Conduite Entretien Des Chaudieres Regulation de

 

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r es Ch au di è Différents types de chaudières * Chaudières à tubes de fumées f umées * Chaudières à tubes d’eau  Spécifications techniques d’une chaudière  Timbre d’une chaudière 

Alimentation en eau Alimentation en combustible Alimentation en air Accessoires d’une chaudière  Différents modes d’exploitation 

 

Les différents types de chaudières Il existe dans le commerce plusieurs types de chaudières dont la spécification répond à des besoins bien distincts. Il est important de  bien connaître connaître les besoins, pour définir définir les critères de choix de la chaudière la mieux adaptée. Critères de choix d’une chaudière  Critères

Pour l’industrie, les principaux paramètres sont :  :  Le type de combustible ( fluctuations de la conjoncture et les prix ) Le débit de vapeur nécessaire au processus (avec possibilité d’extensions prévisibles)  prévisibles)  Le constructeur de la chaudière et des fournisseurs d’équipements  d’équipements 

 

Chaudières à tubes de fumées Chaudières Le foyer et les tubes véhiculant, par aller et par retour, les gaz chauds, sont immergés dans de l’eau préalablement conditionnée La séparation des phases gazeuses et liquides s’effectue à la partie supérieure de la chaudière

 

Chaudières à tubes d’eau  Chaudières

Le combustible utilisé : Gaz, Fuel, mélange charbon gras et anthracite, bagasse ou déchets.

Fonctionnement : Ce type de chaudière possède deux réservoirs appelés ballon distributeur ( en partie inférieure) et ballon collecteur ( ou encore ballon de vaporisation en partie supérieure) reliés entre eux par un faisceau de tubes vaporisateurs: dans cette ensemble circule l’eau qui se transforme en vapeur.

 

Les gaz chauds produits par le brûleur sont directement en contact avec les tubes vaporisateurs; à l’intérieur de ceux-ci ceux-ci se produit la vaporisation

 

La vapeur générée est collectée dans le ballon supérieur, supérieur, l’eau excédentaire est ramenée vers le ballon inférieur par des tubes de chute non soumis à la chaleur; dans le domaine de haute pression, une pompe peut être installée pour faciliter cette circulation de haut vers le bas, bas, la circulation de l’eau dans les tubes placés à l’intérieur d’une enceinte contenant les gaz chauds  chauds  Production de la vapeur surchauffée Dans une chaudière à tubes, la tuyauterie qui prend en charge la vapeur saturée retourne dans le foyer; les gaz chauds apportent à cette vapeur saturée à travers des épingles supplémentaires qui augmentent la température sans modifier la pression. On obtient ainsi de la vapeur surchauffée à la sortie

 

SPECIFICATIONS TIONS TECHNIQUES D’UNE CHAUDIERE   SPECIFICA  Puissance

:

 Production

équivalente vapeur :  Pression de service maximum :  Consommation

de combustible :

 Consommation

de gaz :

 Pression

de gaz minimum :

 Pression  Pression

de gaz maximum : d’air de pulvérisation :

 Pression

d’alimentation minimum : : 

 Pression d’alimentation maximum:  maximum: 

 

Capacité d’alimentation en eau  Circuit d’eau   Capacité de  Contenance  serpentin

la pompe: d’eau : : 

de surchauffe:

 séparateur:  Puissance  Moteur  pompe  pompe

électrique :

électrique: d’alimentation ::   d’alimentation

 ventilateur

:

 

Transfert de combustion com bustion et de d e chaleur :  Volume

de la chambre de combustion :

 Surface de chauffe:  Prise d’air requise :  :   Débit

de gaz de fumée à l’allure de 100 % :  : 

Dimensions et poids   Chaudière :  Longueur  Largeur

:

 Hauteur

:

 Poids

:

:

 

Connections :  Diamètre

connections cheminée :

 Sortie

vapeur :  Entée eau alimentaire :  Sortie

soupape de sûreté :

 Purge

serpentin de chauffe :

 Purge

séparateur :

 Entrée  Entrée

fuel : de gaz :

 Entrée

de gaz allumage :

 Purge

automatique :

 

Entrée

ramonage :

 Connections

de purge de fuite de gaz :

 Entrée

d’alimentation : :   Sortie pompe d’alimentation :  :   Sortie

soupape de sûreté :

 

Le timbre T Le timbre d’une chaudière est sa pression maximum d’utilisation d’util isation: 

le constructeur annonce cette caractéristique en s’appuyant sur le calcul de la résistance des matériaux des parties de l’équipement sous pression . La vapeur produite est toujours à une pression légèrement inférieure au timbre. D’une manière générale, la chaudière doit être en conformité avec la réglementation des appareils sous pression. Une plaque opposée sur la chaudière et poinçonnée sur la

timbre,  la date  chaudière porte en autres informations, le timbre, d’examen, et la capacité de la chaudière

 

Différents parties d’un générateur de vapeur 

Le moyen le plus simple de produire de la vapeur est de chauffer chauffer un réservoir clos partiellement clos partiellement rempli d’eau. d’eau. Les premiers premiers chaudières construites construites dérivent de cette idée : ce sont les chaudières cylindriques à tubes de fumées : chaudières écossaisess chaudières de locomotives ( pressions faibles) écossaise Actuellement les chaudières en service sont des chaudières à tubes d’eau, les fumées circulant à l’extérieur des tubes  tubes  (pressions et températures sont de fortes valeurs)

 

La chaudière comprend  comprend : Un foyer généralement tapissé de tubes t ubes vaporisateurs et dans lequel se développe la combustion Un faisceau vaporisateur Un ballon supérieur ou s’effectue la séparation de l’eau et de la  la  vapeur Un ensemble de collecteurs et souvent un réservoir inférieur ( collecteur inférieur latéral ) qui assurent la distribution de l’eau  l’eau  aux tubes vaporisateurs Un surchauffeur surchauffeur de vapeur (qui n’existe pas lorsque la chaudière produit de la vapeur saturée)

 

 Un économiseur qui réchauffe l’eau d’alimentation avant son  son  introduction dans la chaudière Un réchauffeu réchauffeurr d’air   L’économiseur et le surchauffeur d’air sur les fumées sont des récupérateurs souvent indépendants indépendants de la chaudière: il croissent le rendement

 

Alimentation / extraction / purge Alimentation en eau: L’eau de la chaudière provient de la station de traitement de la  bâche de production de condensats; du dégazeur; l’appoint en eau dans la chaudière est réalisé grâce à une pompe alimentaire souvent double fonctionnant à une pression légèrement supérieure à la pression interne du ballon Extraction et purge sont deux opérations contribuent à maintenir la qualité de l’eau dans l’eau dans la chaudière, paramètre essentiel pour le bon le bon fonctionnement de l’installation  l’installation 

 

Alimentation en combustible De façon à assurer le meilleur contact entre l’oxygène de l’air et le combustible, il est nécessaire de rendre la plus grande  possible la surface surface de co contact ntact du com combustible bustible La répartition du combustible aura pour but d’assurer cette large  large  surface de contact suivant les deux méthodes:

Vaporisation : Il est certains que le meilleur moyen d’obtenir une surface de contact importante et un bon mélange air combustible est de vaporiser le combustible pour qu’il présente  présente  sous forme gazeuse

 

Cette vaporisation peut s’obtenir en élevant suffisamment la température de combustible Soit dans le foyer lui même, Soit dans un appareil séparé

Pulvérisation : La pulvérisation a pour but de diviser le combustible en particules extrêmement fines, assurant un meilleur contact avec l’oxygène comburant. Cette fragmentation est réalisée par un brûleur au moyen des procédés suivants:

auxiliaires : Pulvérisation par fluides auxiliaires : Un fluide auxiliaire sous pression ( air ou vapeur).

 

Ce procédé de pulvérisation par fluide fl uide auxiliaire est actuellement le plus employé sur les chaudières.

Pulvérisation mécanique : Le combustible sous pression acquiert dans le pulvérisateur une très grande vitesse de rotation, une fois libéré, il se présente sous forme d’une nappe extrêmement fine et se réduit en fines gouttelettes C’est le procédé qui est utiliser dans les chaudières industrielles

 

Alimentation en air 

 

Registre d’air 

 

Indicateur de niveau 

Deux indicateurs de niveau sont montés aux différentes points, ils ne sont pas fermés ni l’un ni l’autre, il est préférable qu'il soit montés directement sur le corps de la chaudière, mais pour les chaudières cylindriques horizontales en opposition du collecteur d’échappement; d’échappemen t; l’indicateur est monté sur un tuyau vertical qui est connecter au corps de la chaudière avec un tuyau d’épaisseur forcé  par le bas et le haut

 

Vanne d’arrêt 

La vanne d’arrêt est une vanne de vapeur permettant l’alimentation l’alimentation   en vapeur, elle est constituée d ’un : :  1- volant 2- tige de soupape 3 - soupape 4 - siège

 

Soupape de sûreté La chaudière doit être équipée d’une soupape de sûreté pour assurer un fonctionnement en toute sécurité, cette soupape est montée directement sur une bride rigide à la partie haute de la chaudière  ballon supérieur pour réduire la ppression ression sur les tubes internes.

 

Mode d’exploitation des chaudières :

Il existe trois modes d’exploitation des chaudières à savoir ::  

Chaufferie avec présence humaine permanente  Pour des raisons de sécurité et ceci lorsque la chaufferie chaufferie se trouve dans un autre bâtiment loin du processus Le personnel compétant assure une présence et une surveillance permanentes ainsi que les interventions d’urgence  pendant la période période de fonctionnement fonctionnement

 

Chaufferie avec présence humaine intermittente La chaufferie fonctionne sans présence humaine de  proximité immédiate; immédiate; toutefois, le personnel personnel compétant  présent doit intervenir intervenir immédiateme immédiatement nt en cas de bbesoin esoin Ce personnel effectue des rondes dont la périodicité est en fonction des équipements de sécurité installés

 

Chaufferie en télé contrôle Un centre de surveillance regroupe les informations transmises simultanément par une ou plusieurs chaufferie chaufferiess distantes les unes des autres Le personnel de ce centre doit être en mesure, pour chacune des chaufferies sous sa responsabilité : D’alerter le personnel d’intervention se trouvant à proximité de la chaufferie (mais non en permanence) D’arrêter tous ou une partie des équipements de la chaufferie chaufferie   en cas de danger

 

A - Mise en fonction des chaudières 1) Dispositions préliminair préliminaires es 2) Allumage d’une premièr premièree chaudière 

3) Cas de 3 chaudières "COSUMAR "  4) Cas particuliers B - Conduite et surveillance pendant la marche 1) Al Alime iment ntat atio ion n en en eau eau - débi débitt vape vapeur ur 2) Aliment Alimentati ation on en en combus combustib tible le - Pres Pressio sion n vapeur vapeur 3) Al Alim imen enta tati tion on en ai airr –  Combustion  Combustion 4) Ré Régl glag agee de la su surrch chau auffe ffe

 

5) Ramonage 6) Variation de la charge 7) Conduite des auxiliaires de chaufferie 8) Automatisation 9) Contrôles et relevé relevéss périodiques C - Extinction des feux 1) Arrêt no normal 2) Ex Exti tinc ncti tion on acci accide dent ntel elle le

 

A - MISE EN FONCITIOIN DES CHAUDIERES I - DISPOSITIONS PRELIMINAIRES 

Pour des arrêts prolongés, pr olongés, les chaudières peuvent être conservées vide avec contrôle de l’hygrométrie. Pour des arrêts de faible durée,  durée,  il est recommandé de maintenir les chaudières a plein complet d’eau distillée (y compris économiseurs et surchauffeurs) .Ceci limite beaucoup la corrosion et favorise la dissolution des sels (surchauffeurs). Dans la pratique, on est souvent amené à ne pas (surchauffeurs).  pouvoir respecter respecter ces ssituations ituations (travaux). La La chaudière est alors vide au moment de l'allumage. Suivant les constructeurs ou les habitudes, on rencontre deux

 

types d’allumage: surchauffeurs surchauffeurs pleins ou plus souvent, surchauffeurs surchauf feurs vides. Il en est de même pour le fonctionnement au Gaz ou DO ou au FO. Ces différents cas sont envisagés. On suppose qu'il n’y a pas de vapeur dans l’usine. la puissance électrique suffisante suffisante doit être disponible sur les auxiliaires de chaufferie. Les circuits de régulation et de télécommande télécommande doivent être alimentés. Les auxiliaires de chauffe de secours seront disposés en stand- by  by s’ils existent au au fur et à mesure mesure de la mise mise en marche.  marche. 

a) - Vérifications générales Une ronde minutieuse doit permettre d'éviter tout accident ou

 

un fâcheux retour à la situation de départ, lors de la montée en  pression (fuite due due à une réparation inachevée...). inachevée...). Inspecter les les soupapes de sûreté (commande à distance), distance), les soupapes diverses, diverses, les montures de niveaux, les capteurs et appareils de contrôle, les portes et trous d’homme, le bon fonctionnement des volets,.... Fermer les robinets d’extraction et de vidange des ballons.  ballons.  Ouvrir les robinets de dégagements d’air (ballon et surchauffeurs), surchauf feurs), ceux des montures de niveaux et manomètres, la dépense à l'air libre, l'air de barrage et de réfrigération,...

 

Vérifier le bon fonctionnement de tous les auxiliaires de chaufferie.

b) - Eau Contrôler les niveaux des caisses,.... caisses,.... Établir le niveau d'allumage du ballon (environ ( environ 20 cm en-dessous du niveau normal) par par la pom pompe pe ou par par la vidange ( θ < 40 °C  eau-métal). Faire éventuellement un traitement (hydrazine). Vérifier que l'économiseur est plein d'eau (un siphon peut le relier au ballon). Il pourra être nécessaire de by-passer pendant la montée en  pression si l'eau l'eau alimentaire es estt froide ( θ < 130° 130°C), le débit

 

de vapeur devenant important; ceci pour ne pas atteindre le point de rosée des gaz qui croît avec la teneur en soufre : 130°C pour un FO à 1,6%. de soufre, 130° 140 °C pour un FO à 3,5%· de soufre.

c) - Vapeur  Vidanger les surchauffeurs et laisser les purges ouvertes pour un démarrage "surchauffeurs vides". Dans le cas contraire, la purge se fera lentement au cours de l’allumage à partir de 3 bar.  bar.  Laisser ouverte en grand la dépense, ainsi que les évents de  ballon, de désurchauffe désurchauffeurs, urs, de prises de vapeur vapeur,... ,...

 

 La vanne d'arrêt étant fermée, ouvrir tous les sectionnements  jusqu’à la soupape soupape de commande commande et jus jusqu'aux qu'aux auxiliaires, auxiliaires, ainsi que les purges. d) - Air Disposer les volets, puis le réchauffeur d’air éventuellement en  en  surveillant l'intensité de démarrage (surveillance incendie en service) Le by-pass d'air du réchauffeur devra être ouvert si on a: 160°°C environ ( point de rosée). θair + θ gaz < 160 Bien purger le réchauffeur d’air à vapeur et le disposer.  disposer.  Vérifier la bonne disposition des ventilateurs de chauffe

 

et démarrer l’EVC (intensité de démarrage), ventelles d'aspiration d'aspiration fermées ( petite vitesse).

e) - Combustible  Contrôler les niveaux des caisses et le bon fonctionnement des fermetures rapides sur caisses et rampes des brûleurs. Disposer le groupe de chauffe (filtres, réchauffeurs, réchauffeurs, pompes,.....) en maintenant fermés les robinets sur brûleurs et démarrer la  pompe (avoir 6 à 10 bar eenv nv.. pour la pulvéris pulvérisation ation mécan mécanique). ique). Si l'allumage se fait au FO (pompable), avec réchauffeur électrique, électrique, on disposera une boucle de réchauf r échauffage. fage. Disposer le deuxième

 

réchauffeur (à vapeur) en prévision de la dilatation du FO. Généralement, l’allumage se fait au Gaz ou DO (pas de réchauffage), la dépense supplémentaire comprenant celle de l'énergie électrique (réchauffage du FO). Cependant, le DO peut être prohibé pour des raisons de sécurité (vapeurs explosives dans le foyer).

2 - ALLUMAGE D'UNE PREMIERE CHAUDIERE  a) - Allumage au Gaz au DO ou au FO α ) - Avec le FO

il faut obtenir par recirculation une fluidité

suffisante (5° (5° Engler env.) pour la pulvérisation. Le brûleur d'allumage doit avoir une pastille pour le débit convenu et le

système d'assistance fonctionne à l'air en l'absence de vapeur.  

β   ) - Avec le Gaz ou DO il faut avoir au moins le brûleur n° n°l, gréé en

conséquencee avec ou sans air d'assistanc conséquenc d'assistancee (à noter qu'on ne peut pas allumer avec n'importe quel n° n° de brûleur du fait de la répartition de chaleur) Dans ce cas, on fonctionne le Gaz au DO jusqu'à environ 12 bar. γ ) - Avec le Gaz ou DO ou le FO 

Effectuer le balayage du foyer pendant 10 mn, registres des  brûleurs ouverts en grand.  Ne laisser alors que que le registre dduu brûleur nn°°1 en service et  provoquer l'allumage l'allumage en disp disposant osant l'allume l'allumeur ur puis le Gaz ou DO, ou le FO avec son fluide d'assistance d'assistance (air ou vapeur).

 

 S'assurer  S'assu rer que la flamme persiste persiste (les cellules cellules sont en en service) et ajuster le débit d'air pour obtenir obt enir la meilleure combustion. Ces opérations se font automatiquement en séquences à partir de     θ la salle de contrôle sous certaines conditions ( p et FO,  p assistance, assistance, contrôle de flamme shunté,...) Il peut y avoir "défaut d'allumage": il est alors impératif de ventiler à nouveau le foyer (5 à 10 min) avant de reprendre les opérations précédentes. Il peut exister de nombreuses variantes dans la façon f açon d'allumer, d'allumer, suivant les types de matériels. Dans certaines installations, on adopte l’allumage intermittent: la combustion combustion est interrompu interrompu  

 

régulièrement au cours de la montée en pression. pression. Tout au long de la montée en pression, il y a lieu de surveiller l'intérieur du foyer; fumées, aspect de la flamme, épanchement de combustible, etc.....

b) -Montée en pression des surchauffeurs La pression doit suivre une courbe fixée par le constructeur et correspondre à un taux de combustion sensiblement constant, ainsi qu’a une élévation élévation Δθ du ballon de 60 jusqu’ à 85 °C/h. On  peut distinguer les les tranches de durée suivan suivantes tes (approximativement) 0 -10 -10 bar (réchauffage de l’eau + vaporisation) : 2 h 30  30  

 

10 - 30 bar : l h (l bar en 3 mn), 30 - 60 bar : Oh 30 (l bar en 1 mn) . α

) - 0.5 bar : formation de vapeur 

Fermer le dégagement d'air du ballon. Mettre en fonction le réchauffeur réchauffeur d’air à vapeur   Disposer la vapeur sur le réchauffeur FO et le réchauffage des caisses. Le réchauffeur électrique sera remplacé dès qu'on le pourra, si on a allumé au FO. Si on allume au Gaz ou DO, commencer à réchauffer le FO en circuit fermé avec l'autre pompe, dès que  possible.

 

β   ) - 3 bar :circulation dans la chaudière

Purger les montures de niveau avec précaution (avarie de glaces): faire circuler la vapeur vapeur,, puis l'eau, dans la monture (convection eau-verre bien forte que celle vapeur-verre) Purger les prises de capteurs et de manière générale tout appendice qui s'encombre s'encombre de dépôt avec le temps. ( Faire cela par la suite une fois par semaine avec précaution, ) Ouvrir les soupapes de tête t ête principales et auxiliaires en purgeant les tuyautages, et mettre en service les détendeurs des divers circuits de vapeur (collecteur d’échappement d’échappement pour mise en service

du boites étanches, vapeur désurchauffée,... désurchauffée,... ).  

 Réchauffer les auxiliaires ( TA,...),

Si on démarre "surchauffeurs "surchauffeurs pleins", commencer la vidange qui devra se terminer vers 10 bar en réglant r églant les purges, la vapeur commençant à débiter par la dépense. Si les surchauffeurs sont vides, la dépense débite en grand et on peut étrangler les purges. Le débit de la vapeur formée dans lles es surchauffeurs devra  permettre d'absorber d'absorber la chaleur chaleur transmise aux faisceaux. Ce flux horaire d'apport peut être momentanément trop grand. Du fait du φ ks Δθ Δθ est alors trop délai de transmission de chaleur 

grand l'extérieur du tube"brûle".

Le risque de coup de feu est plus grand au démarrage.  

Les petits tubes de surchauffeurs ont pour but de créer chacun une perte de charge (due au débit), ce qui assure une bonne répartition des débits partiels. Au démarrage, la température des gaz sur les faisceaux ne doit  pas dépasser dépasser 550 550°°C et celle de la vapeur 400° 400°C. De petits bouchons d'eau peuvent encombrer des épingles et annuler les débits déjà faibles; donc bien purger.

Nota: Si des travaux ont porté sur ballons et collecteurs, il est indispensable de resserrer les joints à 3 bar et à 12 bar.

 

γ  ) - 12 bar : passage au FO 

Purger une nouvelle fois les montures de niveaux. Dans le cas où l'eau atteindrait le niveau très haut, procéder à une extraction. Ne jamais purger aux collecteurs de murs d’eau d’e au 

en marche. Si cela est nécessaire, alimenter en manuel tant qu'on est éloigné des condition de fonctionnement normal (densité de l'eau et de la vapeur) Commencer à démarrer les auxiliaires à vapeur qui relaient ainsi les auxiliaires électriques ( bien purger ),  A 12 bar, l'allumage est en cours depuis 3 h environ.

A 12 bar, l allumage est en cours depuis 3 h environ.  

Les conditions de passage au FO peuvent être réunies Avoir au moins 100° 100°C au circuit F0 et 35° 35°C à la caisse FO ( γ = 80 °E ). Mettre en service le viscosimètre et le compteur compteur.. Disposer les vapeurs d’assistance et de lessivage sur les

 brûleurs FO en place en purgeant soigneusement les circuits et en réchauffant les canaux par lessivage Régler la pression de FO ( 10 bar ) Ouvrir le registre d’air   Allumer le brûleur FO prévu ( sécurité de flamme H/S ). Surveiller L’allumage qui peut être laborieux malgré l’importance de la flamme

Gaz ou DO  

 Régler la combustion

Stopper le brûleur Gaz ou DO pour le remplacer par un brûleur   FO à débit normal

Régler alors le taux de combustion pour respecter la courbe  d’élévation de pression du pression du ballon, un seul brûleur pouvant suffire Contrôler combustion et pulvérisation (assistance). Bien noter que la charge calorifique  est beaucoup plus  importante qu'en marche normale, du fait de la montée en  pression et de de la montée en en puissance des appareils. appareils. Si on a by-passé le réchauffeur réchauffeur d'air sur les gaz à l'allumage, on peut remettre ce dernier progressivement en service ( θ gaz

>130°°C ) >130  

La dépense aura été fermée progressivement et sera isolée quand la chaudière débitera une pression de 25 bar environ, La laisser décoller s’il y a doute sur ces valeurs. Vérifier la bonne  purge des surchauffeurs surchauffeurs et l'accroissement l'accroissement de la surchauffe: surchauffe:   c /min ( Δθ 10

)

Il y a lieu cependant de se tenir prêt à ouvrir de nouveau la dépense et les purges de surchauffeurs dans le cas d'un déclenchement déclenchement des auxiliaires

 

δ) - 25 bar : Auxiliaires à vapeur en service

Passer la régulation alimentaire en automatique en vérifiant le niveau. Réchauffage et préparation faites. La régulation de niveau du dégazeur est caisse des purges devront être assurées La consommation nouvelle de vapeur peut amener un arrêt de la montée en pression. Il faut une augmentation importante du taux de combustion, d'où : Utiliser un autre brûleur FO éventuellement si l'augmentation de

 pression FO du 1er  brûleur ne suffit pas (25 bar env.).  

 Mettre en service la régulation de surchauffe qui doit agir seulement à partir d'un certain débit de FO et de vapeur si l'excès d'air a été correct. A l'approche de la pression de vapeur nominale (34 bar env.)  passer la combustion combustion en régulation régulation auto (débit combustible combustible / débit d'air) : pression de FO et nombre de brûleurs seront réglés suivant la charge. Passer alors la régulation de pression vapeur en auto. Fermer la recirculation du FO sur rampe . Mettre en service les TA en remplacement du disjoncteur ONE

qui restera sur enclenchement enclenchement auto.  

Remarque L'alimentation est assurée grâce au fonctionnement du dégazeur Pour une bonne tenue des chaudières, il est indispensable d'obtenir une eau désaérée. Il faut donc mettre le réchauf réchauffeur feur BP et le dégazeur en service pour obtenir une charge charge d'eau à la température souhaitée (135° (135°C env.)

 

c) - Allumage d'une chaudière chaude  chaude  Ceci peut se produire après interruption de montée en pression ou après coupure de courant. Si la chaudière est à p > 10 bar (foyer chaud); on peut allumer au FO Purger les surchauffeurs par leurs vidanges. Avoir suffisamment de débit de vapeur (5 à 10 t/h) en ouvrant la dépense éventuellement. Par contre, stopper les turbines (si elles fonctionnaient) pour permettre d’utiliser des auxiliaires.  auxiliaires.  Avoir les auxiliaires de chauffe en service : VC. Pompe FO ..... Réunir les conditions de fonctionnement d'un brûleur : viscosité

FO, θ 100 C, p FO (10 bar), p vapeur de pulvérisation (bien purger),  

 Prendre les régulations de pression et de combustion en manuel Avoir en place des brûleurs propres (lessivage). Faire un balayage renforcé du foyer (tous registres ouverts) bien que cela refroidisse. Allumer le brûleur n° l ou le n° 2, un seul registre restant ouvert. Les autres brûleurs seront allumés et les régulations r égulations de chauffe et de pression passeront sur auto, quand on approchera de la pression nominale, en augmentant la charge très lentement. Les autres points vus précédemment précédemment sont respectés : réchauffage de l'air, surchauffe, régulation régulation niveau,. niveau,...... .....

 

Remarque : Plus la reprise de charge est rapide, moins le choc thermique t hermique (dû au refroidissement de la vapeur) sera important dans la mesure où la chute de pression reste faible. Si l'on peut donc tout démarrer à nouveau rapidement rapidement (sans grosse chute de pression), il est préférable de conserver les chaînes automatiques en agissant sur les consignes.

 

d ) - Réchauffage et mise en pression des tuyautages α

) - Les conduites de vapeur doivent être amenées à la

température, puis à la pression voulue avec prudence pour limiter les chocs thermiques qui provoquent facilement des fêlures : Manœuvrer graduellement la vanne d'arrêt et les soupapes en soupapes en s'aidant des by-pass impérativement. i mpérativement. Le réchauffage s'accompagne s'accompagne de condensation importante. La manœuvre lente des soupapes et le byby- pass  pass permettent permettent d’éviter les les   coups de bélier et les vibrations de tuyautages qui sont dûs à des  bouchons d’eau projetés à grande vitesse vitesse dans les les coudes ppar ar la

vapeur qui se détend violemment.  

Les robinets de purges se trouvent aux points bas et en bout de circuits, et sont ouverts à l'arrêt.  Nous avons vu q’il était souhaitable de disposer le maximum maximum   de circuits avant la montée en pression. Ceci permet aussi de faire un réchauffage progressif en purgeant continuellement, notamment  pour la protection des détendeurs et des appareils appareils ainsi que de dess  joints. β ) - Ces réchauffages réchauffages doivent se faire en toute sécurité :

 Ne pas " fermer fermer fortement " les soupapes, ssurtout urtout à froid. Il  pourrait être impossible impossible de les ouvrir eenn marche; et et en voulant le

faire,  

on risquerait d’avoir des dégâts.  dégâts.  Entretenir les presses étoupes étoupes ( p-e) pour éviter les fuites. ou outre tre les dépenses, elles occasionnent occasionnent de graves brûlures : les jets de vapeur vive surchauffée sont invisibles et très dangereux, Entretenir les calorifugeages qui peuvent manquer (après travaux)

Le personnel peut se brûler, mais aussi le risque d'incendie est grand : une fuite d'huile dûe à un raccord qui cède, sur TA par exemple,  provoque un un grave ince incendie ndie si le tuyau de vapeur surchauffée est nu.

 

3 - CAS DE PLUSIEURS CHAUDIERES  a) Mise en pression

Dans le cas des 2 chaudières principales, les horaires d’allumage de la deuxième sont décalés, décalés, pour obtenir de la vapeur La mise en parallèle ne peut se faire avant d'avoir obtenu les mêmes conditions de vapeur.

La troisième chaudière doit relayer une chaudière principale en avarie, La chaudière II est donc isolée, pendant tout l'allumage. On peut allumer au FO, déjà réchauf r échauffé fé par l'autre chaudière. Le processus

est le même que précédemment.  

Principalement : Mettre au niveau d’allumage, d’allumage, dégagement d'air ouvert. Bien ventiler le foyer avant chaque essai d'allumage (par intermittence). Assurer une circulation suffisante dans les surchauffeurs et les  purger..  purger Avant de coupler la chaudière II, le plus important est d'obtenir des caractéristiques de la vapeur qui soient très proches de celles en service ; p et surtout θ s

On provoquera artificiellement artificiellement un grand débit de vapeur en

ouvrant notamment la dépense, jusqu'au couplage. Le réglage de  

 la surchauffe surchauffe est sur le point d’être en serviceΔ(θs 1  0c/min

) 

b) - Mise en communication La mise en service de la chaudière II impose de: Réduire la puissance, donc le débit de la chaudière I (< 1/3 I  nominal), ce qui va permettre d'abaisser la température de surchauffe pour se rapprocher des conditions de l'autre chaudière. Équilibrer les pressions par les by-pass, puis ouvrir lentement vanne d'arrêt et soupapes de tête en commençant par les petits collecteurs Augmenter aussitôt la charge (allumage d'autres brûleurs) en

démarrant des auxiliaires (TA) (TA) ou en relevant la charge charge des turbines, la dépense pouvant être refermée.  

 Ajuster θ rapport à la chaudière I en modifiant l'excès d'air si s

 besoin ( normal 5% 5% env ) faire ensuite l’égalisation des puissances des 2 chaudières ( I vapeur et θ ) . Le débit de vapeur dépend du nombre de brûleurs s

en service et de la pression de mazout dont la régulation est généralement commune aux 2 chaudières. Passer alors les régulations de combustion et de niveau sur automatique.

 

Remarque : Au cours de l’allumage, Il est utile de vérifier, par déréglage  déréglage  momentané des consignes, le bon fonctionnement des différentes régulations ( niveau, surchauffe,....). A la mise en communication, il est indiqué d’abaisser la consigne de niveau pour éviter les entraînements d'eau.

CAS PARTICULIERS 4 - CAS PARTICULIERS a) - Allumage d'urgence Concernant les délais, il peut y avoir de notables différences entre entre les consignes des différents constructeurs. En priorité, II faut

 préserver les les surchauf surchauffeurs feurs (dép (dépenses enses + purges purges ouvertes ouvertes), ),  

éviter les chocs thermiques (régularité dans les accroissement), accroissement), réchauffer avec prudence (purge restant ouvertes). Le taux de combustion peut être accru jusqu’à 30 % en plus environ. environ.  

 

B - CONDUITE ET SURVEILLANCE PENDANT LA MARCHE 1- ALIMENTATION EN EAU-DEBIT DE VAPEUR a) - Niveau

II peut subir de grosses variations, par changement changement du taux de vaporisation (malgré une régulation très élaborée), ou sur avarie (disparition en moins de 2 min). C'est l'élément le plus important à surveiller. Il est important de contrôler les lectures et les concordances des mesures, de tester les seuils d'alarmes, ainsi que de purger en marche les boues dans :

les montures de niveau : purger comme à l allumage, allumage,    

 Les capteurs des enregistreurs, des régulateurs, des sécurités (qui peuvent mettre "bas les feux " ). Les alarmes (temporisées) préviennent en cas de difficultés d'alimentation : S'il y’a baisse y’a baisse du niveau niveau (défaillanc (défaillancee des pompes alimentaires ou du  du dégazeur): Éventuellement diminuer la charge des turbines et donc la chauffe Avant "mise bas les feux" à "niveau très bas". S'il y a montée du niveau (défaillance de la régulation): prendre en manuel l'alimentation en eau (à fermer) avant déclenchement de

la soupape soupape d’arrêt à "niveau très haut". haut".    

 si cela vient d'une extinction accidentelle (chute de pression, d'où vaporisation excessive et montée du niveau), vidanger par extraction. si cela s'accompagne d'une température chute brutale de la de surchauffe surchauf fe (entraînement d'eau), déclencher les turbines et purger aussi-tôt l'eau de tous t ous les surchauffeurs (avec la dépense ouverte).

b) - Ligne alimentaire α)

- L' économiseur peut fuir fuir.. Surveiller les températures (eau et gaz), ainsi que les pertes de charge côté gaz. Une température d'alimentation trop basse dérègle le fonctionnement ( θ croît) et s

favorise la corrosion de l'économiseur.  

β  ) - Le régulateur qui peut être isolé, est généralement à

ouverture en cas d'avarie (II peut être remplacé en secours par celui d'une autre chaudière dont le cas de besoin). besoin). γ ) - réchauffeurs HP doivent être mis en service (purge) lors de la montée en puissance. Surveiller les températures (eau et vapeur), ainsi que les purgeurs automatiques, automatiques, ils peuvent n'être mis en service que très tard sur certaines installations. On a alors: alimentation froide (135° (135°C du dégazeur) ou chaude (210° (210°C). Ceci change complètement complètement le réglage de la surchauffe.

 

2 - ALIMENTA ALIMENTATION EN COMBUSTIBLEC OMBUSTIBLE-PRESSIO PRESSION N DE VAPRUR VAPRUR α

) - Les FO pour les chaudières sont: un mélange de résidus

divers d'hydrocarbures avec un peu de produit plus léger léger.. Suivant les contrats d'achat et les régions, ils comportent des produits étrangers parasites en quantité parfois limitée par les réglementations (ce qu'il serait bon de vérifier) : soufre ( 110° 10° C). Traiter le combustible en stock. (moins de soufre) on définitive, une variation progressive du taux de combustion  permet d'éviter d'éviter les plus gros ddangers angers cités.

 

7- CONDUITE DES AUXILIAIRES DE CHAUFFERIE 

pour les machines tournantes : Surveiller les p.e. et ne les appuyer que très peu à la fois. Vérifier la rotation avant mise en marche.  Ne graisser graisser les roulements que très peu à la fois. Maintenir pression et niveaux d'huile. S'enquérir de tout bruit. Faire en sorte que l’intensité de démarrage soit minimale. minimale.   Pour les filtres (autonettoyants ou non) :

Surveiller le Δp qui croît très vite, au-delà de la valeur

recommandée.  

 Lors du nettoyage des éléments, ne pas oublier de vidanger et de nettoyer les fonds de corps où les impuretés s'accumulent.

Pour les échangeurs :  Ne pas mettre mettre en service trop brusquement la vapeur vapeur,, notamment sur les serpentins de soutes (dilatations, coups de  bélier,, ruptures, et ne pas ouvrir en grand  bélier grand ( θ < 70° 70°C).  Ne pas avoir la partie FO isolée lors de l'admission de vapeur sur un réchauffeur réchauffeur (surpression FO). Contrôler le bon fonctionnement des purgeurs automatiques automatiques Bien purger l'air.

 

vis à vis de la sécurité : Remédier aux fuites (mazout, vapeur,....). Décanter régulièrement régulièrement les caisses (vérifier les alarmes). Maintenir les gattes propres et rechercher les causes de remplissage anormal des caisses-témoin. Protéger les moyens d'intervention d’incendie.  d’incendie. 

Nota :  Les purgeurs automatiques sont normalement choisis et installés  judicieusement.  judicieu sement. Il en existe un grand nombre nombre de types ( bimétallique, thermostatique, thermodynamique, thermodynamique, ………….).

Cependant des modifications, voulues ou non, ainsi que des incidents peuvent altérer le bon fonctionnement.  

Or celui-ci est primordial : La vapeur doit transmettre toute sa chaleur latente. Le débit de condensât doit être satisfait à tout régime Avec les purgeurs, nécessairement individuels, on peut rencontrer les incidents suivants:  bouchon de vapeur au démarrage (longueur de tuyautage) qui  peut noyer le réchauf réchauffeur feur en retardant retardant le fonctionnem fonctionnement, ent, obturation par air qui doit s’évacuer, s’évacuer, pour éviter:  éviter:  Diminution de θ condensation de la vapeur Diminution du coefficient d’échange calorifique (film d’air)  d’air) 

Poches d’air empêchant tout échange local,….  

 vibrations ( purgeur thermodynamique le moins affecté)

filtre bouché

8 - CAS DE L’AUTOMATISATION : Toutes les chaufferies possédant des chaînes de régulation plus ou moins élaborées ( niveau, pression, combustion, surchauffe…) qui assurent une chauffe automatique. Il peut exister en outre out re des fonctions logiques supplémentaires: facilité des tâches d'allumage, mise en service des brûleurs, sécurité de fonctionnement,

secours mutuel d'auxiliaires,...  

Cette automatisation est assez limitée en chaufferie par rapport aux turbines. Celles-ci répercutent elles-mêmes la demande de  puissance sur sur la chauf chauffe fe automatique.

 

a) - Surveillance des chaînes de régulation : Contrôler le fonctionnement et le réglage des capteurs, des transmetteurs, des régulateurs, des servo-moteurs, par :  purges (boues, condendats), condendats), modifications momentanées du point de consigne et observation du retour,  passages sur sur banc lors des des doutes, vérifications des courses d'organes (action sur ridoirs,...). reprise du réglage des régulateurs, prudemment et lentement

(grande inertie) Le passage sur automatique doit se faire lentement  

b) - Surveillance du réseau d'enregistreurs d'enregistreurs : Celui-ci est normalement indépendant et permet le contrôle du fonctionnement à distance et dans le temps. Entretenir les enregistreurs et leurs capteurs. Vérifier les décalages et les dérives. Au-de là des renseignemen r enseignements ts fournis, les bandes enregistrées ont une importance juridique (assurance notamment).

c) - Surveillance du réseau d'alarmes : Celui-ci aussi est indépendant et indispensable pour la sécurité:

Contrôler régulièrement et de manière planifiée les seuils des capteurs.  

  Purger les prises des capteurs.

Vérifier les temporisations et la sortie des alarmes (notamment au moment de l’arrêt).  d) - Conduite des sources d'énergie (air, électricité, huile)

Contrôler le fonctionnement auto. des compresseurs et des  pompes: graissage, graissage, filtres à air air,, réfrigération, purges,... purges,... Contrôler la qualité du fluide de régulation : désydrateur, réfrigérant, purges des bouteilles, fuites, manocontact,... Vérifier la recharge recharge des batteries, leur relayage, leur entretien,...

 

Ce fonctionnement automatisé, protégé par des alarmes graduées, nécessite une intervention immédiate immédiate si l'on veut éviter l'intervention inéluctable et plus au moins heureuse de la logique...Pour cela, les utilisateurs doivent envisager les principales pr incipales éventualités d'incidents des leur prise en main d'une installation.

 

9 - CONTROLES ET RELÈVES PERIODIQUES

En plus des contrôles particuliers déjà mentionnés, des contrôles généraux sont à faire : Vérifier les consommations des diverses capacités : mazout, eau distillée, huiles, produits de traitement.... Comparer les valeurs de fonctionnement à celles du neuvage. Faire des essais de consommation, en relation avec la puissance des turbines et le bilan. Les relevés périodiques sont variés :

Rouleaux enregistrés du fonctionnement courant qui remplacent certains relevés de service et permettent de déceler les ttendances endances  

 Résultats d'analyses et traitements, Sondes des capacités et mouvements, Relevés quotidiens (contrôle des enregistreurs, travaux) Relevés pour les rapports de la saison de récolte (bilan, récolte (bilan,  puissance, rendement). Ces divers relevés peuvent permettre d'éviter des avaries ou d'expliquer celles-ci celles-ci " a posteriori" (encrasseme (encrassement nt de faisc faisceau, eau,θ gaz, corrosions,....)., Ils sont importants et constituent « l’historique l’historique du  du

service technique »  

C) EXTINCTION DES FEUX 1. ARRET NORMAL

Les variations de démarrage et d’arrêt se font avec des taux de combustion faibles, chauffe auto ES. Il peut y avoir à stopper une ou toutes les chaudières après l’arrêt (annuel, avaries, travaux,...). Ramoner avant l’arrêt des chaudières chaudières   (pollution), et jamais quand les feux sont éteints. Dans le cas de 3 chaudières, on porte suffisamment tôt toute la production sur une seule, les autres étant stoppées

(en s'inspirant de ce qui suit).  

Pour l'arrêt d'une dernière chaudière, on fera tomber la charge  pendant 30 min environ en stoppant stoppant les brûleurs au fur et à mesure de la baisse de consommation des auxiliaires à vapeur  passer la régulation régulation de vapeu vapeurr surchauf surchauffée fée sur m manuel. anuel. mettre le disjoncteur ONE E/S, en remplacement du TA COSUMAR et utiliser éventuellement des auxiliaires électriques ouvrir,, s’il le faut, la dépense à l'air libre pour maintenir un débit ouvrir de vapeur va peur..

 

a) Gr Grou oupe pe de ch chau auff ffee et br brûl ûleu eurs rs  

Passer les régulations de pression et de combustion sur manuel et garder une pression correcte à la rampe (suivant le nombre de brûleurs). Isoler assez tôt la vapeur du réchauffeur réchauffeur FO (Inertie calorifique) et disposer le circuit FO en boucle après la rampe. Lessiver chaque brûleur que l'on stoppe (registre ouvert) (30 s env.), la purge étant faite, la vapeur d'assistance étant isolée. (Sans lessivage prévu, admettre le Gaz ou le DO aux

 brûleurs avant leur extinction ) Stopper la pompe FO après refroidissement du FO (70  (70°°C).  

b) - Air :

Isoler la vapeur sur le réchauffeur d'air. Après 1'extinction du dernier brûleur, ventiler la chaudière  pendant quelques quelques instants puis stopper le ventilateur ventilateur,, les registres  pouvant rester rester ouverts. Laisser en marche durant plusieurs heures le l e réchauffeur d'air en contrôlant les températures .(Sécurité incendie ES). Remarque : 

Un lavage éventuel du réchauffeur doit se faire (chaudière encore

chaude) pour éviter les corrosions et favoriser le séchage. Bien vérifier le bon dégagement dégagement de dess drains (colmatés par par la suie)..  

c) - Eau – Vapeur Vapeur La chaudière restitue beaucoup de chaleur. Mettre hors service les régulations de niveau et de pression. Fermer graduellement la vanne de tête de vapeur et maintenir, si utile, une pression moyenne avec la dépense à maintenir, l'air libre qui sera fermée quand la pression sera stabilisée (attention aux s.s.), Surveiller le niveau. Faire éventuellement le remplissage lent de la chaudière et des surchauffeurs surchauffeurs à pression (donc θ)

 basse (5 bar). bar). Puis isoler l alimentation. alimentation. Une vidange de la chaudière se fera de préférence après  

refroidissement complet ( 2 jours sans ventilation) et en ouvrant les évents de ballon et de surchauffeurs, ainsi que les purges. Remarque :

II est très profitable profit able de procéder procéder,, après arrêt de la chaudière, à des extractions intermittentes des collecteurs d'écran et du ballon inférieur,, en particulier pour faire tomber la teneur en silice. inférieur La remise à niveau doit se faire lentement pour éviter les contraintes.

 

2 - EXTINCTION ACCIDENTELLE

Les causes d'un arrêt d'urgence ou inopiné peuvent être : Manuelle (VFR  ), sur décision du chef d’usine,  d’usine,  Sur manque d’électricité,  d’électricité,  Sur manque de vapeur d'assistance, d'assistance, Sur manque de pression ou de fluidité du FO, Sur manque d'air, Sur niveau très bas ou très haut, Sur manque d'air de régulation,

Sur pression haute du foyer. a) Arrêt d'urgence pour cause extérieure  

Sauf en cas de black-out, on devra :   Fermer rapidement la vapeur et alimenter en eau si possible. Faire un lessivage des brûleurs, registres ouverts Limiter le plus possible le débit d'air, registres fermés, pour ne  pas refroidir la chaudière chaudière et permettre une remise remise en route pplus lus rapide. b) Arrêt sur défaut de la chaudière Outre les causes citées, une avarie interne peut imposer l'arrêt inopiné avec baisse de pression . Fermer la VFR  sur  sur rampe,

Stopper la pompe FO et isoler la vapeur du réchauffeur. Laisser la ventilation au ralenti, registres ouverts, pour refroidir. refroidir.  

 Ouvrir la dépense à l'air libre pour consommer, consommer, Alimenter en fonction de la situation (niveau haut ou bas) tant que la chaudière est chaude. On ne doit pratiquer un refroidissement rapide par forte ventilation qu'avec une impérieuse nécessité.

 

I NC NCII DENTS DE FONCTI FONCTI ONNEM ENT

Incidents dus à la chauffe Extinction des brûleurs Vibration des brûleurs Entraînement d’eau 

Variation de la température de surchauffe Avarie de tubes Incendie dans la chaudière

 

INCIDENTS DE FONCTIONNEMENT A / RAPPELS : I) LOIS THEORIQUES REGISSANT LE FONCTIONNEMENT 1) Lois de changement d'état des corps purs :

Pour une vapeur saturée (cas de la vapeur contenue dans le coffre) à une pression donnée correspond une température donnée et P f (θ ) réciproquement. Pour vaporiser l'eau à une pression donnée il faut fournir:

de la chaleur pour élever la température de vaporisation ( Pvap) :

   θ

initiale à

   θ

Q1  mC   (  θv  θi)

 

chaleur massique e = 4,18 KJ/kg.K  pour  pour l 'eau la chaleur massique de vaporisation jusqu'au titre ti tre x ( x = 1   vapeur saturée sèche). la formule formule de Regnault ( jus jusqu'à qu'à 200 200°°C )

Qv  m(606,5    0,695 θ)

Mollier…)   (tables de vapeur d'eau, diagramme de Mollier…) 2) - Transmission de chaleur

a- Rayonnement : transport d'énergie sous forme de vibrations φα S ( T14T24)

  W

m2

K

T1

température flamme

T2

température tube(  eau)

Coef raymt mutuel

( α de l’ordre de 210-4 W/m2k 4)

 

  les échanges par rayonnement représentent environ 25 % de la

quantité totale de chaleur transmise.

b - Convection :    1T2) φβS(T

T1 

température de fluide

T2 

température parois

βCoefficien Coefficientt de convection dépend essentiellement de la vitesse du fluide β K  V ( K = cte)

c - Conduction :

λ c φ S(T1T )   2 e

 

T1 et T2 températures externe et interne des parois e: épaisseur en m

huile: 7

c

λ  = coeff de conduction acier : 4200

vapeur stagnante :1.4

tarte : 70

d - Coefficient global :

e

φKS(T   1T4) T1

Avec : 1

1

e

1

Schéma  

T4





K  β1

c

  λ 

 β2

T2 

T3

 

3 - Lois de la combustion  La combustion est d'autant plus complète que: le comburant est en quantité suffisante  excès d'air le mélange combustible/comburant est plus intime    pulvérisation fine mais bonne pénétration des gouttelettes dans l'atmosphère comburante et mouvement relatif combustible/comburant. II GRANDEURS CARACTERISTIQUES 

timbre, niveau d'eau (au milieu du ballon),  surchauffe, taux de

combustion, excès d'air mesuré par le CO  (  eau

15 %) ou O

 1%

           

2

2

entrée et sortie économiseur,  air AV et AP réchauffeur

d'air,  

température du combustible à la rampe (viscosité correcte),  pression vapeur vapeur d’atomisation d’atomisation   qualité pulvérisation teneur en matières dissoutes mesurée par les analyses TCL,, TA TA, O2  ) (surtout TCL

Ces grandeurs sont importantes car tout écart par rapport à celles fournies par le constructeur permet de diagnostiquer un incident et son origine.

 

B - INCIDENTS DUS A LA CHAUFFE I/ COMBUSTION DEFECTUEUSE

Elle est décelée par l'examen des fumées, de la chambre de combustion ainsi que par le % de CO2 et la température des fumées. 1) Fumées noires:  production d'imbrûlés solides a - Causes :

excès d'air trop faible dû : aux ventilateurs de chauffe (vitesse trop faible ou ventelles à

l'aspiration mal réglées) aux lanternes (obstruées par du coke ou non ouverte totalement)  

 réchauf  r échauffeur feur d'air encrassé). Toutes ces causes se traduisent par le % CO2 qui augmente

Schéma d’un brûleur   

 Pulvérisation défectueuse :

Pression ou température du FO trop faible Brûleur en mauvais état: pastille détériorée, présence de coke au nez du brûleur ou sur la bonnette (vannes non étanches ou mauvais alignement ) Lanternes en mauvais état (détériorées par la flamme, oxydation... Pression de vapeur d'atomisation incorrecte Dans les 2 cas, la flamme est rougeâtre et fuligineuse.

b) - Conséquences : apparition d'imbrûlés liquides et solides d'où diminution du

rendement immédiat mais surtout encrassement de la chaudière et diminution du rendement à long terme car les échanges  

thermiques sont gênés par le dépôt de suie. dans le cas du manque d'air, d'air, le volume des fumées diminue donc leur vitesse  les échanges par convection diminuent : d'où le taux de vaporisation la régulation intervient pour conserver  P = Cte   taux de combustion pour une même allure   η suite à une mauvaise pulvérisation du FO peut se rependre: dans le foyer  stopper (risque d'inflammation brutale) et nettoyer lorsque la chaudière est froide.

 SANS



dans le caisson des brûleurs refroidir, ventiler et nettoyer.

 stopper 

 ventiler, laisser

 

c - Remèdes :  : 

.

vérifier la vitesse des ventilateurs, la position des ventelles et le débit d'air (si (si l'appareillage existe existe)) vérifier la température du FO et sa pression (changer de filtre et éventuellement de pompe si aucune amélioration) vérifier la pression d'atomisation examiner la flamme de chaque brûleur et remplacer ceux douteux vérifier  fumée AV et AP réchauffeur (si  

 moins



d'échange

  encrassement)

 

2) - Fumée blanche : a - Causes : excès d'air trop important  % CO2 diminue (voir ventilateur et ses ventelles)  présence d'eau d'eau dans le FO (décanter les caisses) b - Conséquences ::   apparition d'imbrûlés gazeux d'où diminution du rendement  pour un excès d'air trop élevé, l'apport supplémenta supplémentaire ire de gaz froid diminue la température du foyer   baisse du taux de



vaporisation compensé par la régulation de combustion.

 augmentation du taux

 

3) - Température des fumées avant réchauffeur d'air :  si  augmente lentement dans le temps  chaudière encrassée si  diminue  excès d'air trop important

4) - Tendance à une diminution de la pression : toutes les causes citées précédemment entraînent cette tendance. Dans le cas d'un manque d'air important, la fumée qui s'accumule dans le foyer assombrie la flamme: les échanges par rayonnement rayonnement diminuent.

 

II EXTINCTION DES BRULEURS

l- Indices : Indices : si extinction de tous les brûleurs  chute de pression si 1 brûleur s'éteint  fumée noire et le %

CO2

augmente

temporairement car: augmentation instantanée du débit sur les autres brûleurs tandis que la régulation d'air agit avec un léger temps de retard déséquilibre de la répartition du mélange air/FO dans la chambre de combustion.

2 - Causes : Stoppage ou désamorçage de la pompe : caisses caisses  vides, filtres  

Encrassés,, entrée d’air à l’aspiration,  FO dans la caisse trop basse. Encrassés  présence d’eau d’eau: soit dans le FO, soit par le serpentin de réchauffage réchauf fage crevé. Se traduit par un crépitement de la flamme cellules photo-électriques détériorées ou masquées par la suie Pression d’atomisation incorrecte  incorrecte   pastille de brûleur mal adaptée à l’utilisation l’utilisation (allure)  (allure) ou en très mauvais état (flamme mal ‘‘accrochée’’), mauvaise pulvérisation Cette cause peut encore être aggravée par tous les facteurs agissants sur une bonne distribution de l’air ( trop d’air, régulation,

ramonage à la charge maximale…….)  maximale…….)   

Conséquences : Évidentes si l’usine n’est équipée que d’une seule chaudière chaudière   III VIBR VIBRA ATION TIONS S DES FACADE ACADES S 

Dues à une combustion pulsatoire résultant d'un déséquilibre de  proportion air/FO da  dans ns la chambre de combustion. Ce déséquilibre peut provenir d'un brûleur qui s'éteint, d'un manque d'air,, d'une pression irrégulière d'air irr égulière de l'air ou du FO, d'une température trop basse du FO. Ces vibrations entraînent une fatigue de la chaudière; pour y

remédier, passer la régulation air/FO sur manuel, augmenter sur l'air et vérifier la température du FO.  

RETOUR DE FLAMMES

Du à l'explosion d'un mélange d'air et d'hydrocarbures dans la chambre de combustion consécutif à : retour à la situation normale après trop d'excès d'air ou l'arrivée 



d'air trop froid:  foyer  imbrûlés liquides  brutale lorsque  foyer réaugmente.



 combustion

 brûleur qui bave: cracking cracking dans dans la chambre de combustion  coke

+ produits légers l égers qui s'enflamment dans le chemin des gaz.

mauvaise ventilation avant allumage d'un brûleur. brûleur.

 

C - ENTRAINEMENT D'EAU Le primage est un phénomène normal que l'on ne peut que limiter tandis que l'ébullition est une vaporisation tumultueuse,

I - Indices : 1 - Ébullition : 

 bulles de vapeur vapeur dans les les montures et insta instabilité bilité du niveau trépidations dans les chaudières.

2 - Entraînement d'eau :  diminution de la température de surchauffe

marteaux dans les collecteurs et fuîtes aux joints ralentissement des machines (turbines)  

  éventuellement, la salinité dans la chaudière.

II - Causes : 1- Ébullition :  a) - causes mécaniques : accroissement brutal du débit de vapeur (montée en puissance accroissement trop rapide, fonctionnement des soupapes de sûreté..) niveau trop haut ou trop bas (surface réduite pour l'évacuation des bulles de vapeur) surchauffe brutale brutale d'un tube à la suite par 'exemple d'une



mauvaise circulation

 caléfaction caléfaction  

 

b - causes chimiques: augmentation de la tension superficielle de l'eau due à une salinité élevée ou à un surdosage en produit basique. dépôts gras à la surface du plan d'eau. 

2 - Entraînement d'eau: toutes les causes ci-dessus mais amplifiées niveau très haut défectuosité de la crépine de prise de vapeur. III CONSEQUENCES

dépôts de produits solides dans le surchauffeur d'où diminution de la température de surchauffe à long terme  

 risque d'obstruction des prises de régulation, manomètres…… manomètres……  dépôts sur les ailettes de turbines  déséquilibrage ainsi l’érosions du bord d'attaque des ailettes  ailettes  risque de rupture des aubages des turbo-machines  TA A  le ralentissement entraîne souvent le déclencheme déclenchement nt du T  black out si le disjoncteur ONE ne fonctionne pas.

IV REMEDES  Conduite correcte ( salinité, niveau, démarrage progressif des appareils...) et entretien correct (contrôle de la prise de vapeur)

D -VARIATION DE LA TEMPERATURE DE SURCHAUFFE  

I - DIMINUTION DE LA TEMPERATURE TEMPERATURE

Ce cas est assez rare : régulation incorrecte soupape d'injection d'eau non étanche entraînement d'eau encrassement encrasseme nt du surchauffeur

II- AUGME AUGMENT NTA ATION DE LA TEMPERATURE TEMPERATURE Le surchauffeur ne recevant de la chaleur que par convection          f  2)   K . V .   f      S (   f  1

donc toutes causes augmentant

la vitesse ou la température t empérature des fumées tend à augmenter la température de surchauffe surchauffe..  

 augmentation du taux de combustion v et  fumées augmentent trop d'excès d'air  accroissement du volume donc de la vitesse air trop froid: agit de 2 façons  foyer

 taux

de combustion pour conserver  P  P chaudière

 pour un débit donné des ventilateurs (volume d'air V = cte):  PV  mrT  m

 PV  cte r 

T   

cte

comme  T

trop d’excès d’air  

m  air

 

 eau d'alimentation trop froide: pour maintenir Pchaud il faut augmenter le taux de combustion encrassement encrasseme nt du faisceau vaporisateur  eau alimentaire trop froide ramonage augmentation du volume des gaz combustion incomplète  la combustion se poursuit dans le surchauffeur

Remarque : on admet que: une diminution de 1% CO2

 10  10°°C d'augmentation



une diminution10°C diminution10°C de l'eau d’alimentation

3°C d'augmentation

 

E - DISPARITION DU NIVEAU I- Causes  1- Disparition vers le bas : manque d'eau d'alimentation mauvais fonctionnement ou stoppage des pompes, désamorçage, mauvais fonctionnement de la régulation de la pompe ou de niveau dépense anormale d'eau  économiseur ou tube d'eau crevés, fonctionnement continue des soupapes de sûreté extinction brusque d'un brûleur si la demande de vapeur diminue.

2- Disparition vers le haut : défaut de la régulation  

 allumage d'un brûleur à la suite d'une demande soudaine de vapeur II- CONSEQUENCES : 

Si l'intervention est trop tardive disparition vers le bas: gros risques de déchirure de tubes disparition vers le haut: entraînement d'eau d'eau important III - CONDUITE A TENIR  :

1- Le niveau disparaît vers le bas : on compte que suite à un manque total d'alimentation, à charge

maximale et niveau normal, il faut :

 

40s

pour atteindre le niveau bas

1min 3

pour atteindre le niveau très bas

min pour vider le ballon supérieur

 passer l'alimentation l'alimentation sur "manuel " et l'augmenter changer de pompes réduire le taux de combustion et réduire la charge sur les turbines si le niveau n'a pas réapparu au bout de 1min: mettre bas les feux

N.B : si la disparition ddee niveau est due à une rupture rupture de tube, mettre bas les feux immédiatement.

2 - Le niveau disparaît vers le haut :  

 passer l'alimentation en "manuel" et la fermer stopper les turbines si les sécurités n'ont pas fonctionné mettre le disjoncteur ONE en service réduire le taux de combustion en éteignant 1 ou 2 brûleurs,  purger les les turbines et les surchauffe surchauffeurs urs mettre les extractions en service si tous les brûleurs sont éteints.

Remarque : la régulation comporte:  niveau

"haut"  alarme

niveau

" très haut"  arrêt des turbines





niveau "bas"  alarme niveau "très bas"  arrêt des brûleurs  

F - AV ARIES ES DE TUB TUBES ES AVARI I - Causes : 

feu : l'eau joue le rôle d'agent réfrigérant pour le tube. 1 - Coup de feu : Chaque fois que le flux calorifique des brûleurs n'est pas ou mal transmis, il y a risque de coup de feu. A la suite d'une disparition de niveau vers le bas mal contrôlée Dépôts de tartre ou graisseux à l'intérieur du tube Débit d'eau insuffisant dans le tube d'où formation d'un matelas de vapeur isolant:

Manque de circulation par manque de charge motrice:les motrice:les tubes faiblement inclinés y sont très sensibles  

 présence de dépôts boueux dans les collecteurs latéraux extractions trop violentes contrariant le mouvement ascendant ascendant de l'eau dans les tubes. surchauffe locale  brûleur mal orienté ou mal adapté (flamme trop longue) défaut dans le métal du tube ou vieillissement. 2 - Corrosions :

a - Corrosions externes :  elles sont provoquées par l'action acide des suies en présence

d 'eau l'humidité apparaît:  

 lors des arrêts prolongés

dans les zones froides de la chaudière où l'on l'on atteint le point de rosée (sous l'enveloppe calorifuge, sortie économiseur…….)  économiseur…….)  l'accumulation de suies se produit dans les endroits difficilement accessibles des faisceaux, autour des tubes partiellement noyés accessibles dans les maçonneries...

b - Corros Corrosions ions internes : la qualité de l'e l'eau au est est à mettre en cause. cause. corrosion chimique sous l'action de l'oxygène et des acides

libérés par la décomposition à chaud des chlorures et sulfates  

 corrosion électrochimique : l'eau contenue étant conductrice (sels), la chaudière se comporte comme une pile d'où électro-déposition. Normalement, Normalement, les tubes se recouvrent r ecouvrent d'une couche protectrice de magnétique Fe3O4 mais toute barrière  physique ( tartre, tartre, rouille, ….) empêche la formation de ce film.  film.  la forme en épingle des surchauffeurs favorise la stagnation d'eau condensée lors des arrêts, 3 - Érosion : rare avec les combustibles liquides, elle est surtout

due à des ramoneurs r amoneurs mal réglés: soupapes vapeur non étanches

(fuites), gouttelettes d’eau (circuits mal purgés)…... purgés)…...    

II REMEDES :

Conduite correcte: niveau, traitement des eaux, extractions bien menées, ramonages, surveillance  fumées (point de rosée surtout aux charges réduites), mise en conservation des chaudières stoppées... Entretien correct: régulation, nettoyage externe des faisceaux inspections sérieuses… sérieuses…… … III FUITE SUR UN TUBE D'EAU 

Si la fuite est faible (dudgeonnage par ex), elle ne sera que

difficilement décelable par une dépense anormale d'eau et par les difficilement résultats d'analyse.  

 Stopper dès que possible pour limiter les conséquences ddee l’incident : tamponner le tube ou reprendre le dudgeonnage. dudgeonnage.  S'il s'agit d'un éclatement de tube sorte de coup de canon au moment de la déchirure  pression chaudière chaudière diminue rapidement rapidement niveau difficile sinon impossible à tenir vapeur s'échappant par la cheminée le foyer devient brumeux et risque d'extinction  mettre

bas les feux et isoler la chaudière



 réduire l'alimentation tout en maintenant suffisamment suffisamment d'eau  forcer la ventilation pour refroidir et chasser la vapeur  

 actionner

les SS pour faire tomber la pression 

IV FUITES AUX SURCHAUFFEURS : Si la fuite est faible (corrosion, défaut de soudure), elle n'est décelait que par une dépense anormale d'eau et les résultats d'analyse. stopper dès que possible et tamponner le tube (le jet de vapeur laminera les tubes adjacents) S'il s'agit d'un éclatement de tube, la déchirure se manifeste  bruyamment  bruyamme nt et la pression chaudiè chaudière re chute rapidemen rapidement.t.

mettre bas les feux sans urgence et isoler le départ vapeur ouvrir la dépense en grand pour faire chuter la pression ventiler modérément.  

V FUITE A L'ECONOMISEUR  

Comme dans les 2 cas précédents, si la fuite est faible, elle est décelée par une consommation anormale d'eau et les résultats d’analyse et éventuellement par une diminution de la température des fumées. Si la fuite est importante, i mportante, le niveau est difficile à tenir et de la vapeur s'échappe par la cheminée.

Dans les 2 cas:  si possible,

stopper la chaudière chaudière et réparer réparer



 sinon, isoler l'économiseur et le by-passer by-passer.. Certaines précautions sont alors à prendre:  prendre: manœuvrer  très lentement le by-pass (envoi  

d'eau froide dans le ballon supérieur  choc thermique), diminuer la charge (pour limiter la  fumées autour des tubes de l'économiseur l'économ iseur isolé), surveiller la  de surchauffe VI FUITE DE VAPEUR DANS UN COMPARTIMENT

mettre bas les feux refroidir la chaudière rapidement en forçant l'alimentation, en actionnant les SS, forcer la ventilation si des ventilateurs sont réversibles, les mettre en service "extracteur" "extracteu r" refouler de l'eau froide sur sol si possible ou il y a la

fuite, alimenter les rideaux d'eau et l'extinction à eau diffusée (si ces systèmes existent)  

 le personnel bloqué doit se réfugier dans les locaux climatisés (salle des machines, ateliers...) ou (s'asperger d'eau et respirer à travers un linge humide)

G - INCENDIES  La plupart des incendies sont à évités ou rapidement maîtrisés si:  propreté des locaux locaux chaudières chaudières et turbines (chiffons) et des gattes d'égouttures entretien correct: fuîtes de combustible et d'huile connaissance de l'emplacement l'emplacement et de l'utilisation des moyens

mobiles et fixes d'extinction par tout le personnel.  

I - DANS LA LAME D'AIR mettre bas les feux et stopper les ventilateurs de chauffe mettre en service l'extinction à la vapeur s’il existe existe   si l'incendie menace de s'étendre, refroidir à la lance et appeler les secours (SP).

II - DANS L'ECONOMISEUR stopper rapidement: les brûleurs et ventilateurs de chauffe la ventilation des regards de cellules, ramoneurs…..  ramoneurs….. 

ne pas mettre en service les ramoneurs (danger d'explosion avec les suies en suspension)  

Isoler la chaudière en décollant la dépense à l'air libre (assure une circulation dans le surchauffe surchauffeur) ur) S'il n'y a pas de rupture de tube, maintenir une circulation d'eau dans l'économiseur.

III - DANS UNE CAISSE DE COMBUSTIBLE Isoler la caisse (départ FO et réchauffage) réchauffage) et envoyer l'agent Extincteur Refroidir les parois de la caisse à la lance Surveiller la température de dess caisses caisses voisines dans lesquelles lesquelles on  peut envoyer préventivement l'agent l'agent extincteur

 

ENTRETIEN COURANT 

Caisses de combustible et chaufferies Chaudières Brûleurs Ramoneurs Ventilateurs Lanternes ENTRETIEN PERIODIQUE Lavage externe des faisceaux

Visites des de s chaudières Épreuves et essais  

A - ENTRETIEN COURANT  I - CAISSES COMBUSTIBLE ET CHAUFFERIES : les chaufferies doivent être maintenues aussi propre que  possible par passage passage de l’aspirateur  pour  pour éliminer les suies, nettoyage des gattes et par la reprise de toute fuite de FO la visite d’une d’une caisse  caisse est précédée, si cela est possible, d’un d’un   dégazage à la vapeur : élimination des vapeurs d’hydrocarbures d’hydrocarbures et  et ramollissement ramollisseme nt des produits solides accrochés sur les parois

Vérifier à l explosimètre ( s il existe ) que l atmosphère de la caisse est hors zone d’explosivité  d’explosivité   

 Le personnel travaillant dans les caisses de combustible doit être relié à l’extérieur  par  par un moyen de communication ou par la ligne de vie, muni d’éclairage d’éclairage étanche  étanche basse tension et éventuellement d’appareil d’appareil respiratoire.Une  respiratoire.Une surveillance extérieure est recommandée. L’utilisation de L’utilisation  de ventilateurs portatifs permet de travailler dans les meilleures conditions Laver les parois à la lance avec une pression , enlever les sédiments, contrôler les serpentins de réchauffage, réchauffage, vérifier les

sondes , vérifier la fermeture à distance des caisses  

II- CHAUDIERES :

 Nettoyage des détecteurs de flamme et opacimè opacimètres tres Tous les 2 mois environ : Mesurer la pression d’air et des fumées f umées   Vérifier les sécurités de niveau Graissage des pieds glissants Chaque fois qu’il est possible (chaudière froide) :  :  Extraction pour éliminer les boues Pénétrer dans la chambre de combustion

Inspecter le faisceaux tubulaire ( hernies,déformations, hernies,déformations, fuites…)  fuites…)  Examiner les réchauffeurs ( coudes des épingles et les l es fixations )  

 examiner les maçonneries et les remettre en état

 

III - BRULEURS  (20 à 30 jours)

Sans démontage, mettre le nez du brûleur à tremper dans de l'eau distillée ou ou légèrement légèrement basique (acidité du coke) Démontage et nettoyage du pulvérisateur à l'aide d’un outillage spécial en bronze Détartrage de l'organe de distribution de vapeur d'atomisation par trempage dans une solution acide  Nettoyage du corps corps de brûleur au sol solvant vant et chasse à l'air com comprimé primé Remontage du pulvérisateur après inspection (rayures,ovalisation)

Changer les joints

Si le portage est métal sur métal, ne roder que si nécessaire.  

 changer les joints (téflon ou métalloptastique) d'arrivée FO et vapeur d’assistance sur le corps de brûleur.  brûleur. 

IV - RAMONEURS : :   à la demande: refaire les opérations de nettoyage par lances tous les 3 mois : Soufflage de la vieille graisse des chaînes. Graissage,  Graissage, changer les bains d'huile Contrôler tenue des contacts de fin de course. Vérifier la tension deslachaînes,

V -VENTILATEURS -VENTILATEURS :  Nettoyage des filtres  

 ventelles : contrôler l'ouverture et le serrage, graissage.

VI - LANTERNES : nettoyage, graissage des tringleries, remise en état des vérins  pneumatiques et de leurs ac accessoires cessoires (filtres, déshuileurs…)  déshuileurs…) 

B - ENTRETIEN PERIODIQUE  Nécessite une une indisponibilité de la chaudière

I - LAVAGE EXTERNE DES FAISCEAUX :  C'est une opération très efficace qui demande à être faite une fois

que l'on constate une diminution de rendement du à l'encrassement Ouvrir les tapes d'écoulement d'eau de lavage sur la sole et au dessous des surchauffeurs vers une caisse spécialement prévue.  

 Protéger éventuellement la sole par une bâche Refouler de l'eau chaude (70° (70°C) sous pression (9 bars) par une manche flexible commencer le lavage par l'économiseur puis les faisceaux supérieurs. S'assurer que l'eau est correctement évacuée. S'assurer en fin de lavage de l'absence d'accumulation d'eau aux  pieds des tubes tubes et dans les boites d'extrémité d'extrémité des écono économiseurs miseurs et des surchauffeurs.

Sécher la chaudière en mettant en service un brûleur d allumage fonctionnant au gaz ou DO (peu de soufre) et alternativement allumé puis éteint.  

Si la chaudière est pourvue d'un réchauffeur d'air à vapeur l'alimenter et mettre un ventilateur de chauffe en petite vitesse.

Remarque: les eaux de lavage étant corrosives, le lavage et le séchage doivent être menés sans interruption ce qui nécessite certaines précautions: certitude de l'évacuation des produits lavés, de la possibilité d'allumer un brûleur ou de disposer de vapeur pour le réchauffeur (si la chaudière est en arrêt technique)

 

II -VISITE ANNUELLE :  il s'agit d'un examen externe ainsi qu’il a été décrit dans l'entretien courant.

III -VISITE PERIODIQUE (tous les 2 ans pour le maintien de la cote)  même visite que pour la visite annuelle mais 1 - Examen externe : : même avec une inspection du casing et des lanternes depuis la chambre de chauffe (procéder (procéder en même temps à un nettoyage de celles-ci)

2 - Examen interne: vérifier l'état des collecteurs (boues, piqûres

corrosions...), des pipes d alimentation et d extraction, de la crépine de prise de vapeur vapeur.. Vérifier la boulonnerie intérieure et ses freins,  

……..  3 - Accessoires divers: régulateurs alimentaire, de FO, …….. 

Ces soupapes automatiques ne demande aucun entretien particulier (presse-étoupe, graissage graissage des tiges...). Si la commande est  pneumatique, nettoyage des des filtres à air air,, déshuileur... déshuileur... IV -VISITE OCCASIONNELLE : 

Selon les résultats de la visite périodique ou après toute pollution  par des hydrocarbures hydrocarbures ou une salinité salinité excessive, il peut être décidé décidé l'une les opérations suivantes: 1 - Lessivage interne :

remplir la chaudière jusqu'à un niveau légèrement supérieur au niveau normal avec une solution de phosphate trissodique( 4kg/t)   

 Monter la pression pression jusqu'à 4 bbars ars Provoquer une circulation intense en ouvrant les SS (laisser le niveau descendre ainsi de 10 cm cm environ) Refaire le niveau, extraction de surface jusqu'au niveau normal  puis refaire le niveau... Les 2 opérations précédentes sont renouvelées toutes les 2 heures pour une durée de lessivage de 12 heures. Après mise bas les feux, ouvrir les extractions plusieurs fois

 pendant de courts instants, re refroidissement, froidissement, vidange vidange et inspection. inspection. (Recommencerr éventuellement le lessivage) (Recommence  

 pour le rinçage fermer la chaudière, mettre au niveau normal, monter la pression à 4 bars, stopper, stopper, vidanger et refaire le niveau.

Remarques : le surchauffeur peut être lessiver en même temps que la chaudière en montant un tuyau provisoire prévu à cet effet en cas de pollution excessive, démonter les organes internes du  ballon supérieur et nettoyer au White spirit avant lessivage. lessivage.

2 - Nettoyage interne: 

a Par câblage: la brosse rotative montée sur un flexible est  passée dans dans tous les tubes possibles possibles..  

b - Par nettoyage chimique :  :  analyser les dépôts pour déterminer la nature du produit à utiliser.. De plus, ce produit ne doit pas attaquer l'acier des tubes. utiliser On utilise généralement de l'acide citrique ou autres. un bac de retour et une pompe de brassage sont connectés à la chaudière par des flexibles provisoires

Ne jamais allumer pendant l'opération. vidanger,, rincer abondamment avec la vidanger l a pompe de brassage et

éventuellement rincer au jet. Le surchauffeur est nettoyé en même temps que la chaudière. c - Vérification du libre débouché des tubes:  

 par billage  par  par câble flexible si certain tubes t ubes (surchauffeurs (surchauffeurs par exemple) sont inaccessible inaccessible par câble, envoyer un jet d’air comprimé ou d’eau à une extrémité et apprécier la violence du fluide éjecté à l’autre extrémité.  extrémité.  V -TROUS D’HOMME :

Lors des travaux, protéger soigneusement les portes de trous d’homme et trous de points pour éviter toute détérioration des

 portages vérifier les portages ( planéité, absence de rayure….)  rayure….)  vérifier les étriers  

C- EPREUVE ET ESSAIS I- Épreuve Hydraulique :

1- 1er type d’épreuve : à la pression du timbre P0

théoriquement , après toute

ouverture de la chaudière. 2 - 2em type d’épreuve : Une épreuve sous une pression de : 1,25 P0  si P0  40 bar

1,2 P0 + 2  si P0 > 40 bar

 jusqu’à la 12e année

e

1,15 P0

à partir de 12  année 

est réaliser :  

 après toute réparation importante

si, au cours de la l a visite périodique de 2 ans, toutes les parties internes n’ont pas été examinées  examinées  de façon générale, Chaque fois que l’expert (s.c) le juge utile

opératoire : 3 - Mode opératoire isoler les niveaux et les régulateurs, ouvrir leurs purges  bloquer les pilotes des des soupapes de sûreté av avec ec leurs étriers isoler les départs de vapeur vapeur,, ouvrir les dégagements d’air

monter le manomètre étalon mettre en plein complet et fermer les dégagements d’air monter très lentement la pression et vérifier l’étanchéité  l’étanchéité   

 descendre très lentement la pression et remettre la chaudière en

service normal II -TARAGE SOUPAPES APES DE SURETE : -TARAGE DES SOUP

1- Visite : au cours de la visite périodique, les soupapes sont visitées et éventuellement le corps est éprouvé aux pressions  pré-citée : examen examen du ress ressort, ort, des portages et, si nécessaire, nécessaire, rectification de ceux-ci Après visite de la chaudière, celle-ci est examinée sous les feux et le tarage des s.s est vérifié

2 - Pression de tarage : Les lois et les textes des sociétés de classification ne prévoient  

 pas de pression pression de tara tarage ge : ’’ …le tarage des ss placées sur le surchauffeur sera tel que ces soupapes commencent commencent à débiter avant ou au plus tard en même temps que les ss placées sur l’enceinte de vapeur saturée  saturée  ’’….. de façon qu’elles se soulèvent à une pression qui ne sera  pas supérieure à 105% de la pression….’’ pression….’’ ’’….au taux de vaporisation maximal, la pression de la chaudière ne dépasse pas 110 %de la l a pressi pression…..’ on…..’’’ La durée de l’essai sera de 7 minutes ’’  ’’ 

Pratiquement, les pressions de tarage adoptées sont les suivantes: 0

Ouverture

Saturée Surchauffe

1.08 P0 1.05 P0 

0.01 P  0 0

0.01P  0

 

 levée franche sans battement : P ouverture < P levée< 1.1 P0

fermeture étanche P ferm> 0.096 P0

3 - Mode opératoire : s’effectuee avec le départ vapeur isolé  s’effectu isolé  s’assurer que l’échappement est libre  libre  mettre en place les blocages sur les soupapes non concernées et actionner la s.s à tarer t arer par sa commande à distance Commencer par la soupape sur le ballon vapeur

 pour reprendre le réglage, diminue diminue la pression nettement en en dessous de P0  

 immobiliser le dispositif de réglage après chaque retouche

lorsque la soupape est tarée, freiner le système de réglage

 

REPARATIONS  Elles se limitent essentiellement aux réparations de tube On distingue: les réparations définitives : remplacement de tout ou partie du tube par soudure si le soudeur est agrée par une Société de Classification Les réparations provisoires : par soudures, par tamponnage interne ou externe selon l’emplacement des tubes  tubes 

A - REPARATION DEFINIVES I- REPARATION PAR SOUDURES :

Quelle que soit la position du tube ( mur d’eau, surchauffeur…) surchauffeur…)    

la technique utilisée est sensiblement la même, seul l’outillage utiliser étant différent. Il est souvent nécessaire d’enlever un certain nombre de tube afin d’accéder au tube en avarie.  avarie. 

1 - Mode opératoire : le tube est coupé à une certaine distance ( voir guide de conduite) des collecteurs qu’il relie.  relie.  l’extrémité des manchettes restant implantées sur les collecteurs sont nettoyées et polie à la toile émeri. Elles sont ensuite surfacées

et chanfreinées à l’aide de fraises manuelles  manuelles  un tube neuf est coupé à la longueur voulue et ses extrémités sont préparées ainsi qu’il a été décrit pour les manchettes  manchettes   

 les extrémités sont dégraissées au solvant, le tube est présenté et maintenu par des colliers pendant la 1er  passe de soudure. Procéder immédiatement immédiatement à un recuit à 900° 900°c la réparation est suivie d’une épreuve hydraulique à

1,2 P0 + 2  si ( P0



40 bar)

2 - Cas particulier des tubes de mur d’eau  :

2 particularités rendent l’opération plus délicate : : 

a - s’il n’existe pas de porte visite à proximité immédiate, il est

nécessaire nécessa ire de démontrer une partie du casing pour accéder tout autour du tube

 

b - les tubes sont reliés les uns aux autres par des ailettes afin

d’assurer  l’étanchéité aux gaz.  gaz.   percer 6 trous puis puis couper les ailettes suivant leur plan médian couper le tube puis éliminer les l es ailettes à la partie supérieure et inférieure  polir,, chanfreiner,  polir chanfreiner, souder, souder, les ailettes du tube de rechange rechange ayan ayantt été préalablement totalement ou à moitié sciées en concordance avec les tubes voisins

les bords des demi-ailettes sont soudés ensemble tandis que des fers plats sont soudés à la place des ailettes éliminées  

I- FUITE A D’UN DUDGEONNAGE 

Les tubes sont dudgeonnés dans le collecteur supérieur et toute fuite doit être immédiatement étanchée car le laminage détériore l'alésage de passage du tube: une saignée trop profonde risque d'être impossible à reprendre à l'alésoir. Aucune réparation provisoire ne peut être appliquée à ce type d'incident. aussi, si une nouvelle expansion du tube est inefficac inefficace, e, faudra-t-il changer le tube.

Dans toutes les opérations suivantes, suivantes, il doit être; ffait ait très Attention de ne pas endommager le portage du tube dans le collecteur .  

 le tube est coupé à ses 2 extrémités (au maximum à 5cm du collecteur) le morceau de tube est fendu longitudinalement à l'aide d'un  burin à bout arrondi arrondi puis resserré resserré ou décollé au burin à tréfler tréfler,  parfaitement ébavurer ébavurer l'extrémité l'extrémité du morceau de de tube et le chasser à l'intérieur du collecteur, L’alésage est examiné (éventuellement, passer l'alésoir), les  les  angles vifs sont supprimés,

L’extrémité ’extrémi té du tube neuf est poli à la toile émeri(extérieurem émeri(extérieurement ent   et intérieurement) puis arrondie,

 

 dégraisser parfaitement l'extrémité du tube et l'alésage,  présenter le tube et procéder au dudgeonnag dudgeonnage: e: le sertis sertissage sage se fait lentement et sans exagération. Utiliser de l'huile soluble comme lubrifiant pour faciliter le rinçage. . Nota : l'autre extrémité du tube est préparée et soudée comme décrit en I.

 

B - REPARATIONS PROVISOIRES I- TAMPONNAGE

Consiste à obturer le tube en avarie à ses 2 extrémités. Cette méthode diminue la quantité de fluide en circulation dans l'élément où se trouve le tube (mur d'eau, surchauffeur....) d'où une élévation de la température des autres tubes.

1-T 1-Tamponnage amponnage intérieur intérieur :  : l ' accès au tube doit être possible par

l intérieur du collecteur. :

a -  conique::  - Tampon conique en acier trempé à pas fin et muni d'un carré d'entraînement,  

 l'extrémité interne du tube est nettoyée à la toile émeri le filetage est amorcé à l'aide d'un tampon conique spécial cannelé puis le tampon est vissé à force,

b - Doigt de gant : soudé à ''l’intérieur du tube.'' c - Soudure à l'explosif :  une certaine distante existe entre le tampon et la parois interne du tube, soumis à la force des gaz, le tampon se dilate avec une vitesse

suffisante suffisan te pour que l'éner l'énergie gie calorifique libérée au moment du choc bouchon / tube provoque une déformation plastique des surfaces  

Nota : si le tube est tamponné préventivement, le percer pour éviter sa mise en pression sous l'action de la chaleur.

2 - Tamponnage externe : le tube est coupé (ou une lumière est pratiquée

mur d'eau) à

une distance donnée du collecteur, le tampon cylindrique est introduit et maintenu en place par vis  prenant appui appui sur le bord du tube, tube, un dudgeon expansible de profil spécial permet d'appliquer

fortement le tampon dans l alésage (étanchéité) et de créer une saillie à l'intérieur du collecteur (évite que le tampon ne soit chassé sous l'action de la pression)  

Remarque : d'autres techniques peuvent être utilisée ex: tube de surchauffeur surchauffeur le collet conique en 3 parties permet le coincement de l'ensemble chemise/collett sur le chemise/colle l e tube (d'autre que l'épingle est coupée après le cordon de soudure) le chapeau vissé sur la chemise permet permet le bloc blocage age du tampon conique

II - SOUDURE 

 par remplacement remplacement d'une portion de tube(ainsi qu'il qu'il a déjà été décrit) décrit) ou par soudage d'un morceau de tube raccordé au tube existant par l'intermédiaire de 2 douilles

 

REGULATION DES CHAUDIERES (Chauffe Automatique) I/ Historique II/ Généralités III/ Constitution d’une boucle de régulation 

IV/ Régulation en boucle ouverte V/ Régulation en boucle fermée

VI/ Différentes technologies des régulateurs

 

I/ Historique: L’automatisation des chaudières n’est récente, elle date de plus de plus de 50 ans, ans, au moins en ce qui concerne la régulation en marche normale, mais les progrès des chaudières ( pression température de la vapeur ) ont du aller de pair avec ceux de la régulation

Caractères des régulations  Caractères

Les mauvais rendements du cycle de vapeur entraîne une tendance à la complication des circuits (chauffage d’air, Réchauffeurs Réchauffeu rs de combustible, surchauffeurs, etc…….) etc…….)    

On développe la régulation des chaudières dans le but de :

Améliorer le rendement par amélioration du réglage de l’excès l’air Diminuer la pollution de l’environnement  l’environnement  Réduire le personnel de service Améliorer la sécurité pour le fonctionnement, du personnel et du matériel

 

L’augmentation  de la températur températuree et de pression de vapeur  

entraîne une augmentation d’inertie thermique d’ou la  la  nécessité d’une grande précision pour évité les destructions  des chaudières Rappelons que lorsque la pression dépasse par fois 60 bars la

resurchauffe est obligatoire

 

II/ Généralités La chauffe automatique doit permettre un fonctionnement optimal sans intervention humaine, quelle que soit le fonctionnement du chaudière Une chaîne de régulation comprend en général : viscosité….)  Des capteurs (débit, pression, température, viscosité….)  Un ensemble de traitement comprend en général des

régulateurs et des relais de calcul

 

 Des actionneurs agissant sur des organes de réglage (vannes, ventelles……)  ventelles……)  Les chaînes peuvent être pneumatiques(0.2-1 bar soit 3 -15Psi) Electroniques (4 -20 mA) ou mixtes grâce à des convertisseurs électro-pneumatiques ou pneumo- électriques Depuis quelques années, l’ensemble de traitement peut être

numérique, (c.a.d ) piloté par microprocesseur

Dans les installations de vapeurs, le facteur perturbateur  principal est le débit vapeur , ce débit doit correspondre :

 

 Un débit d’eau entrant dans la chaudière, c’est le réglage de l’alimentation  l’alimentation  Il est nécessaire pour maintenir le niveau constant. Un apport de chaleur au foyer, c’est le but de la régulation  régulation 

de chauffe qui consiste à maintenir la pression de vapeur constante en faisant varier le débit de combustible.Il faut aussi régler le débit d’air avec un faible excès d’air et la

 pression de fluide d assistance  assistance  Une qualité de vapeur produite, c’est le réglage de la  par injection d’eau ou échange température de chauffe par  

thermique dans un collecteur de la chaudière III/ Constitution d’une boucle de régulation : Prenons la régulation de niveau assurer par une personne, celui ci doit maintenir le niveau de liquide autour d’un repère ’’R ’’  Examinons les différentes fonctions qui composent cette

 boucle.

 

 Mesure : Le niveau est mesuré à l’aide d’un tube

transparent monté en dérivation sur le réservoir réservoir.. Transmission de l’information : L’information, lue sur le  le  tube est transmise visuellement. 

Régulation : L’homme compare l’information de mesure  mesure  reçue à celle du repère ’’R ’’, Il décide alors de réagir selon l’écart entre la «  « mesure » et le repère (consigne). Son

cerveau devient le régulateur. Organe de réglage : Dans notre exemple, cet organe est une vanne manuelle.  

Dans l’exemple :

Tube transparent Transmission visuelle d’information de mesure

Cerveau qui compose et

Cas général Capteur primaire d’information  Transmetteur d’information 

de mesure mesure   Régulateur

élabore des ordres Muscles

Transmission des ordres de commande

Vanne manuelle manuelle

Organe de réglage, vanne automatique

 

IV/ Régulation en boucle ouverte On dit q’une chaîne de régulation est en boucle ouverte lorsque la sortie ne réagit pas sur l’entrée, c’est le cas de la commande manuelle d’une chaîne de régulation lors de démarrage de l’installation  l’installation 

Avantages: simplicité, rapidité de réponse  Inconvénients: Inconvénients: insensibilité aux perturbations dans le  processus

Exemple : Chauffage d’une pièce : une résistance électrique alimentée

 par un potentiomètre potentiomètre chauffe la salle ou le four    

Exemple :

150°c

 

V/ Chaîne en boucle fermée Lorsque la chaîne est en boucle fermée, la sortie réagit sur l’entrée part l’intermédiaire d’une boucle de réaction et ceci a  pour but de remédier remédier aux inconvénients de la chaîne en boucle ouverte La chaîne directe assure la puissance La chaîne de retour assure la précision et informe la

commande de toutes réactions de processus

 

Exemple :

 

VI/ Les différents technologies des régulateurs a) Régulateur pneumatique Les régulateurs pneumatiques toujours présents sur le marché Ont un aspect similaire et avec des possibilités identiques à celles des régulateurs électroniques  Les signaux d’entées et de sorties des pression d’air modulées, dont l’échelle est généralement 0.2 à 1 bar est souvent en

option. La consigne externe est souvent en option Un moteur pas à pas permet de piloter le point de consigne dans le cas d’une commande par calculateur  

b) Régulateur électronique électronique La figure ci-dessous ci-dessous montre un exemple d’un régulateur électronique ou apparaissent les différents indicateurs et les  points de réglage correspondant correspondant

 

c) Régulateur numérique La différence fondamentale  fondamentale dans dans  la présentation de ces régulateurs est est un clavier clavier,, intégré ou indépendant,  permettant d’émettre d’émettre est ou de recevoir des ddonnées. onnées. La technologie numérique permet avec une grande souplesse, une extension des possibilités du régulateurs, citons: Possibilité d’avoir plusieurs entrées

Choix du signal d’entrée (co (courant, urant, tension, fréquence couple thermoélectrique, sonde platine….)  platine….)  Mise à l’échelle (valeur et forme ) des indicateurs

 

I/ Chaîne de régulation en cascade II/ Chaîne de régulation de pression (combustion) III/ Chaîne de régulation de niveau IV/Chaîne de régulation de température V/ Réglage des régulateurs

 

ETUDE DES CHAINES DE REGULATIONS DES CHAUDIERES Principe : Les chaînes de rég régulation ulation industrielle sont eenn général des chaînes mixtes.

 

Il existe 2 grands types de chaînes mixtes à savoir : Les chaînes en cascades Les chaînes à n éléments

I/ CHAINE DE REGULATION EN CASCADE De nombreuses perturbations ne sont ni mesurables ni

contrôlables ce qui influencent sur la régulation de température, de pression et de niveau de la chaudière, le bon

sens conduit à poser la question : ne peut on pas tenter d’en

percevoir les effets le plus tôt possible, tout au moins avant sa répercussion sur la grandeur réglée?  

La question peut être formulée sous la forme suivante : est-il possible d’observer, au sein du système, une grandeur est-il mesurable et commandable, commandable, si la réponse est oui, on peut mettre en œuvre une régulation en cascade. On considère l’exemple l’exemple  d’une d’une régulation  régulation de la pression P  de la chaudière. Exemple d’une chaîne simple Pc = Pression chaudière

CT = Capteur/transmetteur R 1 = Régulateur  

= Écart ( mesure - consigne)

 

Qv = débit vapeur utilisation = charge

Pc

CT

mesure

m

c  

Ballon

Régulateur R

consigne

Chaudière Q FO = débit fuel Vanne  

ette c a ne s mp e un seu é ément  est n e r g er la pression de chaudière Pc en fonction de débit de vapeur Q  

Pc = f (Qv) Les variations du débit combustible F.O sont commandée commandéess  par le régulateur R . Mais il peut y avoir une variation Q F.O  qui provient d’un facteur extérieur à la chaudière ( pompe, vanne, tuyautage, qualité de combustible…….. etc)  etc) 

v

Cette perturbation  perturbation se propage dans la chaudière avant d’être captée par le capteur (C) et ceci provoque une d’être captée variation de la pression qui peut être importante:  

C’est une source d’instabilité due à un retard. 

Pour supprimer cette inconvénient, on doit installer.une chaîne de régulation en cascade: 

Qv = débit vapeur utilisation = charge Pc

CT

1

m1

Régulateur R 1

C2 

Ballon

m2

C1 2

Régulateur R 2

Chaudière Vanne R 1 = régulateur principal Capteur/Transmetteur QFO

R 2 = régulateur de débit de mazout  

II/ CHAINE DE REGULATION DE PRESSION ( REGULATION DE LA COMBUSTION ) 1°) Réglage de la pression de vapeur  La pression de vapeur est un paramètre essentiel pour le fonctionnement d’une chaudière, cette pression de vapeur est directement en fonction du débit de mazout Pvap Qmazt

P  = f (Q c

) mazt, P

Vap

Echelon débit mazout Qmazt

t  

 La réponse de la pression vapeur Pvap à un échelon de débit  est une fonction de 1er ordre, est donc en mazout Q ( mzt)  principe facile à régler régler..

Le système est donc en principe facile à régler régler,, les grandeurs réglantes sont réellement ( réellement (Qmzt et Qair) la grandeur  

réglée est Pvap (Qmzt et  et  Qair) 

Pvap

La grandeur réglée P vap donc il faut régler simultanément  les ventelles d’admission d’air Q air et le débit mazout Q mzt  

 débit mazout est fonction de : section des pastilles des brûleurs nombre des brûleurs de la pression de mazout a) Ré Régu gula lati tion on po posi siti tion onne neus usee ( en boucle ouverte, méthode ancienne) C’est l’ancienne méthode classique dite positionneuse qui suppose un rapport non réglable entre la position des

ventelles d’admission d’air et la position de la vanne de 

mazout, et qui ne tient pas compte des perturbations (air, Pmzt, usure de la came de mazout  etc……) etc……)    

Cette régulation fonctionne à condition d’admettre environs 30% d’excès d’air, on ne l’utilise que pour les  petites chaudières

Inconvénients :  Cette régulation exige un grand excès d’air d’ou pertes  par chaleur et le réglage est unique, quelque soit la qualité du mazout, de plus pour éviter une corrosion au niveau de

la cheminée, il est nécessaire d’avoir des gaz chauds  à la sortie d’où un mauvais rendement rendement  de la chaudière.  

dans cette méthode on règle la position et non le débit,  débit,  cette méthode de régulation serait plus valable si le débit était proportionnel à la position, mais ce qui n’est pas le cas,

 puisque l’écoulement l’écoulement est laminai laminaire re

P = RQ2  ( R  =  = résistance d’écoulement) d’écoulement)  

P = différence de pression

Q = Débit d’air  

La chaîne est ouverte et la proportionnalité n’est admissible  admissible  que pour les petites variations.  

Qv = débit vapeur utilisation = charge mesure Pv

  Ballon 

Pv

consigne Pv Régulateur positionneuse Débit mzt

Régulateur P

came

Chaudière Q mzt 

Vanne

ventelles

Q air  

b) Régulation mesureuse (en boucle fermée, méthode actuelle) On désire régler  Qair en fonction du Q mzt ou inversement  pour ceci il faut donc mesurer mesurer ces deux paramètres pour les régler, l’un l’un en  en fonction de l’autre l’autre.. Dans un premier temps, dans un but de simplification, sans  préciser le principe de la mesure de débit nous uutiliserons tiliserons un montage sans tendance (besoin) comportant des régulateurs à 2 éléments pour le débit mazout ( mesure de P , P   ) et

v

mzt

 pour le débit d’air ( mesure de Qmz, Qair) , l’ensemble l’ensemble   v à l’aide  permettant la régul régulation ation de l’aide de  de 2 grandeurs P réglantes: Qmz, Qair

 

 La régulation  régulation ‘‘débit mazout’’ est monté en cascade avec le régulateur principal pression vapeur  PID L’action dérivé dérivéee D est nécessaire pour combattre les variations  brusques de la charge charge Pv et l’instabilité due aux actions I ) Pour une pression de vapeur constante égale à la consigne, ce

PI  ) combat les perturbations pouvant régulateur auxiliaire (  ( PI affecter le débit mazout, de même le régulateur le (PI)

s’oppose aux perturbations dans le circuit d’air et reçoit de  plus une consigne proportionnelle par ex exemple emple au débit mazout (on aurait pu adapter une consigne proportionnelle entre les débit mazout et air)  

Car une combustion optimum exige une proportionnalité ent les débits mazout et air Le coefficient de proportionnalité entre les débits air et mazout peut être modifié par un opérateur ou relais de rappor (RR ) en fonction par exemple de la qualité du mazout et éventuellementt du nombre de brûleurs éventuellemen Qa

Pente variable avec RR

Qmz  

CHAINE DE REGULATION MESUREUSE DE LA COMBUSTION

 

Dans la réalité les deux problèmes pratiques à résoudre sont la mesure des débits de mazout le réglage de l’excès d’air   Bien souvent on adjoint au réglage de ( Qair ) une régulation de ventilateurs d’air  

 

III) CHAINE DE REGULATION DU NIVEAU D’EAU DE LA CHAUDIERE  BUT  : 

Il s’agit s’agit de  de maintenir constante la masse d’eau d’eau (le  (le niveau  niveau N ) dans la chaudière malgré les variations de consommation de vapeur. La variation du niveau N est proportionnelle à la différence

( Qeau –   –  Qvap) . d’eau  d’alimentation d’alimentation   Qeau = débit d’eau Qeau = débit de vapeur ou charge  

 

d Ν dt

= Vitesse de Niveau Niveau  

dN  1 (Qe Qv ) dt S

La régulation la plus simple est la régulation à 1seul élément ( N ), elle consiste à mesurer le ( N ) pour influer sur le débit d’eau d’alimentation (Qe), cette régulation n’étant acceptable que pour les chaudières de faible puissance et à ballon de forte

capacité

(S élevée

d Ν dt

faible)

 

 )   Régulation à 1 seul élément ( N )

 

CHAINE DE REGULATION DE NIVEAU  

nc ncon onvé vén n en ents ts : Deux phénomènes introduisent des retards dans la réponse en (N). À un échelon de débit d’eau d’alimentation (Qe), l’eau froide ne monte pas immédiatement le niveau, il se produit le phénomène de « tassement » et la régulation va donner une

indication dans le mauvais sens. ( tendance à l’ouvrir la

vanne) À un échelon de débit de vapeur (QV) ), car lorsque (QV) croit,, Pv à tendance à décroître et pour empêcher cette croit  

cro ssance, eau u a on s vapor se et cec pprrovoque un

 phénomène de « gonflement » de la masse d’eau (niveau) et la régulation va donner une indication dans le mauvais

sens (tendance à la fermeture de la vanne d’eau d’alimentation)   d’alimentation)

 

Réponse transitoire du niveau (N) à un échelon de débit de vapeur Qv Rappelons que : dN  1 (Qe Qv) dt

Si Qe = Qv 

S

d N 0 dt

N =cte

Q = débit en volume = SV

1erecas : Régulation à 1 élément ( N )  

  Qv Qv   Qe

Qv Qv   Qe

tassement

gonflement

Qe = Qe  = Qv

Sans régulation

 

gonflement tassement

N=N0

N=N0

Sans régulation  

 

 (Q   v Qe)dt

ε  1

1 =

Volume ddee la perte d’eau Volume d’eau  

Dans un 1er temps, du fait d’un manque de mesure de Qv, la  perte d’eau n’est pas décelée, décelée, la croissance ddee Qe n’est

 provoquée par le régulateur régulateur qu’à la diminuti diminution on normale du niveau du ballon  

Avantages : 

Réponse rapide Installation simple, utilisant sur les chaudières dont la surface d’eau est importante Inconvénients :

Variations importantes du débit d’eau ( fonctionnement de  de  la pompe d’alimentaire)  d’alimentaire) 

Instabilité de l’installation  l’installation 

 

Pour améliorer cette régulation, on utilise un 2éme grandeur de régulation ou de mesure : la grandeurs perturbatrice ( Qv)

débit vapeur d’ou une régulation à 2 éléments (N, Qv) Régulation à 2 éléments (N, Qv)

 

En réalité pour une régulation  régulation optimale on ne se contente pas d’une proportionnalité approximative entre la position de la vanne d’admission d’eau d’alimentation et le débit d’eau qu’en résulte, on mesure ce débit d’eau (Qe) d’ou une régulation à 3 éléments de mesure (N, Qv, Qe)

Régulation à 3 éléments ( N, Qv, Qe )

R 1 = Régulateur principal de niveau R 2 = Régulateur secondaire de débit d’eau Qe  Qe   

balance (Qv – Qe)

CHAINE DE REGULATION DE NIVEAU  

CHAINE DE REGULATION DE NIVEAU  

Dans la réalité, le relais de calcul (CR ) ou aboutissent les mesures des débits d’eau d’alimentation et de vapeur peut se trouver avant le régulateur de niveau. D’autre part il peut y  y  avoir 2 organes de réglage : La vanne d’eau d’alimentation et la vanne d’admission d’admission   vapeur dans les machines à vapeur vapeur,, cette dernière permettant  par action sur la vitesse et le nombre des machines de

maintenir sensiblement constante la pression de refoulement des machines et par suite de maintenir également constante l’ouverture de la vanne d’alimentation  

IV) CHAINE DE REGULATION TEMPERATURE DE SURCHAUFFE  BUT::  On désire maintenir une température v constante BUT quelques soient les perturbations

à la sortie de surchauffeur

H.T, c’est donc la grandeur à régler dans les chaudières,

l échange dans les surch surchauffeurs auffeurs se fait avec convection  (c a d) les tubes des surchauffeurs sont éloignés de la flamme.

 

La courbe v = f (Q v)  Q v = débit vapeur(charge) v = température de vapeur   croissante  Cette courbe est convexe croissante  

v Courbe naturelle sans régulation

550 °C

515 °C Courbe réglée

charge

0%

70%

100%

L’action de L’action  de la régulation de la température de surchauffe 

v constante lorsque on se trouve consiste à maintenir au dessus de la charge correspondante à la consigne v = 515°C ( c.a.d ) entre 70 % et 100 % de charge.  

Comme cette température ne pas être réglée par le débit de mazout Q mzt déjà utilisé pour la régulation de la pression Pv,  on a recours à un autre paramètre auxiliaire, une injection d’eau liquide directement dans le vapeur. (Q eau < Q vap) .

L autre méthode autre méthode est de faire passer une partie de vapeur de surchauffe dans un circuit de désurchauffe situé dans l’eau  du collecteur supérieur ou ballon de la chaudière.  

 La première méthode présente l’inconvénient l’inconvénient suivant  suivant : Pour avoir une température de 515°C après injection de l’eau l’eau   il faut que la température du sortie SHT est égale à 550°C ceci nécessite un surchauffeur en aciers aux de performances

 plus élevées. Pour éviter ces inconvénients on injecte l’eau l’eau  

qu’en aucun  aucun endroit la entre les surchauffeurs BT et HT, afin qu’en température ne dépasse 515°C. Ne pas oublier qu’une qu’une  

température trop basse entraîne un mauvais rendement. re ndement.  

Régulation à 1 élément (v )

 

a r ponse en temp rature e surc au e un c e on e débit d’eau de désurchauffe étant du 4ème ordre, donc un échelon  nécessité d’un régulateur PID  PID pour  pour v = 500°C Mais même ainsi une simple s imple régulation ne suffit pas, il est nécessaire d’avoir une régulation en cascade du faite la réponse en  v 

1

v

t  

 et  d’autre d’autre   Une injection d’eau donne une réponse trop tardive et  part elle est soumise à des perturbations provenant des variations 1 v

Q désur v

Réponse tardive  

égu at on à é éments

1,

t

v 

Un régulateur ( P) en cascade stabilise la température l’entrée du surchauffeur H.T et empêche toutes les



1 à

 perturbations de 1 de se propager vers v La consigne 1C provient du régulateur PID = régulateur  principal, le rôle de ce dernier c’est de maintenir maintenir l’égalité

(v 

V0)

(V0) = Consigne v =

Mesure 1 = Grandeur intermédiaire  

P : Régulateur en cascade PID: Régulateur principal  

Conclusion : Une purturbation purturbatio n après le pulvérisateur sera prise en compte tout de suite. la régulation n’est n’est   pas parfaite du faible que l’asservissement  de l’ouverture l’asservissement  l’ouverture   de la soupape et le débit d’eau d’eau   reste inconnu, donc la solution sera d’ajouter  une  une autre chaîne qui capte le

débit d’eau injecté d’où d’où : : une régulation à 3 éléments ( v , 1, Qeau eau injection)

 

REGULATION D’UNE CHAUDIERE   

REMARQUE : Pour le réglage du faite que le nombre de paramètre est grand, il faut agir sur le régulateur principal. La réponse en température à un « échelon de débit d’eau d’eau de  de désurchauffe étant du 4ème ordre, le régulateur P.I.D demande d’après le d’après  le critère de NASLIN: Ti # 3 Td

ce qui nécessite l emploi  emploi d un régulateur un régulateur de type parallèle : 1 1  Td p Ti p

Or pour diminuer le temps de réponse réponse du système, la mesure des températures doit se faire à l’aide l’aide du  du thémocouple au lieu des résistances.  

l’action par le débit d’eau présente un inconvénient: l’apport d’eau de désurchauffe directement dans la vapeur  provoque une variation variation de la charge( Qv) (variation (variation de l’eau l’eau). ). Pour accélérer accélérer la réponse du processus, il faut tenir compte des perturbations sur : Le débit de vapeur Qv  Le débit de mazout mzt

Le débit d’eau d’injection  En réalité la variation de la température v provient   essentiellement des variations de Qv et Qmzt, l’excès d’air, la température de l’eau d’alimentation. d’alimentation.    

On peut introduire une tendance (besoin) aux variations Qv  et l’intermidiaire  d’un d’un relais  relais de Qmztzt  en mesurant ces 2 paramètres par l’intermidiaire calcul ( R.C  ) et en agissant sur le régulateur P.I.D on peut admettre en 1er approximation qu’a qu’a   une position donnée de la vanne d’injection d’injection   correspond a un débit Proportionnel d’eau d’eau   de désurchauffe constante Qe, d’ou d’ou par  par suite une production de vapeur

de désurchauffe constante qui s ajoutant à ajoutant à la production de vapeur constante de la chaudière

 

entraîne un débit de vapeur Qv constant En pratique cependant le débit d’injection d’injection   d’eau d’eau de  de désurchauffe n’étant   pas pas rigoureusement proportionnel à la position de n’étant cette vanne d’injection d’injection   pour l’ensemble l’ensemble   des positions de cette vanne, on met deux ou trois vannes d’injection d’injection   en parallèle et

ayant le champs d action successif action successif (cad )souvent en cascade en fonction du pourcentage de signal émis par la régulation de 1

 

V/Réglage des régulateurs Avant de commencer les réglages d’une chaîne de régulation, il faut s’assurer que le sens d’action du régulateur est correct  correct   Nous rappelons que quelque quelque soit la m méthode éthode utilisée le less réglages ne sont adoptés qu’au point de fonctionnement fonctionnement   Méthode d’oscillations limites (Zeigler (Zeigler,, Nichols) ou ultime  

pompage

C’est encore une méthode empirique facile à mettre en ouvre et qui s’effectue ici en boucle fermée elle consiste à:  à:  proportionnel jusqu’à ce gain k  du régulateur queOnlepousse systèmelecommence des oscillations juste amorties  

( On est donc à la limite du pompage) on note la période T des oscillations et la valeur   km km du gain.les critère de réglages sont dans le tableau suivant:

k

P PI PID 0,5 km 0,45 km 0,6 km