FR2941777A1

FR2941777A1 - Mesure de debit dans un ventilateur.

Info

Publication number: FR2941777A1
Application number: FR0950667A
Authority: FR
Inventors: Cyril Gautrias; Christophe Leleu
Original assignee: Technofan SA
Current assignee: Safran Ventilation Systems SAS
Priority date: 2009-02-03
Filing date: 2009-02-03
Publication date: 2010-08-06
Anticipated expiration: 2029-02-03
Also published as: FR2941777B1

Abstract

Dispositif de mesure de débit massique global dans un ventilateur (2) comprenant un moyen de détermination (42) du débit massique global avec au moins une première borne d'entrée (70), apte à recevoir un signal de débit massique local (Q ) mesuré dans le ventilateur (2), et une borne de sortie (74) apte à délivrer un signal de débit massique global déterminé ((Q ) de sortie du ventilateur (2), caractérisé en ce que la valeur de débit massique global déterminé ((Q ) est une fonction polynômiale de degré n du débit massique local (a ) qui s'écrit sous la forme n désignant un entier au moins égal à 1, (a ) désignant des coefficients réels d'indice i avec i variant de 0 à n.

Description

Mesure de débit dans un ventilateur L'invention se rapporte à un dispositif de mesure de débit global dans un ventilateur et à un procédé de mesure de débit mis en oeuvre par un tel dispositif. La mesure de débit dans les canalisations raccordées à un ventilateur né- cessite des flux d'air bien stabilisés afin de garantir une précision de la mesure. Par exemple, pour une mesure par tube de Pitot ou par perte de charge, un diamètre de la canalisation amont égal à quatre fois celui de la bouche d'entrée du ventilateur est requis tandis qu'un diamètre de la canalisation aval égal à dix fois celui de la bouche de sortie du ventilateur est requis.

L'intégration d'une fonction de mesure de débit au sein même du ventilateur accroît l'autonomie du ventilateur en diminuant le nombre de composants d'interface communiquant avec l'environnement extérieur et en renforçant sa capacité de contrôle en débit. Cependant une telle intégration doit s'adapter à des conditions aérauli- ques beaucoup plus perturbées à l'intérieur du ventilateur en comparaison de celles régnant à l'intérieur d'une canalisation. En effet, le régime cyclonique des courants d'air circulant à l'intérieur du ventilateur rend difficile l'obtention d'une mesure précise par un capteur de débit classique intégré à l'intérieur du ventilateur, un capteur de débit classique étant par exemple une sonde de type Pitot. Le problème technique est d'améliorer la précision de mesure d'un débit massique de ventilateur lorsque la mesure est effectuée à l'intérieur d'un ventilateur par un capteur de débit. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de mesure de débit massi- que global dans un ventilateur comprenant un moyen de détermination du débit massique global avec au moins une première borne d'entrée, apte à recevoir un signal de débit massique local (Qm_local) mesuré dans le ventilateur, et une borne de sortie apte à délivrer un signal de débit massique global déterminé ((Qm_global) de sortie du ventilateur, caractérisé en ce que la valeur de débit massique global déterminé ((Qm_global) est une fonction polynômiale de degré n du débit massique local (Qm_local) qui s'écrit sous la forme n Qm_global = 1 ai .( Q. Inca ) i=0 n désignant un entier au moins égal à 1, (ai) désignant des coefficients réels d'indice i avec i variant de 0 à n. Suivant des modes particuliers de réalisation, le dispositif de mesure de débit massique comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le moyen de détermination du débit massique global comprend une deuxième borne d'entrée apte à recevoir un signal associé à au moins un paramètre de fonctionnement du ventilateur, distinct du débit massique local (Qm local), et le débit massique global déterminé ((Qm_giobai) dépend du débit massique local (Qm_iocal) et de la valeur d'au moins un paramètre caractéristique de l'écoulement à l'intérieur du ventilateur ; - au moins un paramètre caractéristique de l'écoulement est un paramètre compris dans l'ensemble consistant en un paramètre représentatif de la charge du ventilateur, un degré d'hygrométrie, une température externe au ventilateur et une température du flux interne au ventilateur ; - chaque coefficient ai de la fonction polynomiale dépend d'un même paramètre représentatif de la charge (Qvrep) sous la forme d'une fonction de modulation gi respective vérifiant ai = gi(Qvrep), pour i variant de 0 à n ; - le dispositif comprend un moyen de détermination d'un paramètre repré- sentatif de la charge du ventilateur comportant une première borne d'entrée rétroactive connectée à la sortie du moyen de détermination du débit massique global ; au moins une borne d'entrée corrective apte à recevoir au moins un paramètre environnemental, et une borne de sortie connectée à la borne d'entrée du moyen de détermination du débit global massique et apte à délivrer un paramètre représentatif de la charge du ventilateur (Qvrep), et le paramètre représentatif de la charge du ventilateur (Qvrep) est fonction à la fois de la valeur du débit massique global (Qm_global) et de la valeur d'au moins un paramètre environnemental ; - la borne de sortie est connectée à la borne d'entrée rétroactive et les moyens de détermination du débit massique global et d'un paramètre représentatif de la charge du ventilateur connectés entre eux forment une boucle d'asservissement ; - le paramètre représentatif de la charge du ventilateur (Qvrep) est le débit volumique de sortie (Qvrep), et le moyen de détermination du débit volumique (Qvrep) en tant que paramètre représentatif de la charge du ventilateur comprend quatre bornes d'entrée respectives aptes à recevoir en tant que paramètres environnementaux respectivement une vitesse de rotation du ventilateur, une température amont du ventilateur actuelle, une pression amont actuelle du ventilateur, une série de constantes comportant une vitesse de rotation de référence (Nref) du ventilateur, une température amont de référence prédéterminée du ventilateur (Tref), une pression amont de référence prédéterminée du ventilateur (Pref) et une cons-tante de conversion dimensionnelle k1, et le débit volumique de sortie (Qvrep) dépend des paramètres environne- mentaux (N, Ta, Po, Nref , Tref , Pref) selon l'équation : 27- Pref N To PO Nref T ref - le dispositif comprend un moyen de mesure de débit massique local 15 ayant au moins un capteur de mesure de débit massique local compris dans l'ensemble formé par les capteurs à fil chaud et les sondes de Pitot ; - le moyen de mesure de débit massique local comprend un unique capteur de mesure de débit massique local ; et - le capteur de mesure de débit massique local est un capteur à fil chaud 20 soit avec l'entretien d'une différence de température constante entre une sonde chaude et une sonde froide, soit avec un courant de chauffe de la sonde chaude constant. L'invention a également pour objet un ventilateur comprenant un dispositif de mesure de débit massique global tel que défini ci-dessus. 25 Suivant un mode particulier de réalisation, le ventilateur comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le ventilateur tel que défini ci-dessus comprend un module de commande connecté au dispositif de mesure de débit et apte à recevoir la mesure de débit massique global (Qm_global). 30 L'invention a également pour objet un procédé de mesure de débit massique dans un ventilateur par un dispositif de mesure comprenant un moyen de détermination du débit massique global, un moyen de mesure de débit massique QVrep = k1'Qmglobal

local, caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à déterminer le débit massique global (Qm_global) actuel à un instant courant (t(j)) en fonction du débit massique local actuel (Qm local) à l'instant courant (t(j)) selon une loi polynomiale de degré n s'écrivant sous la forme n Qm_global = 1 ai'(Qm_local i=0 n désignant un entier au moins égal à 1, (ai) désignant des coefficients réels actuels d'indice i avec i variant de 0 à n. Suivant des modes particuliers de réalisation, le procédé de mesure de débit comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le procédé comprend une étape de détermination des coefficients réels ai actuels à l'instant courant t(j) pour i variant de 0 à n, chaque coefficient réel actuel dépendant d'au moins un paramètre actuel (Qvrep) selon une fonction associée prédéterminée vérifiant ai= gi(Qvrep) ;

- chaque coefficient réel actuel ai dépend d'un même paramètre actuel re- présentatif de la charge du ventilateur ; - le dispositif de mesure comprend un moyen de détermination d'un para-mètre représentatif de la charge du ventilateur et le procédé comprend une étape de détermination du paramètre représentatif de la charge actuel (Qvrep) à l'instant courant t(j) en fonction du débit massique global (Qm_global) déterminé à un instant

précédent (t(j-1)) et d'au moins un paramètre environnemental actuel à l'instant courant t(j) ; - le procédé comprend une étape consistant à acquérir à l'instant courant t(j) des paramètres environnementaux compris dans l'ensemble constitué par une vitesse de rotation actuelle du ventilateur (Na), une température en amont du ven- tilateur actuelle (To(j)), une pression en amont actuelle du ventilateur (Po(j)), une série de constantes comportant une vitesse de rotation de référence (Nref) du ventilateur, une température en amont de référence prédéterminée du ventilateur (Tref), une pression en amont de référence prédéterminée du ventilateur (Pref) et une constante de conversion dimensionnelle k1, et le paramètre représentatif de la charge du ventilateur actuel (Qvrep (j)) est un débit volumique de sortie fonction le débit volumique actuel du ventilateur déterminé dans l'étape de détermination par l'équation : QVrep Ci) kl Qmglobal D' P((ef N(i) /TO(I) PO l J) N T ref ref - le procédé comprend une boucle formée par les étapes successives dans laquelle une étape d'incrémentation d'un compteur temporel correspondant à l'instant courant t(j) est interposée entre l'étape de détermination du débit massique global et l'étape d'acquisition des données externes environnementales. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'une unique forme de réalisation qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins sur lesquels : - la figure 1 est une vue globale d'un ventilateur dans lequel est disposé un moyen de mesure de débit du ventilateur selon l'invention, - la figure 2 est un schéma fonctionnel par blocs d'un dispositif de mesure de débit selon l'invention, et - la figure 3 est un ordinogramme d'un procédé de mesure de débit mas- sique de ventilateur mis en oeuvre par le dispositif de la figure 2. Le ventilateur 2 représenté sur la figure 1 est destiné à être implanté dans un circuit de ventilation d'un avion. Il comporte comme connu en soi, un conduit tubulaire 4 généralement cylindrique dans lequel est disposé un bulbe axial 6 se- Ion un axe 7 renfermant un moteur 8, non représenté, et supportant une hélice 10 entrainée par le moteur 8. Le moteur est contenu dans un carter fixe 12 à la périphérie extérieure duquel sont formés des déflecteurs 14. En entrée le ventilateur présente un pavillon convergent-divergent 16 formant une chambre d'admission 18 et le bulbe 6 présente une ogive 20.

Le pavillon 18 et l'ogive 20 prolongent de manière continue les formes du conduit 4 et du bulbe 6 et assurent tous deux le guidage du flux gazeux respectivement en amont et en aval de l'hélice 10. L'ogive 20 et le conduit 4 délimitent une chambre de refoulement 22. Le ventilateur comprend également un dispositif de mesure de débit mas- sique global 24 comportant dune part un moyen de mesure de débit massique local 26 et d'autre part une première unité électronique de traitement 28.

Le moyen de mesure de débit massique local 26 et la première unité électronique de traitement 28 raccordés entre eux par un câble électrique 30. Le moyen de mesure de débit massique local 26 comprend un capteur de débit massique local 32, formé par une première sonde 34 et une deuxième sonde 36, disposées à l'intérieur de la chambre de refoulement 22 en direction radiale vers l'axe central 7 du ventilateur 2, et une deuxième unité électronique 38 disposée à l'instar de la première unité électronique 28 à l'intérieur d'un même boitier 40. Suivant le schéma fonctionnel de la figure 2, le dispositif de mesure de débit massique global 24 comprend le moyen de mesure de débit massique local 26 et la première unité électronique 28 connectés entre eux. La première unité électronique 28 comprend un moyen de détermination 42 du débit massique global du ventilateur 2 relié au moyen de mesure de débit massique local 26 et à un moyen de détermination 46 d'un paramètre représentatif de la charge du ventilateur, la charge du ventilateur étant un degré de résistance à la sortie de l'air du ventilateur 2. Le moyen de mesure de débit massique local 26 comprend une sortie 48 reliée au moyen de détermination 42 du débit massique global du ventilateur 2 et apte à délivrer un signal de débit massique local, référencé Qm_local et mesuré dans le ventilateur 2 par le capteur de débit massique local 32. Le moyen de mesure de débit massique local 26 comprend le capteur de débit massique local 32 et la deuxième unité électronique 38, la deuxième unité électronique 38 comprend un moyen 50 d'acquisition des données en courant et en tension respective de chacune des sondes 34, 36 et de commande du courant de la première sonde 34, et un moyen de calibration 52 du capteur 32. Le capteur de débit massique local 32 est ici un capteur de la technologie appelée à fil chaud . La première sonde 34 dite chaude est réalisée par un premier fil chauffé par un courant électrique traversant et injecté en une entrée.

La deuxième sonde 36 dite froide est réalisée par un deuxième fil dans le-quel aucun courant électrique n'est injecté par une source de courant externe.

Les deux extrémités de chacune des deux sondes 34, 36 forment quatre bornes de sortie 54, 56, 58, 60 du capteur 32 reliés à des bornes correspondantes 62, 64, 66, 68 du moyen d'acquisition 50. Le moyen d'acquisition 50 est apte à mesurer le courant électrique 11, respectivement 12, et la tension électrique U1, respectivement U2, aux bornes 54, 56, respectivement 58, 60 de la première sonde dite chaude 34, respectivement de la deuxième sonde dite froide 36. A partir des valeurs de la tension U1 et du courant 11, le moyen d'acquisition 50 est apte à déterminer la valeur de la résistance électrique R1 de la première sonde selon la loi d'ohm : R1 = U1/11. Le moyen d'acquisition 50 est apte à déterminer la valeur de température Ti de la première sonde 34 en fonction de la valeur déterminée de R1 suivant un abaque ou une formule prédéterminée qui correspond à la technologie de la première sonde 34 et plus particulièrement à son matériau. Par exemple, dans le cas où la première sonde dite chaude 34 est en platine, la formule utilisée est celle de l'équation connue sous le nom de Van Dunsen. De même, pour la deuxième sonde froide 36 le moyen d'acquisition 50 est apte à déterminer la résistance associée R2 à partir de U2 et 12, puis la température T2 à partir d'une formule de conversion correspondant au matériau de la deuxième sonde froide 36 Le moyen d'acquisition 50 est apte, à partir des valeurs de température Ti, T2 et de la puissance électrique de chauffage notée Pc délivrée à la sonde chaude 26, à déterminer un indicateur référencé indicateur_capteur représentatif du débit massique local mesuré au voisinage du capteur.

Ici cet indicateur est déterminé selon la formule : Indicateur_capteur = Pc/ (T1-T2) Cet indicateur correspond à l'énergie nécessaire pour maintenir un certain échauffement du capteur 24 et représente l'échange thermique par convexion entre le capteur 24 et l'air qui circule autour de lui. Cet indicateur augmente avec la vitesse de l'air. Le moyen d'acquisition 50 est apte à fournir la valeur de l'indicateur à un moyen de calibration 52 du capteur 24 capable de déterminer le débit local massique Qm ,osa, en fonction de l'indicateur à l'aide d'une courbe de calibration.

La courbe de calibration traduit la non-linéarité de la relation entre la vitesse de l'air et l'indicateur. Cette courbe de calibration est réalisée par exemple par le calcul du débit local massique comme fonction polynomiale de l'indicateur suivant un polynôme prédéterminé. Cette courbe peut encore être réalisée à l'aide d'une table de valeurs de conversion à une entrée et une sortie. Ici, la puissance de chauffage est maintenue constante par injection d'un courant externe de valeur constante dans la première sonde chaude 34 depuis la borne 66. En variante, la température de la première sonde dite chaude 34 est main- tenue constante en faisant varier la puissance de chauffage au moyen d'un courant variable injecté depuis la borne 66. Le moyen de détermination 42 du débit massique global comprend une première borne d'entrée 70 connectée à la borne de sortie 48 du moyen de me-sure de débit massique local 26, une deuxième borne d'entrée 72 connectée au moyen de détermination 46 d'un paramètre représentatif de la charge du ventilateur 2, et une borne de sortie 74 apte à délivrer à un module de commande 76 du ventilateur 2 un signal de débit massique global déterminé, référencé Qm_global , de sortie du ventilateur 2. Le moyen de détermination 42 du débit massique global est apte à déter- miner le signal de débit massique global Qm_global en fonction du débit massique local Qm local suivant une loi polynomiale qui s'écrit sous la forme : n i Qm_global = ai'(Qm_local i=0 (équation 1) où n désigne un entier au moins égal à 1 et ai désignent des coefficients réels d'indice i, avec i variant de 0 à n.

Ici, les grandeurs Qm_global et Qm_local sont exprimées en kilogrammes par seconde. Le moyen de détermination 42 du débit massique global est apte à déterminer le signal de débit massique global Qm_global en fonction d'un paramètre représentatif de la charge du ventilateur 2, ici le débit volumique référencé Qvrep .

Dans ce cas, chaque coefficient ai, pour i variant de 0 à n, est fonction de QVrep suivant une fonction de modulation associée gi telle que ai= gi(Qvrep) et l'expression de Qm_global en fonction de Qm_local et de Qvrep s'écrit : n Qm_global = 1 gi (QVrep )' (Qin local ) i=o (équation 2) En variante, le moyen de détermination 42 du débit massique global est apte à déterminer le signal de débit massique global Qm_global en fonction d'au moins un paramètre caractéristique de l'écoulement pris parmi un paramètre re- présentatif de la charge du ventilateur comme par exemple un degré d'hygrométrie, une température externe au ventilateur et une température du flux interne au ventilateur. Le moyen de détermination 46 de débit volumique comprend ici une borne d'entrée rétroactive 78 connectée à la borne de sortie 74 du moyen de détermina- tion du débit massique global 42, quatre bornes d'entrées correctives 80, 82, 84, 86 aptes à recevoir des paramètres environnementaux, et une borne de sortie 88 connectée à la sortie 74 du moyen de détermination du débit massique global 46 apte à délivrer le débit volumique référencé Qvrep en tant que paramètre représentatif de la charge du ventilateur.

Le moyen de détermination du débit massique global 42, la connexion reliant la borne de sortie 74 et la borne d'entrée rétroactive 78, le moyen de détermination 46 de débit volumique et la connexion reliant la borne de sortie 88 et la deuxième borne d'entrée 72 forment une boucle d'asservissement 79. Les première, deuxième, troisième bornes correctives 80, 82, 84 sont ap- tes à recevoir respectivement une vitesse de rotation du ventilateur N, une température dite amont du ventilateur actuelle To, une pression dite amont actuelle du ventilateur Po fournies respectivement par un tachymètre 88, un capteur de température 90, un capteur de pression 92. Le capteur de température 90 et le capteur de pression 92 sont disposés à l'intérieur du pavillon 18 du ventilateur 2. La pression Po et la température sont dites amont en raison du fait qu'elles sont mesurées en amont de l'hélice 10. La quatrième borne 86 est apte à recevoir d'une mémoire 94 une série de constantes comportant une vitesse de rotation de référence Nref du ventilateur 2, une température en amont du ventilateur, de référence prédéterminée Tref, une pression en amont du ventilateur, de référence prédéterminée Pref , et une cons-tante de conversion dimensionnelle k1 entre un débit massique et un débit volumique.

Le moyen de détermination 46 du débit volumique référencé Qvrep en tant que paramètre représentatif de la charge du ventilateur 2 est apte à déterminer Qvrep en fonction des paramètres environnementaux N, Ta, Po, de la constante k1 et du débit massique global Qm_global selon la loi régie par l'équation : z Qvrep = k1 •Qmglobal • Pref N TD (équation 3) PO Jref 'ref

En variante et de manière plus générale, le moyen de détermination 46 de débit volumique Qvrep est apte à déterminer Qvrep en fonction d'au moins un paramètre environnemental et du débit massique global Qm_global • En variante, le capteur de débit massique local 32 est une sonde de type Pitot. Suivant la figure 3, un procédé 100 de mesure de débit massique global est mis en oeuvre dans le ventilateur 2 par le dispositif 24 de mesure de débit massique global décrit aux figures 1 et 2. Le procédé de mesure 100 comprend un ensemble d'étapes dont une par- tie forme une boucle 101 paramétré dans le temps par un paramètre de rang j de succession d'instants t(j). Dans une première étape 102, le moyen de détermination 46 de débit volumique reçoit de la mémoire 94 à la quatrième borne 86 la série de constantes prédéterminées comportant la vitesse de rotation de référence Nref , la tempéra- ture de référence dite amont du ventilateur Tref, la pression de référence dite amont du ventilateur Pref et la constante de conversion dimensionnelle k1. Le moyen de détermination 46 reçoit également la valeur d'un débit massique global de référence Qm_global_ref correspondant à un débit volumique de référence Qvref représentatif d'une charge de référence du ventilateur prédéterminée sous les conditions environnementales de référence Nref ,Tref, Pref. Le débit massique global de référence Qm_global_ref est déterminé en usine sur un banc de tests à partir du débit volumique Qvref selon la formule : Qm_global_ref = QVref / k1 (équation 4) Le débit volumique de référence Qvref est mesuré par un procédé de me- sure du débit volumique différent du procédé de l'invention, utilisant des capteurs de banc de test différents du capteur 32, les capteurs pouvant être le cas échéant disposés à l'extérieur du ventilateur 2. Par convention, ce procédé est désigné par procédé de référencement. Dans une étape 103, des fonctions de modulation gl de coefficients réels a; pour i variant de 1 à n, avec n un ordre entier prédéterminé au moins égal à 1, sont déterminées par un procédé d'identification d'un modèle de variation du débit massique global Qm_global à partir de données de mesures récoltées au préalable.

Le modèle identifié représente la variation du débit massique global Qm_global en fonction du débit massique local Qm_local mesuré par le capteur 32 du ventilateur et du paramètre Qvrep rreprésentatif de la charge du ventilateur . Le modèle de variation du débit massique global s'écrit sous une forme générique fonctionnelle selon l'équation : n Qm_global (QVrep ) = ai [Qm_local i=1(équation 5) avec ai = gi (QVrep) et n entier supérieur ou égal à 1. Les données de mesure qualifiées d'étalonnage servant à déterminer les fonctions de modulation gl sont constituées par, d'une part, des mesures de débit volumique de sortie pour différentes valeurs de la charge Qvrep stabilisée dans le temps du ventilateur 2 et situées autour de la valeur de référence Qvref , et d'autre part, de manière correspondante, des mesures de débit massique local. Ces mesures d'étalonnage sont effectuées à vitesse de rotation du venti- lateur, à température en amont, pression en amont égales respectivement à Nref, Tref, Pref et sont obtenues en utilisant le même banc de test que celui utilisé dans l'étape 102. Dans ces conditions, le débit massique global et le débit volumique global sont liés par la relation : Qm_global = QVrep / k1 (équation 6) Il est à remarquer que Qm_local dépend également de Qvrep. Dans une étape suivante d'initialisation 104, le paramètre entier j d'un compteur horodateur d'instants t(j) est mis égal à un et la variable Qm_global (0) représentant le débit massique global à l'instant initial t(0) est mise égale au débit massique global de référence Qm_global_ref Dans une étape suivante 106, les paramètres environnementaux de la vitesse de rotation du ventilateur, de la température amont du ventilateur, de la pression amont du ventilateur, respectivement référencés Na), To(j), Po(j) sont mesurés à l'instant courant t(j) et transmis au moyen de détermination de débit volumique 46. En outre, pendant l'étape 106, le débit massique local référencé Qm iocal(j) est mesuré à l'instant courant t(j) et transmis au moyen de détermination de débit volumique 46. Dans une étape suivante 108, un coefficient k2(j) correspondant à l'instant courant t(j) est calculé selon l'expression : ~N(j) 7-To (j) k2 (j) = Pef (équation 7) Nref TYef PO ( j) Puis dans une étape suivante 110, le débit volumique de sortie du ventilateur à l'instant t(j) est déterminé par l'expression suivante : QVrep (j) = Qmglobal (j -1).k, .k2 (j) (équation 8) dans laquelle Qmglobal(j-1) désigne le débit massique global déterminé à l'instant t(j-1) précédent l'instant courant t(j) et k1 désigne la constante de conver- sion dimensionnelle entre le débit massique et le débit volumique. Ensuite, à l'étape 112 des coefficients ai(j) associés à l'instant courant t(j) pour i variant de 1 à n sont déterminés selon l'expression : a,( j) = gl (Qvrep (j)) (équation 9) dans laquelle les gi désignent respectivement pour i variant de 1 à n les fonctions de modulation de ai(j) dépendant de Qvrep(j).

Les fonctions g; ont été déterminées à l'étape 103. La détermination des coefficients ai(j) peut être effectuée par un calcul à base de fonctions algébriques ou par une table de conversion à une entrée et une sortie.

Puis, dans l'étape 114, le débit massique global à l'instant courant t(j), Qm_global (j) est déterminé selon l'expression : n /~ l Qin global (J) =lai ()[Qm_local (.~)Jl (équation 10) i=1 Le débit massique global à l'instant t(j) est ainsi fourni dans une étape sui-vante 116 comme mesure indirecte du débit massique global de sortie du ventila- teu r 2.

Les étapes 106, 108, 110, 112, 114 et 116 sont répétées, le paramètre j de la boucle 101 ayant été incrémenté au préalable d'une unité dans une étape 118. En fonctionnement, la boucle 101 converge, le temps de réponse de la boucle typiquement de l'ordre de 10 à 30 secondes étant inférieur à une durée de variation tcharge de la charge du ventilateur sur une amplitude prédéterminée. La boucle est réalisée sous une forme numérique à l'aide d'un microprocesseur et d'une mémoire associée. En variante, la boucle est une boucle de type analogique réalisée avec des composants de type analogique. Le procédé mis en oeuvre par le dispositif décrit à la figure 2, permet ainsi de déterminer le débit massique global en sortie du ventilateur à un instant donné à partir d'une ou plusieurs mesures d'un débit massique local à l'intérieur du ventilateur 2 effectuées par un seul capteur 32.

En outre, le procédé permet de mesurer avec précision et rapidité le débit massique global de sortie du ventilateur indépendamment de la charge du ventilateur et de la vitesse de variation de la charge. Le procédé permet également de s'affranchir de l'utilisation de capteurs externes au ventilateur et disposés au niveau et le plus souvent à l'intérieur des canalisations raccord en amont et en sortie du ventilateur, entrainant une simplification de l'interface électronique du ventilateur avec son environnement extérieur.

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif de mesure de débit massique global dans un ventilateur (2) comprenant un moyen de détermination (42) du débit massique global avec au moins une première borne d'entrée (70), apte à recevoir un signal de débit massi- que local (Qm_iocai) mesuré dans le ventilateur (2), et une borne de sortie (74) apte à délivrer un signal de débit massique global déterminé ((Qm_global) de sortie du ventilateur (2), caractérisé en ce que la valeur de débit massique global déterminé ((Qm_global) est une fonction polynômiale de degré n du débit massique local (Qm_local) qui s'écrit sous la forme n Qm_global = 1 ai'(Qm_local i=0 n désignant un entier au moins égal à 1, (ai) désignant des coefficients réels d'indice i avec i variant de 0 à n.
2. Dispositif de mesure de débit massique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de détermination (42) du débit massique global corn- prend une deuxième borne d'entrée (72) apte à recevoir un signal associé à au moins un paramètre de fonctionnement du ventilateur (2), distinct du débit massique local (Qm_local), et en ce que le débit massique global déterminé ((Qm_global) dépend du débit massique local (Qm_local) et de la valeur d'au moins un paramètre caractéristique de l'écoulement à l'intérieur du ventilateur (2).
3. Dispositif de mesure de débit massique selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'au moins paramètre caractéristique de l'écoulement est un paramètre compris dans l'ensemble consistant en un paramètre représentatif de la charge du ventilateur, un degré d'hygrométrie, une température externe au ventilateur et une température du flux interne au ventilateur.
4. Dispositif de mesure de débit massique selon l'une quelconque des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que chaque coefficient ai de la fonction polynomiale dépend d'un même paramètre représentatif de la charge (Qvrep) sous la forme d'une fonction de modulation gi respective vérifiant ai = gi(Qvrep), pour i variant de 0 à n.
5. Dispositif de mesure de débit massique selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de détermination (46) d'un paramètre représentatif de la charge du ventilateur (2) comportantune première borne d'entrée rétroactive (78) connectée à la sortie (72) du moyen de détermination du débit massique global (42), au moins une borne d'entrée corrective (80, 82, 84, 86) apte à recevoir au moins un paramètre environnemental, et une borne de sortie (88) connectée à la borne d'entrée (72) du moyen de détermination du débit global massique (42) et apte à délivrer un paramètre représentatif de la charge du ventilateur (Qvrep), et en ce que le paramètre représentatif de la charge du ventilateur (Qvrep) est fonction à la fois de la valeur du débit massique global (Qm_g,obal) et de la valeur d'au moins un paramètre environnemental.
6. Dispositif de mesure de débit massique selon la revendication 5, caractérisé en ce que la borne de sortie (74) est connectée à la borne d'entrée rétroactive (78) et les moyens (42, 46) de détermination du débit massique global et d'un paramètre représentatif de la charge du ventilateur connectés entre eux forment une boucle d'asservissement (79).
7. Dispositif de mesure de débit massique selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que le paramètre représentatif de la charge du ventilateur (Qvrep) est le débit volumique de sortie (Qvrep), et en ce que le moyen de détermination (46) du débit volumique (Qvrep) en tant que paramètre représentatif de la charge du ventilateur comprend quatre bornes d'entrée (80, 82, 84, 86) respectives aptes à recevoir en tant que paramètres environne-mentaux respectivement une vitesse de rotation du ventilateur (N), une température amont du ventilateur actuelle (T), une pression amont actuelle du ventilateur (P), une série de constantes comportant une vitesse de rotation de référence (Nref) du ventilateur, une température amont de référence prédéterminée du ventilateur (Tref), une pression amont de référence prédéterminée du ventilateur (Pref) et une constante de conversion dimensionnelle k1, et en ce que le débit volumique de sortie (Qvrep) dépend des paramètres environnementaux (N, Ta, Po, Nref , Tref , Pref) selon l'équation : 27- Pref N To PO Nref T ref QVrep = k1'Qmglobal
8. Dispositif de mesure de débit massique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de mesure de débit massique local (26) ayant au moins un capteur (32) de mesure de débit massique local compris dans l'ensemble formé par les capteurs à fil chaud et les sondes de Pitot.
9. Dispositif de mesure de débit massique selon la revendication 8, caractérisé en ce que le moyen de mesure (26) de débit massique local comprend un unique capteur (32) de mesure de débit massique local.
10. Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications 8 à 9, caractérisé en ce que le capteur (32) de mesure de débit massique local est un capteur à fil chaud soit avec l'entretien d'une différence de température constante entre une sonde chaude (34) et une seconde froide (36), soit avec un courant de chauffe de la sonde chaude (34) constant.
11. Ventilateur comprenant un dispositif de mesure de débit massique global (24) défini selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.
12. Ventilateur selon la revendication 11 comprenant un module de commande (76) connecté au dispositif de mesure de débit (24) et apte à recevoir la mesure de débit massique global (Qm_global).
13. Procédé de mesure de débit massique global dans un ventilateur (2) par un dispositif de mesure (24) comprenant un moyen de détermination (42) du débit massique global, un moyen de mesure de débit massique local (26), caractérisé en ce qu'il comprend une étape (114) consistant à déterminer le débit massique global (Qm_global) actuel à un instant courant (t(j)) en fonction du débit massi- que local actuel (Qm local) à l'instant courant (t(j)) selon une loi polynomiale de de- gré n s'écrivant sous la forme n Qm_global = 1 ai'(Qm_local i=0 n désignant un entier au moins égal à 1, (al) désignant des coefficients réels actuels d'indice i avec i variant de 0 à n.
14. Procédé de mesure de débit massique global selon la revendication 13, caractérisé en qu'il comprend une étape (112) de détermination des coefficients réels al actuels à l'instant courant t(j) pour i variant de 0 à n, chaque coeffi-cient réel actuel dépendant d'au moins un paramètre actuel (Qvrep) selon une fonction associée prédéterminée vérifiant ai= gi(Qvrep).
15. Procédé de mesure de débit massique global selon la revendication 14, caractérisé en ce que chaque coefficient réel actuel ai dépend d'un même pa- ramètre actuel représentatif de la charge du ventilateur.
16. Procédé de mesure de débit massique selon le revendication 15, caractérisé en ce que le dispositif de mesure (24) comprend un moyen de détermination (46) d'un paramètre représentatif de la charge du ventilateur (2) et en ce que le procédé comprend une étape (110) de détermination du paramètre repré- sentatif de la charge actuel (Qvrep) à l'instant courant t(j) en fonction du débit massique global (Qm_global) déterminé à un instant précédent (t(j-1)) et d'au moins un paramètre environnemental actuel à l'instant courant t(j).
17. Procédé de mesure de débit massique selon la revendication 16, caractérisé ce qu'il comprend une étape (106) consistant à acquérir à l'instant cou- rant t(j) des paramètres environnementaux compris dans l'ensemble constitué par une vitesse de rotation actuelle du ventilateur (Na), une température en amont du ventilateur actuelle (To(j)), une pression en amont actuelle du ventilateur (Po(j)), une série de constantes comportant une vitesse de rotation de référence (Nref) du ventilateur, une température en amont de référence prédéterminée du ventilateur (Tref), une pression en amont de référence prédéterminée du ventilateur (Pref) et une constante de conversion dimensionnelle k1, et en ce que le paramètre représentatif de la charge du ventilateur actuel (Qvrep (j)) est un débit volumique de sortie fonction le débit volumique actuel du ventilateur déterminé dans l'étape de détermination par l'équation : QVrep lJ~ kl'Qmglobal D' Pref N(j) ./To(i) PO l J) N T ref ref
18. Procédé de mesure de débit massique global selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il comprend une boucle (101) formée par les étapes suc-30 cessives (106, 108, 110, 112, 114) dans laquelle une étape d'incrémentation (118) d'un compteur temporel (j) correspondant à l'instant courant t(j) est interposéeentre l'étape de détermination du débit massique global (114) et l'étape d'acquisition (106) des données externes environnementales.