EP1490637A1 - Procede et dispositif de conduite d'un tunnel cryogenique, tunnel cryogenique associe - Google Patents

Procede et dispositif de conduite d'un tunnel cryogenique, tunnel cryogenique associe

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EP1490637A1
EP1490637A1 EP03725279A EP03725279A EP1490637A1 EP 1490637 A1 EP1490637 A1 EP 1490637A1 EP 03725279 A EP03725279 A EP 03725279A EP 03725279 A EP03725279 A EP 03725279A EP 1490637 A1 EP1490637 A1 EP 1490637A1
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EP
European Patent Office
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tunnel
temperature
value
input
difference
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EP03725279A
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EP1490637B1 (fr
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Alain A2 Résid. du Moulin Saint-Martin CLOAREC
Didier Pathier
Robert Taylor
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA a Directoire et Conseil de Surveillance pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D3/00—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies
    • F25D3/10—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies using liquefied gases, e.g. liquid air
    • F25D3/11—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies using liquefied gases, e.g. liquid air with conveyors carrying articles to be cooled through the cooling space
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D29/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25D29/001—Arrangement or mounting of control or safety devices for cryogenic fluid systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D2500/00—Problems to be solved
    • F25D2500/04—Calculation of parameters

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for driving a cryogenic tunnel, a tunnel of the kind in which products to be cooled or deep-frozen circulate, equipped with means for injecting a cryogenic fluid as well as with means for extracting at flow rate. variable of cold gases resulting from the vaporization of the fluid in the tunnel.
  • a cryogenic tunnel is an open system in which products to be cooled or deep-frozen circulate, by generally injecting liquid nitrogen or any other cryogenic fluid which after vaporization must be evacuated from the system in gaseous form.
  • the tunnel has an opening for the entry and an opening for the exit of the products.
  • the cryogenic liquid enters the tunnel through one or more pipes.
  • One or more additional openings are generally dedicated to the extraction of cold gases resulting from the vaporization of the fluid in the tunnel, which therefore supposes suction and rejection of gases containing a high proportion of nitrogen in the open air.
  • the extraction flow rate is much higher than the flow of nitrogen gas generated by the injection of liquid nitrogen.
  • the extraction flow is greater than the flow of nitrogen gas generated by the injection of liquid nitrogen - on the product outlet side: the air inlet flow rate is slightly positive, with more or less significant variations depending on the operating phases of the tunnel, while the gas outlet flow rate is slightly negative on average, again with variations more or less important depending on the operating phases of the tunnel.
  • the extraction rate must follow the requirement as exactly as possible, taking into account any delays between the injection of liquid nitrogen and the time when it vaporizes. - concerning the gas balance between the exit and the entry of the tunnel: the system must make it possible to guide the gases to prevent that they do not leave either in entry or exit of tunnel.
  • the subject of the invention is a method for driving a cryogenic tunnel in which products to be cooled or deep-frozen circulate, a tunnel equipped with means for injecting a cryogenic fluid and also with means for extracting at a flow rate.
  • variable of all or part of the cold gases resulting from the vaporization of said fluid in the tunnel characterized in that: a) there is at least one temperature probe located outside the tunnel near its entrance and / or of its output, capable of providing a value T in tr ée / so rti e of the temperature of the gases at its location point; b) there is at least one temperature probe situated outside the tunnel capable of providing a value T amb of the ambient temperature of the room where the tunnel operates; c) determining the difference T am b-input / output between said ambient temperature T am b and said temperature T ⁇ input / output > or the difference between the average of the ambient temperatures supplied by said ambient temperature probes and the average of said T ⁇ inlet / outlet temperatures supplied by said inlet / outlet temperature probes; d) the value of the temperature difference provided by step c) is compared with a predetermined setpoint value T ° a mb-input ⁇ / output; e) as a function of the result of the comparison
  • the Applicant has therefore highlighted the fundamental role of taking into account the ambient temperature of the room where the tunnel operates in obtaining quality pipe. It is understood that the room temperature sensor should preferably be placed in a place where the temperature is not influenced by the tunnel or by any other machine or ventilation system present in the room in question.
  • - PID type regulation is used to carry out said feedback from step e).
  • step j) the value of the temperature difference provided by step j) is compared with a predetermined set value T 0 SO input-input;
  • step k we feed back, depending on the result of the comparison of step k), on the orientation of all or part of said balancing flaps in order to orient all or part of the cold gases contained in the tunnel to thus restore if necessary the value of said temperature difference at the level of said setpoint T ° S orti ⁇ - ⁇ ntré ⁇ -
  • extraction means on which one feeds back comprise a single extraction duct situated inside the tunnel, substantially above the product entry zone.
  • the invention also relates to a device for driving a cryogenic tunnel in which products to be cooled or deep-frozen circulate, a tunnel equipped with means for injecting a cryogenic fluid as well as means for extracting all or part at a variable flow rate.
  • cold gases resulting from the vaporization of said fluid in the tunnel comprising: a) at least one temperature probe located outside the tunnel near its inlet and / or its outlet, capable of providing a value T ent r é ⁇ / sor t i ⁇ of the temperature of the gases at its location point; b) at least one temperature probe situated outside the tunnel capable of providing a value T amb of the ambient temperature of the room where the tunnel operates; c) an acquisition unit and information processing apparatus capable of determining the difference T am - e ntry / sorti ⁇ between said ambient temperature T amb and the said temperature T ent ed r / sorti ⁇ , or the difference between the average of the ambient temperatures provided by said ambient temperature probes and the average of said inlet /
  • the information acquisition and processing unit uses, to carry out said feedback, a PID type regulator.
  • the device comprises, inside the tunnel, one or more gas balancing flaps, capable of directing the cold gases towards the entrance or exit of the tunnel, and actuable automatically from outside the tunnel .
  • the device also comprises: i) at least one temperature probe located outside the tunnel near its exit, capable of providing a value T SO rtie of the temperature of the gases in its location point and at least one temperature probe located outside the tunnel near its entrance capable of providing a value Ten t r ée of the temperature of the gases at its location point; j) an acquisition unit and information processing apparatus capable of determining the difference T SO rt- ⁇ ntr ⁇ e between said temperature T SW rti ⁇ and said temperature T ⁇ n tree, or the difference between the average temperature T SO rt provided by said output probes and the average temperature of the said temperatures T ⁇ n tré ⁇ provided by said entrance temperature probes, comparing the value of the temperature difference supplied by the preceding step with a predetermined set value T ° out IE- input e, and RETROACTIVE where appropriate, depending on the result of the previous comparison on all or part of the orientation of said balancing flaps in order to direct some or all of the cold gases contained in
  • extraction means on which one feeds back comprise a single extraction duct situated inside the tunnel, substantially above the product entry zone.
  • the present invention also relates to a cryogenic tunnel integrating such pipe means as described above.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a tunnel of the prior art
  • FIG. 1 illustrates the typical structure of a cryogenic tunnel 1 in which products to be cooled or deep-frozen circulate (inlet 7 of the products, outlet 8 of the processed products), tunnel equipped with means 2 for injecting a cryogenic fluid as well as several means 3 for extracting the cold gases resulting from the vaporization of the fluid in the tunnel.
  • means 2 for injecting a cryogenic fluid
  • means 3 for extracting the cold gases resulting from the vaporization of the fluid in the tunnel.
  • the air inlets in the tunnel are represented by the arrows 5 and by the arrows 6 the gas outlets from the tunnel (here again at the inlet or at the outlet).
  • a temperature probe 21 located outside the tunnel near its entrance, capable of providing a value T in entry of the temperature of the gases at its location, a temperature probe 22 located outside the tunnel near its exit, capable of providing a value T SO rtie of the temperature of the gases at its location point, as well as a temperature probe 23 located at the outside of the tunnel capable of providing a value T amb of the ambient temperature of the room where the tunnel operates.
  • proximity of one or other of the probes according to the invention must be understood as a reasonable distance for the value temperature supplied is representative of the phenomena of air entry or cold gas leakage, so typically an order of magnitude of a few millimeters to a few tens of millimeters from the entrance or exit door of the tunnel will be very suitable for the implementation of the present invention.
  • a unit 30 capable of acquiring and processing information (see in the figure the dashed and mixed dashed-dotted arrows):
  • unit 30 is also suitable according to one of the embodiments of the invention:
  • the unit 30 determines the difference T-SO rt ⁇ e input é e between Tsortie temperature (22) and the Tinput temperature (21), and compares with a predetermined set value T ° S orti ⁇ -entrance- If gas movements in the tunnel go from the front to the back, there will be air inlet at the tunnel entrance, T ⁇ ntr ⁇ e will go up, there will also be cold gas outlet at the tunnel exit and T SO r t i ⁇ will fall. Overall, the movement of gas from front to back will result in
  • gas balancing flaps 20 deflect the turbulence created by the fans and make it possible to direct the cold gases towards the entrance or exit of the tunnel as required.
  • temperature setpoints will be used - whether for the inlet or the outlet - more or less below ambient temperature, in practice preferably close to 0 ° C.

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Abstract

Selon ce procédé de conduite d'un tunnel cryogénique (1), équipé de moyens d'injection (2) d'un fluide cryogénique ainsi que de moyens d'extraction (3) à débit variable des gaz froids, on dispose d'au moins une sonde de température (21, 22) située à l'extérieur du tunnel (1) à proximité de son entrée et/ou de sa sortie, apte à fournir une valeur T (entrée/sortie) de la température des gaz ainsi que d'au moins une sonde de température (23) située à l'extérieur du tunnel (1) apte à fournir une valeur T (amb) de la température ambiante du local où fonctionne le tunnel (1) et l'on détermine la différence T (amb-entrée/sortie) entre ladite température ambiante T (amb) et ladite température T (entrée/sortie) que l'on compare avec une valeur de consigne prédéterminée To (amb-entrée/sortie) , pour retroagir, en fonction du résultat de cette comparaison sur le débit d'extraction desdits moyens d'extraction (3) afin de rétablir si nécessaire la valeur de ladite différence de température au niveau de ladite valeur de consigne To (amb-entrée/sortie).

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF DE CONDUITE D'UN TUNNEL CRYOGENIQUE, TUNNEL CRYOGENIQUE ASSOCIE
La présente invention concerne un procédé et un dispositif de conduite d'un tunnel cryogénique, tunnel du genre dans lequel circulent des produits à refroidir ou surgeler, équipé de moyens d'injection d'un fluide cryogénique ainsi que de moyens d'extraction à débit variable des gaz froids résultant de la vaporisation du fluide dans le tunnel.
Un tunnel cryogénique est un système ouvert dans lequel circulent des produits à refroidir ou à surgeler, par injection en général d'azote liquide ou de tout autre fluide cryogénique qui après vaporisation doit être évacué du système sous forme gazeuse.
Le tunnel possède une ouverture pour l'entrée et une ouverture pour la sortie des produits. Le liquide cryogénique entre dans le tunnel par une ou plusieurs tuyauteries.
Une ou plusieurs ouvertures supplémentaires sont généralement dédiées à l'extraction des gaz froids résultant de la vaporisation du fluide dans le tunnel ce qui suppose donc une aspiration et le rejet des gaz contenant une forte proportion d'azote en plein air.
Dans un fonctionnement idéal, les flux de gaz devraient être équilibrés comme suit :
- Débit d'extraction = Débit d'azote gazeux généré par l'injection d'azote liquide. - Coté sortie des produits : débit d'entrée d'air nul et débit de sortie de gaz également nul.
- Coté entrée des produits : idem i.e débit d'entrée d'air et débit de sortie de gaz nuls.
En pratique, il est quasiment impossible d'obtenir un tel fonctionnement idéal et en particulier, il est très difficile de contrôler de manière constante les deux aspects suivants :
- L'adaptation du débit d'extraction au volume d'azote gazeux généré : en pratique la quantité d'azote injectée dans le tunnel est variable et l'extraction peut alors difficilement suivre le besoin. - L'équilibre des gaz entre la sortie et l'entrée du tunnel : dans le cas où le débit d'extraction est correctement adapté, un tunnel peut être en légère aspiration coté sortie des produits et en léger refoulement coté entrée des produits alors qu'un moment plus tard, la situation peut s'être inversée. Différentes approches ont alors été proposées pour apporter une solutions aux problèmes listés ci-dessus.
Dans le cas le plus fréquent, pour éviter les sorties de gaz (donc les fuites d'azote dans le local de production), on pratique une « sur-extraction ». Pour cela on utilise typiquement une extraction à débit fixe calculé avec une importante marge de sécurité sur le besoin maximum du tunnel , avec des hottes d'aspiration situées en entrée et en sortie de tunnel.
Dans un tel cas, on observe les caractéristiques suivantes :
- le débit d'extraction est largement supérieur au débit d'azote gazeux généré par l'injection d'azote liquide.
- Coté sortie des produits : le débit d'entrée d'air est largement supérieur à 0 tandis que le débit de sortie de gaz est presque nul.
- Coté entrée des produits : idem i.e un débit d'entrée d'air largement supérieur à 0 tandis que le débit de sortie de gaz est presque nul. On comprend alors que l'avantage de cette solution technique est que le risque d'anoxie (fuites d'azote cumulées dans le local de production entraînant une chute du taux d'oxygène dans la pièce) est faible au démarrage du tunnel mais que son inconvénient est lié aux importantes entrées d'air qui provoquent une entrée d'humidité dans le tunnel. A l'intérieur, l'appareil se couvre alors rapidement de givre et perd de son efficacité. De plus, cette entrée d'air entraîne une surconsommation d'azote.
Il est à noter que ces entrées d'air provoquent aussi une entrée d'humidité dans les conduits d'extraction et donc l'apparition de givre. Après plusieurs heures de fonctionnement, ce givre peut boucher les conduits d'extraction et entraîner une fuite d'azote au niveau du tunnel par manque d'extraction (d'où un risque d'anoxie).
Assez fréquemment aussi on trouve dans l'industrie une solution pour limiter les entrées d'air et les sorties gaz selon laquelle l'extraction est légèrement supérieure au besoin ( « légère sur-extraction »). C'est souvent le meilleur compromis qui puisse être pratiqué en l'état actuel de la technique.
Selon cette solution, on pratique une extraction à débit fixe calculé au plus juste sur le besoin maximum du tunnel ou bien une extraction à débit variable indexée sur le taux d'ouverture de la vanne d'arrivée d'azote liquide dans le tunnel. Dans un tel cas, on observe les caractéristiques suivantes :
- le débit d'extraction est supérieur au débit d'azote gazeux généré par l'injection d'azote liquide - coté sortie des produits : le débit d'entrée d'air est légèrement positif, avec des variations plus ou moins importantes suivant les phases de fonctionnement du tunnel alors que le débit de sortie gaz est légèrement négatif en moyenne, ici encore avec des variations plus ou moins importantes suivant les phases de fonctionnement du tunnel.
- coté entrée des produits : ici encore le débit d'entrée d'air est en moyenne légèrement positif, tandis que le débit de sortie gaz est légèrement négatif en moyenne.
On voit alors que l'équilibre entre la sortie et l'entrée du tunnel est variable dans le temps et que l'on peut ainsi passer de la situation d'observation d'une sortie de gaz en entrée de tunnel et d'aspiration d'air en sortie de tunnel à la situation d'aspiration d'air en entrée de tunnel et de sortie de gaz en sortie de tunnel.
On comprend alors que l'avantage principal de cette solution de « légère sur-extraction » est que le risque d'anoxie est assez faible au démarrage du tunnel tandis que son inconvénient principal, tout comme pour la sur-extraction, est lié au fait que l'entrée d'air provoque un givrage de l'appareil et des conduits d'extraction et une sur consommation en azote. Cependant, le débit d'entrée d'air est réduit et les inconvénients techniques ci-dessus listés sont alors plus ou moins limités suivant les cas.
On peut encore citer une dernière approche, en pratique quasiment jamais mise en application, se plaçant, pour limiter les entrées d'air, sous aspiration réduite (« sous-extraction »).
Dans un tel cas, on observe les caractéristiques suivantes : - un débit d'extraction inférieur au débit d'azote gazeux généré par l'injection d'azote liquide.
- coté sortie des produits : un débit d'entrée d'air quasi nul alors que le débit de sortie de gaz est positif.
- coté entrée des produits : également un débit d'entrée d'air quasi nul pour un débit de sortie de gaz positif.
L' avantage de cette situation est bien sur l'absence d'entrée d'air en entrée et sortie de tunnel . Il n'y a donc pas de dépôt de givre dans l'appareil et dans les conduits d'extraction pas plus que de surconsommation d'azote causé par d'éventuelles entrées d'air chaud. En revanche bien évidemment le fonctionnement d'un tunnel dans ces conditions est dangereux. Les fuites d'azote vers l'extérieur du tunnel entraînent un risque d'anoxie et donc une situation dangereuse pour les personnes travaillant à proximité. On constate donc à la lumière de ce qui précède la nécessité réelle pour cette industrie de pouvoir proposer une solution offrant un meilleur compromis, permettant de se rapprocher davantage de l'équilibre idéal. Pour cela : le débit d'extraction doit être adapté au volume d'azote gazeux généré. La quantité d'azote injectée dans le tunnel étant variable, le débit de l'extraction doit suivre aussi exactement que possible le besoin en tenant compte des éventuels retards entre l'injection d'azote liquide et le moment où il se vaporise. - concernant l'équilibre des gaz entre la sortie et l'entrée du tunnel : le système doit permettre de guider les gaz pour éviter qu'ils ne sortent ni en entrée ni en sortie de tunnel.
- l'ensemble de ces contrôles est préférentiellement automatique sans autre action humaine que la fixation des réglages de départ. Ainsi, avec un tel équilibre des gaz dans le tunnel et une extraction totalement adaptée au besoin, le tunnel n'aspirerait plus d'air (ni en entrée ni en sortie) et pourrait donc fonctionner plus longtemps sans dégivrage et sans perdre son efficacité. Les conduites d'extraction ne se boucheraient plus et les fuites d'azote seraient à tout le moins considérablement amoindries, voire supprimées. Le risque d'anoxie serait ainsi maîtrisé.
On peut encore citer l'approche du document US-5 878 582 qui tente de piloter une enceinte cryogénique en comparant une valeur de température en entrée extérieure du tunnel avec une consigne et en rétroagissant sur les moyens d'extraction de l'enceinte selon le résultat de cette comparaison. La Demanderesse a pu démontrer que cette approche technique, apporte certes des améliorations par rapports aux approches de l'art antérieur citées plus haut, mais reste insuffisante tout simplement parce qu'elle ne prend pas en compte la température ambiante dans le local où fonctionne l'enceinte cryogénique. En effet pour obtenir de bons résultats selon ce document, la température de consigne doit être proche de la température ambiante tout en restant toujours inférieure. En effet, si la consigne devient supérieure à la température ambiante (du fait que la température ambiante a chuté), le système devient inopérant car l'extraction va accélérer sans fin sans parvenir jamais à atteindre cette température de consigne. Il sera impossible de faire monter la température mesurée au-dessus de la température de l'air ambiant. En résumé, si la température ambiante dans le local est relativement stable (plus ou moins 1 degré), le système peut facilement être piloté selon cette technique, en revanche, quand la température du local varie (ce qui est souvent le cas dans les locaux de production en agroalimentaire), cette technique de pilotage peut devenir inefficace voire inopérante par moment (température de consigne devenant supérieure à la température ambiante). Dans ce contexte, l'invention a pour objet un procédé de conduite d'un tunnel cryogénique dans lequel circulent des produits à refroidir ou surgeler, tunnel équipé de moyens d'injection d'un fluide cryogénique ainsi que de moyens d'extraction à débit variable de tout ou partie des gaz froids résultant de la vaporisation dudit fluide dans le tunnel, se caractérisant en ce que : a) on dispose d'au moins une sonde de température située à l'extérieur du tunnel à proximité de son entrée et/ou de sa sortie, apte à fournir une valeur Tentrée/sortie de la température des gaz en son point de localisation; b) on dispose d'au moins une sonde de température située à l'extérieur du tunnel apte à fournir une valeur Tamb de la température ambiante du local où fonctionne le tunnel ; c) on détermine la différence Tamb-entrée/sortie entre ladite température ambiante Tamb et ladite température Tθntrée/sortie > ou la différence entre la moyenne des températures ambiantes fournies par lesdites sondes de température ambiante et la moyenne de dites températures Tθntrée/sortie fournies par lesdites sondes de température d'entrée/sortie ; d) on compare la valeur de la différence de température fournie par l'étape c) avec une valeur de consigne prédéterminée T°amb-entréθ/sortie ; e) on rétroagit, en fonction du résultat de la comparaison de l'étape d), sur le débit d'extraction desdits moyens d'extraction afin de rétablir si nécessaire la valeur de ladite différence de température au niveau de ladite
Valeur de Consigne T°amb-entrée/sortie -
La Demanderesse a donc mis en évidence le rôle fondamental de la prise en compte de la température ambiante du local où fonctionne le tunnel dans l'obtention d'une conduite de qualité. On conçoit que la sonde de température ambiante doive être préférentiellement disposée à un endroit où la température n'est pas influencée par le tunnel ni par tout autre machine ou système de ventilation présents dans le local considéré.
Le procédé de conduite selon l'invention pourra par ailleurs adopter l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes :
- on utilise, pour effectuer ladite rétroaction de l'étape e) une régulation de type PID. - on dispose, à l'intérieur du tunnel, de un ou plusieurs volets d'équilibrage des gaz, apte(s) à orienter les gaz froids vers l'entrée ou la sortie du tunnel, et actionnables automatiquement depuis l'extérieur du tunnel.
- dans le contexte de la présence des dits volets : i) on dispose d'au moins une sonde de température située à l'extérieur du tunnel à proximité de sa sortie, apte à fournir une valeur TSOrtie de la température des gaz en son point de localisation et d'au moins une sonde de température située à l'extérieur du tunnel à proximité de son entrée apte à fournir une valeur TΘntrée de la température des gaz en son point de localisation; j) on détermine la différence TSOrtie-entrée entre ladite température
Tsortie et ladite température Tentrée , ou la différence entre la moyenne des températures Tsortie fournies par lesdites sondes de température de sortie et la moyenne de dites températures Tentréθ fournies par lesdites sondes de température d'entrée ; k) on compare la valeur de la différence de température fournie par l'étape j) avec une valeur de consigne prédéterminée T0 SOrtie-entrée ;
I) on rétroagit, en fonction du résultat de la comparaison de l'étape k), sur l'orientation de tout ou partie desdits volets d'équilibrage afin d'orienter tout ou partie des gaz froids contenus dans le tunnel pour rétablir ainsi si nécessaire la valeur de ladite différence de température au niveau de ladite valeur de consigne T°Sortiθ-θntréθ -
- on utilise, pour effectuer ladite rétroaction de l'étape I), une régulation de type PID.
- lesdits moyens d'extraction sur lesquels on rétroagit comprennent un seul conduit d'extraction situé à l'intérieur du tunnel, sensiblement au- dessus de la zone d'entrée des produits.
L'invention concerne également un dispositif de conduite d'un tunnel cryogénique dans lequel circulent des produits à refroidir ou surgeler, tunnel équipé de moyens d'injection d'un fluide cryogénique ainsi que de moyens d'extraction à débit variable de tout ou partie des gaz froids résultant de la vaporisation dudit fluide dans le tunnel, comprenant : a) au moins une sonde de température située à l'extérieur du tunnel à proximité de son entrée et/ou de sa sortie, apte à fournir une valeur Tentréθ/sortiθ de la température des gaz en son point de localisation; b) au moins une sonde de température située à l'extérieur du tunnel apte à fournir une valeur Tamb de la température ambiante du local où fonctionne le tunnel ; c) une unité d'acquisition et de traitement d'informations apte à déterminer la différence Tam -entrée/sortiθ entre ladite température ambiante Tamb et ladite température Tentrée/sortiθ , ou la différence entre la moyenne des températures ambiantes fournies par lesdites sondes de température ambiante et la moyenne de dites températures Tentrée/sortie fournies par lesdites sondes de température d'entrée/sortie, à comparer la valeur de la différence de température fournie par l'étape précédente avec une valeur de consigne prédéterminée T°amb-entrée/sortiθ et à retroagir le cas échéant, en fonction du résultat de la comparaison précédente sur le débit d'extraction desdits moyens d'extraction afin de rétablir si nécessaire la valeur de ladite différence de température au niveau de ladite valeur de consigne T°amb-entrée/sortie •
Le dispositif de conduite selon l'invention pourra par ailleurs adopter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- l'unité d'acquisition et de traitement d'informations utilise, pour effectuer ladite rétroaction, un régulateur de type PID.
- le dispositif comprend, à l'intérieur du tunnel, un ou plusieurs volets d'équilibrage des gaz, apte(s) à orienter les gaz froids vers l'entrée ou la sortie du tunnel, et actionnables automatiquement depuis l'extérieur du tunnel.
- dans le contexte de la présence desdits volets, le dispositif comprend également : i) au moins une sonde de température située à l'extérieur du tunnel à proximité de sa sortie, apte à fournir une valeur TSOrtie de la température des gaz en son point de localisation et au moins une sonde de température située à l'extérieur du tunnel à proximité de son entrée apte à fournir une valeur Tentrée de la température des gaz en son point de localisation; j) une unité d'acquisition et de traitement d'informations apte à déterminer la différence TSOrtie-θntrόe entre ladite température TSOrtiθ et ladite température Tθntrée , ou la différence entre la moyenne des températures TSOrtie fournies par lesdites sondes de température de sortie et la moyenne des dites températures Tθntréθ fournies par lesdites sondes de température d'entrée, à comparer la valeur de la différence de température fournie par l'étape précédente avec une valeur de consigne prédéterminée T°sortie-entrée , et à retroagir le cas échéant, en fonction du résultat de la comparaison précédente sur l'orientation de tout ou partie desdits volets d'équilibrage afin d'orienter tout ou partie des gaz froids contenus dans le tunnel pour rétablir ainsi si nécessaire la valeur de ladite différence de température au niveau de ladite valeur de consigne T°Sortie-entrée . - ladite unité d'acquisition et de traitement d'informations utilise, pour effectuer ladite rétroaction, un régulateur de type PID.
- lesdits moyens d'extraction sur lesquels on rétroagit comprennent un seul conduit d'extraction situé à l'intérieur du tunnel, sensiblement au- dessus de la zone d'entrée des produits.
La présente invention concerne également un tunnel cryogénique intégrant de tels moyens de conduite tels que décrits ci-dessus.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
- la Figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un tunnel de l'art antérieur ;
- la Figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un tunnel permettant la mise en œuvre de l'invention. La figure 1 illustre la structure typique d'un tunnel cryogénique 1 dans lequel circulent des produits à refroidir ou surgeler (entrée 7 des produits, sortie 8 des produits traités), tunnel équipé de moyens d'injection 2 d'un fluide cryogénique ainsi que de plusieurs moyens 3 d'extraction des gaz froids résultant de la vaporisation du fluide dans le tunnel . On reconnaît par ailleurs la présence d'une série de ventilateurs 4.
On a d'autre part représenté par les flèches 5 les entrées d'air dans le tunnel (en entrée ou en sortie) et par les flèches 6 les sorties de gaz du tunnel (ici encore en entrée ou en sortie).
L'installation représentée en figure 2 permet quant à elle la mise en œuvre de la présente invention. On notera que par rapport à la figure 1 les même éléments de structure portent la même référence (par exemple l'injection de liquide cryogénique 2, ou encore les entrées d'air 5 dans le tunnel ou les sorties de gaz 6 de ce tunnel).
Pour le mode de réalisation représenté, on dispose d'une sonde de température 21 située à l'extérieur du tunnel à proximité de son entrée, apte à fournir une valeur Tentrée de la température des gaz en son point de localisation, d'une sonde de température 22 située à l'extérieur du tunnel à proximité de sa sortie, apte à fournir une valeur TSOrtie de la température des gaz en son point de localisation, ainsi que d'une sonde de température 23 située à l'extérieur du tunnel apte à fournir une valeur Tamb de la température ambiante du local où fonctionne le tunnel.
La notion de « proximité » de l'une ou l'autre des sondes selon l'invention doit s'entendre comme une distance raisonnable pour que la valeur de température fournie soit représentative des phénomènes d'entrée d'air ou de fuite de gaz froid, donc typiquement un ordre de grandeur de quelques millimètres à quelques dizaines de millimètres de la porte d'entrée ou de sortie du tunnel va très bien convenir à la mise en œuvre de la présente invention. Comme indiqué sur la figure on dispose également d'une unité 30 d'acquisition et de traitement d'informations apte (voir sur la figure les flèches tiretées et mixtes tiretées-pointillées) :
- à déterminer la différence Tamb-θntree/sortιe entre la température ambiante Tamb fournie par la sonde 23 et l'une ou l'autre des températures Tentrée/sortie fournies par les sondes 21 et 22 ou leur moyenne ;
- à comparer la valeur de la différence de température fournie par l'étape précédente avec une valeur de consigne prédéterminée T°amb-θntrόe/sortιe ;
- à retroagir, en fonction du résultat de cette comparaison sur le débit d'extraction des moyens d'extraction 3 afin de rétablir si nécessaire la valeur de la différence de température au niveau de la valeur de consigne τ 1° amb'entrée/sortie -
Mais l'unité 30 est également apte selon un des modes de réalisation de l'invention :
- à déterminer la différence TSOrtιe-entrée entre la température TSOrtιe fournie par la sonde 22 et la température Tentree fournie par la sonde 21 ;
- à comparer la valeur de la différence de température fournie par l'étape précédente avec une valeur de consigne prédéterminée T0 SOrtιe-entrée ;
- à retroagir, en fonction du résultat de la comparaison précédente, sur l'orientation de tout ou partie des volets d'équilibrage 20 afin d'orienter tout ou partie des gaz froids contenus dans le tunnel pour rétablir ainsi si nécessaire la valeur de la différence de température au niveau de la valeur de
Consigne T°SOrtιe-entree •
Si conformément à l'invention on peut n'agir que sur l'extraction 3 il est clair que l'exploitation combinée des deux modes de contrôle (moyens d'extraction et volets) offre les meilleurs résultats .
L'unité 30 détermine la différence TSOrtιe-entrée entre la température Tsortie (22) et la température Tentrée (21), et compare avec une valeur de consigne prédéterminée T°Sortiθ-entrée- Si les mouvements de gaz dans le tunnel vont de l'avant vers l'arrière, il y aura entrée d'air à l'entrée du tunnel, Tθntrόe va monter, il y aura aussi sortie de gaz froid en sortie de tunnel et TSOrtiθ va chuter. Globalement, le mouvement de gaz de l'avant vers l'arrière va se traduire par
Une baisse de TSortιe-eπtree. De même, un mouvement de gaz de l'arrière vers l'avant du tunnel se traduira par une augmentation de Tsortie-entrée-
A l'intérieur du tunnel, des volets d'équilibrage 20 des gaz dévient les turbulences créées par les ventilateurs et permettent d'orienter les gaz froids vers l'entrée ou la sortie du tunnel selon le besoin.
Selon l'invention on dispose donc d'un moyen de contrôle des mouvements de gaz dans le tunnel (volets gaz) et d'un moyen de mesure des ces mouvements (TSOrtie-entrée-)- Une régulation permet alors d'adapter en permanence la position des volets gaz en fonction de TSOrtie-entrée.de manière à obtenir une situation stable sans mouvement de gaz vers l'avant ou vers l'arrière. Un système de type régulation PID compare TSOrtiθ-entrée à une consigne et calcule la position idéale des volets gaz.
On utilisera préférentiellement des consignes de température - que ce soit pour l'entrée ou la sortie- plus ou moins inférieures à la température ambiante , en pratique préférentiellement voisines de 0°C.
On aura compris à la lecture de ce qui précède que ces deux modes de contrôle fonctionnent de manière indépendante mais permettent d'obtenir en combinaison un fonctionnement de tunnel très proche des conditions idéales.
En quelque sorte, et sans que l'explication schématique (et purement indicative de la compréhension des phénomènes que l'on peut avoir à l'heure actuelle) donnée ci-dessous ne puisse être considérée comme limitative vis a vis de la présente invention, il y a -lorsque les deux modes de contrôle sont combinés- une sorte d'échange du « problème » entre l'entrée et la sortie du tunnel (gestion de la « boule de froid » intermédiaire entre l'entrée et la sortie), les volets étant aptes à renvoyer vers l'entrée cette « boule de froid » tandis que l'extraction est apte quand cela s'avère nécessaire à en évacuer une partie hors du tunnel.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de conduite d'un tunnel cryogénique dans lequel circulent des produits à refroidir ou surgeler, tunnel équipé de moyens
5 d'injection d'un fluide cryogénique ainsi que de moyens d'extraction à débit variable de tout ou partie des gaz froids résultant de la vaporisation dudit fluide dans le tunnel, se caractérisant en ce que : a) on dispose d'au moins une sonde de température (21/22) située à l'extérieur du tunnel à proximité de son entrée et/ou de sa sortie, apte à fournir 0 une valeur Tentrée/sortiθ de la température des gaz en son point de localisation; b) on dispose d'au moins une sonde de température (23) située à l'extérieur du tunnel apte à fournir une valeur Tamb de la température ambiante du local où fonctionne le tunnel ; c) on détermine la différence Tamb-entrόe/sortie entre ladite température 5 ambiante Tamb et ladite température Tentrée/sortie , ou bien la différence entre la moyenne des températures ambiantes fournies par lesdites sondes de température ambiantes et la moyenne de dites températures Tentrée/sortie fournies par lesdites sondes de température d'entrée/sortie ; d) on compare (30) la valeur de la différence de température fournie o par l'étape c) avec une valeur de consigne prédéterminée T0arnb-entrée/sortiθ ; e) on rétroagit, en fonction du résultat de la comparaison de l'étape d), sur le débit d'extraction desdits moyens d'extraction (3) afin de rétablir si nécessaire la valeur de ladite différence de température au niveau de ladite
Valeur de Consigne T°amb-entrée/sortie - 5 2. Procédé de conduite selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'on utilise, pour effectuer ladite rétroaction de l'étape e) une régulation de type PID.
3. Procédé de conduite selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que l'on dispose, à l'intérieur du tunnel, de un ou plusieurs volets (20) 0 d'équilibrage des gaz, apte(s) à orienter les gaz froids vers l'entrée ou la sortie du tunnel, et actionnables automatiquement depuis l'extérieur du tunnel.
4. Procédé de conduite selon la revendication 3 caractérisé par la mise en œuvre des mesures suivantes : i) on dispose d'au moins une sonde de température située à 5 l'extérieur du tunnel à proximité de sa sortie, apte à fournir une valeur Tsortie de la température des gaz en son point de localisation et d'au moins une sonde de température située à l'extérieur du tunnel à proximité de son entrée apte à fournir une valeur Tentrée de la température des gaz en son point de localisation; j) on détermine la différence Tgortie-entrée entre ladite température
Tsortiθ et ladite température Tθntrόe , ou la différence entre la moyenne des températures Tsortie fournies par lesdites sondes de température de sortie et la moyenne des dites températures Tentrόθ fournies par lesdites sondes de température d'entrée ; k) on compare la valeur de la différence de température fournie par l'étape j) avec une valeur de consigne prédéterminée Tgortie-entrée ;
I) on rétroagit, en fonction du résultat de la comparaison de l'étape k), sur l'orientation de tout ou partie desdits volets d'équilibrage afin d'orienter tout ou partie des gaz froids contenus dans le tunnel pour rétablir ainsi si nécessaire la valeur de ladite différence de température au niveau de ladite valeur de consigne T°SOrtiθ-entréθ •
5. Procédé de conduite selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on utilise, pour effectuer ladite rétroaction de l'étape I), une régulation de type PID.
6. Procédé de conduite selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens d'extraction sur lesquels on rétroagit comprennent un seul conduit d'extraction situé à l'intérieur du tunnel, sensiblement au-dessus de la zone d'entrée des produits.
7. Dispositif de conduite d'un tunnel cryogénique dans lequel circulent des produits à refroidir ou surgeler, tunnel équipé de moyens d'injection d'un fluide cryogénique ainsi que de moyens d'extraction à débit variable de tout ou partie des gaz froids résultant de la vaporisation dudit fluide dans le tunnel, comprenant : a) au moins une sonde de température (21/22) située à l'extérieur du tunnel à proximité de son entrée et/ou de sa sortie, apte à fournir une valeur Tentrée/sortie de la température des gaz en son point de localisation; b) au moins une sonde de température (23) située à l'extérieur du tunnel apte à fournir une valeur Tamb de la température ambiante du local où fonctionne le tunnel ; c) une unité (30) d'acquisition et de traitement d'informations apte à déterminer la différence Tamb-entrée/sortie entre ladite température ambiante Tamb et ladite température Tθntrée/sortiθ , ou la différence entre la moyenne des températures ambiantes fournies par lesdites sondes de température ambiante et la moyenne de dites températures Tθntrée/sortie fournies par lesdites sondes de température d'entrée/sortie, à comparer la valeur de la différence de température fournie par l'étape précédente avec une valeur de consigne prédéterminée T0 amb-θntrόe/sortiθ et à retroagir le cas échéant, en fonction du résultat de la comparaison précédente sur le débit d'extraction desdits moyens d'extraction afin de rétablir si nécessaire la valeur de ladite différence de température au niveau de ladite valeur de consigne T0 amb-entrόe/sortie •
8. Dispositif de conduite selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite unité d'acquisition et de traitement d'informations utilise, pour effectuer ladite rétroaction, un régulateur de type PID.
9. Dispositif de conduite selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il comprend, à l'intérieur du tunnel, un ou plusieurs volets (20) d'équilibrage des gaz, apte(s) à orienter les gaz froids vers l'entrée ou la sortie du tunnel, et actionnables automatiquement depuis l'extérieur du tunnel.
10. Dispositif de conduite selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend : i) au moins une sonde de température située à l'extérieur du tunnel à proximité de sa sortie, apte à fournir une valeur TSOrtiθ de la température des gaz en son point de localisation et au moins une sonde de température située à l'extérieur du tunnel à proximité de son entrée apte à fournir une valeur Tentrée de la température des gaz en son point de localisation; j) une unité d'acquisition et de traitement d'informations apte à déterminer la différence TSortie-entrόe entre ladite température Tsortie et ladite température Tentrée , ou la différence entre la moyenne des températures TSortiθ fournies par lesdites sondes de température de sortie et la moyenne des dites températures Tθntrόθ fournies par lesdites sondes de température d'entrée, à comparer la valeur de la différence de température fournie par l'étape précédente avec une valeur de consigne prédéterminée T°Sortie-θntrée , et à retroagir le cas échéant, en fonction du résultat de la comparaison précédente sur l'orientation de tout ou partie desdits volets d'équilibrage afin d'orienter tout ou partie des gaz froids contenus dans le tunnel pour rétablir ainsi si nécessaire la valeur de ladite différence de température au niveau de ladite valeur de consigne T°SOrtie-entrée •
11. Dispositif selon la revendication 10 caractérisé en ce que ladite unité d'acquisition et de traitement d'informations utilise, pour effectuer ladite rétroaction, un régulateur de type PID.
12. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 11 caractérisé en ce que lesdits moyens d'extraction sur lesquels on rétroagit comprennent un seul conduit d'extraction situé à l'intérieur du tunnel, sensiblement au-dessus de la zone d'entrée des produits.
13. Tunnel cryogénique du type dans lequel circulent des produits à refroidir ou surgeler, équipé de moyens d'injection d'un fluide cryogénique ainsi que de moyens d'extraction à débit variable de tout ou partie des gaz froids résultant de la vaporisation dudit fluide dans le tunnel, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de conduite conforme à l'une quelconque des revendications 7 à 12.
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