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[5][_]
Gene Or Protein
(8/ 77)
[6][_]
ETRE
(40)
[7][_]
Est-a
(15)
[8][_]
LLE
(10)
[9][_]
TIF
(5)
[10][_]
DANS
(2)
[11][_]
E(s)
(2)
[12][_]
TNO
(2)
[13][_]
Neur
(1)
[14][_]
Molecule
(7/ 46)
[15][_]
methane
(15)
[16][_]
oxygen
(14)
[17][_]
water
(6)
[18][_]
Tf
(5)
[19][_]
DES
(3)
[20][_]
COD
(2)
[21][_]
minee
(1)
[22][_]
Physical
(19/ 37)
[23][_]
-10 volts
(5)
[24][_]
10 bits
(4)
[25][_]
de 20 bits
(4)
[26][_]
211 m
(3)
[27][_]
-5 volts
(3)
[28][_]
20 bits
(3)
[29][_]
208 s
(2)
[30][_]
de 10 volts
(2)
[31][_]
64 grammes
(1)
[32][_]
216 s
(1)
[33][_]
3 s
(1)
[34][_]
14 g/l
(1)
[35][_]
7 g/l
(1)
[36][_]
de 10 bits
(1)
[37][_]
de 10 millivolts
(1)
[38][_]
de 5 volts
(1)
[39][_]
de 0,05 g
(1)
[40][_]
0,01 g
(1)
[41][_]
0 N
(1)
[42][_]
Organism
(1/ 1)
[43][_]
propor
(1)
[44][_]
Disease
(1/ 1)
[45][_]
Tic
(1)
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2522422A1
Family ID 1504091
Probable Assignee Celanese Int Corp
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title CIRCUIT DE CONTROLE NOTAMMENT D'UN SYSTEME REACTEUR ANAEROBIC
Abstract
_________________________________________________________________
LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN CIRCUIT DE CONTROLE POUR UN SYSTEME
REACTEUR ANAEROBIE.
LE CIRCUIT COMPREND UN FILTRE D'ESTIMATION 16 QUI RECOIT DES SIGNAUX
D'ENTREE DE CAPTEURS, PRODUIT UNE ESTIMATION DE LA VALEUR PRESENTE
D'UNE VARIABLE DANS LE SYSTEME, COMPARE LADITE ESTIMATION A UN SIGNAL
DU CAPTEUR DE LA VARIABLE ET PRODUIT, DE LADITE COMPARAISON, UN SIGNAL
D'ERREUR DE DIFFERENCE QUI EST COMBINE AUX SIGNAUX RECUS ET REAPPLIQUE
AUX INTEGRATEURS, UN ELIMINATEUR DE LA POLARISATION A LONG TERME QUI
PEUT ETRE PRESENTE DANS AU MOINS L'UN DES SIGNAUX RECUS, LEDIT
ELIMINATEUR COMPRENANT UN FILTRE PASSE-HAUT 53 PAR OU LES SIGNAUX
D'ENTREE RECUS SONT TRANSMIS A L'INTEGRATEUR 58, LEDIT FILTRE
PASSE-HAUT REJETANT LA POLARISATION QUI PERSISTE PENDANT UNE PERIODE
SENSIBLEMENT PLUS LONGUE QUE LA CONSTANTE DE TEMPS DU SYSTEME.
L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT AU TRAITEMENT DES water RESIDUELLES.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention concerne le controle d'un reacteur methanogene
anaerobie contenant un lit retenu melange en retour de bacteries
methanogenes par o des water usees organiques et aqueuses sont amenees
vers le haut, et elle se rapporte plus particulierement au controle
d'un filtre anaerobie de recyclage.
Un autre aspect de l'invention se rapporte a une amelioration de la
fiabilite des systemes de controle de processus en general.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caracteristiques,
details et avantages de celle-ci apparattront plus clairement au cours
de la description explicative qui va suivre faite en reference aux
dessins schematiques annexes donnes uniquement a titre d'exemple
illustrant plusieurs modes de realisation de l'invention et dans
lesquels: la figure 1 est un graphique montrant l'ecoulement
volumetrique de courants residuels ou uses dans le "reservoir
d'equilibrage" d'une installation chimique sur une periode d'environ 8
semaines, le temps (decalages) etant indique sur l'axe des abscisses
et l'ecoulement (M litre/8 heures de decalage sur l'axe des ordonnees;
la figure 2 est un graphique montrant la concentration moyenne (en
termes de grammes de demande chimique en oxygen par litre),
gramme/litre, sur l'axe des ordonnees dans le materiau amene a ce
reservoir, sur la meme periode de 8 semaines, le temps (decalages)
etant indique sur l'axe des abscisses; la figure 3 est un graphique
montrant les quantites totales de matieres organiques (en termes de M.
kilogrammes de demande chimique en oxygen par heure)(sur l'axe des
ordonnees) amenees au reservoir sur la meme periode de 8 semaines; la
figure 4 est un schema d'un integrateur numerique commande par
horloge; la figure 5 est un schema d'un systeme contenant un reservoir
d'equilibrage et un filtre-anaerobie; la figure 6 est un schema des
elements d'un systeme de controle du processus illustre sur la figure
5;et les figures 7 a 12 sont des schemas de circuit de diverses unites
de ce systeme de controle, la figure 7 montrant un estimateur du
niveau, la figure 8 montrant un estimateur de la demande en oxygen de
sortie, la figure 9 montrant un moyen de filtrage du signal de demande
en oxygen, la figure 10 montrant un controleur, la figure 11 montrant
un controleur de niveau et la figure 12 montrant un moyen de filtrage
du signal d'ecoulement de methane et une alarme de faible efficacite
Les symboles pour les elements de circuit sont les memes sur tous ces
schemas et sont identifies sur les dessins (noter particulierement les
figures 10 et 11) et dans la descrip- tion ici Comme on peut le voir
sur la figure 11, le meme symbole est utilise pour un amplificateur et
pour un attenuateur. Un aspect de l'invention se rapporte au controle
du fonctionnement d'un filtre anaerobie qui recoit un courant residuel
ou use organique et aqueux d'une instal- lation de traitement (comme
une installation petrochimique, une installation de traitement des
aliments ou une installation de pate ou de papier) Ce courant residuel
peut etre un ensemble de divers courants plus petits provenant de
diverses parties de l'installation, ayant des concentrations et des
debits variables, qui sont amenes a un "reservoir d'equilibrage" Le
taux volumetrique et la concentration de l'ecoulement total vers ce
reservoir peuvent considerablement fluctuer, comme on peut le voir sur
les figures 1, 2 et 3, qui montrent les variations de l'ecoulement
total sur 8 heures, sur une periode de
8 semaines pour une installation petrochimique.
Sur la figure 5, le terme "I An F"' designe un filtre anaerobie, vers
lequel un courant residuel organique et aqueux est pompe a un taux ou
debit controle par une pompe d'alimentation P en provenance d'un
reservoir d'alimentation (reservoir d'equilibrage) 11 Le gaz produit
dans An F est retire par le sommet Une partie de l'effluent liquide de
An F est retiree en tant que sortie ou degorgement et le reste de cet
effluent liquide est recycle vers la partie inferieure de An F par une
pompe de recyclage RP, par exemple par alimentation en melange avec
l'alimentation fraiche Le fonctionnement du filtre anaerobie est
decrit, par exemple, dansla demande U S de Blay et Witt, NO 95 915
deposee le 19 Novembre 1979 et dans le brevet britannique de Witt et
autres NO 1 567 578 publie le 14 Mai 1980, ces demandes etant citees
ici a titre d'exemple.
Le systeme de controle comprend des capteurs pour mesurer les divers
parametres et des transducteurs pour produire des signaux
representatifs de ces parametres mesures La liste de ces signaux ainsi
que des parametres correspondants est donnee ci-apres: Le signal FOD
est representatif de la valeur mesuree de la concentration de la
demande en oxygen (1 O D 1, comme la demande totale en oxygen lT O D J
ou la demande chimique en oxygen LC O D l) du contenu du reservoir
d'alimentation; cela est sensiblement la meme chose que la
concentrationde QD dans l'alimentation fraiche qui s'ecoule du
reservoir 11 a An F Le signal LF est representatif du taux
volumetrique de l'ecoulement de cette alimentation liquide fraiche Le
signal o OD est representatif de la valeur mesuree de la concentration
de la demande en oxygen du degorgement ou de la sortie liquide de An F
Dans le mode de realisation illustre, aucune mesure separee du taux
d'ecoulement de cette sortie n'est effectuee, car c'est sensiblement
la meme que le debit de l'alimentation fraiche qui est represente par
le signal LF Le signal GF est representatif du debit volumetrique
(reduit aux conditions standards de tempera- ture et de pression) du
gaz emis, et le signal MC est representatif de la concentration en
methane dans ce gaz.
Le signal LL est representatif de la valeur mesuree du niveau du
liquide (c'est-a-dire percent de l'etat plein) dans le reservoir 11 Le
signal TIF (ecoulement d'entree au reservoir) est representatif de la
valeur mesuree de l'entree volumetrique dans le reservoir 11.
Le traitement de ces signaux est represente sur la figure 6.
Le signal f OD de la demande en oxygen d'alimenta- tion agit sur un
circuit de filtrage 12 a retard de premier ordre ayant un temps
d'integration de plusieurs heures (comme 16 heures) pour donner un
signal filtre de demande en oxygen d'alimentation f OD qui est
applique, avec le signal d'ecoulement du liquide LF, a un
multiplicateur 13 dont le signal de sortie est representatif du debit
filtre de demande en oxygen vers An F Le debit de demande en oxygen
vers An F est proportionnel a la "charge" (ou "charge organique", qui
est le debit de demande en oxygen divise par le volume Econstant 1 de
An F) Ainsi, le signal a la sortie du multiplicateur 13 est
representatif de la charge.
Le signal d'ecoulement de gaz GF et le signal de concentration en
methane MC sont appliques a un multiplica- teur 14 dont le signal de
sortie MF est representatif du debit de methane a la sortie de An F,
et ainsi du taux d'enlevement de O D dans An F (La production de
gramme mole de methane est equivalente a l'enlevement de
64 grammes de O D).
Le signal d'ecoulement de methane MF, le signal mesure de demande en
oxygen ou O D de sortie o OD, le signal d'ecoulement du liquide LF et
le signal filtre d'alimentation en O D and #x003E; f O Ds, sont tous
appliques (direc- tement ou indirectement) a un estimateur 16 Cet
estimateur developpe un signal interne pour une O D de sortie calcu-
lee (en se basant sur la valeur precedente de O D de sortie ajustee
pour tenir compte de la charge de O D. ajoutee moins le taux
d'enlevement de O D en tant que methane lcomme cela est indique par
MF); compare cette O D de sortie calculee au signalo OD (representant
la valeur mesuree de la O D de sortie, laquelle valeur mesuree peut
etre incorrecte par exemple, du fait d'erreurs d'instrument comme la
formation d'un bouchon dans la ligne d'echantillonnage d'un analyseur
de O D en ligne), et arrive a une estimation de la-valeur la plus
probable de 0.D de sortie Cette valeur estimee, representee par le
signal o ODE est appliquee a un controleur principal indique
generalement en 17 qui, a son tour, applique une charge d'alimentation
a An F Ainsi, le taux d'alimentation est accru quand o ODE est en
dessous du point de consigne souhaite et le taux d'alimentation est
diminue quand o ODE est au-dessus de ce point de consigne.
Le systeme permet un recoupement ou une contre- verification de
l'information donnee par les capteurs.
Il ne repose pas totalement sur la valeur mesuree de O D. de sortie,
qui pourrait etre errone, De preference, il ne repose pas totalement
sur une valeur calculee, qui depend d'une mesure precise, par exemple,
du debit Le systeme prefere ne repose que sur des mesures relativement
fiables ou repetables, comme les signaux de debit de forte repeta-
bilite et (voir description du filtre passe-haut, ci-apres) des
valeurs de o OD qui ne sont pas sujettes a une integra- tion par
rapport au temps Le systeme comprend une alarme (decrite ciapres) qui
est actionnee quand la difference entre les valeurs calculee et
mesuree est superieure a une certaine quantite predeterminee En
reponse a l'alarme, l'operateur deconnecte manuellement le systeme du
capteur de o OD, preleve un echantillon de la sortie et effectue une
mesure independante de O D de sortie (ou a sa discre- tion, en se
basant sur l'experience avec le Lonctio Dnneent de ce systeme dans une
situation particuliere, il r:epose sur une telle mesure independante
precedente) et il re- etablit l'instrument pour inserer la valeur
"vraie" ou reelle pour la concentration de O D de sortie.
Dans le controleur 17, le signal de O D de sortie estime o ODE est
compare a un signal predetermine de point de consigne et le signal
resultant de difference (ou "erreur") est traite selon une logique de
controle d'avance-retard pour donner un signal de demande de charge
201 qui est applique a un diviseur 18 o il est divise par le signal
filtre d'alimentation f ODS pour donner un signal de demande
d'ecoulement liquide 203 qui est applique a un controleur d'ecoulement
19 qui, a son tour, agit sur le reglage de vitesse de la pompe P ou
sur un autre dispositif approprie de reglage d'ecoulement agissant sur
le liquide dans le conduit d'alimentation.
La dimension du reservoir d'alimentation 11 est avantageusement aussi
petite que possible, pour des raisons economiques; par exemple, sa
capacite peut etre egale, disons, a un ecoulement total moyen de 1
jour (c'est-a-dire TIF x 24 heures) Pour eviter ou limiter la
necessite de detourner (du reservoir) tout ou partie du courant
residuel de l'installation, il est prevu de controler le debit du
liquide sortant du reservoir selon le niveau du liquide s'y trouvant A
cette fin, le signal de point de consigne 202 qui est applique au
controleur 17 est rendu partiellement dependant du niveau du liquide
dans le reservoir d'alimentation 11 En effet, quand ce niveau depasse
une bande morte predeterminee, le point de consigne s'eleve, ce qui a
pour effet d'augmenter le taux d'alimentation du filtre anaerobie
Inversement, quand le niveau du liquide tombe en dessous de la bande
morte, le point de consigne s'abaisse; ainsi, le debit vers le filtre
anaerobie est diminue si, du fait d'une quantite relativement faible
de materiau dans le reservoir, ce materiau n'est pas suffisamment
efficace pour diluer tout acoup de materiaux toxiques tres concentres
pouvant etre introduits dans le reservoir.
La facon dont le niveau du liquide influence le point de consigne est
comme suit: le signal TIF (repre- sentatif du debit d'entree mesure
dans le reservoir) et le signal LF (representatif de l'ecoulement de
liquide a la sortie du reservoir) sont appliques a un additionneur 21
dont le signal de sortie 204 est la difference entre TIF et LF; ce
signal de difference d'ecoulement est applique, avec le signal LL
(representatif du niveau de liquide mesure dans le reservoir) a un
estimateur 22 qui produit un signal du niveau du liquide estime LLE Le
percent signal LLE passe a son tour a un dispositif a bande morte 23
pour produire un signal + LLE qui represente la quantite dont le
signal du niveau du liquide estime est au-dessus ou en dessous d'une
bande morte predeterminee Ce signal + LLE agit sur un controleur de
niveau 24 o il est traite selon une logique de controle
d'avance-retard pour donner le signal de point de consigne 202 qui est
applique au controleur principal 17.
Dans le mode de realisation illustre est egalement prevu un autre
systeme de controle, qui peut remplacer (par un commutateur a commande
manuelle 25) le systeme de controle ci-dessus decrit, et qui peut etre
particulierement utile dans la periode o le An F est mis en marche ou
est amene a une haute capacite souhaitee Cet autre systeme est du type
revele dans la demande de brevet US En oirs de Blay et Witt NO 95 915
deposee le 19 novembre 1979 et consiste a regler la O D d'alimentation
pour maintenir une efficacite predeterminee d'enlevement de O D Comme
l'efficacite est egale au taux d'enlevement de O D divise par le taux
d'alimentation de O D, et que le taux d'enlevement de O D est
proportionnel au taux de produc- tion de methane, on peut determiner
le taux d'alimentation souhaite de O D en divisant un signal
representatif du debit de methane par un signal ESP representant
l'efficacite predeterminee. Le point de consigne pour l'efficacite est
modifie de facon a reflechir le niveau du liquide dans le reservoir;
quand le niveau est au-dessus de la bande morte predeter- minee,
l'efficacite est etablie a un niveau inferieur (c'est-a-dire que le
taux relatif d'alimentation de O D. est superieur) et inversement A
cette fin, le signal de point de consigne 202 produit par le
controleur de niveau 24 est utilise, apres conversion appropriee dans
un conver- tisseur 26, en tant que signal ESP du point de consigne
d'efficacite Le signal d'ecoulement de methane MF passe a un moyen de
filtrage 27 pour donner un signal filtre d'ecoulement de methane MFS
Ce dernier est divise par le signal de point de consigne d'efficacite
ESP dans le diviseur 28 pour donner un signal de demande de charge 205
qui est applique au diviseur 18 quand cet autre systeme fonctionne.
Ainsi, le taux d'alimentation vers le filtre anaerobie est accru quand
l'efficacite est superieure au point de consigne d'efficacite
predetermine et inversement.
En se referant maintenant au schema de circuit de l'estimateur de
niveau (figure 7), le signal de difference d'ecoulement 204 (a la
sortie de l'additionneur 21) represente le pourcentage de changementde
volume du reservoir par unite de temps Tandis que le signal 204 peut
etre produit en tant que valeur numerique d'un debit (par exemple en
litr E ou m 3 par minute), en divisant ce debit par une constante (par
exemple le volume du reser- voir 11), cela donne un signal 204 a de la
valeur numerique du pourcentage de changement du volume du reservoir
par minute; dans le mode de realisation illustre, une telle division
par une valeur constante est effectuee par l'attenuateur 29 Le signal
204 a est modifie dans l'addi- tionneur 31 (comme on le decrira
ci-apres) pour former un signal 204 b qui est applique a un
integrateur 32 qui a ete pre-etabli, par un signal 206 pour le niveau
alors existant (pourcentage de l'etat plein) du reservoir.
Ainsi, la sortie de l'integrateur 32 est un signal LLE qui represente
une estimation instantanee du niveau du reservoir Ce signal LLE est
soustrait du signal LL dans un additionneur 33 et le signal resultant
208 de la difference entre LL et LLE est alors re-applique par un
attenuateur 34 a l'additionneur 31 pour modifier le signal 204 a;
cette contre-reaction empeche les petites erreurs des mesures
d'ecoulement de s'accumuler et d'affecter la sortie de l'integrateur
32.
Le mode de realisation illustre comprend un moyen pour actionner une
alarme quand il y a une difference indue et persistante entre les
signaux pour les valeurs mesuree et estimee du niveau du liquide A
cette fin, le signal 208 est applique a un circuit de filtrage de
retard de premier ordre qui est generalement indique par le repere 36
et qui sert a filtrer tout "pic" de courte duree dans le signal 208,
donnant un signal filtre 208 s; ce circuit 36 est de forme
traditionnelle et il comprend un additionneur 37, un attenuateur 38 et
un integrateur 39 ayant une connexion de contre-reaction a
l'additionneur 37 L'alarme 41 est pre- etablie pour etre actionnee
quand la grandeur du signal 208 s (qu'il soit positif ou negatif) est
superieure a une valeur predeterminee Pour arreter a la main l'alarme
41, est prevu un circuit 42 (comprenant un commutateur a contact
momentane ("m c ") 43 et un amplificateur 44) par lequel l'integrateur
39 peut se decharger Pour corriger la situation indiquee par l'alarme
41, des moyens sont prevus pour que l'operateur puisse inserer la
valeur vraie ou reelle du niveau du reservoir dans le systeme (par
exemple quand il y a un mauvais fonctionnement du capteur de mesure du
niveau, pouvant etre provoque par un bouchon solide dans le capteur de
niveau) Un tel moyen de correc- tion comprend un commutateur 46 pour
deconnecter le signal du niveau mesure du systeme et connecter le
signal L Lt
(produit par exemple par un cadran numerique 47) et egale- ment un
circuit de re-etablissement pour connecter le signal de difference 208
a l'integrateur 32 par un amplificateur 48 ayant un gain relativement
eleve (en comparaison a 1 'attenuateur 34 de tres faible gain) et par
un commutateur m c 49 (ou alternativement par un corinuta- teur 51 qui
peut etre sur un panneau de controle et de supervision) de facon qu'en
manoeuvrant le commutateur 49, la valeur estimee devienoe tres
rapidement egale a la valeur vraie Il y a un commutateur 51 a pour
deconnecter le signal de difference d'ecoulement 204 du circuit
d'estimation du niveau Les commutateurs 43, 49 et 51 a sont commandes
et actionnes simultanement par un seul bouton poussoir de facon que
quand les commutateurs 43 et 49 sont fermes, le commutateur 51 a soit
ouvert.
Au dispositif a bande morte 23 est associe un additionneur 33 a auquel
le signal LLE est soustrait d'un signal de point de consigne de
niveauproduit a un cadran numerique manuellement variable.
La figure 8 montre un schema de circuit de l'esti- mateur de O D de
sortie 16 A l'additionneur 52 (gauche superieurede la figure 8), le
taux net de sortie du filtre anaerobie (c'est-a-dire la somme du
signal 210, represen- tatif du taux de decharge de O D liquide plus le
signal' MF qui est representatif du debit de methane) est soustrait du
taux net d'entree (c'est-a-dire le signal 209 qui est representatif de
la charge) afin que le signal resultant 211 represente le taux de
changement du materiau de O D. dans le filtre anaerobie Bien entendu,
il peut etre necessaire de faire passer un ou plusieurs de ces signaux
a travers un amplificateur ou attenuateur approprie (comme on peut le
voir sur la figure 8), o le signal est multiplie par une constante
appropriee pour garantir que toutes les valeurs numeriques seront dans
les memes unites (comme grammes de COD par minute) Le signal 211 a la
sortie de l'additioneur 52 passe par un filtre passe-haut 53 (qui sera
mieux decrit ci-apres) et le signal modifie resultant 211 m passe par
un attenuateur 54 o sa valeur numerique est divisee par une constante,
c'est-a-dire la quantite de liquide contenu dans le filtre anaerobie
(et tuyauteries associees), pour donner ainsi un signal 211 a pour le
changement estime de la concentration de O D dans le filtre anaerobie
Ce signal 211 a est applique a un circuit 56 du meme type que le
circuit estimateur de la figure 7, decrit ci-dessus En effet, il est
applique a unadditionneur 57 (decrit cl-apres) pour donner un signal
212 qui est applique a un integrateur 58 qui a ete pre- etabli, par un
signal 213, pour la concentration en O D. qui existe alors dans le
filtre anaerobie, afin que le signal de sortie o ODE de l'integrateur
58 represente une estimation instantanee de la concentration en O D
dans le filtre anaerobie Le signal o ODE est soustrait du signal o OD
dans un additionneur 59 et le signal resultant 216 de la difference
entre o OD et o ODE est alors reapplique par l'amplificateur
(c'est-a-dire attenuateur) 60, a l'additionneur 57 pour modifier le
signal 211 a Cette contre-reaction empeche les petites erreurs de
mesure de s'accumuler et d'affecter la sortie de l'integrateur 58.
Le signal 210 (qui est representatif du taux de decharge de O D
liquide et qui, comme on l'a mentionne ci-desesus, est applique a
l'additionneur 52), est produit a un multiplicateur 61 qui recoit les
signaux o ODE et LF.
Dans le mode de realisation illustre est incorpore un moyen pour
actionner une alarme quand il y a une difference indue et persistante
entre les signaux des valeurs estimee et mesuree de la concentration
de O D de sortie, et pour corriger, a la main, le systeme Cela est
semblable a l'agencement represente sur la figure 7 et ci-dessus
decrit Le signal 216 est applique a un circuit de filtrage a retard de
premier ordre indique generalement par le repere 62 qui sert a filtrer
tout "pic" dans le signal 216, donnant un signal filtre 216 s, ce
circuit 62 etant d'un type traditionnel et comprenant un additionneur
63, un attenuateur 64 et un integrateur 66 ayant une connexion de
contre-reaction vers l'additionneur 63 L'alarme 67 est pre-etablie
pour etre actionnee quand la grandeur du signal 216 S (qu'il soit
positif ou negatif) est superieure a une valeur predeterminee Pour
arreter l'alarme a la mainest prevu un circuit 68 (comprenant un
commutateur m c 69 et un amplificateur 71) par lequel l'integrateur
peut se decharger Pour corriger la situation indiquee par l'alarme,
des moyens sont prevus pour que l'operateur puisse inserer la valeur
vraie ou reelle de la concentration de O D de sortie dans le systeme
(par exemple quand il y a un mauvais fonctionnement du capteur de
mesure de O D de sortie) Un tel moyen de correction comprend un
commutateur 72 pour deconnecter le signal mesure de O D de sortie du
systeme et connecter a la place un signal correct o O Dt (produit par
exemple par un cadran numerique 73) et egalement un circuit reetabli
pour connecter le signal de difference 216 a l'integrateur 58 par un
amplificateur 74 ayant un gain relativement eleve (en comparaison au
tres faible gain de l'attenuateur) et par un commutateur m c 76 (ou
alternativement, par un commutateur 77 qui peut etre sur le panneau de
commande et de supervision), afin qu'en manoeuvrant le commutateur 76,
la valeur estimee devienne rapidement egale a la, valeur vraie ou
reelle Un commutateur 77 a est prevu, pour deconnecter le signal
d'entree 211 du circuit d'estimation Les commutateurs 69, 76 et 77 a
sont commandes (et actionnes simultanement) par un seul bouton
poussoir de facon que, quand les commutateurs 69 et 76 sont fermes, le
commutateur 77 a soit ouvert.
Le filtre passe-haut 53 comprend une boucle de contre-reaction
contenant un attenuateur a tres faible gain 78 et un integrateur 79
alimentant un additionneur 81 quand le signal de sortie 217 de
l'integrateur (modifie, dans le mode de realisation illustre, par une
polarisation fixe predeterminee) est soustrait du signal d'entree 211.
Le signal 217 est une valeur moyenne mobile de la sortie de
l'additionneur, dont la moyenne est faite sur longtemps afin que le
signal 211 m a la sortie de l'additionneur 81, represente la
difference (positive ou negative) entre le signal 211 et cette valeur
moyenne mobile S'il n'y a pas de polarisation importante (erreur) dans
les signaux a la sortie des capteurs, le signal de moyenne mobile a
long terme 217 est zero et le signal 211 n'est pas modifie a
l'additionneur 81 Mais s'il y a une certaine polarisation importante
(inconnue) dans un ou plusieurs des capteurs et ainsi dans le signal
211, la moyenne mobile 217 derive
(graduellement) dans une direction et l'effet de la polari- sation est
ainsi annule a l'additionneur 81 et n'apparait pas au signal 211 m En
l'absence du filtre passe-haut 53, une petite polarisation constante
sera integree par rapport au temps, sur une longue periode, et
produira une erreur importante dans la valeur de OODE.
Dans une construction preferee, l'integrateur 79 du filtre passe-haut
est un integrateur numerique a commande d'horloge, comme on le decrira
ciapres Le signe du signal 217 a la sortie de ce dispositif
particulier n'est que dans une direction (negative ou positive) et ne
peut passer d'une valeur negative a positive par zero (lequel zero
correspond a l'absence d'une polarisation ou sollicitation a long
terme) Pour corriger cela, une sollicitation fixe est ajoutee au
signal 217 par un additionneur 82 pour donner un signal resultant 217
a qui est applique a l'additionneur 81 Ainsi, si le signal 217 varie
de zero a -10 volts (le signal a -5 volts corres- pondant a l'absence
d'une polarisation a long terme) et que la polarisation ou
sollicitation fixe ajoutee en 82 est de + 5 volts, le signal resultant
217 a variera de + 5 a -5 volts et le signal a O volt 217 a
correspondra a une absence de polarisation a long terme La grandeur de
la polarisation fixe est choisie de facon a etre superieure a la
grandeur de toute polarisation a long terme attendue des capteurs.
Pour decharger l'integrateur 79 a la main, est prevu un circuit 86
comprenant un commutateur m c 87 et un autre commutateur 88 sur le
panneau de commande.
Le moyen de filtrage 12 de la figure 9 comprend un circuit de filtrage
a retard de premier ordre tradi- tionnel 89 Il compare egalement (a
l'additionneur 93) le signal mesure le O D d'alimentation, f QOD au
signa_ filtre f ODS; si la difference (signal 221) entre f OL et f ODS
est trop importante et est entretenue (c'est-a-dire que ce n'est pas
un pic de courte duree), une alarme est actionnee Le moyen pour
actionner l'alarme et pour corriger le systeme, a la main, est
semblable a l'agence- ment de la figure 7 ci-dessus decrit.
Plus particulierement, le circuit de filtrage comprend l'additionneur
93 et un amplificateur a faible gain (c'est-a-dire attenuateur) 94
ainsi qu'un integrateur 96. la Le signal de difference 221 est
applique a un circuit (de filtrage a retard de premier ordre
comprenant un addition- neur 97, un amplificateur 98 et un integrateur
99 ayant wle connexion de contre-reaction vers l'additionneur 97.
L'alarme 92 et les commutateurs m c 101 et 102 fonction- nent de la
mefie facon que les elements correspondants de la figure 7 (et sur la
figure 8) Les commutateurs 101 et 102 sont commandes (et actionnes
simultanement) par un seul bouton poussoir.
Dans le controleur 17 (figure 10) est incorporee une logique de
commande d'avance-retard connue Elle comprend des additionneurs 103,
104 et 105, un amplificateur 106 et des attenuateurs 107 et 108 ainsi
qu'un integrateur 109, et ce systeme fonctionne selon la formule
connue (exprimee en termes de la variable de Laplace "s"): G 3 (1 +
0,l O Ci 3 s) rm(s) = 3 e(s)
I + percent 3 o m(s) est la caracteristique de frequence du signal de
sortie (signal de demande de charge 201) du controleur, e(s) est la
caracteristique de frequence de "l'erreur" (c'est-a-dire le signal
222) et G 3, 0,1 et 1 sont les 0 (3 facteurs de gain de
l'amplificateur 106 et des attenuateurs 107 et 108 respectivement Le
signal d'erreur
222 est produit a l'additionneur 103; comme on l'a prece- demment
indique, c'est la difference arithmetique entre le signal o ODE
(representant la concentration estimee en O.D dans la sortie) et le
signal de point de consigne 202 a la sortie du controleur de niveau
24.
Pour une commande manuelle (decrite ci-apres) du signal de demande de
charge 201, est prevu un indicateur visible 111 pour montrer la valeur
du signal a la sortie du controleur 17 et un commutateur 112 pour
deconnecter la commande automatique et remplacer un signal de demande
de charge fourni par un cadran numerique a commande manuelle 113.
Le signal de demande de charge 201 passe de preference par un limiteur
114 dont la courbe caracteris- tic est indiquee sur le dessin Cela
elimine la partie du signal audessus d'un maximum predetermine (qui
est etabli a la main a un cadran numerique 116) et en dessous d'un
minimum predetermine (qui est etabli a la main a un cadran numerique
117) Les ajustements limites maximum et minimum de la charge pour le
limiteur 114 sont determines par l'experience et le jugement en se
basant sur le, comportement observe du filtre anaerobie particulier
dans l'installation particuliere La limite minimum de charge est
superflue quand le systeme de controle fonctionne selon le signal de
demande de charge 201 (en reponse a la valeur de O D de sortie), mais
elle est avantageuse quand le systeme de controle fonctionne selon le
signal de demande de charge 205 (en reponse a la valeur d'efficacite),
dans ce dernier cas, elle modere la chute rapide de la charge pouvant
se produire pendant le fonctionnement dans ce mode.
Le signal de demande d'ecoulement 203 passe par un dispositif de
limite haute 118, qui elimine toutes les valeurs du signal au-dessus
d'un maximum predetermine (etabli a la main au cadran numerique 119)
evitant ainsi la possibilite que le debit volumetrique vers le filtre
anaerobie soit si eleve qu'il puisse diminuer indument le rapport de
recyclage (par exemple quand on utilise un systeme o la pompe de
recyclage RP (figure 5) est entralnee a une allure constante) ou si
eleve que cela ait un effet physique nefaste sur le fonctionnement du
filtre anaerobie.
La construction du controleur de niveau (figure 11) est semblable a
celle du controleur 17 Il comprend un amplificateur 120 et des
attenuateurs 121, 121 a (ayant des facteurs de gain G 1, 0,1 et 1
respectivement), un C and #x003C; 1 integrateur 122 et des
additionneurs 123,124 et il fonctionne selon la formule donnee
ci-dessus (avec G 1 et remplacant G et 1 respectivement) Le signal
3 O and #x003C; 3
1 (' d'erreur applique au controleur de niveau 24 est le signal
+LLE a la sortie de l'unite de bande morte 23.
La construction du moyen de filtrage 27 (figure 12) pour le signal de
debit de methane MF est semblable a celle du moyen de filtrage 12 Il
comprend un additionneur 126, un attenuateur 127 et un integrateur
128, avec un circuit a commande par bouton poussoir et par commutateur
comprenant un amplificateur a gain eleve 129.
Le systeme comporte un moyen pour activer une alarme quand
l'efficacite du filtre anaerobie baisse en dessous d'un niveau
predetermine Le signal filtre de charge 209 et le signal filtre de
debit de methane MF Is sont appliques a un diviseur 131 Du signal
resultant et filtre d'efficacite 223 on soustrait (dans l'additionneur
132) le signal de point de consigne etabli et predetermine
d'efficacite 224 d'un cadran numerique etabli a la main 132 '; si le
signal resultant 226 est inferieur a zero, l'alarme 133 est activee
L'operateur commute alors le commutateur 112 (figure 10) pour
deconnecter la commande automatique et amener l'ecoulement vers le
filtre anaerobie sous une commande manuelle Il etablira le signal de
commande (au cadran 113, figure 10) a une valeur inferieure a celle du
signal automatique visible montre par l'indicateur 111, abaissant
ainsi l'ecoulement (et ainsi la charge) vers le filtre anaerobie; le
choix de la valeur inferieure particu- liere dependra du jugement de
l'operateur Cet abaissement du debit a naturellement pour resultat une
diminution immediate du signal LF non filtre et ainsi une diminution
immediate correspondante du signal 209, desactivant ainsi
immediatement l'alarme 133 Si, malgre ce changement, l'alarme est
subsequemment reactivee par une autre chute d'efficacite, l'operateur
etablit alors manuellement le signal de controle ou commande a une
valeur encore plus faible, et ainsi de suite jusqu'a ce que l'alarme
s'arrete.
Quand le niveau dans le reservoir 11 baisse a une certaine limite
inferieure predeterminee, l'ecoulement du reservoir 11 vers le filtre
anaerobie est interrompu automatiquement (par un moyen traditionnel,
non represente) jusqu'a ce que le niveau monte au-dessus de cette
limite.
La figure 7 montre une alarme 141 qui est actionnee pour avertir
l'operateur du moment o le niveau dans le reservoir a baisse jusque
legerement au-dessus de la limite inferieure Commune on peut le voir
sur la figure 10, dans le systeme peut egalement etre prevue l'option
de bypasser le controleur 17, en appliquant le signal du point de
consigne 202 du controleur de niveau 24 dirqcte- ment au commutateur
25, cas dans lequel l'ecoulement est controle totalement par le
controleur de niveau.
Les capteurs en ligne pour O D ne sont souvent pas tres fiables Dans
le systeme est incorpore un mode facultatif de fonctionnement o un
capteur deo O OD en ligne n'est pas utilise ou est deconnecte En
appliquant ce mode facultatif, on peut reposer sur des analyses
intermittentes en laboratoire pour les valeurs de o OD, par exemple
des analyses faites, disons a des intervalles de 4, 8 ou 12 heures
Ainsi, l'operateur peut deplacer le commutateur 72 (figure 8) vers la
droite et etablir le cadran 73 a la valeur de o OD obtenue par
l'analyse en laboratoire (produisant ainsi un signal o O Dt) et
pousser le bouton 76 (qui, comme on l'a explique precedemment, rend la
valeur de o ODE egale a o O Dt), puis liberer ce bouton poussoir, pour
que ce dernier retourne a sa position ouverte d'origine Le circuit
comprend un commutateur 72 a qui est manoeuvre par le mouvement du
commutateur 72 de facon que, quand le commutateur 72 est a sa position
a droite, le commutateur 72 a soit ouvert.
Cela deconnecte la contre-reaction vers l'additionneur 57, rendant le
signal 212 identique au signal 211 a En consequence, dans les periodes
(par exemple de 12 heures chacune) entre les insertions manuelles des
valeurs de o O Dt, le signal insere a la main o ODE est
continuellement modifie par la somme algebrique (integree) de O D
d'entree (LF x f OD s) moins O D de sortie, valeur representee par MF
(ecoulement de methane) et moins la valeur de O D de sortie dans la
sortie ou le degorgement (LF x o ODE), avec la polarisation a long
terme eliminee Le signal resultant de o ODE sera applique au
controleur 17 (figure 10) a la facon decrite precedemment.
Un agencement semblable peut etre utilise dans l'estimateur de niveau
22 (figure 7) de facon qu'au lieu d'utiliser un capteur de niveau en
ligne, une valeur mesuree par intermittence du niveau puisse inseree
(au cadran 47, produisant un signal L Lt) Dans ce cas, est prevu un
commutateur 46 a qui est commande par le commuta- teur 46 de facon
que, quand l'additionneur 33 est connecte au cadran 47, le circuit de
contre-reaction contenant l'amplificateur 34 soit deconnecte
L'operateur place sur le cadran la valeur du niveau reel en 47,
deplace le commutateur 46 vers la droite et enfonce temporairement
(par exemple pendant 1 ou 2 secondes) le commutateur m c 49.
Le signal LLE a ensuite la valeur de L Lt continuellement modifiee par
la somme algebrique (integree) de TIF et LF
(a la sortie de l'additionneur 31, valeur integree en 32).
Si l'operateur pense qu'il peut y avoir une polarisation a long terme
dans le signal 204, la connexion entre l'amplificateur 34 et
l'additionneur 31 ne doit pas etre ouverte (c'est-a-dire qu'il ne doit
pas y avoir de commutateur 46 a ou que ce commutateur doit etre
operati- vement deconnecte du commutateur 46)afin que le circuit de
contrereaction a travers l'amplificateur 34 puisse rester efficace
pour modifier le signal 204 a Les "constantes" pour les elements
illustres du circuit sont choisies d'une facon connue de ceux qui sont
competents en la matiere, en se basant sur une simulation du processus
general mis en cause dans le filtre anaerobie, comme cela est
represente par les equations differentielles lineaires (en tenant
compte de facteurs tels que les variations historiques, statistiques
des debits et des niveaux de O D dans le courant residuel a la sortie
de l'installation de traitement, des imprecisions possibles dans les
capteurs et autres) Des programmes de calculateur 1 and #x003C;, pour
operer sur ces equations differentielles (par exemple en utilisant la
tentative mathematique connue comme technique de filtrage de Kalman)
pour donner des valeurs optimales pour certaines des constantes (par
exemple celles illustrees sur les dessins par K 2, K 3 et K 4)sont
disponi- bles, par exemple au Massachusetts Institute of Technology,
mais ces constantes peuvent egalement etre determinees par le jugement
des ingenieurs.
Le choix des valeurs des gains des amplificateurs et des attenuateurs
dependra naturellement des parametres du processus On prend, par
exemple, un processus o les parametres sont comme suit: temps moyen
typique de residence (Tt) dans le reservoir d'equilibrage
(c'est-a-dire volume typique de travail du liquide dans le reservoir
divise par un debit typique dans le reservoir): environ 11 heures;
temps moyen typique de residence (Tf) dans le filtre anaerobie:
environ 18 heures; TOD en moyenne dans l'alimentation: 14 g/l; TOD
souhaiteedans la sortie: 7 g/l Pour un tel processus, les calculs
indiquent que les amplifica- teurs et les attenuateurs doivent avoir
des valeurs telles que les temps d'integration pour les divers
integrateurs soient a peu pres comme suit: integrateur 32, 16 heures
(c'est-a-dire environ 1,4 Tt); integrateur 96: 16 heures (de nouveau
environ 1,4 Tt); integrateur 58: 6 heures (c'est-adire environ 0,34
Tf); integrateur 128: 5 heures (environ 0,28 Tf) ou moins, par exemple
1 ou 2 heures; integrateur 79: 2 jours (environ 2,7 Tf); integrateur
122: heures (environ 2,1 Tt); integrateur 109: 10 heures (environ 0,57
Tf) Les temps d'integration sont fonction des valeurs des
amplificateurs et des attenuateurs dans les circuits (comme 34 pour
l'integrateur 32); ces amplificateurs et attenuateurs sont du type
traditionnel pouvant varier a la main, afin que les temps
d'integration puissent etre ajustes pour modifier le fonctionnement du
systeme de controle.
Theoriquement,dans un traitement complet du systeme, La sortie de
I'estimateur 16 formera une entree du moyen de filtrage 12 et du moyen
de filtrage 27, la sortie du moyen de filtrage 27 formera une entree
de l'estimateur 16 et du moyen de filtrage 12 et la sortie du moyen de
filtrage 12 formera une entree du moyen de filtrage 27. Cependant, les
etudes et les calculs ont montre que ces articles n'ont qu'un leger
effet et ils ne sont par consequent pas incorpores dans le circuit de
controle prefere pour eviter des complications inutiles de conception
et de fonctionnement.
L'integrateur 79 du filtre passe-haut 53 (figure 8) est un integrateur
numerique a commande par horloge qui comprend un convertisseur
analogiquenumerique, un registre a decalage, un compteur/decompteur et
un convertisseur numerique-analogique, avec un circuit de sequence
dans le temps pour produire des impulsions temporisees dont chacune
sert comme commande de decalage pour appliquer l'information du
registre a decalage au compteur/decompteur.
En controlant la temporisation des impulsions, la frequence
d'integration est controlee; plus la frequence des impul- sions est
importante, plus la frequence d'integration est rapide Typiquement, la
temporisation des impulsions est inferieure a 30 impulsions par
minute, par exemple 20 impulsions ou 10 impulsions ou 1 impulsion par
minute.
Le temps d'integration du dispositif peut, par exemple, etre de
l'ordre d'un jour ou plus Si on en dispose, un calculateur tous usages
peut etre programme pour remplir cette fonction d'integration a long
terme.
Plus particulierement, dans le mode de realisation decrit ci-apres et
illustre sur la figure 4, les tensions analogiques sont de + 10 volts,
la sortie de l'integrateur augmentant pour une polarite de la tension
analogique d'entree Un changement de polarite de la tension d'entree
force la sortie de l'integrateur a diminuer (le dispositif peut
utiliser une planche de circuit imprime, avec des connexions volantes
pour permettre un changement de la direction de la tension de sortie;
le dispositif peut par consequent etre a action directe ou inverse).
La tension analogique d'entree est appliquee au convertis- seur
analogique-numeriquela 10 bits qui convertit cette tension d'entree en
un nombre binaire qui est proportionnel a la grandeur de la tension
d'entree Une tension d'entree de zero produit un nombre binaire de
zero, tandis qu'une tension d'entree de + 10 (le maximum) produit la
sortie maximum d'un convertisseur a 10 bits, c'est-a-dire un nombre
binaire dont la decimale est equivalente a 1023.
Le nombre binaire est alors transfere en parallele par dix cables
d'interconnexion, a un registre a decalage a 10 bits 2 pouvant stocker
le nombre binaire a 10 bits Le nombre binaire est alors extrait du
registre sous forme d'une serie d'impulsions sur un seul fil Le nombre
d'impulsions du registre peut varier entre O et 1023, selon la
grandeur de la tension d'entree convertie Les elements du circuit sont
tels que le temps maximum requis pour le decalage soit de l'ordre de 2
millisecondes Le train dtimpulsions est alors applique par un circuit
traditionnel de direction 3 (non represente) et de la a un compteur
reversible ou decompteur a 20 bits Le train d'impulsions peut, par
consequent, soit ajouter, au nombre du compte existant dans le
compteur de 20 bits ou il peut soustraire, selon la condition du
circuit de direction.
Le compteur/decompteur de 20 bits peut contenir
1.000 fois plus de comptes que le registre a decalage.
Par consequent, si une entree de + 10 volts est appliquee au
convertisseur analogique-numerique et est corvertie en un nombre
binaire correspondant a 1 025 comptes extraits L du registre a
decalage, alors 1 000 decalages de ce nombre de comptes seront
necessaires afin de remplir le compteur a 20 bits Un convertisseur
numerique-analogique de 10 bits 5 est fixe aux 10 derniers bits du
compteur/decompteur de bits, de facon que si 1 023 comptes sont
decales du registre a decalage, alors la tension analogique a la
sortie du convertisseur numerique 4 analogique augmente ou diminue de
1/1 023 fois sa gamme complete de 10 volts.
Ainsi, si l'entree au convertisseur analogique-numerique est de 10
volts, 1 023 impulsions seront decalees du registre a decalage
jusqu'au compteur/decompteur a chaque fois qu'un tel decalage est
commande et la tension a la sortie du convertisseur
numerique-analogique augmentera a peu pres de 10 millivolts (en
supposant une direction de compte vers le haut) Il faudra environ 1
000 commandes de decalage pour que la tension a la sortie du
convertisseur numerique-analogique passe de O volt, de facon lineaire,
a 10 volts Le dispositif, par consequent, devient un integrateur avec
la frequence d'integration proportionnelle a la frequence a laquelle
les commandes de decalage sont introduites et a la grandeur de la
tension analogique appliquee au convertisseur analogique- numerique
Ainsi, si on choisit uretension d'entree au convertisseur
analogique-numerique de 5 volts alors, lors de la commande de
decalage, seuls 512 comptes seront appliques du registre a decalage au
compteur/decompteur et environ 2.000 commandes de decalage seront
requises afin de forcer la tension a la sortie du convertisseur
numerique- analogique a passer de O a 10 volts Cela est equivalent a
couper la frequence d'integration de moitie Le dispositif a un circuit
de sequence dans le temps d'un type traditionnel (non represente) pour
produire des impulsions temporisees et qui est connecte d'une facon,
bien connue, telle que chaque impulsion de-polarite appropriee serve
de commande de decalage, en debutant la sequence ci-dessus
d'evenements.
Le circuit de direction est tel que le compteur/ decompteur compte
soit vers le haut ou vers le bas selon la polarite de la tension
appliquee au convertisseur analogique-numerique Le circuit est de
preference tel qu'il y a une tension croissante et positive a la
sortie du convertisseur numerique-analogique quand la tension d'entree
est positive et inversement; ainsi, une inversion de la polarite de la
tension d'entree pour une valeur negative, force la sortie du
convertisseur numerique- analogique a diminuer en valeur vers O volt;
en effet, quand la tension analogique d'entree passe d'une polarite
positive a une polarite negative, le circuit de direction change le
compteur de 20 bits d'un compteur vers le haut pour un compteur vers
le bas.
Une petite quantite d'un circuit supplementaire d'un type traditionnel
(non represente) est requise afin d'empecher le registre a decalage et
le compteur/decompteur de 20 bits de se remettre a zero quand est recu
un compte de debordement Par exemple, si pour une sertaine raison, le
registre a decalage recoit, du convertisseur analogique- numerique, le
compte de 1 024, qui depasse sa capacite de 1, alors sans le circuit
supplementaire mis en cause, le registre a decalage se remettrait
ordinairement a zero (et une situation semblable pourrait se produire
avec le compteur/decompteur a 20 bits).
Les caracteristiques de l'eliminateur de la polarisation ou
sollicitation a long terme sont telles qu'il rejette la polarisation
qui persiste pendant une periode sensiblement plus longue que la
constante de temps du filtre anaerobie Par exemple, si le volume du
filtre anaerobie de recyclage et le debit attendu a travers lui son
tels que le temps de residence moyen attendu des water residuelles ou
usees soit base sur environ 17 heures, la constante de temps (en
l'absence d'une activite bacterienne) sera egalement de l'ordre de 17
heures et l'eliminateur de- polarisation est de preference concu pour
rejeter la polarisation qui persiste pendant bien plus de 20 heures
(comme 1 ou 2 jours) On comprendra que, comme une reaction se produit
dans le filtre anaerobie (du fait de l'action bacterienne), la
constante reelle de temps sera inferieure au temps moyen de residence,
par exemple la constante de temps pour le meme filtre anaerobie est de
l'ordre de 10 a 15 heures.
Un aspect plus large de l'invention concerne l'utilisation de
l'eliminateur de la polarisation a long terme, en combinaison avec un
filtre d'estimation dans des circuits de controle pour une grande
variete de systemes,et non seulement dans le systeme du filtre
anaerobie decrit en detail ici Ainsi, on peut l'utiliser, par exemple,
dans des circuits de controle pour divers autres processus chimiques
ou physiques On sait utiliser des filtres d'estimation dans de tels
circuits de controle. Le filtre d'estimation, qui comprend un
integrateur, recut lessigrrux d'e 71 ree de capteurset,a son
integrateur, il produit (a partir de ces signaux recus) une estimation
de la valeur presente d'une variable du systeme Il compare cette
estimation a un signal du capteur de cette variable et, a partir de
cette comparaison, il produit un signal de difference qui est combine
aux signaux recus et reapplique a son integrateur On peut trouver par
exemple, une description des filtres d'estimation aux pages 225 a 252
(par exemple a la page 230) du livre de Astrftm "Introductiae to
Stochastic Control Theory", publie en 1970 par Academic Press S'il y a
une polarisation inconnue a long terme dans un ou plusieurs des
signaux recus (et que par exemple, le signal 211 a base sur le capteur
resultant, figure 8, a une polarisation constante impropre), la
grandeur de la moyenne a long terme du signal de difference (comme le
signal 216 modifie par l'amplificateur 60) doit devenir egale a la
grandeur de cette polarisation impropre avec un signe oppose, la
raison en etant la suivante: cette moyenne a long terme du signal 212
-doit etre zero, parce que c'est la seule entree a l'integrateur 58
quand les deux commutateurs 76 et 77 sont deconnectes En effet, si en
un temps, la moyenne a long terme du signal 212 n'est pas egale a
zero, la sortie de l'integrateur 58 continue a changer jusqu'a ce que
le signal 216 qui est reapplique a l'additionneur 57 ramene la moyenne
a long terme du signal 212 a zero L'eliminateur de polarisation sert a
eviter cet effet Cependant, l'eliminateur de polarisation ne rejette
pas les variations de signaux dont la periode est plus courte ou a peu
pres egale a la constante de temps du systeme qui est controle,
lesquelles variations sont les entrees necessaires pour le circuit de
controle.
L'action de l'eliminateur de polarisation a long terme se rapporte au
fait que, dans le fonctionnement du filtre d'estimation, les lois
connues de conservation sont employees S'il n'y avait pas de
polarisation a long terme, le signal 211 qui est la somme algebrique
de toutes les entrees et sorties de matieres organiques du systeme
devrait avoir une valeur moyenne a long terme de zero.
En effet, a l'additionneur 52, l'entree des matieres. organiques dans
le systeme est representee par le signal 209 et les sorties sont
representees par les signaux 210 et MF et, par la loi de la
conservation de la matiere l'entree moyenne a long terme et la sortie
moyenne a long lamedevxant etre e 4 es En consequence, la valeur de la
moyenne a long terme du signal de difference 216 a la sortie de
l'additionneur 59 doit etre nulle Quand il y a une polarisation a long
terme, de grandeur "x", la presence d'une telle polarisation force la
valeur moyenne a long terme du signal de difference 216 a etre X (o K
3 estle gain del'amplificateur 60) Si c'est 3 une valeur importante,
elle nuit a l'utilite du signal estime (o ODE) qui est la sortie du
filtre d'estimation.
Tandis que l'illustration qui precede met en cause le principe de la
conservation de la matiere, le circuit de controle peut egalement etre
utilise pour des systemes qui traitent par exemple des signaux
representant l'energie plutot que la matiere.
La "constante de temps" est un concept bien connu dans la conception
des circuits de controle On peut par exemple se referer a la
description de ce concept dans le livre "System Modelling and Control"
de Schwarzenbach et Gill (publie en 1978, Halsted Press Book, John
Wiley and Sons) aux pages 48 et 58-61 La constante de temps pour des
reponses qui sont apparemment a peu pres de premier ordre est bien
comprise Pour des reponses oscillantes, la constante de temps doit
etre prise sur la base du temps qu'il faut pour que la reponse soit
sensiblement stabilisee.
De preference, les integrateurs 32 (figure 7), 58 (figure 8), 96
(figure 9), 109 (figure 10), 122 (figure 11) et 128 (figure 12) sont
des integrateurs numeriques a commande d'horloge du meme type que
l'integrateur 79.
Dans l,circuitsutilisaspour corriger par intermittence les sorties
del'integrateur numerique a commande d'horloge (comme le circuit
contenant le commutateur 49 ou 51 de la figure 7), la fonction de
l'amplificateur a gain eleve (tel que l'amplificateur 48) peut etre
acoomplie par un circuit approprie qui accelere le temps d'integra-
tion de l'integrateur numerique a commande d'horloge.
Dans le mode de realisation prefere et illustre, les signaux sont
transmis electriquement Cependant, la presente invention s'applique
egalement a un moyen pneumatique, mecanique, hydraulique ou autre pour
la transmission de l'information Dans presque tous les systemes de
controle, on utilisera une certaine combinaison de ces types de
signaux Cependant, l'utilisation de tout autre type de transmission de
signaux, compatible avec le processus et l'equipement en utilisation
fait partie du cadre de l'invention.
Dans le mode de realisation illustre, de nombreux signaux sont traites
par des dispositifs de calcul analogique On comprendra qu'un calcul
numerique peut etre utilise a la place de tout ou d'une partie des
elements analogiques utilises pour calculer les signaux requis de
controle en se basant sur des parametres mesures de processus ainsi
que les points de consigne appliques au calculateur.
On comprendra que dans le cadre plus large de l'invention, tout ou
partie des modes illustres de controle peuvent etre remplaces par
d'autres modes, comme propor- tionnel, proportionnel-integral,
proportionnel-derive ou proportionnel-integral-derive.
Les divers moyens transducteurs utilises pour mesurer les parametres
qui caracterisent le processus et les divers signaux produits ainsi
peuvent prendre une grande variete de formes ou formats Par exemple,
les elements de controle du systeme peuvent etre mis en oeuvre en
utilisant des types electriques analogiques, numeriques electroniques,
pneumatiques, hydrauliques, mecaniques ou autres d'equipement ou
combinaison d'un ou plusieurs de ces types d'equipement De meme, le
format des divers signaux peut etre modifie sensiblement afin de tenir
compte des conditions de format de signaux de l'installation
particuliere, des facteurs de securite, des caracteristiques physiques
des instruments de controle ou de mesure et autres facteurs semblables
Par exemple, un signal de mesure d'ecoulement brut produit par un
debitmetre a orifice a difference de pression presentera
habituellement une relation generalement proportionnelle avec le carre
du debit reel D'autres instruments de
* mesure peuvent produire un signal proportionnel au para- metre
mesure, et d'autres moyens transducteurs peuvent produire un signal
ayant une relation plus compliquee mais connue avec le parametre
mesure De plus, tous les signaux peuvent etre transmis en format de
"zero supprime" ou autre format semblable afin de produire un "zero
vif" et d'empecher une panne d'un equipement d'etre interpretee de
facon erronee comme une mesure "basse" ou "haute" ou signal de
controle Quel que soit le format du signal ou la relation exacte entre
le signal et la parametre qu'il represente, chaque signal
representatif d'un parametre mesure du processus ou representatif
d'une valeur souhaitee du processus aura une relation avec le
parametre mesure ou la valeur souhaitee permettant la designation
d'une valeur specifique mesuree ou souhaitee par une valeur specifique
du signal Un signal representatif d'une mesure du processus ou d'une
valeur souhaitee du processus est par consequent un signal dont
l'informationconcernant la valeur mesuree ou souhaitee peut etre
facilement recuperee quelle que soit la relation mathematique exacte
entre les unites de signaux et les unites mesurees ou souhaitees du
processus.
Dans un aspect plus large de l'invention, la technique de controle
decrite ici peut etre utilisee non seulement pour des filtres
anaerobies mais egalement pour d'autres recipients reactionnels
methanogenes anaerobies a melange en retour o, comme les filtres
anaerobies de recyclage, un lit des bacteries methanogenes est
sensible- ment retenu dans le recipient formant reacteur anaerobie
tandis que les water residuelles passent vers le haut a travers ce
lit, l'effluent du recipient ayant une concentration bacterienne bien
plus faible que celle presente dans le lit des bacteries methanogenes
Un tel reacteur est celui decrit comme le "Upflow Sludge Blanket (USB)
Reactor" dans l'article de G Lettinga et autres intitule " Use of the
Upflow Sludge Blanket (USB) Reactor Concept for Biological Wastewater
Treatment, especially for Anaerobic Treatment " dans Biotechnology and
Bioengineering, volume XII N 4, Avril 1980, pages 699-734; ce reacteur
et son fonctionnement sont egalement decrits dans l'article de G
Lettinga intitule " Direct Anaerobic Treatment Handles Wastes
Effectively " dans le journal Industrial Wastes for Juanary/February,
1979, pages 18-24, 40 et 41, German Offenlegungschrifte 2920978 et
2921070 tous deux publies le 29 11 79, l'article de Lettinga et autres
intitule " Anaerobic Treatment of Methanolic Wastes" dans le journal
"Water Research", volume 13 (1979) aux pages 725 a 757 et l'article
intitule " Feasibility of Anaerobic Digestion for the Purification of
Industrial Waste Waters " de Lettinga dans Documentation-Europe Sewage
and Refuse Symposium EAS, 4 eme, Munich 1978 (publie par
Abwassertechnische Vereinigung St Augustin, R F A. 5205) pages
226-256, l'article concernant " The Elimination of Organic Wastes from
Surface Water " de Th M van Belle- gem a la 13 eme Conference
Internationale TNO a Rotterdam, 27-28 Mars 1980 (article disponible a
la Netherlands Organization for Applied Scientific Research TNO) et
l'article intitule " A Pilot Scale Anaerobic Upflow Reactor Treating
Distillery Wastewaters " de Pipyn et autres dans Biotechnology Letters
1, pages 495-500 (1979).
Un autre de ces reacteurs est celui o les bacteries sont fixees a des
particules de support, comme cela est decrit dans l'article de M S
Switzenbaum et autres intitule " Anaerobic Attached Film Expanded-bed
Reactor Treatment" dans le journal WPCF, volume 52, N O 7 (Juillet
1970), aux pages 1953-1965, l'article de B Atkinson et autres intitule
"Process Intensification Using Cell Support
Systems " (dans Process Biochemistry, Mai 1980, pages 24-
52) et "Biological Particles of Given Size, Shape and
Density for use in Biological Reactors " (dans Biotechno- logy and
Bioengineering volume XXI pages 193-200 (1979) et dans la publication
du brevet britannique GB N 2006181 A publie le 2 Mai 1979 Dans ces
deux types de reacteurs, les bacteries sont presentes sur des
particules relative- ment grandes ou agregats pouvant s'ecouler, d'une
dimension et d'une densite telles qu'ils ont une forte vitesse de
sedimentation dans l'eaucalme et que meme a des conditions de forte
charge (comme des temps de retention hydraulique de moins de 2 jours,
comme un jour ou moins), la concentra- tion des solides bacteriens en
suspension dans l'effluent au sommet du reacteur est relativement
faible, comme moins de 0,05 g (comme 0,01 g) de solides bacteriens en
suspension par gramme de COD dans l'alimentation vers le reacteur, et
les bacteries sont retenues dans le reacteur pendant de longues
periodes de temps (leur temps moyen de residence dans le reacteur
etant par exemple superieur a 10 jours comme par exemple environ 30 ou
100 jours ou plus).
Claims
_________________________________________________________________
R E V E N D I C A T I 0 N S
1. Circuit de controle notamment-un systeme reacteur anaerobie,
caracterise en ce qu'il comprend ( 1) un filtre d'estimation ( 16) qui
(a) recoit des signaux d'entree de capteurs, (b) produit, desdits
signaux recus, d'un integrateur dans le filtre d'estimation, une
estimation de la valeur presente d'une variable dans le systeme, (c)
compare ladite estimation a un signal du capteur de la variable et (d)
produit, de ladite comparaison, un signal d'erreur de difference qui
est combine aux signaux recus et reapplique aux integrateurs, ( 2) un
eliminateur de la polarisation a long terme qui peut etre presente
dans au moins l'un des signaux recus, ledit eliminateur comprenant un
filtre passe-haut ( 53)par o les signaux d'entree recus sont transmis
a l'integra-teur,( 58) ledit filtre passe-haut rejetant la
polarisation qui persiste pendant une periode sensiblement plus longue
quela constante de temps du systeme.2 Circuit selon la revendication
1, caracterise en ce que le systeme est tel que les signaux
representent un ecoulement de matiere dans et hors du systeme et en ce
que les valeurs moyennes a long terme des entrees et des sorties de
matiere sont egales pour qu'en l'absence de la polarisation a long
terme, la valeur moyenne a long terme du signald'erreur soit nulle.
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