From the analysis of a centrifugal decanter piloting to its instrumentation
De l'analyse du pilotage d'un décanteur centrifuge à son instrumentation
Résumé
The work presented herein consists on the elaboration of an original method to unsderstand and control the piloting of Guinard centrifugal machines. Work was carried out in three distinct parts. • The bibliographic analysis enabled us to characterize the various mechanics which manage the mechanical drying of urban muds by the centrifugal machines. Sludge present a great variability and their characterization is not always easy. The empirism is more used than the work of the process comprehension; no processes genius model gives whole satisfaction. There exists a real need of new methods of study. • One solution is the analysis of decanter's piloting. This analysis is developped by asking the experts and brings a relevant answer to the question “What to measure?”. Thus, we determined the minimal number of parameters to know to pilot the machine. The synthesis of this expert analysis enabled us to provide a simple tool of help to the decision. In order to able the uses of this software for on line control of the centrifuge decanter; we studied the possible instrumentations of the process. • Several instruments present on the market are tested to determine their metrological characteristics. A transmitter of the suspended matter concentration of the centrate, resting on the analysis of spectrophotometric data, is developed. This measurement present the favour to be without contact with the centrate, which avoid the problems of sensors filling, frequent on the waste water plants.
Le travail mené dans cette thèse concerne la maîtrise des décanteurs centrifuges. L'instrumentation étant limitante, nous proposons, sur la base de l'analyse des modes de pilotage de l'opération la définition de l'instrumentation et la réalisation et la validation des capteurs nécessaires. La recherche a été effectuée en trois volets distincts. • L'analyse bibliographique a permis de caractériser les différents mécanismes qui permettent la déshydratation mécanique des boues urbaines par les centrifugeuses. Les boues présentent une grande variabilité et leur caractérisation n'est pas toujours facile. Il ressort de cette étude que l'empirisme l'emporte sur les travaux de compréhension du procédé : aucun modèle de génie des procédés ne donne entière satisfaction. Une nouvelle approche d'étude est indispensable. • L'analyse du pilotage des centrifugeuses est ensuite proposée. Cette analyse, effectuée par entretiens avec des experts, amène une réponse à la question « Que mesurer ? ». Ainsi, nous avons déterminé le nombre minimal et la nature des paramètres à connaître pour piloter la machine. La synthèse de la connaissance des experts a permis de fournir et valider un outil simple d'aide à la décision. Afin de pouvoir implanter ce module en ligne pour le pilotage automatique, nous avons étudié l'instrumentation possible du procédé. • Plusieurs instruments présents sur le marché ont été testés pour déterminer leurs caractéristiques métrologiques. Ces capteurs servent à déterminer la concentration du centrat et la siccité des boues déshydratées. Plus spécifiquement, un capteur de mesure de la concentration des matières en suspension du centrat, reposant sur l'analyse des données spectrophotométriques, a été développé. Ce capteur présente l'avantage, par la mise en œuvre que nous avons réalisé, d'être sans contact avec le produit. Ceci évite les problèmes de colmatage, fréquents dans les stations d'épuration. Le signal de mesure est traité de plusieurs manières et des corrélations sont obtenues. Une validation sur site industriel est discutée.
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