroits distincts, dans la zone PN.
Le procédé de détection d'un dysfonctionnement de cette installation a pour objectif principal de détecter rapidement le blocage, même partiel, d'une cloison, conduisant à un problème de balayage de cette cloison, c'est-à-dire à une circulation du flux de gaz dégradée ou inexistante. Une fois un tel problème détecté, il s'agit de déclencher les actions appropriées pour la mise en sécurité de l'installation et son redémarrage le plus rapidement possible, dans les conditions de sécurité requises. A cet effet, le procédé comporte : - l'enregistrement continu d'un, ou avantageusement d'au moins deux, paramètres physiques liés au four et aux gaz circulant pour chaque ligne de cloisons (pression, température, débit, concentration en oxygène, concentration en monoxyde de carbone) ;
- l'évaluation en continu, éventuellement par calcul, d'un ou plusieurs facteurs à partir du ou des paramètres mesurés durant ledit enregistrement ; - la comparaison en continu de la valeur de ce ou ces facteurs avec une valeur de référence ;
- rémission d'un signal de dysfonctionnement par blocage si la comparaison entre le facteur et la valeur de référence correspondante ne répond pas au critère de sécurité (écart, passage au-dessous ou en-dessus de la valeur de seuil).
Le procédé comporte en outre, de préférence, le déclenchement d'une opération de mise en sécurité suite à l'émission d'un signal de dysfonctionnement. Ladite opération de mise en sécurité peut comporter au moins une opération choisie parmi :
- le déclenchement - commandé par l'émission du signal de dysfonctionnement - d'une alarme et/ou d'une coupure immédiate de l'injection de combustible primaire dans la ligne de cloison défectueuse ; - l'ouverture progressive des volets d'aspiration de la ligne de cloison considérée jusqu'à leur maximum tant qu'aucun impact sur les autres lignes de cloison n'est détecté (cet impact étant une réaction d'ouverture des volets d'aspiration des autres lignes de cloison due à une perte de débit dans ces lignes de cloisons). Si le volet d'aspiration d'au moins une des autres lignes de cloisons est déjà ouvert au maximum, l'ouverture du volet d'aspiration de la ligne de cloison bouchée n'est, de préférence, pas modifiée afin d'éviter le risque de diminuer le balayage de la ligne de cloisons dont le volet est ouvert au maximum. Le volet d'aspiration est un organe présent dans chaque jambe d'aspiration, agissant comme une vanne, et permettant de régler le débit (ou la pression) dans ces jambes.
L'injection de combustible primaire dans la ligne de cloison concernée reprend de préférence après que le problème a été résolu (débouchage de la cloison défectueuse) et l'installation mise en sécurité.
Plusieurs modes de réalisation de l'invention sont décrits ci- dessous.
Selon un premier mode de réalisation, le critère de sécurité porte sur la température des gaz mesurée dans la zone de préchauffage naturel PN, par exemple dans les jambes d'aspiration 12 ou au niveau de la rampe de mesure 27 (TPR). De façon concrète, et selon un exemple, on mesure et on enregistre la température T dans chaque jambe d'aspiration 12, c'est-à-dire de manière indépendante pour chaque ligne de cloisons longitudinale. La température dans une jambe d'aspiration 12 donnée, par exemple pour la cloison 4c, est comparée en temps réel à une moyenne (typiquement une moyenne algébrique), ou la médiane, des températures des autres cloisons en supprimant, ou non, les cloisons extérieures 4a, 4i ou la température la plus éloignée de cette moyenne ou médiane.
Si la température de la jambe d'aspiration 12 considérée est déterminée comme étant trop basse, alors un signal de dysfonctionnement est émis. De façon concrète, selon différentes variantes de réalisation, cela se produit si l'écart relatif entre la température de la jambe d'aspiration 12 considérée et la moyenne (ou la médiane) calculée des températures dans les autres jambes d'aspiration est, en valeur absolue :
- supérieur à un seuil fixe (par exemple 50 0 C) ;
- ou supérieur à N fois une moyenne des écarts à la moyenne des températures dans les autres jambes (où N est un nombre réel typiquement compris entre 2 et 3) ;
- ou supérieur à N' fois σ (où σ est l'écart type et N' est un nombre réel typiquement compris entre 2 et 3) de la moyenne (ou médiane) calculée.
Ledit écart relatif est typiquement négatif dans le cas d'un dysfonctionnement de la combustion dans une ligne de cloisons.
Cette mesure de température est effectuée pour chaque ligne de cloisons, indépendamment, de façon qu'un blocage de l'une quelconque des cloisons puisse être détecté rapidement. De façon avantageuse, un traitement spécial des cloisons extérieures 4a, 4i pourrait être envisagé. Ce mode de réalisation est robuste, très réactif et très simple. Il permet de détecter avec une sensibilité importante une cloison bouchée dans la zone de préchauffage naturel (PN) sans difficulté, et optionnellement sans calcul si on le désire, et ce même lorsque le système de régulation réagit. Avec ce mode de réalisation, on peut également détecter une cloison bouchée dans la zone des rampes de chauffage (HR) selon l'importance du bouchage et la réaction du système de contrôle.
L'évolution de la température T des gaz en fonction du temps t, dans les différentes lignes de cloisons 4a à 4h d'un four qui, dans cet exemple, comporte huit cloisons 4, est représenté sur les figures 4, 5, 6, 8 et 10. Pour ces exemple, les températures ont été relevées au niveau de la rampe de mesure 27 et non directement en plaçant un thermocouple dans les jambes d'aspiration 12. Les résultats observés avec ces deux méthodes de mesure sont comparables mais une mesure directement dans la jambe d'aspiration est beaucoup plus sensible à un problème de balayage (en effet, un bouchage engendre le plus souvent une augmentation de l'aspiration, et donc de la dépression, ce qui a pour conséquence d'augmenter les infiltrations d'air froid provenant de la chambre morte qui sont directement aspirées par les jambes d'aspiration. La température mesurée dans la jambe chute donc d'autant plus en comparaison à la température à la TPR qui n'est que très peu affectée par le phénomène d'augmentation de la dépression). De plus, une mesure directement dans la jambe d'aspiration permet de détecter un bouchage dans la zone PN 1 ce qui n'est pas forcément le cas avec une mesure effectuée à la TPR.
Sur la figure 4 (cloison 4a bouchée en PN2), on voit très nettement que la courbe de température correspondant à cette ligne de cloisons est située très en-dessous des autres courbes de température. Malgré l'action d'un opérateur sur l'ouverture des volets au bout de 14h de cycle pour créer une aspiration maximale, la température de la cloison 4a est restée bien inférieure aux températures des autres cloisons. Si l'opérateur n'était pas intervenu, les écarts de température auraient été nettement supérieurs. Sur la figure 5 (cloison 4a bouchée en PN3), et malgré des volets ouverts manuellement au maximum pendant tout le cycle, la température de la cloison bouchée reste bien inférieure aux températures des autres cloisons.
Il en va de même pour le cas de la figure 6 (cloison 4a bouchée en HR1). Les figures 8 et 10 illustrent respectivement le cas de la cloison 4a bouchée en HR2 et de la cloison 4a bouchée en HR3. On voit également que la température de la cloison concernée est inférieure aux autres, avec un écart moindre par rapport aux cas précédents.
Selon un deuxième mode de réalisation, le critère de sécurité porte sur le quotient T / P où T est la température des gaz mesurée dans la zone PN, par exemple dans les jambes d'aspiration 12, et P la pression mesurée également dans la zone PN, par exemple au niveau de la rampe 27. On retrouve globalement le premier mode de réalisation, à ceci près que l'on divise la température par la pression au niveau de la rampe 27. Ce mode de réalisation présente les mêmes avantages que ceux du premier mode de réalisation. De plus, on améliore la détection d'une cloison bouchée dans la zone des rampes de chauffage 21 , 22, 23 (HR1 , HR2, HR3) lorsqu'une action automatique ou manuelle est réalisée en vue d'augmenter l'aspiration de la ligne considérée, comme on le voit sur les figures 7, 9 et 11. En effet, ces figures illustrent l'évolution du rapport T / P en fonction du temps t, pour chacune des lignes de cloisons, dans les mêmes conditions que les figures 6, 8 et 10, respectivement. La comparaison de ces figures montre la plus grande sensibilité du deuxième mode de réalisation lorsque le bouchage intervient dans l'une des zones HR1 , HR2, HR3. Ainsi, la sécurité de l'installation peut être encore améliorée. Selon un troisième mode de réalisation, le critère de sécurité porte sur la pression dans la zone PN, et plus spécifiquement sur la pression ou le gradient de pression au niveau des micro-venturis présents dans les jambes d'aspiration 12.
Pour chaque jambe d'aspiration 12, c'est-à-dire pour chaque ligne de cloisons, et de façon indépendante, une prise de pression est réalisée à l'entrée du venturi et une prise de pression est réalisée dans le col du venturi.
Un premier pressostat se déclenche si la dépression à l'entrée du venturi est trop faible (ceci étant le signe d'un problème de tirage). En outre, un deuxième pressostat indépendant se déclenche si le différentiel de pression entre l'entrée et le col du venturi est trop faible (ceci étant le signe d'un faible débit). On a donc un seuil bas de pression et un seuil bas de gradient de pression. Ceux-ci peuvent être fixes ou variables au cours du cycle de cuisson.
Le principal avantage de ce mode de réalisation est qu'il fait appel à un déclenchement mécanique, et qu'il n'y a donc pas de transmissions électriques ou de calculs à faire.
Selon un quatrième mode de réalisation, le critère de sécurité porte sur le débit de gaz dans la zone PN, et notamment la jambe d'aspiration 12 de chaque ligne de cloisons, et plus particulièrement sur la détection d'un seuil bas de débit. Le débit Q peut par exemple être calculé en mesurant d'une part la différence de pression ΔP entre l'entrée d'un venturi présent dans la jambe d'aspiration 12 et le col dudit venturi et d'autre part la température T des gaz mesurée dans la jambe d'aspiration 12, par la formule Q = K . /— , K étant un coefficient défini au préalable en fonction du dimensionnement du micro-venturi et de formules théoriques. Si le débit calculé est trop faible, la sécurité se déclenche. Le débit calculé peut-être normalisé. La sécurité est plus efficace si le débit calculé est le débit réel. De même, la sécurité est plus efficace lorsque le seuil bas de débit varie au cours du temps. En effet, en marche normale, le débit n'est pas constant mais varie au cours d'un cycle de cuisson.
Ce mode de réalisation est avantageux en ce qu'il est basé sur le débit, qui est l'image la plus représentative d'un balayage (c'est-à-dire d'une circulation de fluide dans les cloisons).
Selon un cinquième mode de réalisation, le critère de sécurité porte à la fois sur le débit Q (par exemple calculé comme indiqué ci-dessus pour le quatrième mode de réalisation) et sur la température T des gaz mesurée dans la zone PN, par exemple dans les jambes d'aspiration 12. Il est possible d'avoir deux sécurités indépendantes sur ces deux paramètres
(détection de seuils bas), comme cela a été expliqué plus haut, ou, en variante, de considérer comme unique critère de sécurité le produit Q x T.
On peut prévoir le déclenchement de mesures de mise en sécurité lorsque le produit Q x T est inférieur à une valeur de référence ou lorsque le facteur dans une ligne de circulation de gaz considérée est inférieur à n fois un écart (n étant un réel, typiquement compris entre 2 et 3). Cet écart peut être par exemple l'écart type de la valeur de référence (à savoir une moyenne des autres cloisons) ou la moyenne des écarts à la moyenne des autres cloisons.
Ce cinquième mode de réalisation permet de cumuler les avantages des deux modes de réalisation portant respectivement sur le débit / sur la température, et de limiter / compenser les désavantages correspondants. Selon un sixième mode de réalisation, le critère de sécurité porte à la fois sur le débit Q (par exemple calculé comme indiqué ci-dessus pour le quatrième mode de réalisation) et sur le quotient T / P où T est la température des gaz mesurée dans la zone PN, par exemple dans les jambes d'aspiration
12, et P la pression mesurée également dans la zone PN, par exemple au niveau de la rampe 27 (voir le deuxième mode de réalisation).
Il est possible d'avoir deux sécurités indépendantes sur ces deux paramètres (détection de seuils bas), comme cela a été expliqué plus haut, ou, en variante, de considérer comme unique critère de sécurité le produit Q x T / P. Ce sixième mode de réalisation permet de cumuler les avantages des deux modes de réalisation (sur le débit / sur le quotient T/P), et de limiter / compenser les désavantages correspondants.
Selon un septième mode de réalisation, il s'agit de détecter un seuil bas d'enthalpie H = Q . Cp . (T - TO). Cp est la capacité calorifique du gaz, dépendant de la température. T est la température des gaz mesurée dans la zone PN, par exemple dans les jambes d'aspiration 12, et TO est une température de référence. Si la température chute pour cause de bouchage, Cp chute également, ce qui renforce la diminution de l'enthalpie. On obtient ainsi une plus grande sensibilité.
Ce mode de réalisation est particulièrement performant et robuste. Un huitième mode de réalisation, basé sur le septième, permet d'améliorer la sensibilité de la mesure en prenant en compte la pression P mesurée au niveau de la rampe 27. Le facteur à comparer à une valeur de référence est donc H / P, où H est calculé comme indiqué ci-dessus. Ce huitième mode de réalisation est avantageux en ce qu'il permet d'améliorer la détection d'une cloison bouchée sous les rampes de chauffage (zones HR1 , HR2, HR3).
Selon un neuvième mode de réalisation, le critère de sécurité porte sur la pression mesurée au niveau de la rampe de point zéro 25 (PZR), c'est-à- dire sur la « pression au point zéro » PO.
Lorsque la valeur du point zéro est régulée de manière automatique pendant un cycle de cuisson en faisant varier le débit d'air soufflé par la rampe de soufflage 19, la valeur de référence à considérer est la moyenne temporelle des écarts à la pression consigne pour la ligne considérée. En effet, en marche normale, cette moyenne est très semblable d'une ligne de cloison à l'autre ; elle atteint une valeur proche de 0 Pa tôt dans le cycle de cuisson, puis varie peu au cours d'un cycle de cuisson. Les mesures de mise en sécurité sont déclenchées quand l'écart temporel moyen de la pression P au point zéro de la cloison considérée est négatif et inférieur à un seuil bas d'écart négatif (par exemple -10 Pa). La moyenne temporelle peut être une moyenne des mesures depuis le début du cycle. De préférence, la moyenne temporelle est une moyenne mobile sur un certain nombre de mesures précédentes, typiquement les 5 dernières mesures, afin d'augmenter la réactivité de la détection. Lorsque le point zéro n'est pas contrôlé, le critère de sécurité est la valeur de la pression PO au point zéro. Cette valeur permet de détecter un problème de bouchage de cloison ou un problème de contrôle du soufflage d'air par la rampe de soufflage 19 en définissant un seuil bas de l'ordre de -10 Pa.
Ce mode de réalisation est très simple, robuste et réactif. Il est particulièrement performant et efficace pour détecter une cloison bouchée au niveau de la zone de soufflage BL car il s'adapte à tous les systèmes (régulation du point zéro ou soufflage fixe). Ce mode de réalisation permet également de détecter une cloison bouchée sous les rampes de chauffage.
Sur la figure 12, qui montre la pression mesurée au point zéro sur les différentes lignes de cloisons, on constate que, pour la ligne de cloisons bouchée (ici la cloison 4a de la chambre BL1 est bouchée), l'écart de pression à la consigne est plus important. En considérant la moyenne temporelle des écarts à la consigne en fonction du temps (figure 13), on peut encore affiner la détection, car cette moyenne permet de supprimer les variations dans le temps des écarts à la consigne, si bien que l'écart entre les lignes de cloisons fonctionnant normalement et la ligne de cloisons comportant la cloison bouchée devient plus linéaire et constant.
Sur les figures 12 et 13 n'apparaissent pas les valeurs concernant la cloison 4h car, à la différence des autres cloisons, cette cloison 4h n'était pas, au cours de l'essai, régulée de façon automatique, et les valeurs obtenues ne sont donc pas significatives. Les figures 14 et 15 sont les équivalents, respectivement, des figures 12 et 13, dans le cas où la cloison bouchée est la cloison 4a de la chambre BL2.
Un dixième mode de réalisation prévoit de placer au moins un analyseur 02 et/ou CO par feu, chaque cloison étant connectée à cet analyseur. Cet analyseur est généralement placé dans la zone PN, en aval des rampes de chauffage, typiquement au niveau des chambres PN1 ou PN3 ou dans les jambes d'aspiration. Par exemple, lorsqu'un unique analyseur est utilisé, l'analyseur balaie chacune des cloisons successivement pendant 10 minutes, par exemple, pour prélever le gaz et faire une analyse, pendant tout le cycle de cuisson. Si le niveau d'O2 devient trop faible et/ou le niveau de CO trop élevé, la sécurité se déclenche. Ce mode de réalisation est efficace pour vérifier que le combustible injecté par les rampes de chauffage 21 , 22, 23 (en HR1. HR2, HR3) brûle bien.
Bien sûr on peut combiner le calcul de différents facteurs et la comparaison de chacun de ces facteurs à une valeur de référence correspondante. De la sorte, on peut bénéficier des avantages de chaque mode de réalisation et limiter / compenser les possibles désavantages de ces modes de réalisation.
Ainsi, un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention consiste à combiner un premier critère de sécurité portant sur la pression P au point zéro PO et un ou plusieurs autres critères de sécurité. Il peut s'agir de l'un quelconque des modes de réalisation ci-dessus. Ceci permet de détecter simplement un blocage à tout endroit entre la rampe de soufflage et la rampe d'aspiration, puisque le critère PO est particulièrement efficace pour détecter un blocage dans la zone de soufflage BL et le ou les autres critères sont particulièrement efficaces pour détecter un blocage dans les zones HR et PN.
Par exemple, le critère de sécurité porte à la fois sur la pression P au point zéro PO et la température T des gaz mesurée dans la zone PN, notamment dans les jambes d'aspiration 12. II s'agit d'un mode de réalisation particulièrement simple et efficace. Du fait du suivi de la température T, il est possible de détecter une cloison bouchée dans la zone de préchauffage naturel (PN) et dans la zone des rampes de chauffage (HR) ; en complément, du fait du suivi de la pression P au point zéro PO, il est possible de détecter une cloison bouchée dans la zone de soufflage (PN). Ainsi, tout le four 1 est en sécurité.
En variante, on peut combiner les facteurs pression P au point zéro PO et quotient T / P (voir le deuxième mode de réalisation).
Ainsi, l'invention apporte une amélioration déterminante à la technique antérieure, en fournissant un procédé de détection d'un dysfonctionnement d'une installation de cuisson d'anodes qui permette la détection d'un bouchage local, c'est-à-dire du bouchage d'une cloison particulière, n'importe où entre la rampe de soufflage et la rampe d'aspiration. Ce résultat est notamment obtenu par la mesure et le suivi, en continu, de paramètres locaux, et ce pour chaque ligne de cloisons. Contrairement à un système de mesure d'un paramètre global, il ne se produit pas d'effet de compensation qui masquerait l'existence d'un problème. II va de soi que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus à titre d'exemples mais qu'elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation.
Next Patent: ELECTROMAGNETIC ACTUATOR WITH DUAL CONTROL CIRCUITS