Puissance délivrée en kW
3. Matériel et traitements
3.2. Grandeurs mesurées
3.2.1. Matériel de mesure
3.2.1.1. Centrale d’acquisition
La quasi-totalité des mesures effectuées sur la chaudière (températures, vitesses d’air et de fumées, position des grilles, débit de poussières) sont enregistrées via une centrale d’acquisition. Chaque instrument de mesure est connecté à une clé qui lui est spécifique. La clé transforme le signal du capteur en un signal numérique interprétable par la centrale d’acquisition qui scrute en permanence
c
ordinateur où elles sont stockées avant d’être analysées. 3.2.1.1.1. Mesures de températures
L
températures des gaz au cours du temps. Placés dans le plan de symétrie de la chaudière ces mesures se décomposent de la façon suivante :
− 7 températures sont prises sur les éléments de grilles correspondant aux 7 rangées d’éléments ; − 17 températu
s que − 9 températures sont prises au dessus de la voûte à mi-hauteur de l’espace existant ;
− 3 températures sont prises en entrée L
Thermocouple Thermocouple
Deux températures supplémentaires sont acquises par sondes thermorésistives de type PT100 sur le départ
its massiques de gaz circulant dans la chaudière, nous mesurons s, nous avons choisi des diamètres de conduites permettant d’exploiter os instruments de mesure de vitesse dans leur pleine échelle. Autrement dit, le diamètre de chaque onduite est choisi pour qu’au débit maximal la vitesse du gaz dans la conduite soit légèrement inférieure à
ble par l’instrument. Ce choix permet également d’obtenir un écoulement à , soit un écoulement turbulent dont les propriétés aérauliques permettent de et le retour de l’eau circulant dans l’échangeur de chaleur.
Six températures supplémentaires sont acquises parallèlement aux cinq mesures de vitesses d’air comburant et à la mesure de vitesse des fumées afin d’exprimer les débits en Nm³/h.
3.2.1.1.2. Mesures de vitesse des gaz Afin d’obtenir une mesure des déb
températures et vitesses des gaz dans des conduites de diamètre connu. Les phénomènes d’écoulement de gaz étant difficilement maîtrisable
n c
la vitesse maximale mesura grand nombre de Reynolds
considérer que la vitesse du gaz est identique quel que soit le point de mesure (écoulement piston).
Dans les cas de mesures du débit d’air comburant, nous avons opté pour des mesures par moulinets. Ceux-ci étant limités à 20m/s, nous les avons placés dans des conduites de 96mm de diamètre intérieur pour les airs primaires et de 73mm pour les airs secondaires.
Ø 73mm (AS) Ø 96mm (AP) 500mm 500mm 1000mm V couche limite Ø 73mm (AS) Ø 96mm (AP) 500mm 500mm 1000mm couche limite V
Figure 3-20 : Schéma d'implantation du moulinet au sein de la veine de mesure.
Concernant la mesure de débit des fumées, gaz chaud (150°C en moyenne, pouvant monter jusqu’à 250°C), humide et chargé de particules solides, nous avons opté pour un tube de Pitot et une sonde de pression différentielle corrigée en température. Mesurant une vitesse maximale de 40m/s, nous avons dû modifier la conduite de cheminée afin d’obtenir de telles vitesses maximales comme nous l’avons indiqué au paragraphe 3.1.2.8.
Une fois chaque veine de mesure mise en place, nous avons étalonné les appareils grâce à un compteur de gaz de ville à turbine, ce dernier étant étalonné par le centre de vérification des poids et mesures. Nous en avons déduit un coefficient correcteur propre à chaque moulinet dans sa mise en place. Le Tableau 3-1 récapitule les coefficients correcteurs pour chacune des veines d’air.
Veine de mesure Corrections de débit Diamètre des tubes Surface corrigée AP1 95,01% 96 mm 68,8 cm² AP2 93,09% 96 mm 67,4 cm² AS1 89,01% 73 mm 37,3 cm² AS2 90,04% 73 mm 37,7 cm² AS3 92,61% 73 mm 38,8 cm²
La mesure de débit de fumées est effectuée dans la veine de cheminée grâce à un tube de Pitot corrigé en ine si bien que la formule de correction doit inclure de fumées Q en fonction de la vitesse température. L’étalonnage a révélé un décalage à l’orig
un second terme correcteur. La formulation du débit fumées.humides mesurée vmesurée s’exprime de la façon suivante :
Qfumées =0,9655.Scheminée.
(
vmesurée+0,135)
(Eq. 3-20)où : Scheminée est la surface réelle de la veine de cheminée dont le diamètre intérieur mesure 107mm, donc 89,92cm².
3.2.1.2. Analyseur de gaz
L’analyse des gaz de combustion est effectuée grâce à un analyseur de gaz portatif de type TESTO 350 XL muni de cellules électrochimiques. Cet appareil permet une mesure continue des concentrations en O2, CO (H2), NO, NO2 et CxHy sur échantillon sec.
Le gaz est prélevé directement dans la cheminée où la température de l’échantillon est mesurée.
L’échantillon de gaz est d’abord séché grâce à un module à effet Peltier qui refroidit le gaz à une température entre 4 et 8°C. L’eau de condensation est pompée vers un réservoir.
ussiéré dans un filtre, pour enfin être injecté dans les cellules de L’échantillon de gaz est ensuite dépo
mesure. Les plages de mesure, les précisions obtenues et les temps de réaction de chacune des cellules de mesure sont précisés dans le Tableau 3-2.
Cellule O2 CO NO NO2 CxHy
Unité % vol. ppm vol. ppm vol. ppm vol. ppm vol.
e de mesure 0 - 25 0 - 10 000 0 - 3 000 0 - 500 0 - 5 000 ± 0,8% Plag T 40 s de la mesure ± 10 ppm Précision ± 10 ppm ± 5% ± 5% emps de réaction 20 s 40 s 30 s 40 s à 90% de la valeur alyseur de gaz.
L’appareil est régulièrement vérifié grâce à des gaz étalons. A chaque mise en route, l’appareil s’initialise automatiquement avec de l’air.