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EP1585901B1 - Installation et procede de production d'un gaz comprime - Google Patents

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Info

Publication number
EP1585901B1
EP1585901B1 EP03799723A EP03799723A EP1585901B1 EP 1585901 B1 EP1585901 B1 EP 1585901B1 EP 03799723 A EP03799723 A EP 03799723A EP 03799723 A EP03799723 A EP 03799723A EP 1585901 B1 EP1585901 B1 EP 1585901B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
switched
compressors
compressing
idling
plant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP03799723A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP1585901A1 (fr
Inventor
Stéphane Laroye
François PANCRAZI
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Liquide SA, LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical Air Liquide SA
Publication of EP1585901A1 publication Critical patent/EP1585901A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP1585901B1 publication Critical patent/EP1585901B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/06—Control using electricity
    • F04B49/065—Control using electricity and making use of computers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B2203/00—Motor parameters
    • F04B2203/02—Motor parameters of rotating electric motors
    • F04B2203/0214—Number of working motor-pump units

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing compressed fluid.
  • compressed air production plant As a known compressed air production plant, there is for example that described in the article entitled: " Compressed air, feedback on a sale by cubic meter, published in ENERGIE PLUS, n ° 224 of April 15, 1999 , periodical of the Technical Association Energy Environment. It comprises at least two compressors whose discharge side is connected to a compressed air network; at least one of these compressors is fixed speed and is dimensioned so that it operates permanently at 100% of its capacity; another is variable speed and is adjusted so that it adds to the flow of fluid required. This last compressor is started or stopped according to the pressure found in the air network. When the installation includes more than two compressors, only one is variable flow.
  • the European patent application EP 1 249 675 describes a method of controlling a compressor battery by means of a frequency converter.
  • this method often requires a financial investment that is not compatible with the expected energy gain, and it is only possible for higher-end installations such as air conditioning stations or cold production systems.
  • US 2002/182082 discloses the use of a physical system of 4 valves (SV1, SV2, SV3, SV4) which modifies the production capacity of compressors. Specific rules for controlling the 4-valve system are described.
  • the PID control method described in US 2002/182082 used for the control of the 4 valves is based on the number of maximum restarts of the different compressors by imposing a running time per hour of 25 minutes.
  • the present invention aims to overcome the drawbacks mentioned, and to provide a method implementing a compressed fluid supply installation that is economical, especially with regard to energy consumption. Another object is the implementation of a compressed fluid supply installation that has a low maintenance cost.
  • the compressors used in the installation that is the subject of the present invention are preferably of the "all-or-nothing" type.
  • the compressors are identical.
  • compressor-type all-or-nothing it refers mainly commercial compressors classified in this category and more particularly the screw compressors.
  • Compressed fluid means a fluid whose total pressure is greater than one atmosphere and more particularly: air, oxygen (O 2 ), nitrogen (N 2 ), argon (Ar), dioxide Carbon monoxide (CO 2 ), carbon monoxide (CO), helium (He), nitrous oxide (N 2 O), nitric oxide (NO), nitrous oxide oxygen, carbon dioxide and oxygen, nitrogen and carbon monoxide, helium and oxygen, such as for example, mixtures (50% by volume (v / v) N 2 O + 50% v / v O 2 ), (5% v / v CO 2 , 95% v / v O 2 ), (200 to 800 ppm NO in N 2 ), (78% He + 22% v / v O 2 ), (65% He + 35% O 2 ), (80% v / v He + 20% v / v O 2 ) or the mixtures of nitrogen and carbon dioxide.
  • air oxygen
  • O 2 oxygen
  • N 2 nitrogen
  • the installation as defined above is a compressed air production facility.
  • predetermined choice protocol means all the measurements and / or counts and / or calculations to be carried out which give rise to the choice of changing or not to change, the state of the one or more compressors of said installation, when the pressure observed in the compressed fluid network, crosses one of the two limit values which are the low threshold pressure (PSL) and the high threshold pressure (PSH).
  • PSL low threshold pressure
  • PSH high threshold pressure
  • the installation as defined above comprises from two to six compressors.
  • the installation as defined above comprises at least one data acquisition means capable of dating and determining each change of state of each compressor permanently or discontinuously over time. .
  • the choice protocol is defined by the following set of parameters:
  • TMCG overall load running time
  • control means comprise a programmable controller characterized in that it comprises a central unit comprising a memory and a computer program capable of selecting, when the pressure P found exceeds the pressure thresholds PSH or PSL, the compressor or compressors which, at a given instant t, must be either started, or switched to idle, either switched on load, or stopped, thanks to the choice protocol as defined above.
  • This programmable automaton optionally comprises means allowing its remote control.
  • the compressors are connected in parallel by their discharge side, to a buffer tank of compressed fluid via a first connecting line, said buffer tank being connected to the compressed fluid network by a second connecting line provided with a shut-off valve.
  • the first connecting line is preferably provided with a filter.
  • the number N C is generally between 2 and 8.
  • N C is determined on the basis of a homogeneous distribution of compressor start-ups in a given time, it is possible to determine a time during which the compressor is stopped and can not be started again. This duration, called time remaining before the next available start or TRDEM, expressed in hours, is therefore less than (1 / N c ) h. TRDEM is 0 when there has been no start during the previous hour.
  • TMAV is generally greater than or equal to 30 seconds.
  • the TMG or overall running time expresses the number of hours during which a given compressor has walked since the start of the installation.
  • the process as described above is particularly suitable for the production of compressed air.
  • the subject of the invention is a computer program for carrying out the method as defined above.
  • This installation 2 comprises three compressors 4, 6, 8, each provided with switching means, 32, 34 and 36 able to switch them in one of three states that are the stop, the idle and the run in charge, which are connected in parallel to the inlet 10 of a buffer reservoir 12 of compressed fluid via a first connecting pipe 14 provided with a filter 16.
  • An outlet 18 of the buffer tank 12 is connected to a user network of compressed air (not shown) via a second connecting line 20 provided with a shut-off valve 22.
  • the compressors 4, 6, 8 are lubricated screw compressors. Such compressors are, for example, compressors of the DSD 201 / 7.5 bar type sold by the company KAESER.
  • the installation 2 further comprises a source of electrical energy, in this case a three-phase power source 24.
  • the installation 2 comprises three first lines 26, 28, 30 of three-wire connection. Each of the first connection lines 26, 28, 30 connects one of the compressors 4, 6, 8 to the current source 24.
  • a pressure sensor 54 of the fluid is placed downstream of the compressors 4, 6, 8 in the fluid network, for example in the buffer tank 12.
  • the installation 12 further comprises a control device, in this case a CMD programmable controller.
  • This CMD control device comprises an inlet 56 which is connected to the pressure sensor 54 by a sensor line 58, in order to record the fluid pressure P established in the fluid network.
  • the CMD control further comprises three outputs 60, 62, 64 which are connected to first 66, second 68 and third 70 control lines of the switching means 32, 34 and 36.
  • the outputs 60, 62, 64 and the associated control lines 66, 68, 70 are adapted to control the tilting of the compressors 4, 6 and 8.
  • the outputs 60, 62, 64 are controlled by a CPU CPU of the CMD control as a function of the fluid pressure P.
  • the programmable logic controller CMD comprises a memory MEM in which the high pressure thresholds PSH and low pressure PSL are stored, and the set of acquired data relating to the parameters and variables indicated above and a program PRG of control of the installation capable of selecting, when the pressure P found exceeds the pressure thresholds PSH or PSL, the compressor or compressors which, at a given instant t, must be either started or spent idling or passed on by load or arrested.
  • the memory MEM stores, for each of the compressors 4, 6, 8, the total operating time of the compressor 4, 6, 8 associated.
  • the PRG program implemented in the CMD control controls the switching means 32, 34 and 36 in an exclusive branch mode.
  • the CMD control is further provided with means for detecting a failure of one of the components of the installation 2.
  • These means are connected to a telephone line 80 to warn the maintenance personnel in the event of a failure.
  • the Figure 2 represents an example of the pace over a time period of one hour, the pressure P prevailing in the air network and two diagramfdes change of state of three compressors in parallel (CO1, CO2, CO3), according to invention (new law of order) and according to the state of the art (old law).
  • the ordinates of the two diagrams represent the different states of the three compressors: (MC is on load, MV is idle, SB is off).

Landscapes

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Description

  • La présente invention concerne un procédé de production de fluide comprimé.
  • Comme installation de production d'air comprimé connue, il y a par exemple celle décrite dans l'article intitulé : "Air comprimé, retour d'expérience sur une vente au mètre cube, publié dans ENERGIE PLUS, n°224 du 15 avril 1999, périodique de l'Association Technique Energie Environnement. Elle comprend au moins deux compresseurs dont le côté refoulement est relié à un réseau d'air comprimé ; l'un de ces compresseurs au moins est à vitesse fixe et est dimensionné de telle sorte qu'il fonctionne en permanence à 100% de sa capacité ; un autre est à vitesse variable et est réglé de telle sorte qu'il fasse l'appoint du débit de fluide demandé. Ce dernier compresseur est démarré ou arrêté en fonction de la pression constatée dans le réseau d'air. Lorsque l'installation comprend plus de deux compresseurs, seul un est à débit variable.
  • Or, ce type d'installation ne peut pas être exploité de façon économique sur une large plage de débits de fluide.
  • La demande de brevet européen EP 1 249 675 décrit une méthode de contrôle d'une batterie de compresseurs au moyen d'un convertisseur de fréquence. Cependant cette méthode nécessite souvent un investissement financier peu compatible avec le gain d'énergie espéré, et elle n'est envisageable que pour des installations de plus haute gamme comme les stations d'air conditionné ou les systèmes de production de froid.
  • Le document US 2002/182082 divulgue l'utilisation d'un système physique de 4 vannes (SV1, SV2, SV3, SV4) qui modifie la capacité de production de compresseurs. Des règles spécifiques de pilotage du système à 4 vannes sont décrites. La méthode de régulation PID décrite dans US 2002/182082 utilisée pour le pilotage des 4 vannes se fonde sur le nombre de redémarrages maximum des différents compresseurs en imposant un temps de fonctionnement par heure de 25 minutes.
  • La présente invention a pour but de pallier les inconvénients cités, et de proposer un procédé mettant en oeuvre une installation de fourniture de fluide comprimé qui soit économique, notamment en ce qui concerne la consommation énergétique. Un autre but est la mise en oeuvre d'une installation de fourniture de fluide comprimé qui ait un faible coût d'entretien.
  • Dans le cadre de ses recherches pour atteindre les objectifs précités, la demanderesse s'est aperçue que de façon inattendue, on pouvait améliorer significativement l'énergie spécifique globale d'une installation de compresseurs par la mise en oeuvre du dispositif exposé ci-après.
  • C'est pourquoi selon un premier aspect, l'invention a pour objet un procédé de production d'un fluide comprimé tel que décrit en revendication 1. Par état, on désigne dans le cadre de la présente invention pour chaque compresseur, les trois états suivants :
    • le compresseur est à l'arrêt ;
    • le compresseur est en marche à vide ;
    • le compresseur est en marche en charge.
  • Les compresseurs mis en oeuvre dans l'installation objet de la présente invention sont de préférence de type "tout-ou-rien".
  • Selon un autre aspect préféré de la présente invention, les compresseurs sont identiques.
  • Par compresseur de type tout-ou-rien, on désigne principalement les compresseurs du commerce classés dans cette catégorie et plus particulièrement les compresseurs à vis.
  • Par fluide comprimé, on entend un fluide dont la pression totale est supérieure à une atmosphère et plus particulièrement : l'air, l'oxygène (O2), l'azote (N2), l'argon (Ar), le dioxyde de carbone (CO2), le monoxyde de carbone (CO), l'hélium (He), le protoxyde d'azote (N2O), le monoxyde d'azote (NO), les mélanges de protoxyde d'azote et d'oxygène, de dioxyde de carbone et d'oxygène, d'azote et de monoxyde de carbone, d'hélium et d'oxygène, tels que par exemple, les mélanges (50 % en volume (v/v) N2O + 50 % v/v O2), (5 % v/v CO2, 95 % v/v O2), (200 à 800 ppm NO dans N2), (78 % He + 22% v/v O2), (65 % He + 35 % O2), (80 % v/v He + 20 % v/v O2) ou les mélanges d'azote et de dioxyde de carbone.
  • Selon un autre aspect préféré de la présente invention, l'installation telle que définie précédemment,est une installation de production d'air comprimé.
  • Par protocole de choix prédéterminé, on entend dans le cadre de la présente invention, l'ensemble des mesures et/ou comptages et/ou calculs à réaliser qui engendre le choix de changer ou bien de ne pas changer, l'état de l'un ou de plusieurs des compresseurs de ladite installation, lorsque la pression constatée dans le réseau de fluide comprimé, franchit l'une des deux valeurs limites qui sont la pression de seuil basse (PSL) et la pression de seuil haute (PSH).
  • Selon un premier aspect particulier de la présente invention, l'installation telle que définie précédemment, comprend de deux à six compresseurs.
  • Selon un deuxième aspect particulier de la présente invention, l'installation telle que définie précédemment comprend au moins un moyen d'acquisition de données, apte à dater et à déterminer chaque changement d'état de chaque compresseur de façon permanente ou discontinue dans le temps.
  • Selon cet aspect particulier de la présente invention, le protocole de choix est défini grâce à l'ensemble des paramètres suivants :
    • Variables fixées à l'initialisation
    • Nc : Nombre maximum de démarrages des compresseurs par heure ; ce paramètre est fixé par le fabricant du compresseur.
    • TMAV : Durée minimale de marche à vide avant arrêt;
    • Tp : Durée d'utilisation avant permutation forcée ;
    • TMAV' : Durée minimum de marche à vide avant passage en marche en charge.
    Variable calculée en permanence
    • T : Date par heure courante.
    Variables calculées pour chaque compresseur à chaque changement d'état de l'un des compresseurs
    • TCN : Date du dernier changement d'état (marche en charge vers marche à vide) dans la dernière heure ;
    • TMG : Nombre d'heures de marche globale, depuis le démarrage de l'installation (temps de marche globale) ;
    • T1, T2 ... TNC : Ensemble des dates de démarrage dans la dernière heure, de T1 du démarrage le plus récent à TNC le démarrage le plus ancien ;
    • ND : Nombre de démarrages réalisés dans la dernière heure ;
    • TRDEM : Durée restante avant prochain démarrage possible.
  • Selon une variante du procédé objet de la présente invention, à la place du temps de marche globale de chaque compresseur TMG, on suit leur temps de marche en charge globale (TMCG) qui représente le nombre d'heures de marche en charge, depuis le démarrage de l'installation.
  • Selon un mode préféré de cet aspect particulier, les moyens de commandes comprennent un automate programmable caractérisé en ce qu'il comprend une unité centrale comprenant une mémoire et un programme informatique apte à sélectionner, lorsque la pression P constatée dépasse les seuils de pressions PSH ou PSL, le ou les compresseurs qui, à un instant t donné, doivent être, soit démarrés, soit passés en marche à vide, soit passés en marche en charge, soit arrêtés, grâce au protocole de choix tel que défini ci-dessus. Cet automate programmable comprend éventuellement des moyens permettant son contrôle à distance.
  • Selon un aspect particulier de la présente invention, dans l'installation telle que définie précédemment, les compresseurs sont reliés en parallèle par leur côté de refoulement, à un réservoir tampon de fluide comprimé par l'intermédiaire d'une première conduite de liaison, ledit réservoir tampon étant relié au réseau de fluide comprimé par une seconde conduite de liaison munie d'une vanne de coupure. La première conduite de liaison est de préférence munie d'un filtre.
  • L'invention a aussi pour objet un procédé de production d'un fluide comprimé mettant en oeuvre l'installation telle que définie précédemment, caractérisé en ce qu'il comprend au cours du temps, l'une ou l'autre des étapes de fonctionnement suivantes :
    1. (a) - lorsque la pression du fluide dans le réseau de fluide comprimé en aval de ladite installation est située dans une plage de valeur comprise entre le seuil de pression haute, PSH, et le seuil de pression basse, PSL, la pression du fluide dans ledit réseau est maintenue dans cette plage de valeur au moyen d'au moins un des compresseurs de l'installation ;
    2. (b) - lorsque la pression du fluide dans ledit réseau devient inférieure à PSL pendant une durée paramétrable,
      • (i) - soit un seul des compresseurs de l'installation est arrêté, les autres étant en marche en charge et dans ce cas ledit compresseur arrêté est démarré et passé en marche en charge ;
      • (ii) - soit plusieurs des compresseurs de l'installation sont arrêtés, les autres étant en marche en charge et dans ce cas, le compresseur arrêté dont le nombre de démarrages à l'heure dans la dernière heure (ND) est le plus petit, est passé en marche en charge et si plusieurs des compresseurs arrêtés ont ce même (ND) minimum, celui dont le temps de marche globale (TMG) est le plus court est passé en marche en charge ;
      • (iii) - soit tous les compresseurs de l'installation sont arrêtés et dans ce cas, le compresseur arrêté dont le (ND) est le plus petit, est passé en marche en charge et si plusieurs des compresseurs arrêtés ont ce même (ND) minimum, celui dont le (TMG) est le plus court, est passé en marche en charge ;
      • (iv) - soit un seul des compresseurs de l'installation est en marche à vide, les autres étant en marche en charge ou arrêtés et dans ce cas ledit compresseur en marche à vide est passé en charge ;
      • (v) - soit plusieurs des compresseurs de l'installation sont en marche à vide, les autres étant en marche en charge ou arrêtés et dans ce cas, le compresseur en marche à vide dont la durée restante avant prochain démarrage disponible (TRDEM) est la plus longue, est passé en marche en charge et si plusieurs des compresseurs en marche à vide ont cette même (TRDEM) maximum, celui dont le (ND) est le plus grand, est passé en marche en charge et si plusieurs des compresseurs en marche à vide ont cette même (TRDEM) maximum et ce même (ND) maximum, celui dont le (TMG) est le plus court est passé en charge ;
      • (vi) - soit tous les compresseurs de l'installation sont en marche à vide et dans ce cas, le compresseur en marche à vide dont la (TRDEM) est la plus longue, est passé en marche en charge et si plusieurs des compresseurs arrêtés ont ce même (TRDEM) maximum, celui dont le (ND) est le plus grand est passé en marche en charge et si plusieurs des compresseurs arrêtés ont cette même (TRDEM) maximum et ce même (ND) maximum, celui dont le (TMG) est le plus court est passé en marche en charge ;
    3. (c) - lorsque la pression de fluide dans ledit réseau devient supérieure à PSH pendant une durée paramétrable,
      • (i) - soit un seul des compresseurs de l'installation est en marche en charge, les autres étant arrêtés ou en marche à vide et dans ce cas ledit compresseur est passé en marche à vide ;
      • (ii) - soit plusieurs des compresseurs de l'installation sont en marche en charge les autres étant arrêtés ou en marche à vide et dans ce cas, le compresseur en marche en charge dont le nombre de démarrages par heure disponibles (NC - ND) est le plus grand, est passé en marche à vide et si plusieurs des compresseurs en marche en charge ont ce même nombre (NC - ND) maximum, celui dont le TMG est le plus long est passé en marche à vide;
      • (iii) - soit tous les compresseurs de l'installation sont en marche en charge et dans ce cas, le compresseur en marche en charge dont le nombre de démarrages par heure disponibles (NC - ND) est le plus grand est passé en marche à vide et si plusieurs des compresseurs en marche en charge ont ce même nombre (NC - ND) maximum, celui dont le TMG est le plus long est passé en marche à vide.
  • vide. Dans le procédé tel que défini ci-dessus, le nombre NC est généralement compris entre 2 et 8.
  • En considérant que NC est déterminé sur la base d'une répartition homogène des démarrages du compresseur dans une heure donnée, on peut déterminer une durée au cours de laquelle le compresseur est arrêté et ne peut pas être démarré une nouvelle fois. Cette durée, appelée durée restante avant le prochain démarrage disponible ou TRDEM, exprimée en heure, est donc inférieure à (1/Nc)h. TRDEM est égal à 0 lorsqu'il n'y a eu aucun démarrage pendant l'heure précédente.
  • Il est généralement admis qu'un compresseur ne peut passer directement de l'état de marche en charge à l'état en arrêt sans qu'il ne soit resté à l'état de marche à vide pendant une durée minimale, appelée ici durée minimale de marche à vide avant arrêt ou TMAV.
  • Dans le procédé tel que défini précédemment, TMAV est généralement supérieur ou égal à 30 secondes.
  • Dans le procédé tel que défini ci-dessus, le TMG ou temps de marche globale, exprime le nombre d'heures durant lesquelles un compresseur donné a marché depuis la mise en route de l'installation.
  • Selon un aspect particulier du procédé tel que défini ci-dessus, lorsqu'un compresseur est en marche à vide depuis une durée supérieure à TMAV, il est passé à l'arrêt.
  • Le procédé tel que décrit précédemment, est particulièrement adapté à la production d'air comprimé.
  • Selon un dernier aspect de l'invention celle-ci a pour objet un programme informatique pour réaliser le procédé tel que défini précédemment.
  • L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
    • la Figure 1 est une vue schématique d'une installation de production de fluide comprimé selon l'invention; et
    • la Figure 2 représente les diagrammes montrant les allures de la pression de fluide dans le temps et la régulation correspondante d'un compresseur.
  • Cette installation 2 comprend trois compresseurs 4, 6, 8, munis chacun d'un moyen de commutation, 32, 34 et 36 aptes à les faire basculer dans l'un des trois états que sont l'arrêt, la marche à vide et la marche en charge, qui sont reliés en parallèle à l'entrée 10 d'un réservoir tampon 12 de fluide comprimé par l'intermédiaire d'une première conduite de liaison 14 munie d'un filtre 16. Une sortie 18 du réservoir tampon 12 est reliée à un réseau d'utilisateur d'air comprimé (non représenté) par l'intermédiaire d'une seconde conduite de liaison 20 munie d'une vanne de coupure 22.
  • Les compresseurs 4, 6, 8 sont des compresseurs à vis lubrifiée. De tels compresseurs sont par exemple des compresseurs du type DSD 201/7,5 bars commercialisés par la société KAESER.
  • L'installation 2 comprend en outre une source d'énergie électrique, en l'occurrence une source de courant de puissance triphasé 24.
  • L'installation 2 comprend trois premières lignes 26, 28, 30 de connexion à trois fils. Chacune des premières lignes de connexion 26, 28, 30 relie l'un des compresseurs 4, 6, 8 à la source de courant 24.
  • Un capteur de pression 54 du fluide est disposé en aval des compresseurs 4, 6, 8 dans le réseau de fluide, par exemple dans le réservoir tampon 12.
  • L'installation 12 comprend en outre un dispositif de commande, en l'occurrence un automate programmable CMD.
  • Ce dispositif de commande CMD comprend une entrée 56 qui est reliée au capteur de pression 54 par une ligne de capteur 58, afin de constater la pression de fluide P établie dans le réseau de fluide.
  • La commande CMD comprend en outre trois sorties 60, 62, 64 qui sont reliées à des première 66, deuxième 68 et troisième 70 lignes de commande des moyens de commutation 32, 34 et 36.
  • Les sorties 60, 62, 64 et les lignes de commande associées 66, 68, 70, sont adaptées pour piloter le basculement des compresseurs 4, 6 et 8.
  • Les sorties 60, 62, 64 sont asservies par une unité centrale CPU de la commande CMD en fonction de la pression de fluide P.
  • Outre l'unité centrale CPU, l'automate programmable CMD comprend une mémoire MEM dans laquelle sont stockés les seuils de pression haute PSH et pression basse PSL, et l'ensemble des données acquises relatives aux paramètres et variables indiquées précédemment et un programme PRG de commande de l'installation apte a sélectionner, lorsque la pression P constatée dépasse les seuils de pressions PSH ou PSL, le ou les compresseurs qui, à un instant t donné, doivent être, soit démarrés, soit passés en marche à vide, soit passés en marche en charge, soit arrêtés.
  • De plus, la mémoire MEM stocke, pour chacun des compresseurs 4, 6, 8, le temps total de fonctionnement du compresseur 4, 6, 8 associé.
  • Le programme PRG mis en oeuvre dans la commande CMD contrôle les moyens de commutation 32, 34 et 36 selon un mode de branchement exclusif.
  • La commande CMD est en outre munie de moyens de détection d'une défaillance de l'un des composants de l'installation 2.
  • Ces moyens sont connectés à une ligne téléphonique 80 afin d'avertir le personnel de maintenance dans le cas d'une défaillance.
  • La Figure 2 représente un exemple de l'allure sur un intervalle de temps d'une heure, de la pression P régnant dans le réseau d'air ainsi que deux diagrammefdes changement d'état de trois compresseurs en parallèle (CO1, CO2, CO3), selon l'invention (nouvelle loi de commande) et selon l'état de la technique (ancienne loi).
  • Les ordonnées des deux diagrammes représentent les différents états des trois compresseurs : (MC marche en charge ; MV : marche à vide ; SB : arrêt).
  • Cette figure fait apparaître que le procédé selon la nouvelle loi de commande permet d'éliminer une grande partie des marches à vide existant dans le procédé selon l'ancienne loi de commande (zones grises du diagramme).
  • A l'issue de l'expérience décrite ci-desskus, on a constaté que l'installation selon l'invention permettait d'économiser jusqu'à environ 10 % d'énergie par rapport à une installation de l'état de la technique.

Claims (12)

  1. Procédé de production d'un fluide comprimé mettant en oeuvre une installation (2) de production d'un fluide comprimé comprenant :
    - n compresseurs (4),(6),(8), n étant supérieur ou égal à 1, dont le côté de refoulement est relié à un réseau de fluide comprimé,
    - pour chacun des compresseurs (4),(6),(8), une ligne de connexion (26),(28),(30) avec une source d'énergie (24),
    - pour chacun des compresseurs (4),(6),(8), au moins un moyen de commutation (32),(34),(36), adapté pour déclencher le changement d'état de chacun des compresseurs (4),(6),(8),
    - au moins un capteur de pression (54) adapté pour mesurer la pression du fluide régnant dans le réseau de fluide comprimé, et
    - au moins un moyen de commande adapté pour commander l'un ou l'autre des moyens de commutation (32),(34),(36),
    le ou les moyens de commande sont reliés à un ou plusieurs moyens d'actionnement individuel de chacun des moyens de commutation, et
    le ou les moyens de commande comprennent un ou plusieurs moyens de sélection, aptes à sélectionner un ou plusieurs des compresseurs devant être, soit démarrés, soit passés en marche à vide, soit passés en marche en charge, soit passés à l'arrêt, selon un protocole de choix prédéterminé, fonction de la pression dudit fluide comprimé dans ledit réseau,
    caractérisé en ce qu'il comprend au cours du temps, les étapes de fonctionnement suivantes :
    (a) - lorsque la pression du fluide dans le réseau de fluide comprimé en aval de ladite installation (2) est située dans une plage de valeur comprise entre le seuil de pression haute, PSH, et le seuil de pression basse, PSL, la pression du fluide dans ledit réseau est maintenue dans cette plage de valeur au moyen d'au moins un des compresseurs (4),(6),(8) de l'installation (2);
    (b) - lorsque la pression du fluide dans ledit réseau devient inférieure à PSL pendant une durée paramétrable,
    (i) - soit un seul des compresseurs (4),(6),(8) de l'installation (2) est arrêté, les autres étant en marche en charge et dans ce cas ledit compresseur arrêté est démarré et passé en marche en charge ;
    (ii) - soit plusieurs des compresseurs (4),(6),(8) de l'installation sont arrêtés, les autres étant en marche en charge et dans ce cas, le compresseur arrêté dont le nombre de démarrages à l'heure dans la dernière heure (ND) est le plus petit, est passé en marche en charge et si plusieurs des compresseurs arrêtés ont ce même (ND) minimum, celui dont le temps de marche globale (TMG) est le plus court est passé en marche en charge ;
    (iii) - soit tous les compresseurs (4),(6),(8) de l'installation (2) sont arrêtés et dans ce cas, le compresseur arrêté dont le (ND) est le plus petit, est passé en marche en charge et si plusieurs des compresseurs arrêtés ont ce même (ND) minimum, celui dont le (TMG) est le plus court, est passé en marche en charge ;
    (iv) - soit un seul des compresseurs (4),(6),(8) de l'installation (2) est en marche à vide, les autres étant en marche en charge ou arrêtés et dans ce cas ledit compresseur en marche à vide est passé en charge ;
    (v) - soit plusieurs des compresseurs (4),(6),(8) de l'installation (2) sont en marche à vide, les autres étant en marche en charge ou arrêtés et dans ce cas, le compresseur en marche à vide dont la durée restante avant prochain démarrage disponible (TRDEM) est la plus longue, est passé en marche en charge et si plusieurs des compresseurs en marche à vide ont cette même (TRDEM) maximum, celui dont le (ND) est le plus grand, est passé en marche en charge et si plusieurs des compresseurs en marche à vide ont cette même (TRDEM) maximum et ce même (ND) maximum, celui dont le (TMG) est le plus court est passé en charge ;
    (vi) - soit tous les compresseur (4),(6),(8) de l'installation (2) sont en marche à vide et dans ce cas, le compresseur en marche à vide dont la (TRDEM) est la plus longue, est passé en marche en charge et si plusieurs des compresseurs arrêtés ont ce même (TRDEM) maximum, celui dont le (ND) est le plus grand est passé en marche en charge et si plusieurs des compresseurs arrêtés ont cette même (TRDEM) maximum et ce même (ND) maximum, celui dont le (TMG) est le plus court est passé en marche en charge ;
    (c) - lorsque la pression de fluide dans ledit réseau devient supérieure à PSH pendant une durée paramétrable,
    (i) - soit un seul des compresseurs (4),(6),(8), de l'installation (2) est en marche en charge, les autres étant arrêtés ou en marche à vide et dans ce cas ledit compresseur est passé en marche à vide ;
    (ii) - soit plusieurs des compresseurs (4),(6),(8) de l'installation (2) sont en marche en charge les autres étant arrêtés ou en marche à vide et dans ce cas, le compresseur en marche en charge dont le nombre de démarrages par heure disponibles (NC - ND) est le plus grand, est passé en marche à vide et si plusieurs des compresseurs en marche en charge ont ce même nombre (NC - ND) maximum, celui dont le TMG est le plus long est passé en marche à vide ;
    (iii) - soit tous les compresseurs (4),(6),(8) de l'installation (2) sont en marche en charge et dans ce cas, le compresseur en marche en charge dont le nombre de démarrages par heure disponibles (NC - ND) est le plus grand est passé en marche à vide et si plusieurs des compresseurs en marche en charge ont ce même nombre (NC - ND) maximum, celui dont le TMG est le plus long est passé en marche à vide, dans lequel, lorsque dans l'installation (2) au moins un des compresseurs (4),(6),(8) à l'arrêt, et qu'au moins un des compresseurs est en marche en charge, lorsque la durée depuis le dernier démarrage dudit compresseur en marche est supérieure à une durée de permutation appelée TP, et que son TMG est supérieur au TMG du compresseur à l'arrêt, le compresseur à l'arrêt est passé en marche en charge et le compresseur en marche en charge est passé à l'arrêt.
  2. Procédé tel que défini à la revendication 1, dans lequel les compresseurs mis en oeuvre, sont de préférence de type "tout-ou-rien".
  3. Procédé tel que défini à l'une des revendications 1 ou 2, dans les compresseurs sont identiques.
  4. Procédé tel que défini à l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le fluide comprimé est de l'air comprimé.
  5. Procédé tel que défini à l'une des revendications 1 à 4, dans lequel l'installation comprend de deux à six compresseurs.
  6. Procédé tel que défini à l'une des revendications 1 à 5, dans lequel l'installation comprend au moins un moyen d'acquisition de données, apte à dater et à déterminer chaque changement d'état de chaque compresseur de façon permanente ou discontinue dans le temps.
  7. Procédé tel que défini à l'une des revendications 1 à 6, dans lequel
    les moyens de commandes comprennent un automate programmable CMD caractérisé en ce qu'il comprend une unité centrale CPU comprenant une mémoire MEM un programme PRG informatique apte à sélectionner, lorsque la pression P constatée dépasse les seuils de pressions PSH ou PSL, le ou les compresseurs (4),(6),(8), à un instant t donné, doivent être, soit démarrés, soit passés en marche à vide, soit passés en marche en charge, soit arrêtés et éventuellement des moyens permettant son contrôle à distance et qu'il est apte à fonctionner au moyen d'un programme adapté pour le protocole de choix tel que défini ci-dessus.
  8. Procédé tel que défini à l'une des revendications 1 à 7, dans lequel l'installation comprend des compresseurs (4),(6),(8) reliés en parallèle par leur côté de refoulement, à un réservoir tampon (12) de fluide comprimé par l'intermédiaire d'une première conduite de liaison (14) ledit réservoir tampon étant relié au réseau de fluide comprimé par une seconde conduite de liaison (20) munie d'une vanne de coupure (22).
  9. Procédé tel que défini à la revendication 8, dans lequel la première conduite de liaison (14) est munie d'un filtre (16).
  10. Procédé tel que défini à l'une des revendications 1 à 9 mettant en oeuvre une installation comprenant :
    - trois compresseurs (4), (6) et (8), munis chacun d'un moyen de commutation (32), (34) et (36), qui sont reliés en parallèle à l'entrée (10) d'un réservoir tampon (12) de fluide comprimé par l'intermédiaire d'une première conduite de liaison (14) munie d'un filtre (16) ; une sortie (18) du réservoir tampon (12), est reliée à un réseau d'utilisateur de fluide comprimé, par l'intermédiaire d'une seconde conduite de liaison (20) munie d'une vanne de coupure 22 ;
    - une source de courant de puissance triphasé (24) ;
    - trois lignes (26), (28), (30) de connexion à trois fils reliant l'un des compresseurs (4), (6) et (8) à la source de courant (24) ;
    - un capteur de pression (54) du fluide disposé en aval des compresseurs (4), (6) et (8) dans le réseau de fluide, par exemple dans le réservoir tampon (12) ;
    - un dispositif de commande, en l'occurrence un automate programmable CMD, comprenant :
    une unité centrale (CPU),
    une mémoire (MEM) dans laquelle sont stockés les seuils de pression haute PSH et pression basse PSL, et l'ensemble des données acquises relatives aux paramètres et variables indiquées précédemment,
    un programme (PRG) de commande de l'installation apte sélectionner, lorsque la pression P constatée dépasse les seuils de pressions PSH ou PSL, le ou les compresseurs qui, à un instant t donné, doivent être, soit démarrés, soit passés en marche à vide, soit passés en marche en charge, soit arrêtés,
    une entrée (56) reliée au capteur de pression (54) par une ligne de capteur (58),
    des moyens de détection d'une défaillance de l'un des composants de l'installation (2), connectés à une ligne téléphonique (80),
    trois sorties (60), (62) et (64) reliées à des première (66), deuxième (68) et troisième (70) lignes de commande des moyens de commutation (32), (34) et (36), les sorties (60), (62) et (64) et les lignes de commande associées (66), (68) et (70), étant adaptées pour basculer chacun des compresseurs dans l'un ou l'autre des trois états suivants : arrêt, marche à vide et marche en charge ; les sorties (60), (62) et (64) étant asservies par l'unité centrale CPU de la commande CMD, à la pression du fluide P.
  11. Procédé tel que défini à l'une des revendications précédentes dans lequel, lorsqu'un compresseur est en marche à vide depuis une durée supérieure à la durée min i-male de marche à vide avant arrêt (TMAV), et que le nombre (NC - ND) est supérieur ou égal à 1, il est arrêté.
  12. Programme informatique pour réaliser le procédé tel que défini à l'une des revendications 1 à 11.
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