EP0406095B1 - Procédé de conduite automatisée d'une essoreuse centrifuge à marche discontinue - Google Patents

Procédé de conduite automatisée d'une essoreuse centrifuge à marche discontinue Download PDF

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EP0406095B1
EP0406095B1 EP90401815A EP90401815A EP0406095B1 EP 0406095 B1 EP0406095 B1 EP 0406095B1 EP 90401815 A EP90401815 A EP 90401815A EP 90401815 A EP90401815 A EP 90401815A EP 0406095 B1 EP0406095 B1 EP 0406095B1
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basket
cycle
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washing
product
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Gérard Journet
Nicolas Francou
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F C B
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B13/00—Control arrangements specially designed for centrifuges; Programme control of centrifuges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B11/00—Feeding, charging, or discharging bowls
    • B04B11/04—Periodical feeding or discharging; Control arrangements therefor
    • B04B11/043—Load indication with or without control arrangements

Definitions

  • the present invention relates to centrifugal dryers with a cylindrical basket operating in repetitive cycles during which the product to be spun is loaded into the basket, the loading being controlled by a device which interrupts the feeding when the layer of product to be spun reaches a predetermined thickness. , then, after a first spin, the product is washed by a fluid sprayed by means of a ramp pierced with orifices or provided with spray nozzles and placed inside the basket and undergoes a final spin and, finally, the product washed and spun is unloaded from the basket and evacuated.
  • a wringer is used in particular in the sugar industry to separate sugar crystals from a baked mass.
  • the cycle of such a wringer is defined by a certain number of parameters: acceleration, deceleration, speed step, time delay, etc.
  • acceleration, deceleration, speed step, time delay, etc. are entered, individually, in the automatic control of the wringer, either by the production manager or by the operator, and are possibly adjusted empirically as a function of the observed results of the wringing.
  • the wringer operating with a constant load, its rate depends on the flow rate of the product to be wrung.
  • the duration of the wringer cycle is predetermined and constant, and the operation of the installation is adapted to the flow rate to be treated by varying the time interval between the end of a cycle and the start of a cycle.
  • Document US-A-2,790,553 describes a battery of centrifugal dryers operating in this way.
  • the object of the present invention is to optimize the spin by making the best use of the time available for each cycle.
  • the time available for the next cycle is calculated at the end of each cycle, the duration of the final spin phase of the next cycle is fixed, as a function of the time available for this cycle, so reducing the waiting time between two successive cycles to a minimum, and the quantity of washing fluid to be used during the following cycle is determined as a function of the duration of the final spin phase.
  • the invention therefore makes it possible to reduce the consumption of washing fluid and, consequently, to make appreciable savings, in particular when the liquid collected during washing has to be treated. thereafter to recover the entrained or dissolved products, as is the case in sugar factories.
  • the washing liquid is supplied at a constant rate, the duration of the washing phase of the following cycle will be determined at the end of each cycle.
  • the duration of the washing phase may be constant and the flow rate of the washing fluid will be modified so that the desired volume of washing fluid is used during this phase.
  • the cycle includes an acceleration phase AB, a loading phase BC at constant speed VC, an acceleration phase CE, a final spin phase EF, at constant speed VE, a deceleration phase FG and an unloading phase GH, at constant speed VD; before the final spin, the layer of product loaded in the basket is washed, starting at D.
  • Q can, for example, come from the production management system upstream of spinning or from a level measurement in a tank or a mixer feeding the extractors.
  • the duration TE tF - tE longer or shorter, respectively, of such that the total duration of the cycle is equal to TCD, the duration of the other phases of the cycle remaining constant.
  • a new value is fixed for the volume of washing liquid to be used during the next cycle.
  • the supply rate of the washing ramps 22 (FIG. 2) being kept constant, a new value for the duration of washing TL will be set to take account of the new value for the duration of the spinning stage.
  • TCD time since TCD is 10 seconds longer than the duration of the cycle which has just ended, we will increase TE by 10 seconds and we will decrease TL by 1 second. Conversely, if TCD is less than the duration of the last cycle, TE will be decreased and TL will be increased.
  • the law linking variations in TE and those in TL will be established on the basis of tests so that the quality of the product spun remains constant for all the values selected. We could, for example, adopt a linear relation.
  • Variations in TE and TL are limited to predetermined maximum and minimum values.
  • a layer sensor 12 is used placed inside the basket. As soon as the loading of the basket has started, the probe is applied to the layer of product 14 to measure its thickness continuously. When the latter reaches a set value, a controller 24 triggers the closure of the valve 16 placed on the feed chute 18 of the wringer.
  • the basket load is maintained at each cycle at a maximum value, which is determined by the construction characteristics of the wringer, because the productivity of the wringer is then maximum.
  • the quantities of liquid used to wash, at each cycle, the feed chute, the basket and the wringer tank and for prewashing the layer of product loaded in the basket are constant, regardless of the load of the basket , and it is therefore advantageous, for a given flow rate of product to be wrung, to increase the basket load as much as possible, to reduce the number of cycles and, consequently, the consumption of washing liquid.
  • the curve giving the variations as a function of time, during a cycle, of the thickness of the layer of the product in the basket, which is represented in dashes in FIG. 1, is plotted at each cycle from the information of the probe 12 or a gammadensimeter 20 whose radiation passes through the layer of products 14.
  • All the calculations are carried out automatically by a computer 26 which receives the necessary information from appropriate sensors, and the calculated set values are applied to the inputs of the automatic device 24 which controls the various organs of the wringer: drive motor in rotation basket, feed valve, feeler, etc.

Landscapes

  • Centrifugal Separators (AREA)
  • Cleaning By Liquid Or Steam (AREA)
  • Control Of Washing Machine And Dryer (AREA)
  • Sewing Machines And Sewing (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)

Description

  • La présente invention concerne les essoreuses centrifuges à panier cylindrique fonctionnant par cycles répétitifs au cours desquels le produit à essorer est chargé dans le panier, le chargement étant contrôlé par un dispositif qui interrompt l'alimentation lorsque la couche du produit à essorer atteint une épaisseur prédéterminée, puis, après un premier essorage, le produit est lavé par un fluide projeté au moyen d'une rampe percée d'orifices ou munie de buses de pulvérisation et disposée à l'intérieur du panier et subit un essorage final et, enfin, le produit lavé et essoré est déchargé du panier et évacué. Une telle essoreuse est notamment utilisée dans l'industrie sucrière pour séparer les cristaux de sucre d'une masse cuite.
  • Le cycle d'une telle essoreuse est défini par un certain nombre de paramètres : accélération, décélération, palier de vitesse, temporisation, etc. Actuellement, ces paramètres sont entrés, individuellement, dans l'automate de conduite de l'essoreuse, soit par le responsable de fabrication, soit par l'opérateur, et sont éventuellement ajustés empiriquement en fonction des résultats constatés de l'essorage.
  • L'essoreuse fonctionnant avec une charge constante, sa cadence dépend du débit du produit à essorer.
  • Dans les installations actuelles, la durée du cycle des essoreuses est prédéterminée et constante, et on adapte la marche de l'installation au débit à traiter en jouant sur l'intervalle du temps séparant la fin d'un cycle du début d'un cycle suivant. Le document US-A-2 790 553 décrit une batterie d'essoreuses centrifuges fonctionnant de cette manière.
  • Le but de la présente invention est d'optimiser l'essorage en utilisant au mieux le temps disponible pour chaque cycle.
  • Conformément à la présente invention, on calcule, à la fin de chaque cycle, le temps disponible pour le cycle suivant, on fixe la durée de la phase d'essorage final du cycle suivant, en fonction du temps disponible pour ce cycle, de façon à réduire à une valeur minimale le temps d'attente entre deux cycles successifs, et on détermine la quantité de fluide de lavage à utiliser au cours du cycle suivant en fonction de la durée de la phase d'essorage final.
  • On a constaté qu'il est possible de diminuer le volume de fluide de lavage utilisé à chaque cycle si on augmente le temps d'essorage. En allongeant au maximum, à chaque cycle, la phase d'essorage final, l'invention permet donc de réduire la consommation de fluide de lavage et, par conséquent,de faire des économies appréciables notamment lorsque le liquide recueilli pendant le lavage doit être traité par la suite pour récupérer les produits entraînés ou dissous, comme c'est le cas en sucrerie. Si l'alimentation en liquide de lavage se fait à débit constant, on déterminera, à la fin de chaque cycle, la durée de la phase de lavage du cycle suivant. En variante, la durée de la phase de lavage pourra être constante et on modifiera le débit du fluide de lavage pour que le volume voulu de fluide de lavage soit utilisé pendant cette phase.
  • Pour déterminer le volume de fluide de lavage, on utilisera une loi liant cette grandeur à la durée de la phase d'essorage final préétablie à partir d'essais. Cette loi pourra, par exemple, être une relation linéaire.
  • La description qui suit se réfère aux dessins qui l'accompagnent et sur lesquels :
    • La figure 1 est le diagramme du cycle d'une essoreuse du type concerné par l'invention. Sur cette figure, on a également représenté la courbe des variations en fonction du temps de l'épaisseur de la couche de produit dans le panier de l'essoreuse pendant le cycle, et
    • La figure 2 est une représentation schématique, en coupe verticale, d'une essoreuse du type concerné.
  • Sur le diagramme de la figure 1, on a porté en abscisses le temps en secondes et en ordonnées la vitesse en tours par minute.
  • Le cycle comporte une phase d'accélération AB, une phase de chargement BC à vitesse constante VC, une phase d'accélération CE, une phase d'essorage final EF, à vitesse constante VE, une phase de décélération FG et une phase de déchargement GH, à vitesse constante VD; avant l'essorage final, on effectue un lavage de la couche du produit chargé dans le panier qui débute en D.
  • A la fin de chaque cycle, on détermine le temps disponible pour le cycle suivant, en secondes, au moyen de la formule : (1)   TCD = 3600 x N X Ch Q - TIC
    Figure imgb0001
    avec
    • N :
    nombre d'essoreuses disponibles
    Ch :
    charge du panier imposée (en m3)
    Q :
    débit du produit à essorer (en m3/h)
    TIC :
    marge de sécurité, de 2 à 30 secondes, que l'on ménage entre la fin d'un cycle et le début du cycle suivant.
  • Q peut, par exemple, provenir du système de gestion de la production en amont de l'essorage ou d'une mesure de niveau dans un réservoir ou un malaxeur alimentant les essoreuses.
  • Si la valeur TCD calculée diffère, en plus ou en moins, de la durée tH - tA du cycle précédent, on fixe pour le palier d'essorage EF du cycle suivant une durée TE = tF - tE plus ou moins longue, respectivement, de telle sorte que la durée totale du cycle soit égale à TCD, la durée des autres phases du cycle restant constante.
  • Corrélativement, on fixe une nouvelle valeur du volume de liquide de lavage à utiliser pendant le cycle suivant. En pratique, le débit d'alimentation des rampes de lavage 22 (figure 2) étant maintenu constant, on fixera une nouvelle valeur de la durée du lavage TL pour tenir compte de la nouvelle valeur de la durée du palier d'essorage.
  • Par exemple, si TCD est supérieur de 10 secondes à la durée du cycle qui vient de s'achever, on augmentera TE de 10 secondes et on diminuera TL de 1 seconde. Inversement, si TCD est inférieur à la durée du dernier cycle, On diminuera TE et on augmentera TL. La loi liant les variations de TE et celles de TL sera établie à partir d'essais de telle sorte que la qualité du produit essorée reste constante pour toutes les valeurs retenues. On pourra, par exemple, adopter une relation linéaire.
  • En variante, dans le cas où le volume de liquide de lavage est maintenu proportionnel à la charge du panier, on pourra agir sur le coefficient de proportionalité pour modifier ce volume.
  • Les variations de TE et TL sont limitées à des valeurs maximales et minimales prédéterminées.
  • Pour maintenir la charge du panier 10 à la valeur imposée Ch, on utilise un palpeur de couche 12 placé à l'intérieur du panier. Dès que le chargement du panier a commencé, le palpeur est appliqué sur la couche du produit 14 pour mesurer son épaisseur en continu. Lorsque celle-ci atteint une valeur de consigne un automate 24 déclenche la fermeture de la vanne 16 placée sur la goulotte d'alimentation 18 de l'essoreuse.
  • Normalement, la charge du panier est maintenue à chaque cycle à une valeur maximale, qui est déterminée par les caractéristiques de construction de l'essoreuse, car la productivité de l'essoreuse est alors maximale. En effet, les quantités de liquide utilisées pour laver, à chaque cycle, la goulotte d'alimentation, le panier et la cuve de l'essoreuse et pour le prélavage de la couche de produit chargé dans le panier sont constantes, quelle que soit la charge du panier, et on a donc intérêt, pour un débit donné de produit à essorer, à augmenter au maximum la charge du panier, pour réduire le nombre de cycles et, par conséquent, la consommation de liquide de lavage.
  • Par ailleurs, il est inutile d'allonger la durée du palier d'essorage TE au-delà d'une durée maximale TEM car une fois atteinte cette valeur la qualité du produit essoré n'évolue plus et l'allongement de cette durée peut même entraîner des inconvénients, en particulier, dans le cas du sucre, un durcissement de la couche qui devient difficile à décharger du panier.
  • C'est pourquoi, si la valeur de TE calculée à la fin d'un cycle, est supérieur à TEM, on déterminera pour le cycle suivant une nouvelle valeur de la charge du panier, inférieure à la charge maximale, permettant de maintenir TE inférieur ou au plus égal à TEM.
  • La charge du panier pourra être calculée par la formule suivante : (2)   Ch = Q x (TCDM + TIC) 3600 x N
    Figure imgb0002
    TCDM étant la durée d'un cycle comportant un palier d'essorage de durée maximale TEM.
  • A partir de cette valeur de Ch, on fixera une nouvelle valeur de consigne d'épaisseur pour le palpeur 12.
  • Si le volume de liquide de lavage est maintenu proportionnel à la charge du panier, il sera réduit automatiquement avec la charge.
  • Si le débit du produit à traiter augmente à nouveau, et que la valeur calculée de Ch devienne égale ou supérieure à la charge maximale, on revient au premier mode de fonctionnement en calculant TCD au moyen de la formule (1) et en maintenant la charge à sa valeur maximale.
  • La courbe donnant les variations en fonction du temps, au cours d'un cycle, de l'épaisseur de la couche du produit dans le panier, qui est représentée en tirets sur la figure 1, est tracée à chaque cycle à partir des informations du palpeur 12 ou d'un gammadensimètre 20 dont le rayonnement traverse la couche de produits 14.
  • Tous les calculs sont effectués automatiquement par un calculateur 26 qui reçoit les informations nécessaires de capteurs appropriés, et les valeurs de consigne calculées sont appliquées aux entrées de l'automate 24 qui commande les différents organes de l'essoreuse : moteur d'entraînement en rotation du panier, vanne d'alimentation, palpeur, etc...

Claims (7)

  1. Procédé de conduite automatisée d'une essoreuse centrifuge à panier cylindrique dont le fonctionnement cyclique comporte les étapes suivantes : chargement du panier, accélération du panier avec préessorage puis lavage du produit solide préessoré, maintien du panier à vitesse constante pour essorage final, décélération et déchargement du panier à faible vitesse, et dont la cadence est fonction du débit de produit à essorer, caractérisé en ce que, à la fin de chaque cycle :
    - on détermine le temps disponible (TCD) pour le cycle suivant, en maintenant à une valeur minimale constante (TIC) le temps d'attente entre deux cycles successifs,
    - on détermine la durée de la phase d'essorage final (TE) en fonction du temps disponible (TCD), et
    - on détermine la quantité de fluide de lavage à utiliser dans le cycle suivant en fonction de la durée de la phase d'essorage (TE).
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide de lavage est projeté à débit constant sur le produit chargé dans le panier et on fixe la durée du lavage (TL) pour que la quantité de fluide de lavage utilisée soit égale à la valeur déterminée.
  3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la durée du lavage est constante et on règle le débit du fluide de lavage pour que la quantité de fluide de lavage utilisée soit égale à la valeur déterminée.
  4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la durée de la phase d'essorage final (TE) et la quantité de liquide de lavage à utiliser sont maintenues entre des valeurs limites supérieures et inférieures.
  5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le temps disponible pour le cycle suivant (TCD) est calculé à la fin de chaque cycle à partir du débit de produit à traiter (Q) et d'une valeur imposée de la charge du panier (Ch).
  6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lorsque la durée calculée de la phase d'essorage final excède une valeur maximale prédéterminée (TEM), on détermine une nouvelle valeur de la charge du panier (Ch) correspondant à la durée d'un cycle comportant une phase d'essorage final de durée maximale, et on calcule une nouvelle valeur de consigne de l'épaisseur de la couche de produit dans le panier correspondant à cette nouvelle valeur de la charge du panier.
  7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la quantité de fluide de lavage à utiliser dans le cycle est maintenue proportionnelle à la charge du panier (Ch).
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