Brevet FR2476345A1 — publié le 19810821

L'invention concerne un procédé pour réguler le débit d'une installation de compression dsair ou d'un autre fluide, possédant au moins un compresseur qui refoule dans un réservoir de pression et dont le débit est régulé entre une pression de commuta- tion inférieure et une pression de commutation supérieure en fonc- tion de la pression dans le réservoir, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. On sait adapter le débit d'un compresseur ou d'une installation de compression à une consommation variable par la régu- lation de ce débit par paliers ou de façon continue entre deux valeurs de pression préfixées en fonction de la pression dans le réseau alimenté par le compresseur ou dans un réservoir de pression prévu à la suite du compresseur. Il arrive cependant, par exemple lorsque la consommation varie fortement, que la pression dans le réservoir dépasse les limites préfixées vers le haut ou vers le bas. Dans le cas d'une régulation par marche intermittente par arrêt du moteur d'entraînement du compresseur notamment, il s'écoule un certain laps de temps avant que le compresseur ne refoule de nouveau du fluide comprimé dans le réservoir à partir du redémarrage - par un couplage étoile-triangle par exemple - du moteur arrêté. Pendant ce laps de temps, la pression de réservoir risque de des- cendre au-dessous de la limite inférieure préfixée, surtout si la consommation de fluide comprimé est forte. Il est concevable aussi que la pression réelle dans le réservoir s'élève au-dessus de la pression de réservoir maximale choisie lorsque la consommation est faible et la pression de refoulement de compresseur monte rapidement. Le brevet n0 1 083 478 de la République Fédérale d'Allemagne décrit une régulation pour installations de compression selon laquelle la mise en service et l'arrêt d'un compresseur s'ef- fectuent en fonction de la grandeur de la variation de pression par unité de temps. Cette régulation s'adapte au rapport consommation/pro- duction, la variation de pression par unité de temps étant déter- minée par tous les facteurs agissant sur la pression dans le réser- voir. Cette régulation a cependant l'inconvénient qu'elle ne garantit pas le maintien de la pression de réservoir entre des limites déter- minées. Il faut pour cela une intervention manuelle ou une régula- tion particulière sensible à]s. pression de réservoir. 2 2476345 L'invention vise à perfectionner les procédés de régulation connus jusqu'à présent et travaillant en fonction de la pression dans le réservoir, de manière que la pression de réservoir reste également dans des limites fixées d'avance au cas o la consommation de fluide comprimé varie fortement. Selon une caractéristique essentielle du procédé de l'invention, on fixe au moins l'une des deux pressions de commuta- tion, en particulier la pression de commutation inférieure, à des valeurs différentes en fonction de la variation dans le temps de la pression de réservoir, en ce sens que 1'Dn fixe la pression de commutation inférieure à une valeur plus élevée et/ou la pression de commutation supérieure à une valeur plus basse en cas de varia- tion rapide de la pression dans le réservoir qu'en cas de variation lente de cette pression. Selon l'invention, la reprise du refoule- ment de fluide de pression dans le réservoir est donc déclenchée plus tôt lorsque la pression de réservoir baisse rapidement que lorsqu'elle baisse lentement, de sorte que le refoulement effectif de fluide pour le remplissage du réservoir recommence avant que la pression de réservoir n'ait pu descendre au-dessous d'une valeur minimale préfixée. En revanche, lorsque la pression de réservoir s'élève rapidement, le refoulement de fluide dans le réservoir est arrêté plus tôt afin que la pression de réservoir maximale choisie d'avance ne soit pas dépassée. Le risque de dépassement de la pres- sion maximale est toutefois moins grand car le refoulement de fluide cesse presque instantanément à l'arrêt du compresseur. Le redémar- rage du compresseur jusqu'à ce qu'il débite de nouveau demande au contraire un laps de temps relativement long. Quoiqu'il en soit, la mesure selon l'invention évite que la pression dans le réservoir ne sorte d'un côté ou de l'autre de la plage préfixée pour la pres- sion de réservoir. La fixation de pressions de commutation différentes peut se faire par une action sur le régulateur, par exemple par une commande électronique, pouvant comprendre un capteur électronique pour déterminer la variation de pression instantanée dans le réser- voir. On peut cependant obtenir le même résultat aussi par une action - dans le sens du changement désiré des pressions de commu- tation - sur les signaux d'etx.rée du régulateur. Un mode de mise en oeuvre préféré du procédé de l'invention consiste à ajouter la différentielle de la variation de pressien instantanée à la pression de réservoir instantanée et à réguler le devoit en fonction du signal de pression ainsi produit. La différentielle est une mesure de la variation de pression dans le réservoir et: possède une valeur posi- tive quand la pression croît et une valeur négative quand la pres- sion décroît. A pression de réservoir décroissante, la différentielle est donc déduite de la pression de réservoir, ce qui simule au régu- lateur une arrivée avancée à la pression de commutation préfixée, avec le résultat que le régulateur déclenche d'autant plus tôt la mise-en service du compresseur. De la même façon, la différentielle positive à la pression de réservoir croissante provoque l'arrêt du refoulement avec une avance qui dépend de la variation dans le temps de la montée de pression. Selon un perfectionnement du procédé de l'invention, on régule le débit du compresseur en fonction d'un signal analogique correspondant à la variation de la pression dans le réservoir et on produit en plus la mise en marche et l'arrêt du moteur d'entraîne- ment du compresseur par un signal de commande par tout ou rien qui dépend de la variation dans le temps de la pression de réservoir. Le signal analogique assure dans ce cas la régulation du débit du compresseur suivant les besoins instantanés, en fonction de la varia- tion de la pression dans le réservoir, alors que le signal de commande par tout ou rien empêche en particulier la baisse de la pression au-dessous de la pression de commutation inférieure lorsque l'instal- lation de compression est arrêtée. Ce signal de commande fait re- démarrer le moteur d'entraînement en tempsvoulu pour que le compres- seur commence à débiter avant que la pression de réservoir se soit abaissée au-dessous de la pression de commutation inférieure. Pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, il est avantageux d'utiliser un dispositif comprenant un régula- teur qui détermine le débit du compresseur et auquel est appliquée la pression de réservoir comme signal d'entrée. Selon l'invention, l'entrée de ce régulateur est précédée d'un élément totalisateur, auquel sont appliquées$ comme grandeurs d'entrée, la pression de réservoir et la différentielle de la pression de réservoir d as le temps, formée par un différen- tiateur, et dont la sortie est reliée à l'entrée du régulateur. Un tel dispositif est simple et n'est composé que d'un petit ncom5re d'appareils courants du commerce. Il est avantageux d' utiliser des circuits électroniques pour l'élément totalisateur et le différen- tiateur mais il est possible aussi d'assurer leurs fonctions par des appareils pneumatiques.: Si, selon une autre caractéristique de l'invention, le régulateur possède des entrées séparées pour les deux pressions de commutation et le signal de sortie de l'élément totalisateur est seulement appliqué pour la pression de commutation inférieure, l'entrée pour la pression de commutation supérieure recevant un signal pro- venant directement de la pression de réservoir, le dispositif selon l'invention empêche seulement que la pression de réservoir ne descende audessous de la pression de commutation inférieure préfixée, alors que le refoulement est arrêté quand est atteinte la pression de com- mutation supérieure, laquelle est fixe dans ce cas. Selon un perfectionnement du dispositif de l'inven- tion, le signal de sortie du régulateur est partagé en un signal ana- logique proportionnel à la variation de la pression de réservoir et appliqué comme grandeur de réglage au compresseur par une première ligne de régulation et un signal de commande par tout ou rien qui dépend de la variation dans le temps de la pression de réservoir et est appliqué par une deuxième ligne de régulation à l'organe de mise en marche et d'arrêt du moteur d'entraînement. Le régulateur fournit donc dans ce cas deux grandeurs ou signaux de sortie: le signal ana- logique qui maintient la pression désirée dans le réservoir ou dans le réseau alimenté par le compresseur aux valeurs désirées par la variation du débit du compresseur et le signal de commande par tout ou rien qui produit le redémarrage du moteur d'entraînement du compresseur au moment voulu pour que le refoulement recommence avant que la pression de commutation inférieure ne soit atteinte. D'autres caractéristiques et avantages de l'inver- tion ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que du dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 est une représentation schématique d'une installation de compreL ion régulée selan le procédé de l'inven- tion; - la figure 2 est un graphique indiquant la varia- tion du débit en fonction de la pression dans le réservoir de l'installation de la figure l, et - la figure 3 est une représentation schématique d'une installation de compression régulée selon une variante de mise en oeuvre du procédé de l'invention. L'installation représentée sur la figure 1 possède un compresseur l sur lequel sont branchées une conduite d'aspira- tion 2 et une conduite de refoulement 3 qui mène à un réservoir de pression 4. De ce dernier part une conduite d'utilisation 5. Le débit du compresseur I est commandé par un régulateur 6 qui est relié au compresseur par une ligne de régulation 7. Le régulateur 6 est précédé d'un élément totalisateur 8 qui possède deux entrées, connectées toutes deux au réservoir 4, l'une par une ligne de trans- mission de signal 9 et l'autre avec interposition d'un différentia- teur 10. Une autre ligne de transmission de signal il relie le régu- lateur 6 directement au réservoir 4. Le compresseur 1 aspire le fluide à comprimer à tra- vers la conduite d'aspiration 2 et le refoule à l'état comprimé à travers la conduite de refoulement 3 dans le réservoir 4. Lorsque la pression dans le réservoir atteint une valeur préfixée, elle agit sur le régulateur 6, lequel réduit à son tour le débit du compres- seur 1 par la ligne de régulation 7. Dès que, par suite d'un pré- lèvement de fluide de pression à travers la conduite d'utilisation 5, la pression dans le réservoir 4 baisse, le régulateur 6 provoque l'augmentation du débit du compresseur. Le graphique de la figure 2 montre ce processus de régulation par l'exemple d'une simple régula- tion par marche intermit:ente. La pression P dans le réservoir de pression est indiquée en abscisses et le débit Q du compresseur est indiqué, en pour cent, en ordonnées. Si le compresseur 1 refoule à son débit maximal, la pression dans le réservoir 4 s'élève suivant la droite désignée par 12, jusqu'à ce que la pression de commutation supérieure préfixée pO soit atteinte. En cas de prélèvement de fluide de pression par la conduite d'utilisation 5, la pression dans le réservoir baisse normalement (en l'absence du dispositif selon l'invention) suivant l'axe de l'abscisse jusqu'à la pression de commutation inférieure pu; lorsque cette pression est atteinte, le compresseur 1 est amené à débiter de nouveau. Pour éviter que la pression de réservoir ne descende au-dessous d'une valeur minimale préfixée en cas de baisse rapide de la pression dans le récipient 4, l'invention prévoit que la pression de commutation inférieure p est fixée à des valeurs différentes en fonction de la variation dans le temps de la pression dans le réser- voir 4. Si la pression dans le réservoir 4 baisse rapidement, la pression de commutation inférieure est fixée à une valeur plus élevée, désignée par p'u et marquée par une ligne en pointillé sur la figure 2. Le compresseur est donc amené à recommencer le refoulement plus t8t que dans le cas d'une baisse lente de la pression dans le réservoir, si bien qu'il reste suffisamment de temps, m me en cas de prélève- ment rapide de fluide par la conduite d'utilisation 5, pour faire redémarrer le moteur d'entraînement du compresseur 1 et faire débiter ce dernier de nouveau à plein régime. La mise en oeuvre du procédé de régulation illustré sur la figure 2 par le dispositif représenté sur la figure 1 peut se faire de la manière suivante Dès que, pendant la marche du compresseur 1, la pression dans le réservoir 4 atteint la pression de commutation supérieure p, le régulateur 6 reçoit par la ligne Il un signal et produit l'arrêt du compresseur 1. En cas de prélèvement de fluide de pression par la conduite d'utilisation 5, la pression dans le réservoir 4 baisse. Le différentiateur 10 prévu dans le dispositif de la figure 1 détermine la variation dans le temps de la pression dans le réservoir 4 par la formation de la différentielle de l'allure de pression dans le réservoir 4. Cette différentielle est appliquée à l'élément totalisateur 8, lequel reçoit par la ligne 9 un signal supplémentaire qui est fonction de la pression instantanée dans le réservoir 4. A pression décroissante dans le réservoir 4, la diffé- rentielle est négative, de sorte que le signal que l'élément totali- sateur 8 transfère au régulateur 6 est d'autant plus petit que la valeur absolue de la différentielle est grande. En cas de baisse rapide de la pression, le régulateur 6 reçoit par conséquent un signal qui est plus petit que le signal correspondant à la pression instantanée dans le réservoir 4. Au régulateur 6 est ainsi simulée une pressiin plus basse que la pression réelle, ce qui a pour effet qu'il déclenche plus t3t le recommencement du refoulement du compres- seur 1. La pression de commutation inférieure p a donc été décalée vers la droite, dans le graphique de la figure 2, d'une quantité qui dépend de la vitesse avec laquelle la pression dans le réservoir 4 baisse, ce qui donne une pression de commutation inférieure p' d'une valeur plus élevés. La figure 3, à la différence de la figure 1, montre en plus le moteur d'entraînement la du compresseur 1. De plus, la ligne de régulation venant du régulateur 3 est partagée dans cette variante en deux branches: une première ligne de régulation 7a qui relie le régulateur 6 au compresseur 1 et une deuxième ligne de régulation 7b qui relie le régulateur 6 au moteur d'entraînement la. Le côté entrée du régulateur 6 est inchangé par rapport à l'exemple de la figure 1. Il comprend des lignes de transmission de signal 9 et Il venant du réservoir de pression 4, de même qu'un élément tota- lisateur 8 et un différentiateur 10 précédant ce dernier. La première ligne de régulation 7a transmet un signal analogique qui est appliqué à l'organe de réglage non repré- senté pour la variation du débit du compresseur, cet organe faisant partiepar exemple, d'une régulation d'étranglement d'aspiration, par tiroir de variation de puissance ou d'une régulation continue par soulèvement. Ce signal analogique change par conséquent le débit du compresseur à l'intérieur de limites préfixées et à vitesse de rotation constante. Le moteur d'entraînement du compresseur est arrêté en cas de dépassement de la limite supérieure et il est redémarré en cas de dépassemlent de la limite inférieure. Le signai de commande par tout ou rien, appliqué par la deuxième ligne de régulation 7b au moteur d'entraînement ou à un dispositif de régu- lation conjugué à ce moteur, dépend de la variation dans le temps de la pression de réservoir et a pour effet que le redémarrage du moteur d; entraînement la est déclenché plus tôt dans le cas d'une variation rapide de la pression dans le réservoir que dans le cas d'une variation lente de cette pression. Dans cet exemple de réa- lisation, il est donc également évité que la pression de réservoir ne sorte de la plage préfixée et en particulier qu'elle ne descende -2476345 au-dessous de la pression de conm..utatiîn inférieure pr-fixUe, comme decrit relativement à la figure 2. Le procédé selon l'nventn et le dispositif prévu pour sa mise en oeuvre sont applicables pratiquement à tous les types de régulations connus et à tous les types de compresseurs. Il est possible aussi de combiner deux ou davantage de type-s de régu- lations et notamment de combiner une régulation continue de la vitesse de rotation avec une régulation par marche intermittente par arrêt du moteur d'entratnement du compresseur dans la partie inférieure de la plage de régulation. La vitesse de variation de la pression dans le réservoir peut également être déterminée de différentes manières; il est notamment possible de la déterminer par la mesure du laps de temps qui s'écoule entre les moments o deux pressions déterminees sont atteintes. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Procédé pour réguler le débit d'une installation de compression d'air ou d'un autre fluide possédant au moins un compres- seur qui refoule dans le réservoir de pression et dont le débit est régulé entre une pressio-i de commutation inférieure et une pression de commutation supérieure en fonction de la pression dans le réser- voir, caractérisé en ce que l'on fixe au moins l'une des deux pres- sions de commutation, en particulier la pression de commutation inférieure, à des valeurs différentes en fonction de la variation dans le temps de la pression de réservoir, en ce sens que l'on fixe la pression de commutation inférieure à une valeur plus élevée ou la pression de commutation supérieure à une valeur plus basse, ou les deux à la fois, en cas de variation rapide de la pression dans le réservoir qu'en cas de variation lente de cette pression. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on ajoute la différentielle de la variation de pression instantanée à la pression de réservoir instantanée et on régule le débit en fonction du signal de pression ainsi produit. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on régule le débit du compresseur en fonction d'un signal analogique correspondant à la variation de la pression dans le réservoir et on produit en plus la mise en marche et l'arrêt du moteur d'entraînement du compresseur par un signal de commande par tout ou rien qui dépend de la variation dans le temps de la pression de réservoir. 4. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant un régulateur qui détermine le débit du compresseur et auquel est appliquée la pression de réservoir comme signal d'entrée, caractérisé en ce que l'entrée du régulateur (6) est précédée d'un élément totalisateur (8), auquel sont appliquées, comme grandeurs d'entrée, la pression de réservoir et la différentielle de la pression de réservoir dans le temps, formée par un différentiateur (10), et dont la sortie est reliée à l'entrée du régulateur (6). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le régulateur (6) poss de des entrées séparées pour les deux pressions de commutation (po, pU) et le signal de sortie de l'élé- ment totalisateur (8) est seulement appliqué à l'entrée pour la pression de commutation inférieure(p), l'entrée pour la pression u de commutation supérieure (p) recevant un signal provenant direc- tement de la pression dans le réservoir (4). 6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le signal de sortie du régulateur (6) est partagé en un signal analogique proportionnel à la variation de la pression dans le réservoir (4) et appliqué comme grandeur de réglage au compres- seur (1) par une première ligne de régulation (7a) et un signal de commande par tout ou rien qui dépend de la variation dans le temps de la pression dans le réservoir (4) et est appliqué par une deuxième ligne de régulation (7b) à l'organe de mise en marche et d'arrêt du moteur d'entraînement (la) du compresseur (1).