FR2980848A1 - Device for measuring free lime content of clinker sample in cement factory, has programmable logic controller receiving conductivity values from sensors to provide validation signal when difference between values is less than preset value - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne les dispositifs de contrôle automatique de mesure de la conductivité utilisés en cimenterie et concerne en particulier un dispositif et un procédé de mesure de la teneur en chaux libre d'un échantillon de clinker. The present invention relates to automatic control devices for measuring conductivity used in cement works and relates in particular to a device and a method for measuring the free lime content of a clinker sample.
Dans une cimenterie, un des paramètres significatifs de conduite de four est ce que l'on appelle la mesure du pourcentage de chaux libre dans le clinker. Cette valeur est un indicateur du degré de cuisson et doit être maintenue constante entre 1 et 1,5% sur une ligne de cuisson. La valeur de la teneur en chaux libre est également un indicateur primordial de la qualité de tout type de ciment. Cette mesure peut être déterminée selon plusieurs méthodes, dont une dite de référence. Parmi ces différentes méthodes connues en milieu cimentier, celle qui est la plus intéressante est la mesure de conductivité d'une solution de clinker broyé dans du mono-éthylène glycol appelé couramment glycol. La méthode ci-dessus décrite dans le brevet français 2.585.133 et mise en oeuvre de façon automatique consiste à préparer un mélange de 50 grammes de mono-éthylène glycol anhydre et de 1 gramme de clinker broyé pour obtenir une solution après agitation par un agitateur mécanique, à porter la solution à une température de 80 degrés Celsius dans un bêcher au moyen d'une résistance chauffante surveillées par une mesure de température. Au bout d'un certain temps, environ 8 mn, la conductivité de la solution est mesurée au moyen d'une sonde conductimétrique à électrodes. La valeur de conductivité obtenue est proportionnelle à la concentration en ions Ca2+ de la solution, et également proportionnelle au poids de clinker broyé et inversement proportionnelle au poids de glycol selon une formule de calibration polynomiale dont les constantes sont définies au moment de la calibration avec des clinkers frais étalons à différentes valeurs, comprises entre 0.5% et 5% de chaux libre. Bien que la méthode ci-dessus soit une méthode relativement 35 fiable, elle peut donner lieu à des résultats erronés dus à des défaillances provenant d'un manque d'agitation de la solution, d'un problème de régulation de température, d'un problème de mesure lié à la sonde à électrodes tel qu'un problème de traitement électronique, un problème de câblage ou un problème d'encrassement de la sonde à électrodes. C'est pourquoi, le but de l'invention est de pallier les inconvénients précités en fournissant un dispositif et un procédé de mesure de la teneur en chaux libre d'un échantillon de clinker dans lequel une seconde sonde différente de la sonde à électrodes telle qu'une sonde à induction, permet une redondance apportant une grande fiabilité au résultat obtenu. L'objet principal de l'invention est donc un dispositif de mesure de la teneur en chaux libre d'un échantillon de clinker comprenant un premier moyen de mesure consistant en un récipient dans lequel on dispose l'échantillon de clinker et une quantité prédéterminée de mono-éthylène glycol, l'ensemble étant agité pour obtenir un mélange dans lequel la chaux libre présente dans l'échantillon a été solubilisée dans le mono-éthylène glycol, et une première sonde conductimétrique à électrodes adaptée pour effectuer la mesure de la conductivité du mélange qui est fonction de la teneur en chaux libre de l'échantillon de clinker. Le dispositif comprend un second moyen de mesure comportant une seconde sonde conductimétrique différente de la première sonde adaptée pour mesurer la conductivité du mélange qui est fonction de la teneur en chaux libre de l'échantillon de clinker dont la conductivité a déjà été mesurée par la sonde conductimétrique à électrodes, et une unité de traitement recevant successivement la valeur de la conductivité donnée par la première sonde conductimétrique à électrodes et la valeur de la conductivité donnée par la seconde sonde conductimétrique à induction pour fournir un signal de validation lorsque la différence entre les valeurs est inférieure à une valeur prédéterminée. In a cement plant, one of the significant furnace control parameters is what is known as the percentage of free lime in the clinker. This value is an indicator of the degree of cooking and must be kept constant between 1 and 1.5% on a cooking line. The value of free lime content is also a key indicator of the quality of any type of cement. This measurement can be determined according to several methods, including a so-called reference. Among these different methods known in cementing medium, the one that is the most interesting is the conductivity measurement of a solution of clinker ground in mono-ethylene glycol commonly called glycol. The above method described in French Patent 2,585,133 and implemented automatically consists of preparing a mixture of 50 grams of anhydrous mono-ethylene glycol and 1 gram of milled clinker to obtain a solution after stirring with a stirrer. mechanical, to bring the solution to a temperature of 80 degrees Celsius in a beaker by means of a heating resistor monitored by a temperature measurement. After some time, about 8 minutes, the conductivity of the solution is measured by means of a conductimetric electrode probe. The conductivity value obtained is proportional to the concentration of Ca 2+ ions in the solution, and also proportional to the weight of milled clinker and inversely proportional to the weight of glycol according to a polynomial calibration formula whose constants are defined at the time of calibration with fresh standard clinkers with different values, between 0.5% and 5% free lime. Although the above method is a relatively reliable method, it can give rise to erroneous results due to failures due to lack of agitation of the solution, temperature control problem, measurement problem related to the electrode probe such as an electronic processing problem, a wiring problem or a fouling problem of the electrode probe. Therefore, the object of the invention is to overcome the aforementioned drawbacks by providing a device and a method for measuring the free lime content of a clinker sample in which a second probe different from the electrode probe such as that an induction probe, allows a redundancy bringing a great reliability to the result obtained. The main object of the invention is therefore a device for measuring the free lime content of a clinker sample comprising a first measuring means consisting of a container in which the clinker sample is placed and a predetermined quantity of mono-ethylene glycol, the whole being agitated to obtain a mixture in which the free lime present in the sample has been solubilized in the mono-ethylene glycol, and a first conductimetric electrode probe adapted to perform the measurement of the conductivity of the mixture which is a function of the free lime content of the clinker sample. The device comprises a second measuring means comprising a second conductimetric probe different from the first probe adapted to measure the conductivity of the mixture which is a function of the free lime content of the clinker sample whose conductivity has already been measured by the probe conductivity sensor, and a processing unit successively receiving the value of the conductivity given by the first electrode conductimetric probe and the value of the conductivity given by the second conductimetric induction probe to provide a validation signal when the difference between the values. is less than a predetermined value.
Un autre objet de l'invention est un procédé de mesure de la teneur en chaux libre d'un échantillon de clinker comprenant les étapes consistant à : - mettre dans un récipient l'échantillon de clinker et une 5 quantité prédéterminée de mono-éthylène glycol, - agiter l'ensemble pendant un temps suffisant pour obtenir un mélange dans lequel la chaux libre présente dans l'échantillon a été dissoute dans le mono-éthylène glycol, - effectuer la mesure de la conductivité électrique du 10 mélange au moyen d'une sonde conductimétrique à électrodes, cette conductivité étant fonction de la teneur en chaux libre de l'échantillon de clinker ; - effectuer une seconde mesure de la conductivité électrique du mélange au moyen d'une sonde conductimétrique différente de 15 la sonde conductimétrique à électrodes et qui est également fonction de la teneur en chaux libre de l'échantillon de clinker, - transmettre successivement la valeur de la conductivité donnée par la sonde conductimétrique à électrodes et la valeur 20 de la conductivité donnée par la sonde conductimétrique à induction à une unité de traitement, - recueillir en sortie de l'unité de traitement un signal de validation lorsque la différence entre les valeurs est inférieure à une valeur prédéterminée ou un signal de non 25 validation dans le cas contraire. Les buts, objets et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit faite en référence à la figure unique qui représente un bloc diagramme du dispositif de mesure de la teneur en chaux 30 libre d'un échantillon de clinker selon l'invention, et Le dispositif de mesure de la teneur en chaux libre d'un échantillon de clinker selon l'invention est décrit en référence à la figure unique. Une quantité prédéterminée de clinker broyé dont on désire mesurer la teneur en chaux libre, par exemple lg, 35 est placée dans un récipient adéquat 10. Une quantité prédéterminée de mono-éthylène glycol ou glycol, par exemple 50g, est également placée dans un récipient adéquat 12. Puis, le clinker et le glycol sont mis dans un bécher 14 où ils sont agités à une température de 80°C pour obtenir un mélange dans lequel le clinker a été dissous dans le glycol. En général, une durée de 8mn d'agitation est suffisante pour obtenir le mélange et le même résultat. Le mélange est ensuite transféré dans un récipient dans lequel se trouve une sonde conductimétrique à électrodes 16. Another object of the invention is a method of measuring free lime content of a clinker sample comprising the steps of: - placing in a container the clinker sample and a predetermined amount of mono-ethylene glycol - Agitate all for a time sufficient to obtain a mixture in which the free lime present in the sample has been dissolved in the mono-ethylene glycol, - measure the electrical conductivity of the mixture by means of a electrodes conductimetric probe, this conductivity being a function of the free lime content of the clinker sample; perform a second measurement of the electrical conductivity of the mixture by means of a conductimetric probe different from the conductimetric electrode probe and which is also a function of the free lime content of the clinker sample, transmit successively the value of the conductivity given by the conductimetric electrode probe and the value of the conductivity given by the conductimetric induction probe to a processing unit; - recovering at the output of the processing unit a validation signal when the difference between the values is less than a predetermined value or a non-validation signal in the opposite case. The objects, objects and features of the invention will appear more clearly on reading the following description made with reference to the single figure which represents a block diagram of the device for measuring the free lime content of a clinker sample. according to the invention, and the device for measuring the free lime content of a clinker sample according to the invention is described with reference to the single figure. A predetermined amount of crushed clinker whose lime content, for example 1 g, is to be measured is placed in a suitable container 10. A predetermined quantity of mono-ethylene glycol or glycol, for example 50 g, is also placed in a container. 12. The clinker and the glycol are then placed in a beaker 14 where they are stirred at a temperature of 80 ° C. to obtain a mixture in which the clinker has been dissolved in the glycol. In general, a duration of 8 minutes of stirring is sufficient to obtain the mixture and the same result. The mixture is then transferred to a container in which there is a conductimetric electrode probe 16.
Celle ci mesure la conductivité électrique du mélange qui est proportionnelle à la teneur en chaux libre du clinker. Lorsque la mesure de conductivité a été effectuée par la sonde 16, le mélange est transféré dans un récipient dans lequel se trouve une sonde conductimétrique à induction 18. Cette dernière effectue également la mesure de conductivité du mélange à une température de 80°C. Enfin, les deux valeurs de mesure de la conductivité fournies par les deux sondes sont transmises à une unité de traitement telle qu'un automate programmable 20. Ce dernier effectue la comparaison des deux valeurs. Lorsque les deux valeurs sont égales, ce qui est le cas en général, l'automate programmable 20 fournit en sortie un signal de validation. Lorsque les deux valeurs ne sont pas égales mais diffèrent d'une valeur inférieure à une valeur prédéterminée, un signal de validation est tout de même transmis mais avec une indication de réserve. Si la différence entre les deux valeurs de conductivité est supérieure à cette valeur prédéterminée, un signal de non validation est transmis et le dispositif effectue la mesure de nouveau. This one measures the electrical conductivity of the mixture which is proportional to the free lime content of the clinker. When the conductivity measurement has been carried out by the probe 16, the mixture is transferred into a container in which there is a conductimetric induction probe 18. The latter also conducts the conductivity measurement of the mixture at a temperature of 80 ° C. Finally, the two conductivity measurement values provided by the two probes are transmitted to a processing unit such as a programmable controller 20. The latter performs the comparison of the two values. When the two values are equal, which is the case in general, the programmable controller 20 outputs a validation signal. When the two values are not equal but differ from a value less than a predetermined value, a validation signal is still transmitted but with a reserve indication. If the difference between the two conductivity values is greater than this predetermined value, a non-validation signal is transmitted and the device performs the measurement again.
La sonde conductimétrique à induction 18 est préférentiellement une sonde de type toroïdal comportant une bobine émettrice de champ magnétique et une bobine réceptrice de champ magnétique, les deux bobines étant de forme toroïdale et entourant un récipient en forme de tuyau dans lequel se trouve le mélange. Le champ magnétique fourni par la bobine émettrice est transmis au mélange de clinker et de glycol se trouvant dans le récipient. Ce champ magnétique induit un courant dans le mélange liquide. Les ions présents dans le liquide sont alors traversés par un courant proportionnel à la concentration ionique, courant qui est mesuré au niveau d'une bobine réceptrice. Le procédé de mesure de la teneur en chaux libre d'un échantillon de clinker consiste donc à effectuer une seconde mesure de la conductivité du mélange dont une première mesure de la conductivité vient d'être effectuée à l'aide de la sonde à électrodes, puis à comparer les résultats obtenus à l'aide d'un automate programmable de façon à pouvoir valider la mesure. C'est donc une mesure redondante de la conductivité du mélange qui est effectuée, mais la redondance n'est pas simplement la répétition de la mesure avec un dispositif identique. La seconde mesure est effectuée avec une sonde différente de la première sonde, et en particulier avec une sonde à induction. Ceci constitue une des caractéristiques essentielles de l'invention. The conductimetric induction probe 18 is preferably a toroidal type probe comprising a magnetic field emitting coil and a magnetic field receiving coil, the two coils being of toroidal shape and surrounding a pipe-shaped container in which the mixture is located. The magnetic field provided by the transmitting coil is transmitted to the mixture of clinker and glycol in the container. This magnetic field induces a current in the liquid mixture. The ions present in the liquid are then traversed by a current proportional to the ionic concentration, which current is measured at a receiver coil. The method for measuring the free lime content of a clinker sample thus consists in carrying out a second measurement of the conductivity of the mixture, a first measurement of the conductivity of which has just been carried out using the electrode probe. then compare the results obtained using a PLC so that the measurement can be validated. It is therefore a redundant measure of the conductivity of the mixture that is carried out, but the redundancy is not simply the repetition of the measurement with an identical device. The second measurement is carried out with a probe different from the first probe, and in particular with an induction probe. This is one of the essential features of the invention.
A noter que l'utilisation d'une seconde sonde différente de la première sonde, telle qu'une sonde à induction de conception beaucoup plus robuste mécaniquement, permet d'éviter les défaillances de la première sonde à électrodes, à savoir une mauvaise agitation, un défaut de la sonde elle même, un défaut 25 de câblage de la sonde ou de l'électronique, un défaut de la sonde de température ou un encrassement de la sonde à électrodes. En outre, la solution étant déjà dissoute, il suffit de quelques secondes pour effectuer une mesure fiable, précise et répétable avec la sonde à induction.Note that the use of a second probe different from the first probe, such as an induction probe design much more mechanically robust, avoids failures of the first electrode probe, namely poor agitation, a defect of the probe itself, a wiring fault of the probe or the electronics, a fault of the temperature probe or a fouling of the electrode probe. In addition, the solution is already dissolved, it only takes a few seconds to make a reliable measurement, accurate and repeatable with the induction probe.
30 A noter enfin que l'atout principal de l'invention tient dans sa précision, sa justesse, sa reproductibilité, la rapidité de la seconde mesure de conductivité puisqu'on utilise le mélange qui a déjà été analysé. Finally, note that the main advantage of the invention lies in its accuracy, accuracy, reproducibility, the speed of the second conductivity measurement since the mixture that has already been analyzed.
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