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5.
EXEMPLES ET NOTES APPLICATIVES
5.1.
Contrôleur du potentiel carbone
L'instrument est destiné au contrôle de l'atmosphère du four
dans les processus de traitement thermochimique, tels que
la cémentation.
L'instrument lit la sonde d'oxygène à oxyde de zirconium,
ainsi qu'une mesure de la température de la sonde et il utilise
ces données pour calculer :
• Le Potentiel carbone : c'est une mesure de la capacité
d'une composition donnée de l'atmosphère à diffuser du
carbone dans une charge d'acier chauffée, exprimée en
taux (en poids) de carbone dans l'acier (généralement
0 à 2,5 %)..
• Le Point de rosée : par rapport à un mélange gazeux,
c'est la température à laquelle la phase condensée et la
phase vapeur de son contenu en eau sont en équilibre
(à pression constante).
L'instrument est capable d'exécuter un algorithme de
nettoyage de la sonde à oxyde de zirconium, appelé phase
ou procédure de BURN-OFF.
Pendant la phase de burn-off, la sonde à oxyde de zirconium
est touchée par un flux d'air afin d'éliminer les résidus de
suie. Après ce nettoyage, la phase de récupération du burn-
off est effectuée, dans laquelle l'instrument attend et surveille
la progression des conditions de la sonde jusqu'à ce qu'elle
atteigne son comportement avant le soufflage.
La phase de burn-off peut être activée par un lancement
automatique du nettoyage de la sonde après un laps de
temps défini (dans les processus continus) ou un démarrage
manuel commandé par l'opérateur. Si nécessaire, l'instrument
détecte les conditions pour lesquelles le nettoyage de la
sonde n'a pas été efficace, par exemple en raison de la
présence de beaucoup de suie ou d'un faible débit du flux
d'air pour le nettoyage, et le signale à l'opérateur.
L'algorithme de contrôle de sonde qui est inclus permet de
surveiller l'impédance et les conditions de la sonde, ainsi que
la réponse à un court-circuit de la sonde. L'opérateur est
prévenu si les conditions de la sonde ne sont pas optimales,
tant en termes d'impédance qu'en ce qui concerne la
récupération du signal de la sonde après un court-circuit.
La sonde à oxyde de zirconium génère un signal en millivolts
qui dépend du rapport entre la concentration en oxygène
du côté de référence de la sonde (à l'extérieur du four) et la
concentration en oxygène dans le four.
La sonde au zirconium est également équipée d'un
thermocouple qui permet de mesurer la température à
proximité immédiate de l'élément sensible.
La sortie mV de la sonde doit être raccordée à l'entrée 3
(INAUX2) du régulateur, tandis que le thermocouple de
la sonde doit être raccordé à l'entrée 1 (I.PRINCIPAL) du
régulateur. Le régulateur utilise les signaux relatifs à la
température et à la concentration en oxygène pour calculer
le potentiel carbone de l'atmosphère du four(PV1 sur PID1
du régulateur).
Il est possible d'utiliser la deuxième BOUCLE de température
(PV2 sur PID2) pour régler la température du four.
De manière générale, le nettoyage d'un capteur doit être
effectué au début et à la fin d'un lot d'usinage, avec un
nettoyage intermédiaire pour des cycles de traitement plus
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longs, en suivant cependant toujours les recommandations
des fabricants des sondes utilisées.
La programmation d'un contrôle d'impédance de capteur
pour chaque lot peut être un bon moyen de détecter
rapidement une sonde défaillante.
Une alarme peut être configurée pour avertir les opérateurs
si le potentiel carbone dépasse la limite de saturation, ce qui
réduit considérablement le risque de formation de dépôts de
suie sur les pièces et les surfaces à l'intérieur du four.
5.1.1.
Fonctionnalité normale de l'instrument
À l'aide du paramètre « C.SET » du menu « CP.SET »,
l'opérateur sélectionne le type de régulation qu'il souhaite
obtenir :
• % C : le régulateur calcule le taux de carbone dans le
four à partir de la tension lue par la sonde à oxyde de
zirconium et de la température lue par le thermocouple
de la sonde elle-même ; le taux de carbone calculé est
affiché sur l'écran HOME1 PV, qui affiche également
le point de consigne réglable et la température lue par
la sonde. En parallèle, le contrôleur calcule également
le point de rosée à partir des lectures de la sonde (le
paramètre peut être saisi dans HOME1 à l'aide des
paramètres DS.F ou DS.SP ou comme paramètre du
USERMENU)
• Réglage normal : en sélectionnant le paramètre AUCUN,
l'utilisateur peut choisir de régler une boucle non basée
sur une sonde à oxyde de zirconium.
En maintenant enfoncée la touche « F » de l'instrument depuis
HOME1, on passe à HOME2 si présent puis au USERMENU
où apparaît l'écran « CARBON STATE » en première entrée,
qui affiche les informations suivantes :
• AFFICHEUR PV: affiche la température lue par la sonde
en temps réel ou, lors des procédures de burn-off et de
diagnostic de la sonde, affiche la dernière température
mesurée avant le début de la procédure (voir la section
Burn-off et Diagnostic de la sonde)
• AFFICHEUR SP : affiche la tension lue en temps réel
par la sonde au zirconium sur INAUX2 ou, lors des
procédures de burn-off et de diagnostic de la sonde,
il affiche la dernière tension mesurée avant le début de
la procédure (voir la section Burn-off et Diagnostic de
la sonde)
• AFFICHEUR F : : des messages texte sont affichés pour
indiquer l'état du régulateur (« GOOD » si l'ensemble de
l'algorithme fonctionne dans les paramètres établis, ou
des chaînes de messages défilant avec les anomalies
détectées - voir le paragraphe « Conditions d'erreur ».
Se référer au MENU « CP.SET » pour comprendre tous les
paramètres réglables pour la régulation basée sur une sonde
d'oxygène à oxyde de zirconium.
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