Manuel d’utilisation du groupe propulseur de LA VIGIE |
1. Notions sur la chaudière de La Vigie.
Parmi les différents types de chaudières qui existent, la chaudière de
la Vigie est une chaudière verticale à tubes de fumée et à foyer intérieur cylindrique.
Le fond plat du foyer intérieur est percé de 90 trous dans lesquels sont soudés
les tubes de fumée qui débouchent dans une boîte à fumée prolongée par une
cheminée
La surface de chauffe directe est de
5,42
m2 et la production de vapeur pour ce type de chaudière est de l'ordre de
20 Kg de vapeur par mètre carré et par heure soit une production de vapeur horaire de 108,4
kg. Le rendement est assez bon et la mise au timbre demande environ 45 mn.
Le calorifugeage de la chaudière est un atout important pour éviter la perte de la chaleur par les parois extérieures.
De faible encombrement ce type de chaudière présente l'avantage d'avoir une mise en pression rapide et un encombrement relativement faible bien adapté à l’espace offert par la chaloupe.
Pressions |
Durées |
Temps |
0 bar |
0 mn |
0 mn |
1 bar | 15 mn | 15 mn |
2 bars | 4 mn | 19 mn |
3 bars | 2 mn | 21 mn |
4 bars | 2 mn | 23 mn |
5 bars | 1 mn | 24 mn |
6 bars |
1 mn | 25 mn |
10 bars | 5 mn | 30 mn |
Il faut un peu moins de 20 kg de
bois pour atteindre le
timbre.
Afin d'obtenir une production de vapeur maximale et de conserver en bon état cette chaudière, il est nécessaire de suivre quelques recommandations concernant la conduite du feu et l'entretien, recommandations validées par
l'APAVE.
Tel est le but de ce manuel « de former le lien entre le chauffeur et la chaudière qu'il conduit ».
« Conduire un feu ne se résume pas à jeter de la houille dans le foyer. Un bon chauffeur doit être avant tout un observateur et raisonner les opérations qu'il
pratique ».
Il faut savoir d'autre part que
les chaudières (terrestres) sont soumises à la réglementation décrite dans le décret du 2 avril 1926 et l’arrêté ministériel du 15 mars 2000
que par suite d'une négligence ou d'une inattention, ces dernières peuvent causer des accidents, le plus grave étant les brûlures et la projection d’accessoires due à rupture.
Données administratives de la chaudière
Générateur de vapeur type Piedbœuf
Numéro du générateur 1
Année de construction 2008
Constructeur Établissement Baudoin à Meaux
Production horaire 108,4 Kg/h
Pression maximale de service 8 bars
Pression d’épreuve 15 bars
Pression d’ouverture de soupapes 8 bars
Date de l’essai 3/11/2008
Organisme SECMA AMV
Caractéristiques du générateur
Genre et destination : Chaudière à tubes de fumée
Forme générale : Cylindrique
Fluide : Eau + vapeur
Volume intérieur : 164 litres
Température de service :168° à 8 bars
Température de calcul 200° 300° pour le foyer
Dimensions hors tout L=990 mm Diamètre = 637 mm
Surface de chauffe 5,42 m2
Surface de grille 0,22 m2
Rapport Surface de chauffe/Surface de grille 24,84
Notions sur la chauffe
Le combustible
Le combustible ou plutôt les combustibles sont solides, liquides ou gazeux. Dans notre cas, il s'agit d'un combustible solide : la houille, caractérisée par son pouvoir calorifique, et son calibrage. On retiendra dans le classement des calibrages la noix dont la taille est de 30 à 50 mm et qui conviendrait mieux pour la chaudière de
la Vigie
Tous les charbons ne brûlent pas de la même façon et avec la même facilité. Cela dépend de leur nature et principalement des matières volatiles qu'ils dégagent en s'enflammant. En terme de qualité de charbon, nous retiendrons :
les charbons gras
les charbons flambants qui dégagent beaucoup de matières volatiles (32%).
La principale caractéristique d'un combustible est son pouvoir calorifique, c'est à dire la quantité de chaleur que dégage 1 kilo de ce combustible. Cette quantité de chaleur est variable selon la teneur en eau et en cendre de ce combustible.
Le flambant à un pouvoir calorifique de 7200 calories alors que le bois a un pouvoir de 3500 calories.
Les différents essais ont montré que la chauffe au bois étant très satisfaisante, tant pour la rapidité de montée en pression que pour son maintien en pression de service. Par ailleurs ce mode de chauffe est de très loin beaucoup moins salissant, plus économique. De plus les cendres sont pulvérulentes et n’encrassent pas la grille. Enfin le feu s’éteint rapidement lorsqu’on cesse d’alimenter le foyer.
La combustion
La combustion est la combinaison vive du combustible avec l'oxygène de l'air (l'azote ne participe pas à la combustion). Elle s'accompagne d'un dégagement de chaleur sous forme de feu. Chaque combustible ne s'enflamme qu'à partir d'une température qui lui est propre et que l'on appelle température d'inflammation.
La quantité d'air nécessaire à la combustion d'un kilogramme de charbon est de 8m3. C'est la quantité d'air théorique. Elle varie de 1,5 voire 2 fois pour une combustion complète. Ce surplus est appelé excès d'air. Il ne faut toutefois pas exagérer l’excès d’air sans quoi les gaz de la combustion deviennent trop dilués et leur température s'abaisse.
Le carbone contenu dans le charbon donne avec l'oxygène du gaz carbonique CO2
qui occupe le même volume (en proportion car il y a de l'azote dans l'air) que celui de l'oxygène dont il provient. S'il y a insuffisance d'air, il y a production de d'oxyde de carbone CO et la combustion n'est pas complète entraînant une perte de chaleur.
Il est important que le calibrage du charbon soit régulier pour laisser passer suffisamment d'air afin de garantir une bonne qualité
de la combustion.
Le tirage
Le tirage de la cheminée est d'autant plus fort que :
la hauteur de la cheminée est plus grande
les gaz de la combustion sont plus chauds
l'air extérieur est plus froid.
À l'allumage, comme la cheminée est froide, le tirage n'est pas optimal. Pour la réchauffer il faut commencer par brûler du papier et du carton afin d’augmenter la température du conduit.
Le foyer (parties constitutives)
Le foyer ou chambre de combustion comporte une grille de 0,22 m2 de
surface sur laquelle brûle le charbon et un cendrier pour recueillir les cendres et par lequel arrive l'air nécessaire à la combustion. L'air passe par les lumières de la grille (espace entre les barreaux qui représente
en général 40% de la surface de la grille) via la trappe réglable située
devant le gueulard. Le foyer de la chaudière de la Vigie
est logé à l’intérieur de la double paroi circulaire de la chaudière formant une
lame d'eau. Le chargement se fait par la porte du gueulard. En position fermée, cette porte doit être loquetée et bien s'appliquer sur son cadre.
Les outils du chauffeur
la pelle dont la manipulation doit être aisée et précise, elle sert au chargement 'du charbon)
le pique-feu sert à piquer le feu sur la grille,
le croc ou crochet sert à casser la croûte de mâchefer qui s'agglomère sur la grille,
le rouable qui sert à rassembler ou étaler le combustible sur la grille.
Allumage du feu (chauffe au charbon)
Avant de procéder à l'allumage du feu, le chauffeur doit impérativement s'assurer que le niveau d'eau dans la chaudière n'est pas trop bas et que le cendrier
est propre.
Préparer du papier, carton, petit bois et bois plus gros.
Lorsque le bois est bien allumé, refermer la porte du gueulard.
Le bois étant plus économique que le charbon, n'introduire le charbon qu'en vue de l'exploitation. Une chaudière peut très bien être amenée au timbre avec seulement du bois.
Lors du chargement du foyer avec du charbon, veiller à ce que la porte du gueulard soit ouverte le moins longtemps possible, c'est à dire que pour l'introduction du combustible. En effet, lors de son ouverture, l'air entre dans le foyer et le refroidit. Au premier chargement, le charbon doit être projeté en éventail, c'est à dire recouvrir la grille de manière homogène sur une couche de quelques centimètres. Quelques pelletées doivent suffire. La répartition doit être uniforme sur l'ensemble de la grille. Un bon chauffeur doit du premier coup d’œil reconnaître les tâches claires où le charbon va manquer et les tâches sombres où le feu languit. Il doit y remédier par la bonne répartition du
charbon sur la grille.
La cadence de chargement doit être régulière, c'est à dire « peu et souvent ». On admet 1 kg par mètre carré de grille et par minute. Si la production de vapeur doit diminuer, on réduit cette cadence. Si au contraire la production doit être activée on augmente la cadence, mais pas la quantité de charbon (une trop forte quantité de charbon frais ralentit le feu).
La couche de charbon ne doit pas excéder une dizaine de centimètres pour la noix. Cette épaisseur peut varier en fonction de la qualité du charbon utilisée. Ne pas hésiter à casser les morceaux les plus gros pour les réduire à la taille requise. Le charbon ne brûle pas instantanément, il faut donc anticiper. Cette anticipation reste valable pour la production de vapeur. Entre l'introduction de la pelletée et la montée de la pression, il se passe un certain temps que le chauffeur doit prendre en compte. Son savoir faire viendra avec
l'expérience.
En brûlant le charbon se décompose sur la grille en :
cendre qui tombe dans le cendrier,
mâchefer ou crasse qui reste sur la grille et entrave l'arrivée d'air. Il faut donc casser cette crasse à l'aide du pique-feu, en aucun cas cette couche ne doit empêcher l'air de passer à travers les lumières la grille,
charbon incandescent,
charbon frais.
Lorsque la couche présente des inégalités d'épaisseur ou de teinte, le chauffeur doit l'uniformiser et/ou l'aérer en s'efforçant de respecter l'ordre ci-dessus, (de la grille vers le foyer) c'est à dire éviter de mélanger le charbon frais et le mâchefer. Toute opération doit normalement commencer par le fond du foyer puis finir par le devant. Le piquage doit se faire quand le feu est bien clair, c'est alors qu'on voit le mieux les trous s'il y en a. Après le piquage attendre que le feu soit bien repris à l'endroit du piquage avant de refaire une nouvelle charge.
On reconnaît la bonne combustion à la couleur jaune claire des flammes de la couche incandescente. Des flammes blanches indiquent un excès d'air. Un défaut d'air au contraire entraînerait des gaz incomplètement brûlés, reconnaissables aux des flammes bleues ou à de courtes flammes jaunes se terminant par un filet de fumée noire. L'épaisseur de la couche joue également un rôle pour la perméabilité de l'air.
Le décrassage
Après un certain temps d'utilisation qui varie selon la qualité du combustible, la chaudière doit être décrassée. On s'en aperçoit lorsque le feu diminue de vivacité, devient rougeâtre, parfois avec de petites flammes bleues à sa surface. C'est le mâchefer qui obstrue la grille et ne laisse plus passer assez d'air. Le décrassage a pour effet de séparer le charbon incandescent, les cendres et le mâchefer.
Arrêt de la production de vapeur.
Il convient de faire une distinction entre un arrêt de courte durée (déjeuner) et l’arrêt complet de la production de vapeur (fin de journée).
Dans le premier cas on fait à l'aide du rouable un petit talon devant la porte du gueulard. On profite de cet arrêt pour décrasser et faire tomber les cendres dans le cendrier.
Pour l’arrêt de fin de journée ou extinction du feu, il vaut mieux laisser tomber le feu environ une demi-heure avant la fin du service (ce temps restera à déterminer en fonction de la pratique) en diminuant progressivement ou en arrêtant la charge de combustible puis en fermant la porte du cendrier. La fumée ne doit toutefois pas refouler par la porte du gueulard.
Lorsqu'il ne reste presque plus de feu, faire tomber les cendres dans le cendrier ramener le mâchefer vers l'arrière du foyer à l'aide du rouable et enlever le tout à l'aide de la pelle et le mettre dans un seau métallique.
Avant de quitter la chaloupe, le chauffeur devra impérativement s'assurer que plus aucun
combustible incandescent ne reste dans le foyer et le cendrier.
Extraction des boues
En début et fin de service il faut faire une extraction des boues (pression
maximale d'extraction 2 bars).
Attendre que le manomètre affiche entre 1 et 2 bars, connecter le tuyau sur la vanne de vidange
et ouvrir progressivement la vanne de vidange deux ou trois fois en maintenant bien le tuyau à l’extérieur de la chaloupe puis la refermer.
Nettoyage du cendrier
Avant le service, vérifier la propreté du cendrier.
Après chaque utilisation, le cendrier doit être nettoyé. Les cendres sont mises dans un seau métallique et vidées à l'extérieur de la chaloupe.
Vidange de la chaudière
La chaudière doit être vidangée à chaque fin de service pour son transport
routier. Attendre que la pression soit retombée naturellement ou manuellement à zéro, vérifier que le tuyau est branché sur la vanne de vidange et ouvrir cette vanne jusqu’à ce que l’eau de la chaudière soit épuisée.